阶梯波发生电路的设计
新阶梯波发生器电路.
工作原理
若有一个二进制数码表示的4位数字量
D=D3D2D1D0。用4位二进制代码D3、D2、D1、 D0 分别控制电子开关 S3 、 S2 、 S1 、 S0 。当 Sn 接 UR时该支路中的电阻便得到电流,否则该支路 电流为 0 ,各支路的总电流流到 RF 上便建立起
输出电压。
UR UR UR UR I I 3 I 2 I1 I 0 D3 D2 D1 D0 R 2R 4R 8R U R D3 D2 D1 D0 U R 3 2 1 0 2 D 2 D 2 D 2 D0 3 2 1 0 1 2 3 3 R 2 2 2 2 2 R
A KD
公式
式中:A—模拟输出电压(或电流); K—基准电压(或电流): D— 输入的数字量,若 D 是二进制整 数,可用下式表示
D Dn1 2
n1
Dn2 2
n 2
D1 2 D0 2
1
0
公式
式中,Di为1或0的系数,n为整数。为了 把数字量D转换成模拟量A,必须将二进制数中 每一个为1的代码按其权相加,所得总和就是 与数字量成正比的模拟量,从而实现数字/模 拟转换。为实现上述转换功能,基本的数/模 转换器一般包括5部分:精密的基准电压(或 电流)、暂时存放数字量的输入寄存器、模拟 二进制系数Di的电压(或电流)开关、产生二 进制权电压或权电流的电阻译码电路、提供电 压或电流相加输出的运算放大器。
阶梯波发生器的设计与实现实验报告
阶梯波发生器的设计与实现实验报告
姓名:林影班级:07606 学号:071907 班内序号:26
摘要:本实验主要用了三个运算放大器来实现阶梯波的发生,其中一个作为迟滞电压比较器,一个作为窄脉冲发生器,还有一个作
为积分器。窄脉冲发生器形成方波后,通过一个二极管使积分
器对其中的负脉冲部分进行积分,形成阶梯波。阶梯波的周期
由迟滞电压比较器来控制,随着积分器的输出电压不断增高,
迟滞电压比较器的会从输出低电平变为输出高电平,这时积分
器输出电压会下降,当输出电压值降到迟滞比较器的下门限电
压时,完成一个周期。
关键词:负脉冲积分反馈
设计任务要求:
基本要求
1.利用所给元器件设计一个阶梯波发生器,f >= 500HZ, U opp >= 3V,
阶数N=6;
2.设计该电路的电源电路(不要求实际搭建),用PROTEL软件绘
制完整的电路原理图(SCH)及印制电路板图(PCB)。
提高要求
1.利用基本要求里设计的阶梯波发生器设计一个三极管输出
特性测试电路,在示波器上可以观测到基本电流为不同值
时三极管的输出特性曲线束。
探究环节:
1. 能否提供其他阶梯波发生器的设计方案?若能,请通过仿真或实验结果加以证明;
2.探索其他阶梯波发生器的应用实例,给出应用方案。
设计思路:
要形成阶梯波,可以用一个运算放大器对负脉冲进行积分,因此需要设计一个积分器;要发生负脉冲,还需要一个负脉冲发生器;最后,为控制阶梯波能达到的高度和阶梯波的周期,需要一个迟滞电压比较器。总体结构框图如下。
总体结构框图
分块电路设计
下面就依次对负脉冲发生器、积分器、迟滞电压比较器进行设计。
阶梯波设计报告
阶梯波设计报告
大山威通信小学期课程设计
姓名:
学号:
专业班级:
一、题目:阶梯波的设计
二、要求:频率可调,阶数可调的阶梯波发生器,在Multisim 中进行仿真。 三、总体设计
设计思路: 1.电路总体由时钟信号发生器,计数器和D/A 转换器组成电路。 2.时钟信号发生器的信号频率可调,可采用555构成的多谐振荡器。
3.计数器的进制数决定阶梯波得阶数,所以可采用有置数能的同步加法计数器74163来设计N (这里N 取0-15)进制计数器,并且可以通过置数功能改变计数器的进制数。
4.D/A 转换器将计数器的输出值转换为模拟电压。 四、具体设计电路
1、分析:多谐振荡器是一种自激振荡电路,当电路接好之后,只要接通电源,在其输出端便可获得矩形脉冲,而多谐振荡器的振荡周期T=0.7(R1+2R2)C,振荡频率f=1/T=,故频率可调可以采用接入可调电阻的方式实现。所以时钟信号发生器可以采用555构成的多谐振荡器。将555构成的多谐振荡器输出的信号与示波器1相接观察波形是否准确。
由555多谐振荡器构成的频率可调的时钟信号发生器电路:
U1
LMC555CH
GND 1
DIS
7
OUT
3
RST 4VCC
8THR
6CON
5TRI
2VCC
5V
R15kΩR3
5kΩ
Key=A
100%VCC
1
C11uF C21uF
3
2XSC1
A B
Ext Trig
+
+
_
_
+
_
13
N 进制计数器 (本设计采用的是
74163)
时钟信号发生器 (f 可调)可采用555构成的多谢振荡器
D/A 转换器
(将数字信号转换成模拟信号)
N
阶阶梯波
通过调节可调电阻可以改变时钟信号的频率,下图为示波器1输出的两种频率不同的时钟信号波形图:
阶梯波发生器电路
12.2.1 阶梯波发生器电路框图
阶梯波发生器原理电路如图12.2.2所示。
图12.2.2 阶梯波发生器原理电路
❖ 压控振荡器的频率
f
1
R7 U C
图12.2.3 5个台阶的阶梯波仿真图
2(R3 RP1 ) R8 U 0m
式中Uom为LM311最大输出电压,约为13V。 由上式可知,若要改变阶梯波的频率,可通过调 节压控振荡器的频率来实现。
❖ 对阶梯波幅值的要求可通过调节RP2来实现。 ❖ 对阶梯波台阶的要求可通过改变74LS90的计
数状态来实现。 ❖ 本例运放A1D、A1C输出电压随计数器74LS90
状态转换如表12.2.1 所示。
表12.2.1 运放U4D、U4C输出电压 随计数器74LS90状态转化表
74LS90 QD QC QB 000 001 010 011 100
A1D输出 A1C输出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A1D(V) A1C(V)
0
0
-1.25
2
-2.5
4
-3.75
6
-5.0
8
电路仿真结果如图12.2.3所示。
阶梯波信号发生器(6阶梯)
目录
第一章:绪论
1.1 设计题目
1.2 设计要求
1.3 题目分析及构思
第二章:总体设计与实践
2.1 总体方框图
2.2 电路原理分析
第三章:测试及其分析
3.1 定性说明和定量计算
3.2 仿真
第四章:程序设计历程
4.1 仿真实现过程中遇到的问题及排除措施
4.2 设计心得体会
附录:参考文献
第一章 绪论
1.1【设计题目】:
设计题目:阶梯波信号发生器
1.2【设计要求】:
设计要求: 1.设计一个能产生周期性阶梯波的电路;
2.阶梯波周期在20ms 左右;
3.输出电压范围10V ;
4.阶梯个数4个以上; 5频率可调;
6,输出电压可调。.
1.2【设计要求】:
设计能产生周期性阶梯波的电路:
t
u o o
U 0.25U
5
5
5
5
0.5U 0.75U
图2 阶梯信号发生器输出波形示意图
1.3【题目分析及构思】:
阶梯信号发生器可由电压跟随器、555定时器构成的多谐振荡器、六进制计数器、缓冲器、反相求和电路及反相器组成,其框图如图6.3.1所示。该电路能产生6个台阶的阶梯波。
图6.3.1 阶梯信号发生器框图
信号发生器产生三角波通过电压跟随器进入555定时器构成的多谐振荡器,,电路形成自激振荡,输出为矩形脉冲,输出的矩形脉冲通过六进制计数器进行计数,计数结果通过缓冲器进入反相求和电路进行波形相加,形成反相的阶梯波形,输出结果再通过反相器输出为正相阶梯波形。
第二章总体设计与实践
2.1【总体方框图】
图6.3.1 阶梯信号发生器框图
2.2【电路原理分析】
需要信号发生器来作为信号源。用运算放大器、电阻和可调电阻构成电压跟随器,具有电压跟随作用。555定时器构成的多谐震荡器,由震荡器产生自激震荡产生矩形脉冲,电路的充放电常数决定波的周期,所以用555定时器构成的多谐震荡器来控制阶梯波的周期。计数器74LS90D调为六进制计数,用来控制阶梯波的阶梯数。缓冲器用来缓冲信号。反相求和电路用来将信号相加,形成反相的阶梯波形。然后再通过反相器形成正相6个阶梯的阶梯波形。
阶梯波发生电路 -回复
阶梯波发生电路
阶梯波发生电路(也称作方波发生电路)是一种常见的信号发生电路,可以用来产生一系列矩形波或近似于矩形波的波形。阶梯波发生电路通常由一个振荡器和一个分频器组成。
以下是一个简单的阶梯波发生电路的示例:
1.首先,我们使用一个振荡器来产生一个高频的正弦波信号。
2.然后,我们使用一个分频器将这个高频正弦波信号分频成较低
频率的矩形波或近似矩形波信号。
3.最后,我们使用一些逻辑门(如与门、或门、非门等)来对分
频器输出的信号进行处理,以生成我们想要的波形形状。
北京工业大学电子实验报告 压控阶梯波发生器(数字类)
北京工业大学
课程设计报告
学院电子信息与控制工程
专业
班级组号
题目1、压控阶梯波发生器
2、基于运放的信号发生器设计姓名
学号
指导老师
成绩
年月日
压控阶梯波发生器(数字类)(一)设计任务
在规定时间内设计并调试一个由电压控制的阶梯波发生器。
(二)设计要求
1、输出阶梯波的频率能被输入直流电压所控制,频率控制范围为600Hz至1000Hz。
2、输出阶梯波的台阶级数为10级,且比例相等。
3、输出阶梯波的电压为1V/级。
4、输入控制电压的范围0.5V至0.6V。
5、电路结构简单,所用元器件尽量少,成本低。
(三)调试要求
利用实验室设备和指定器件进行设计、组装和调试,达到设计要求,写出总结报告。
(四)方案选择
在压频转换部分存在两种方案。
1、Lm358组成压频转换电路;
2、NE555构成压频转换电路。
方案论证
数字电路精确度较高、有较强的稳定性、可靠性和抗干扰能力强,数字系统的特性不易随使用条件变化而变化,尤其使用了大规模的继承芯片,使设备简化,进一步提高了系统的稳定性和可靠性,在计算精度方面,模拟系统是不能和数字系统相比拟的。数字系统有算术运算能力和逻辑运算能力,电路结构简单,便于制造和大规模集成,可进行逻辑推理和逻辑判断;具有高度的规范性,对电路参数要求不严,功能强大。为了得到更精彩的波形采用数模混合方案。
(五)实验元器件和芯片
运算放大器Lm358,TTL电路74LS20、74LS161、74LS175,CMOS缓冲器CD4010,稳压管,二极管1N4148,电位器,电容,电阻。
(六)设计方案
整体设计思路:
multisim仿真教程 阶梯波发生器电路
A1C输出
A1C(V) 0 2 4 6 8
电路仿真结果如图12.2.3所示。
图12.2.3 5个台阶的阶梯波仿真图
12.2 阶梯波发生器电路
该电路产生5个台阶的阶梯波电路,电路
由电压跟随器、压控振荡器、五进制计数器、
缓冲器、反相求和电路及反相器组成,其框图
如图12.2.1所示。
12.2.1 阶梯波发生器电路框图
阶梯波发生器原理电路如图12.2.2所示。
图12.2.2 阶梯波发生器原理电路
压控振荡器的频率
R7 U C 1 f 2( R3 RP ) R8 U 0m 1
式中Uom为LM311最大输出电压,约为13V。
由上式可知,若要改变阶梯波的频率,可通过调 节压控振荡器的频率来实现。
对阶梯波幅值的要求可通过调节RP2来实现。
对阶梯波台阶的要求可通过改变74LS90的计
数状态来实现。
Hale Waihona Puke Baidu
本例运放A1D、A1C输出电压随计数器74LS90 状态转换如表12.2.1 所示。
表12.2.1 运放U4D、U4C输出电压 随计数器74LS90状态转化表
74LS90
QD 0 0 0 0 1 QC 0 0 1 1 0 QB 0 1 0 1 0
A1D输出
A1D(V) 0 -1.25 -2.5 -3.75 -5.0
阶梯波电路工作原理
阶梯波电路工作原理
阶梯波电路是一种电子电路,由一个定时器产生的一系列脉冲信号经过一个电容器和一个电阻器的组合,形成一种类似于阶梯状的电压波形。阶梯波电路通常用于模拟或产生一些特定的波形,例如产生可变频率的正弦波、方波或三角波等。
具体来说,阶梯波电路的工作原理如下:首先,由一个定时器(例如555 定时器)产生一系列短脉冲信号。这些脉冲信号经过一个电容器和一个电阻器的组合,形成一系列电压波形。电容器和电阻器的值可以根据需要进行调整,以实现所需的波形。
在阶梯波电路中,电容器和电阻器的组合充当了一个积分器的角色。它们将输入的短脉冲信号转换为一系列平滑的电压波形。电容器和电阻器的值越大,输出的波形就越平滑,变化越缓慢。
通常情况下,阶梯波电路还需要一个比较器来控制输出波形的幅度和频率。比较器可以将阶梯波和一个参考电压进行比较,然后输出一个调节后的波形信号。比较器可以使用运算放大器等电子元件实现。
总之,阶梯波电路是一种可变波形电路,可以产生各种各样的波形。它在信号发生器、音频合成器、音乐合成器、计时器等领域得到广泛应用。
数字电路课程设计阶梯波信号发生器
《数字电路课程设计》
说明书
题目:阶梯波信号发生器
专业:电子信息科学与技术
班级:------
学号:------
姓名:------
目录
1、设计题目 (3)
2.设计目的: (3)
3.设计要求 (3)
4.设计方案 (3)
5.设计原理 (4)
5.1预置数功能实现 (4)
5.2时钟信号发生器 (4)
5.3 D/A转换器 (6)
5.4整体电路图 (7)
6、心得体会 (7)
7.参考文献 (7)
正文
1、设计题目
设计一个阶梯信号发生器
2.设计目的:
1).了解D/A转换电路的工作原理。
2).掌握用集成运算放大器设计D/A转换电路。
3.设计要求
1). 以集成计数器为主要器件,设计一个阶梯波发生器,要求输出如图所示波形。周期为
2ms。
2).依据设计结果,创建实验电路。
3).仿真、调试。
4.设计方案
1)由时钟信号发生器、计数器和D/A转换器组成电路。
2)时钟信号发生器的信号频率可调,可采用由555构成的多谐振荡器。
3)由74LS161反馈置零法确定方波的阶数。
4)D/A转换器将计数器的输出值转换为模拟电压。
5.设计原理
5.1预置数功能实现
如下图
5.2时钟信号发生器
时钟信号发生器可由振荡器构成,振荡器采用555构成的多谐振荡器,通过改变阻值实现振荡器频率可调。利用555定时器组成的多谐振荡器接通电源后,电容C1被充电,当电压上升到一定数值时里面集成的三极管导通,然后通过电阻和三极管放电,不断的充放电从而产生一定周期的脉冲,通过改变电路上器件的值可以微调脉冲周期。由所学知识知T= (R1+2R2)*C1,则f=1/T,通过直接按键盘字母F(增加R2的接入阻值)或者Shift+F(减小R2的接入阻值)来改变频率。
阶梯波信号发生器(6阶梯)资料.doc
目录
第一章: 绪论
1.1 设计题目
1.2 设计要求
1.3 题目分析及构思
第二章:总体设计与实践
2.1 总体方框图
2.2 电路原理分析
第三章: 测试及其分析
3.1 定性说明和定量计算
3.2 仿真
第四章: 程序设计历程
4.1 仿真实现过程中遇到的问题及排除措施
4.2 设计心得体会
附录:参考文献
第一章 绪论
1.1【设计题目】:
设计题目:阶梯波信号发生器
1.2【设计要求】:
设计要求: 1.设计一个能产生周期性阶梯波的电路;
2.阶梯波周期在20ms 左右;
3.输出电压范围10V;
4.阶梯个数4个以上; 5频率可调;
6,输出电压可调。.
1.2【设计要求】:
设计能产生周期性阶梯波的电路:
t
u o o
U 0.25U
5
5
5
5
0.5U 0.75U
图2 阶梯信号发生器输出波形示意图
1.3【题目分析及构思】:
阶梯信号发生器可由电压跟随器、555定时器构成的多谐振荡器、六进制计数器、缓冲器、反相求和电路及反相器组成,其框图如图6.3.1所示。该电路能产生6个台阶的阶梯波。
图6.3.1 阶梯信号发生器框图
信号发生器产生三角波通过电压跟随器进入555定时器构成的多谐振荡器,,电路形成自激振荡,输出为矩形脉冲,输出的矩形脉冲通过六进制计数器进行计数,计数结果通过缓冲器进入反相求和电路进行波形相加,形成反相的阶梯波形,输出结果再通过反相器输出为正相阶梯波形。
第二章总体设计与实践
2.1【总体方框图】
图6.3.1 阶梯信号发生器框图
2.2【电路原理分析】
需要信号发生器来作为信号源。用运算放大器、电阻和可调电阻构成电压跟随器,具有电压跟随作用。555定时器构成的多谐震荡器,由震荡器产生自激震荡产生矩形脉冲,电路的充放电常数决定波的周期,所以用555定时器构成的多谐震荡器来控制阶梯波的周期。计数器74LS90D调为六进制计数,用来控制阶梯波的阶梯数。缓冲器用来缓冲信号。反相求和电路用来将信号相加,形成反相的阶梯波形。然后再通过反相器形成正相6个阶梯的阶梯波形。
阶梯波发生器原理-概念解析以及定义
阶梯波发生器原理-概述说明以及解释
1.引言
概述:
阶梯波发生器是一种能够产生具有固定幅度和可控升降时间的方波信号的电路。它在电子工程领域中具有重要的应用价值,可以用于数字电路的时序控制、模拟电路的测试和测量等方面。本文将深入探讨阶梯波发生器的工作原理、实际应用及其未来发展前景,以期为相关领域提供理论支持和技术指导。波发生器的未来发展": {}
}
}
}
请编写文章1.1 概述部分的内容
1.2 文章结构
文章结构部分的内容可以包括对整篇文章内容的概述和安排,以及对每个章节的简要介绍。例如:
文章结构部分旨在概述本篇文章的内容和安排,并对每个章节进行简要介绍。本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,我们将介绍阶梯波发生器的概念、工作原理和在实际中的应用。在正文部分,我们将详细讨论阶梯波发生器的概念、工作原理和应用案例。最后,在结论部分,我们将总结阶梯波发生器的重要性、阐述其优势,并展望其未来发展。
通过本篇文章的阅读,读者将能够深入了解阶梯波发生器的原理和应用,以及对其未来发展进行展望。
1.3 目的
本文的目的是对阶梯波发生器进行深入剖析,以便读者对该设备的工作原理和实际应用有更清晰的理解。通过对阶梯波发生器的概念、工作原理和实际应用进行详细介绍,旨在帮助读者掌握该设备的基本原理,并为相关领域的研究和应用提供理论支撑。同时,通过对阶梯波发生器的重要性、优势及未来发展进行展望,旨在引导读者对该设备的前景有更深入的认识,为相关领域的领先发展提供参考建议。通过本文的阐述,希望读者能够全面了解阶梯波发生器,并对其在工程技术领域的应用有更广泛的认识和应用。
Multisim仿真——阶梯波信号发生器
仿真与设计报告
设计课题:阶梯波信号发生器
班级:
学号:
姓名:
阶梯波发生器
一、设计要求
设计一个频率可调、阶数可调的阶梯波发生器,在Multisim中进行仿真分析。实现的功能:频率可调、阶数可调的平滑的阶梯波。性能指标:频率可调范围较大,阶数可调的阶数范围合理,输出平滑无毛刺的阶梯波。
二、设计方案
1、由时钟信号发生器、计数器和D/A转换器组成电路
2、时钟信号发生器的信号频率可调,采用555构成的多谐振荡器
3、计数器的进制数决定阶梯波的阶数,采用有预置数功能的减法计数器,通过置数改变计数器的进制数。
4、D/A转换器将计数器的输出值转换为模拟电压。
5、利用低通滤波器使输出的波形变平滑。
三、电路框图
四、电路原理图及说明
总体电路如图:
图中从左至右依次为:第一部分为由555构成的多谐振荡器,第二部分为有74LS161D 构成的十六进制计数器,第三部分为D/A转换器,第四部分为低通滤波器。
1、由555构成的多谐振荡器电路图(图一):
图一
电源接通后,Vcc通过电阻R1、R2、R3向电容C2充电。当C2上电压达到2/3Vcc时,THR端触发,比较器翻转,输出V0变低电平,同时放电管导通,电容C2通过R2放电;当C2上电压下降到1/3Vcc时,下比较器工作,输出电压V0变高电平,C2放电终止,重新充电,周而复始,形成矩形波。通过调节电位计R3大小,可改变矩形波频率。图二中频率计示数为R3滑片位于中点时的频率。输出矩形波波形如图三。
图二
图三
2、四位二进制计数器74LS161(图四)(74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,)
阶梯波发生电路的生产技术
图片简介:
本技术提供了一种阶梯波发生电路,包括:一计数模块和一数模转换模块;所述计数模块用于对一周期性脉冲信号进行计数;所述计数模块的t个输出端分别与数模转换模块的t个输入端相连;其中,所述计数模块的第n+i位输出端与所述数模转换模块的第m+i位输入端相连,n为所述计数模块中与所述数模转换模块的相连的输出端中的最低位,m为所述数模转换模块中与所述计数模块相连的输入端中的最低位。可知,本技术中通过计数模块对周期性脉冲信号进行计数,数模转换模块将计数模块的计数值转换成模拟信号,即生成了阶梯波信号,因此,该电路中并没有使用二极管,避免了二极管因温度的影响而产生的非线性失真,从而提高了生成的阶梯波的精确性。
技术要求
1.一种阶梯波发生电路,其特征在于,所述电路包括一计数模块和一数模转换模块;
所述计数模块用于对一周期性脉冲信号进行计数;所述计数模块的t个输出端分别与数模转换模块的t个输入端相连;t为大于1的自然数;
其中,所述计数模块的第n+i位输出端与所述数模转换模块的第m+i位输入端相连,n为所述计数模块中与所述数模转换模块的相连的输出端中的最低位,m为所述数模转换模块中与所述计数模块相连的输入端中的最低位,i 为满足0≤i≤t-1中的任一自热数;
所述数模转换模块为电流型数模转换器,所述电路还包括运算放大器;
所述电流型数模转换器的输出端与所述运算放大器相连,所述运算放大器用于将所述电流型数模转换器输出的阶梯电流信号转换为阶梯电压信号;
所述运算放大器的输出端为所述电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述电路输出的阶梯波的级数为2t。
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。
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
<1>实验原理图
<2>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。
<3> 方波发生器+微分电路
阶梯波发生电路的设计
实验三阶梯波发生电路的设计
一、实验目的
1、掌握阶梯波发生器电路的结构特点。
2、掌握阶梯波发生器电路的工作原理。
3、学习复杂的集成运算放大器电路的设计。
二、实验要求
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18ms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,不可以选用计数器、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。
三、实验原理
1、阶梯波发生器原理
要设计阶梯波发生电路,首先要设计好方波发生电路,然后通过微分电路,这是会得到上下均有尖脉冲的波形。这是要只取上面的尖脉冲,就需通过限幅电路滤除下半部分的波形。当这些脉冲经过积分累加电路时,一个尖脉冲累加为一个固定的值,下一个脉冲到来时又会增加同样的一个值,于是输出形成了阶梯波形。当累加结果没有超过比较器的阈值时,会一直累加下去。而达到门限后,比较器输出电压翻转,输出正电压使振荡控制电路工作,使方波停振,同时积分电容对地短路放电,电容器恢复起始状态累加结束。而在电容放电之后,积分器输出由负值向零跳变,使比较器又一次翻转,振荡电路不能工作,比较器输出变为负
阶梯波发生原理框图
2、实验原理图
阶梯波原理图
四、实验过程
1、电路设计
(1)方波发生电路设计
设计电路如图3.03所示,从图3.04所示的示波器中可读出方波的周期为3.774ms。
方波发生电路
方波波形
(2)微分电路设计
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
阶梯波发生电路的设计
实验三阶梯波发生电路的设计
一、实验目的
1、掌握阶梯波发生器电路的结构特点。
2、掌握阶梯波发生器电路的工作原理。
3、学习复杂的集成运算放大器电路的设计。二、实验要求
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18ms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,不可以选用计数器、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。三、实验原理
1、阶梯波发生器原理
要设计阶梯波发生电路,首先要设计好方波发生电路,然后通过微分电路,这是会得
到上下均有尖脉冲的波形。这是要只取上面的尖脉冲,就需通过限幅电路滤除下半部分的
波形。当这些脉冲经过积分累加电路时,一个尖脉冲累加为一个固定的值,下一个脉冲到
来时又会增加同样的一个值,于是输出形成了阶梯波形。当累加结果没有超过比较器的阈
值时,会一直累加下去。而达到门限后,比较器输出电压翻转,输出正电压使振荡控制电
路工作,使方波停振,同时积分电容对地短路放电,电容器恢复起始状态累加结束。而在
电容放电之后,积分器输出由负值向零跳变,使比较器又一次翻转,振荡电路不能工作,
比较器输出变为负
阶梯波发生原理框图
2、实验原理图
阶梯波原理图
四、实验过程 1、电路设计
(1)方波发生电路设计
设计电路如图3.03所示,从图3.04所示的示波器中可读出方波的周期为3.774ms。
方波发生电路
方波波形
(2)微分电路设计
在上图所示的方波发生电路的输出端接电阻R3和电容C2即可组成下图所示的微分电路,示波器所得的输出波形见下下图的尖脉冲波形。
方波发生电路+微分电路
方波微分后波形
(3)限幅电路设计
限幅电路的作用是将负半周期的尖脉冲滤除掉。可利用二极管的单向导电性来进行限幅,电路如图所示。示波器显示的单边尖脉冲如图所示。
方波发生电路+微分电路+限幅电路
单侧脉冲波形
(4)积分累加电路设计
用集成运放组成的积分电路实现积分累加,在上图所示电路的基础上连接积分累加电
路如下图所示,打开仿真开关,可以得到积分累加的输出波形如下下图所示。
方波发生电路+微分电路+限幅电路+积分累加电路
阶梯波形
(5)周期阶梯波电路设计
在上图的基础上家上电压比较器和开关控制器以及快速放电电路,就组成了完整的阶
梯波发生电路,如第二幅图所示,输出波形如下图。从中可以读周期性阶梯的周期为
18.00ms左右,电压变化范围为10V,阶梯个数为5个。
阶梯波波形
2、改变元件参数确定其作用(1)只影响周期的量
首先当成倍改变Rf或C1的值时,周期T的值也成相同的倍数改变。若改变R2或R1
的值,周期T也会改变,但均不是线性关系。实际上,振荡周期。下面保持其他部分不变,令,即扩大两倍时,波形如下图所示,周期
T=7.440ms,约莫扩大两倍,而电压变化范围和阶梯高度不变化。保持其余不变,令,即扩大两倍,则周期T=6.160ms,波形如图所示,并非一般线性关系,电压变
化范围和阶梯高度也保持不变。
,其余不变
R2=,其余不变
(2)只影响阶梯高度的量 1>微分电路对波形高度影响
同样C2的值也会影响阶梯高度,具体关系见下表。由表可知,当其余值保持不变,
仅改变C2的值,则阶梯高度与之成正比。
改变C2,其余值不变
R3的值对阶梯高度也有影响,见下表。可以看出,阶梯高度与R3并没有明显的正比
关系,
改变R3的值,其余不变
2>积分电路对波形高度影响
改变C3的值会改变阶梯的高度,具体关系见下表3.01 (电容换成虚拟元件进行测试)。由表
可知,当其余值保持不变,仅改变C3的值,则阶梯的高度与之成反比。
改变
C3,其余不变
改变R6的值也会改变阶梯的高度,理论上,根据积分电路的原理,改变电路中的
R6C3可以改变阶梯波的每个阶梯的高度。R6C3与阶梯波的每个阶梯的高度成反比。但实
验测得的具体关系如下表(电阻换成虚拟元件进行测试)。
改变R6,其余不变
③总结
可见,影响阶梯高度的主要是R3、C2、R6和C3。根据微分器积分器原理,理论上,
阶梯高度与
成正比关系。实际上,根据实验所测,对于电容关系正确,但对于电阻关系
并不能准确刻画。其实这样的正比关系是忽略了中间的单向限幅电路的影响,对于本
实验的阶梯波电路影响输出波形的主要是电容元件。(3)同时影响周期和幅度的量
①改变R8的值,阶梯波电压范围和周期都会改变,而阶梯高度基本不变。若增大R8
的值,则阶梯波电压范围和周期均变小。
,其余不变
②改变R10的值,阶梯高度基本不变,但阶梯波电压变化范围变化,周期也会变化,
增大R10时,阶梯波电压变化范围变大,周期变大。
,其余不变
③改变R7时,电压范围和周期也会变化,阶梯高度不变。减小R9时,电压范围和周
期均变小。这里不再图示。
注:当减小R8或增加R10到一定值时,后来会成一条直线。而增加R7到某一
值时,也不会正常显示阶梯波。(4)同时改变周期和高度的量
①改变R4的值,波形也会发生变化。当增大R4时,阶梯高度变小,周期变大,但电
压变化范围基本不变。当,即扩大5倍时,波形如下图所示。
,其余不变
②在一定范围内(当接近15V时没有影响,运放饱和有关)改变D1和D2的击穿电压时,电压范围即幅度基本不变,而周期和阶梯高度会随之变化,对应关系见表3.03。周期大致与
稳压值改变,其余不变
五、实验感想
阶梯波电路设计中关于毛刺的处理,一般是如何消去,我引入了一个电容来延时使毛
刺变成有效电平,但同时又产生了电路有-10V到0V的瞬变的延时充电的副作用,所以又
在原电路的基础上加入一个放电回路选择控制开关,以弥补抵消延时副作用,从而实现了
选择性延时的功能,而且绝对无毛刺,(对于毛刺的产生,均可以通过调节延时电容来消去,也可以控制电平的多少以及阶梯的个数的微调),原理都是课上讲过的,了解了原理,这个设计也就不难了,这次实验系统疏通了模电的知识,锻炼了实验动手能力,使理论联
系实际,为以后学以致用打下了部分基础