南京理工大学实验三阶梯波发生器的设计与仿真

实验三 阶梯波发生器的设计与仿真一、实验内容 1.设计一个能产生周期性阶梯波的电路，要求阶梯波周期在20ms左右，输出电压范围10v，阶梯个数5个。（注意：电路中均采用模拟、真实器件，不可选用计数器、555定时器、D/A转换器等数字器件，也不可选用虚拟器件。）2.对电力路进行分段测试和调节，直至输出合适的阶梯波。3.改变电路元器件参数，观察输出波形的变化，确定影响阶梯波电压范围和周期的元器件。 二、实验原理 首先考虑产生一个方波，其次，经过微分电路输出得到上下都有的尖脉冲，然后经过限幅电路，只留下所需的正脉冲，在通过积分电路，实现累加而输出一个负阶梯。对应一个尖脉冲就是一个阶梯，没有尖脉冲时，积分器保持输出不变，在下一个尖脉冲到来时，积分器在原来基础上进行积分。当积分累加到比较器的比较电压时，比较器翻转，比较器输出正电压，使震荡控制电路起作用。方波停振。同时，这个证电压使电子开关导通，积分电容放电，积分器输出对地短路，回复到起始状态，完成一次阶梯波输出。积分器输出由负值向零跳变的过程，又使比较器发生翻转，比较器输出变为负值，这样震荡控制电路不起作用，方波输出，同时电子开关断开,积分器进行积分累加,如此循环往复,就形成了一系列阶梯波。三、实验要求 1.给出阶梯波发生器实验原理图 2.介绍电路的工作原理。 3.给出电路的分段测试波形和最终输出阶梯波四、实验步骤 实验原理图方波发生器 原理图 波形由波形图可得 方波的周期为4.151ms幅度为约5.5v 红线为电容两端电压的变化曲线。 方波发生器+微分电路在方波发生器的输出端接电阻和电容组成的微分电路原理图 波形图方波发生器+微分+限幅电路将负半轴的尖脉冲滤除掉.利用二极管的单向导电性来进行限幅 原理图波形图方波发生器+微分+限幅+积分累加 用集成运放组成的积分电路实现积分累加,在前面电路的基础上连接积分累加电路 原理图波形图 阶梯波发生电路 原理图 波形图五、实验结论 经过逐步分析各个电路的输出波形，发现改变R1和C1可以改变阶梯波的周期，因为震荡周期T=2R1C1ln（1+2R4 / R3），所以阶梯波的周期与R1C1成正比。改变R7C3可以改变阶梯波的每个阶梯的高度。R7C7与阶梯波的每个阶梯的高度成反比。 验证：1.当R1不变C1从51nf变成150nf时波形图变化 2.当CI不改变RI从160K到20k 3.当R7不改变C3 从30nf变成90nf4.当C3不变R7从10.2k变成80.6k总结在实验一的摸索中，我熟悉了Multisim仿真软件的大致用法，掌握了两种电路分析方法，分别是直流工作点分析、交流分析。可以运用Multisim软件对模拟电路进行简单设计和性能分析，基本掌握了EDA设计的基本方法和步骤。掌握了负反馈的接法以及对电路的影响，在实验二中采用了电压串联负反馈，能够稳定输出电压，减小了输出电阻，提高了输入电阻，展宽了通频带，减小了电路的非线性失真。在实验三中了解了阶梯波的产生原理以及过程。感谢老师对我的悉心教导，让我更好更快的从理论知识向实践迈进。