基于multisim声波测井仪仿真设计与实现

基于multisim声波测井仪仿真设计与实现内容摘要：

外，单稳态触发器也常用于定时器电路中，调整RC的值可以得到不同的定时值。 单稳态触发器采用电阻、电容组成RC定时电路，用于调节输出信号的脉冲宽度TW。 在图233（a）的电路中，Vi接555定时器端，其工作原理如下：图233稳态（触发前）：Vi为高电平时，VTR=1，输出VO为低电平，放电管T导通，定时电容器C上的电压（7脚电压）VC = VTH = 0， 555定时器工作在“保持”态。 触发：在Vi端输入低电平信号，555定时器的端为低电平，电路被“低触发”，Q端输出高电平信号，同时，放电管T截止，定时电容器C经（R+RW）充电，VC逐渐升高。 电路进入暂稳态。 在暂稳态中，如果Vi恢复为高电平（VTR=1），但VC充电尚未达到VCC时（VTH=0），555定时器工作在保持状态，VO为高电平，T截止，电容器继续充电。 恢复稳态：经过一定时间后，电容器充电至VC略大于VCC ，因VTHVCC使555定时器“高触发”，VO跳转为低电平，放电管T导通，电容器经T放电，VC迅速降为0V，这时，VTR=1，VTH=0，555定时器恢复“保持”态。 高电平脉冲的脉宽TW：当VO输出高电平时，放电管T截止，电容器开始充电，在电容器上的电压VCC这段时间，VO一直是高电平。 因此，脉冲宽度即是由电容器C开始充电至VC=VCC的这段暂稳态时间。 脉冲宽度计算公式：Tw≈(R+RW)C（2）多谐振荡器图234所示为自激多谐振荡器电路和波形图。 多谐振荡器用于产生连续的脉冲信号。 电路采用电阻、电容组成RC定时电路，用于设定脉冲的周期和宽度。 调节RW或电容C，可得到不同的时间常数；还可产生周期和脉宽可变的方波输出。 脉冲宽度计算公式：TP1≈ R2 C振荡周期计算公式：T≈ (R1+2R2) C图234 多谐振荡器电路和波形图分析方法与单稳态电路相似，但电容器C的充电电阻是R1 +R2 ，放电电阻是R2。 当VC是低电平时，555定时器低触发，VO为高电平，放电管T截止，电容器经（R1 +R2）充电，当充电至VC=VTHVCC时，电路高触发，输出VO变为低电平，放电管T导通，电容器经R2放电，当放电至VC=VTRVCC时，电路又进入低触发，VO变为高电平，如此周而复始，循环不止，输出连续脉冲信号。 整流电路基本原理实验中采用单相桥式整流电路。 电路如图241所示。 图241 单相桥式整流电路图实验所用电路图241中使用的220V交流电压波形如图242中V2。 图中VL为经过整流器后，电阻R1两端的电压。 VL进行傅立叶展开可得其平均值为直流电流为因二极管DD3和DD4是两两轮流导通的，故可知流经每个二极管的平均电流为图242 单相桥式整流电路电压、电流波形图 整体声波发射电路原理180V交流电压经变压器Ｔ1升至280V左右，整流后将电容器Ｃ充电到400V，该电容器与变压器Ｔ2的初级一端连接，变压器Ｔ2的另一端与发射激励板的CMOS场效应管Ｖ4(IRFP460)的漏极相连。 当Ｖ4导通，电容器Ｃ经变压器Ｔ2的初级线圈放电，在次级绕组产生一个脉宽约为28us的4000V的高压脉冲，该脉冲激励发射器B,使其产生声振动。 整个声波发射电路的构成如图２5１所示。 图251 实验电路原理 为了了解CMOS场效应管V4易损坏的原因，我们具体分析了发射激励电路的工作原理，电路原理图如图252所示。 X1X3X1V4V3V2 发射激励电路图 图252 原发射电路详图图252 发射电路详图该电路是由P沟道增强型CMOS场效应管V2（型号为IRFD9120）和N沟道增强型CMOS场效应管V3（型号为IRFD120），按照互补对称的形式连接而成，构成反相器。 场效应管V2与场效应管V3二者的栅极连接在一起引出输入端，按逻辑解码器输出来发射脉冲。 两管漏极接在一起作输出，V2的源极接电源，V3的源极接地。 从逻辑解码器输出的负逻辑脉冲送至该电路X3处，一般情况下，输入X3处为高电平，使得场效应管V2截至，V3导通，因此V4截至；当X3触发为低电平脉冲时，V2导通，V3截至，使V4导通，从而最终使得图251中压电陶瓷换能器将电能转化为机械能而产生声振动。 第三章 Multisim电路仿真分析及电路调试结果Multisim是用于电路设计仿真的软件工具，适用于板级的模拟 / 数字电路板的设计工作。 它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力，可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 因此基于此软件，可以对前述声波发射电路进行仿真模拟，并进行调试运行，以测试信号通过各器件、各模块之后的变化情况。 同时，运用Multisim可以很方便地对电路中的各个参数进行设置，使电路稳定运行，再根据仿真所用参数对实际电路进行调试，使电路连接符合要求并加以分析，以对其进行尝试性的优化。 下列各图即显示了Multisim 软件平台，其工作区所示图形是利用它做出的信号通过252所示电路中的各元件之后，用示波器显示的结果，如图31，33，38。 图31 原声波发射电路图252中信号经过555定时器之后的波形图实验所用的输入信号为5V直流电压信号。 由上图知，信号经过555定时器组成的多谐。