数字电路课程设计阶梯波信号发生器

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阶梯波发生器

目录任务书 (1)前言 (3)一. 方案论证 (4)1.1 提出方案 (4)1.2 方案论证 (4)二. 基本原理 (5)三．具体电路设计 (5)3.1 电源电路部分 (6)3.2 压控振荡器 (6)3.3 计数器 (8)3.4 数模转换电路 (9)3.5 反相器 (11)四．实验装调及过程及参数分析 (13)五．实验结论及误差分析 (14)六．心得体会 (17)七．附录 (17)7.1 元器件清单 (18)7.2 器件管脚图 (18)八．总体电路图 (19)前言“电子技术课程设计”是电子技术课程的实践性环节。

是在我们学习了《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》等课程的基础上进行的综合性训练，我们组这次训练的课题是“压控阶梯波发生器的设计与制作”。

此次课程设计的课题是针对我们学习《模拟电子技术基础》和《数字电子技术基础》这两门课程的基础上，并在其辅助下完成的。

此次进行的综合性训练，不仅培养了我如何合理运用课本中所学到的理论知识与实践紧密结合，独立解决实际问题的能力。

通过此次“电子技术课程设计”我们应达到以下的基本要求：首先，综合运用电子技术课程中所学到的理论知识来独立完成此次设计课题，培养我们查阅手册和文献资料的良好习惯，以及培养我们独立分析和解决实际问题的能力。

其次，在学习了理论知识的基础上进一步熟悉常用电子器件的类型和特征，并掌握合理选用的原则。

再次，就是学会电子电路的安装与调试技能，以及与同组的组员的团结合作的精神。

最后，为了满足学生对电工、电子技术课程的实践需求，学校特地给我们提供了为期四周的课程设计时间，这门课程将电子技术基础理论与实际操作有机地联系起来，意在加深我们对所学理论课程的理解。

通过让我们运用已基本掌握的具有不同功能的单元电路的设计、安装和调试方法，在单元电路设计的基础上，设计出具有各种不同用途的电子装置。

深化所学理论知识，培养综合运用能力，增强独立分析与解决问题的能力。

利用六进制触发器的阶梯波发生器的设计与实现

利用六进制触发器的阶梯波发生器的设计与实现首先，让我们清楚地定义一下要解决的问题。

我们想设计一个利用六进制（十六进制）触发器的阶梯波发生器。

在这种情况下，我们通常指的是一种可以生成一系列电平（在这种情况下，有16个可能的电平）的电路。

这种电平逐渐上升，直到达到最大值，然后又返回最小值，形成一种阶梯波形。

在数字电路设计中，这通常是用一个计数器实现的，该计数器可以连续计数，然后在达到最大值时回到零。

对于此任务，我们可以使用集成电路（IC）如74HC193。

74HC193 是一个四位二进制可上下计数器，由四个翻转触发器和相应的控制电路组成，可以在正脉冲或负脉冲到来时进行加一或减一操作。

这是一个基本的电路设计，用于生成十六个电平的阶梯波形：1. 首先，将74HC193的四个数据输入（D0，D1，D2和D3）全部接地。

2. 然后，使用一个时钟信号（例如555计时器产生的方波）驱动74HC193的UP计数输入。

3. 当计数器计数到15（十六进制的F）时，用输出Q0至Q3来驱动一个四位到十六线优先编码器（如74HC154）。

这样，每一个计数都会产生一条选通线（Y0到Y15）。

4. 然后，将这些选通线连接到一个电阻分压器网络，以生成不同的电平。

例如，可以将电阻与VCC和地线之间连接，然后在每个连接点取电压。

这样，每次选通线激活时，都会在输出端得到不同的电压。

5. 这个电压就是你的阶梯波形。

当计数器达到最大计数值（十六进制的F）时，它将自动复位为0，并开始新的计数周期，从而生成一个重复的阶梯波形。

请注意，此设计仅是一种可能的实现方式。

具体的电路设计可能会根据你的具体需求而有所不同，包括所需的电压范围、阶梯的数量、步进速度等因素。

根据你的需求，我会假设你可能需要一些具体的步骤来创建这个电路。

下面是一些详细步骤：1. 获取所需的组件: 你需要一块面包板，一片74HC193 IC，一个555计时器IC，一片74HC154 IC，各种电阻器，一些跳线，一个电源和一个示波器或多用表以检查输出。

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：tu o oU 0.25U55550.5U 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

1980年以后，数字技术日益成熟，信号发生器绝大部分不再使用机械驱动而采用数字电路，从一个频率基准由数字合成电路产生可变频率信号，调制方式也变得更加复杂。
数字合成技术使信号发生器变成非常轻便、覆盖频率范围宽、输出动态范围大、容易编程、适用性强和使用方便的激励源。过去测量1GHz以上的射频和微波元部件需要几个信号发生器组合，以及几种测量顺序，还要手动操作，现在一台高档信号发生器可提供1MHz至65GHz的带宽，而且全部程控操作，从实验室的台式，生产车间的便携式到现场的手持式应用都有大量信号发生器可供选择。
芯片选择6非门74HC04【5】，根据频率估算公式【20】，要产生50KHz脉冲，可选择0.01 电容，电阻约1K 左右，为了精确调整脉冲频率，该处使用2K 电位器。图中J4是脉冲输出端插座。
3.2
计数器是各种数字逻辑系统中应用最广泛的基本逻辑器件，如计算机中的时序发生器、时间分配器、分频器、程序计数器等都要用到计数器，数字仪表中，时间、温度、压力、流量等物理量的“模-数”“数-模”转换也要用到脉冲计数器【3】。
图3—3非对称式多谐振荡器电路及工作波形
(3)环形振荡器
环形振荡器就是利用延迟负反馈产生振荡的，它是利用门电路的传输延迟时间将奇数个反相器首尾相连接而构成的。
图3—4环形振荡器
如图3—4，环形振荡器虽然结构简单，结构单一，但不实用，由于门的延时时间极短，TTL电路只有几十纳秒，CMOS电路也不过一二百纳秒，导致频率极高，要获得较低的频率，则需要大量的门进行延时；另外，一旦器件个数和特性确定，其频率也就确定了，不易调节。为克服上述缺点，可在环形振荡器中接入RC延时环节构成RC环形振荡器，振荡频率可由RC进行调节，可得到较低的频率，【20】。
要把计数器产生的数字信号转换成阶梯电压信号，D/A（数模转换）是必不可少的过程，数模转换器DAC的作用就是将输入端的数字信号经过其内部电路转换成相应比例的模拟电压输出。原理框图如下：

北京工业大学电子实验报告压控阶梯波发生器(数字类)

..
工业大学
课程设计报告
学院专业班级
电子信息与控制工程组号
题目 1、压控阶梯波发生器 2、基于运放的信号发生器设计
学号
指导老师成梯波发生器（数字类）
（一）设计任务
在规定时间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，频率控制围为 600Hz 至 1000Hz。
组装完毕后，对各个模块单独测试。
调试中发现的问题：压频转换部分输出信号：
..
.
..
发现信号并不整齐，影响后面 TTL 计数电路的识别和波形发生。在调整稳压管和增加施密特触发器个数后，波形得到改善：
计数器部分调试：输入脉冲选择实验板上固定脉冲，四个输出端对应接到实验板数码管上。验证十进制计数器工作情况。验证无误后，将输入脉冲改为压频转换电路生成的脉冲信号，进一步确认信号通路完好。
放具大有器很部高分放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常 VCC
3A
4B
GN56 D
C D
7 ENP 10 ENT
9 ~LOAD 1 ~CLR
2 CLK
QA 14 QB 13 QC 12 QD 11 RCO 15
U2
3 4
4 1D 5 2D 12 3D
13 4D
28
1 9
~CLR CLK
1Q 2 ~1Q 3
19
4kΩ
R13
2kΩ
20
R9Key=2A3
50%
2kΩ2kΩ R14
Key=A
50%
R8 24
1kΩ
R15
2kΩ 50%
Key=A
R17 27 3 680Ω

阶梯波发生电路的设计

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，比较器输出变为负图3.01 阶梯波发生原理框图2、实验原理图图3.02 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。

图3.03 方波发生电路图3.04 方波波形（2）微分电路设计在图3.03所示的方波发生电路的输出端接电阻R5和电容C2即可组成图3.05所示的微分电路，示波器所得的输出波形见图3.06的尖脉冲波形。

图3.05 方波发生电路+微分电路图3.06 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3.07所示。

阶梯波发生器设计

阶梯波发生器设计1.实验目的综合运用模拟电子电路的知识，采用集成运算放大器等电子器件设计一个阶梯波发生器。

2.总体设计方案或技术路线阶梯波可以分成两种类型，一种是没有上升沿（或者下降沿）的，而另一种则是有的。

对于这两种不同的波形，要采用不同的方法得到。

有倾斜上升沿的阶梯波可以看成是由方波积分得到的，其中，需要仅对方波的正向电压或者是负向电压积分，因而需要在两个电路中间加一个二极管。

没有明显上升沿的阶梯波，不能简单地用方波积分，因而，需要对原电路进行改进。

具体做法是在方波发生器后加一个微分电路，但因为方波跃变时，微分为无穷大，因而需要再加一个限幅电路。

对于积分后的阶梯波形，由于其始终处于上升或者下降状态，因此需要在后面加上比较器，保证电压达到一定值时，翻转电压。

本实验产生的是前一种阶梯波，由矩形波积分得到。

3.实验电路图4. 仪器设备名称、型号Agilent DSO5032型数字示波器Agilent U1252A型数字万用表DF1731SB3AD三路直流稳压源5.理论分析或仿真分析结果在multisim中仿真，观测出输出波形如图：当滑动变阻器滑到中间时，测量得上限门电位4.529V，下限门电位4.593V，两电位间的阶梯个数为5，产生的矩形波周期为1.166ms。

理论上，矩形波发生器在R6置于中间处时，输出波形的周期T=2×100KΩ×5.1nF×ln（1+2）=1.1206ms，与仿真结果1.166ms接近，其相对误差为4.1%。

6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）1、检查实验元件2、按照图示搭建电路;打开直流电源，用万用表检测输出电压，达到±12V时给运算放大器上电。

3、打开示波器，并接到方波发生电路的输出端，检测输出波形、幅值、周期，记录图形V pp=14.5V，T=1.1782ms，f=847.9Hz，与理论值T0=1.1206ms相差不大4、用示波器观察二极管后的波形，并与前矩形波比较，记录图形此波形上下并不对称，可以看成是一有直流偏移的矩形波，产生原因是D1二极管正负压降不同，但V pp=14.3V，T=1.1782ms均与上图波形一致。

简易阶梯信号发生器

简易阶梯信号发生器一设计要求1:设计一个电路，在输出端能产生七个阶梯相同的电压波形如图：2：器件74LS74 2块5K电阻1个10K电阻2个20K电阻1个uA74 1块+5V电源+15V电源-15V电源1KHzCP脉冲源3：画出电路与及接线图4:若取TTL电路UoH=3V,求电压输出范围二设计分析及工作原理设计分析1 74LS74为双D触发器，将2块74LS74级联，可以组成三位二进制异步递减计数器，经级联后可得其驱动方程：D1= Q1，D2=Q2,D3=Q3,其状态方程为：Q=D,Q1=Q1,Q2=Q2,Q3=Q3,由此可列出其真值表如下0001110011100101010111001000111010101100011110002 运算放大器与电阻相连可以组成一个反向求和电路，还要考虑位权的问题，故其输出电压U= 若要是该电路产生7阶阶梯相同的电压，则必须令Q1,Q2,Q3前的系数一致，即，经计算得:Rf=10K,R1=5K,R2=10K,R3=20K,所以输出电压U=其电路连接如上：原理分析:当脉冲信号到来时，由74LS74组成的三位二进制计数器开始工作，且递减输出，将Q1,Q2,Q3分别与反向求和放大电路的R1,R2,R3相连接，构成反向求和电路，输出电压U= ,将输出电压U与示波器相连，即可得到所求波形如下。

3 若取TTL电路UoH=3V,求电压输出范围。

三心得体会通过本次实习，我学到了不少知识，例如刚开始设计这道题时，我不知道该怎样设计，和器件相关的知识点也看了，但始终不确定各部分到底要完成什么功能。

最后，我请教了老师，在老师一步步的指点下，我才却定了各部分器件真正的功能，仔细看了看数电及模电课本，我明白了将74LS74级联可以构成三位二进制递减计数器，为运放提供输入信号。

而设计时最重要的一部分我认为应该是反向求和放大器中电阻的连接，为了输出7个阶梯相同的电压，就必须令输出电压表达式中各系数相等，还要考虑三位二进制计数器各输出端Q值权的问题。

阶梯波发生器电路的设计

实验四阶梯波发生器电路的设计一、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、实验原理为了设计一个负阶梯波发生器，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，再经过几分电路，实现累加二输出一个负阶梯。

对应一个尖脉冲就是一个阶梯，在没有尖脉冲时，积分器保持输出不变，在下一个尖脉冲到来时，积分器在原来的基础上进行积分，因此，积分器就起到了几分累加的作用。

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，使振荡控制电路起作用，方波停振。

同时，这个正电压使电子开关导通，积分电容放电，积分器输出对地短路，恢复到起始状态，完成一次阶梯波的输出。

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，这样振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。

其原理框图如下图所示。

四、实验步骤1．首先设计一个方波发生器，设计电路原理如下图所示。

双击图中示波器，得到方波发生器的输出波形如图下所示。

从下图中可以读出方波的周期为2.767ms，幅度为5.878V。

图中另一条线为电容C1两端电压的变化曲线。

2.在方波发生器的输出端接电阻和电容组成的微分电路如下图所示。

示波器可以得到尖脉冲波形如下图所示。

3.设计限幅电路，将负半周的尖脉冲率除掉。

利用二极管的单向导电性来进行限幅，电路如下图所示。

阶梯波发生器的设计与实现

电子电路综合设计实验实验6信息工程阶梯波发生器的设计与实现实验目的通过实验进一步掌握集成运放和电压比较器的应用。

进一步工程设计和实践动手能力，建立系统概念。

实验摘要阶梯波发生器是一个方波-三角波发生器与迟滞电压比较器够成。

阶梯波是一种特殊波形，在一些电子设备及仪表中用处极大。

本实验电路由方波——三角波发生器与迟滞电压比较器构成。

通过运算放大器，积分器，窄脉冲发生器以及二极管形成的控制门等主要元器件，进行合理的改进组合，从而设计出了阶梯波发生电路。

实验用两个二极管作为控制门，一个是阶梯波形成控制门，另一个是阶梯波返回控制门，控制阶梯波的周期。

调节相应电位器的阻值就能改变阶梯数、阶梯幅值和阶梯周期。

而且通过对该电路的适当改价，可以完成一个三极管输出特性测试电路。

实验关键词阶梯波脉冲集成运放阶数实验原理该电路是有方波-三角波发生器与迟滞电压比较器够成。

第三个运算放大器U1够成迟滞电压比较器，第二个U3是积分器，第一个U4是窄脉冲发生器。

两个二极管，其中D1是阶梯形成控制门，D2是阶梯返回控制门。

由于U4的同相输入端加入一个正参考电压，U4输出为负脉冲。

在负脉冲持续期间，二极管D1导通，积分器U3对负脉冲积分，其输出电压上升。

负脉冲消失后，D1截止，积分器输入、输出电位保持不变，则形成一个台阶，积分器U3的输出的阶梯波就是迟滞比较器U1的输入，该值每增加一个台阶，U1的输入电压就增加一个值。

在台阶级数较少时，U1的同相输入端的电位比反相输入端的参考电压低，使U1输出低电平，二极管D2截止。

随着台阶级数的增加，当U1同相输入端电压高于参考电压的时候，U1的输出跳变至高电平，D2导通，积分器进入正电压积分，使U3输出电位下降，直到U3输出电压降至迟滞比较器的下门限电压时，U1输出才恢复低电位D2截止，完成一个周期。

设计任务要求基本要求、利用所给元器件设计一个阶梯波发生器，f>>500Hz，Uopp>>3V，阶数N=6、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）。

阶梯波发生器的设计与实现

阶梯波发生器的设计与实现摘要:阶梯波是一种具有离散取值特性的波形，本次试验主要使用三个集成运算放大器，分别作为迟滞电压比较器、窄脉冲发生器以及积分器，并利用二极管的单向导电性，来实现阶梯波的产生。

其中，积分器与窄脉冲发生器用于阶梯波的产生,迟滞电压比较器用于控制阶梯波的周期,并可以通过调节电阻的大小控制阶梯波的台阶数与频率。

关键词：阶梯波、集成运算放大器、二极管一、设计目的：1、通过实验进一步掌握集成运放和电压比较器的应用。

2、进一步工程设计和实践动手能力，建立系统概念。

二、设计任务要求：1、基本要求：1）利用所给元器件设计一个阶梯波发生器，f≥500Hz，Uopp≥3V,阶数N=6；2）设计该电路的电源电路（不要际搭建），用PROTEL软件绘制完整的电路原理图（SCH）及印制电路板图（PCB）。

2、提高要求：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极电流为不同值时三极管的输出特性曲线束。

3、探究环节：1）能否提供其他阶梯波发生器的设计方案？如果能提供，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。

三、设计思路：窄脉冲发生器U4和积分器U3组成方波三角波发生器，并与阶梯形成控制门二极管D1一起起到产生阶梯波的作用。

在U4的同相输入端输入一个正参考电压，则U4输出为负脉冲，在负脉冲持续的短时间，阶梯形成控制门二极管二极管D1导通，积分器U3对负脉冲积分，其输出电压上升。

负脉冲消失，则D1截止，积分器输入输出电位保持不变，则形成一个台阶。

U1构成迟滞电压比较器用于控制周期，以控制累加的台阶数。

台阶级数较少的时候，U1的同相输入端电压比反相输入端的参考电压低，则U1输出低电平，阶梯返回控制门二极管D2截止，台阶持续累加。

随着输入台阶的增加，即输入电压增加，某一时刻比较器输出高电平，D2导通，积分器U3开始正电压积分，则U3的输出电位降低，至U3输出的电压低于迟滞电压比较器的门限电压时，U1恢复输出低电平使D2截止，至此完成阶梯波的一个周期。

[工学]电子信息专业阶梯波发生器的设计论文

本科毕业设计（论文）题目阶梯波发生器的设计学生姓名专业班级电子信息科学与技术学号院（系）计算机与通信工程学院指导教师(职称)完成时间年月日郑州轻工业学院毕业设计（论文）任务书题目阶梯波发生器的设计专业电子信息科学与技术学号1 1姓名主要内容：1、了解数字电路的开发和设计流程；2、掌握的阶梯波发生器的设计原理和方法；3、学习复杂的集成运算放大电路的设计；基本要求：1、掌握基本数字电路的设计方法；2、掌握电压跟随器、压控振荡器、五进制计数器、缓冲器、反相求和电路及反相器的原理和设计方法；3、能够运用Multisim软件设计阶梯波发生器电路，以及调试，仿真；主要参考资料等：1、原始资料:[1] 荀殿栋程宗汇主编:《实用数字电路设计手册》电子工业出版社[2] 阎石主编:《数字电子技术基础》.高等教育出版社[3] 刘刚、王立香主编：《Multisim&ultiboard10原理图与ＰＣＢ设计》[4] 王莲英主编：《基于Ｍultisim10的电子仿真实验与设计》2、技术条件:硬件配备：PC一台软件配置:Windows 7操作系统，Multisim10软件完成期限：年月日指导教师签章：专业负责人签章：年月目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)1.1 数字电路概述 (1)1.1.1 数字电路分类 (2)1.1.2 数字电路特点 (2)1.1.3 数字电路的发展 (3)2 Multisim10软件介绍 (5)2.1 Multisim10简介 (5)2.1.1 基本界面介绍 (6)2.1.2 元件库的介绍 (7)2.1.3 虚拟仪器仪表的使用 (8)2.1.4 仿真分析方法 (10)2.2 Multisim10的特点 (13)3 阶梯波发生器电路的设计 (15)3.1 阶梯波发生器的介绍 (15)3.2 系统相关元件介绍 (15)3.2.1电压跟随器 (15)3.2.2压控振荡器 (17)3.2.3五进制计算器74LS90 (18)3.2.4缓冲器 (20)3.2.5反相求和电路 (20)3.2.6反相器 (21)3.3 阶梯波发生器电路的设计与仿真 (21)3.3.1硬件电路设计 (21)3.3.2仿真 (22)3.3.3仿真结果 (24)3.4 与模拟电路的比较 (26)结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)阶梯波发生器的设计摘要阶梯波是一种特殊波形，在一些电子设备和仪表中用处极大，本文介绍的是一个由数字电路实现的阶梯波发生器电路。

阶梯波发生器的设计与实现

北京邮电大学电子电路综合实验阶梯波发生器设计与实现学院：班级：姓名：学号：任课教师：实验日期：2011 年3 月阶梯波发生器设计与实现一、中英文摘要及关键词：中文摘要：阶梯波发生器是一个方波-三角波发生器与迟滞电压比较器够成。

阶梯波是一种特殊波形，在一些电子设备及仪表中用处极大。

本实验电路由方波——三角波发生器与迟滞电压比较器构成。

通过运算放大器，积分器，窄脉冲发生器以及二极管形成的控制门等主要元器件，进行合理的改进组合，从而设计出了阶梯波发生电路。

实验用两个二极管作为控制门，一个是阶梯波形成控制门，另一个是阶梯波返回控制门，控制阶梯波的周期。

调节相应电位器的阻值就能改变阶梯数、阶梯幅值和阶梯周期。

而且通过对该电路的适当改价，可以完成一个三极管输出特性测试电路。

关键词：阶梯波、运算放大器、迟滞电压比较器二实验目的：1 通过实验进一步掌握集成运放和电压比较器的应用2 进一步增强工程设计和实践动手能力，建立系统概念三、实验原理该电路是有方波-三角波发生器与迟滞电压比较器够成。

第三个运算放大器U1够成迟滞电压比较器，第二个U3是积分器，第一个U4是窄脉冲发生器。

两个二极管，其中D1是阶梯形成控制门，D2是阶梯返回控制门。

由于U4的同相输入端加入一个正参考电压，U4输出为负脉冲。

在负脉冲持续期间，二极管D1导通，积分器U3对负脉冲积分，其输出电压上升。

在台阶级数较少时，U1的同相输入端的电位比反相输入端的参考电压低，使U1输出低电平，二极管D2截止。

CAD课程设计阶梯波发生器

班级：09级电信姓名：学号：阶梯波发生器（1）阶梯波发生器原理：简易数模转换（D/A ）主要由直流电源模块、连续脉冲信号发生模块、阶梯波形成级模块和阶梯波放大级模块等组成。

下图为模块示意图：一、直流稳压电源的设计直流稳压电源电路图：用三端集成稳压源7809。

W7809典型稳压值9.0out V V =输出电流典型值为（最小值1.3A ），最小管压降2i o V V -=，1out I A <时的最大允许功耗max 15P W ≤。

最大输入电压35V =，内部设有热过载和过流短路保护电路，工作结温范围0℃125i T ≤≤+℃。

存储温度范围65-℃~150+℃。

极性电容起到滤波的作用。

本次实验中直接采用9V 直流电池直接供电，；利用9V 电池将其转化为5V 的直流电压，为芯片供电。

二、连续脉冲发生电路（1）利用555定时器构成多谐振荡器充电时间:放电时间：230.69313cc ccf b bccV VT R Ln R CV-=≈-故电路的振荡周期：0.693(2)c f a bT T T R R C=+=+振荡频率：1 1.433(2)a bfT R R C=≈+输出脉冲占空比：2c a bva bT R RQT R R+==+占空比可调的多谐振荡器此电路的振荡频率为0.01Hz~500kHz实验要求输出频率为1k~500kHz只需让调节滑动变阻器可实现占空比的变化三、开关电路及阶梯波形成级电路设计开关电路由计数器电路及模拟选通开关实现其功能，通过计数器控制模拟选通开关的工作状态，来实现开关电路功能。

阶梯波形成级电路由权电阻网络或倒T型网络电阻构成，通过运算放大器实现功能。

（一）计数器电路设计获得N进制的计数器常用的方法有两种：一是用时钟触发器和门电路进行设计；二是用集成计数器构成。

本实验中利用集成计数器实现：1.N M<的情况在M进制计数器的顺序技术过程中，若使之跳过M N-个状态，就可实现N进制计数器。

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。

连线电路如下图：确定阶梯波的周期方波发生器由555占空比可调的方波发生器产生，由于电路中二极管1D 、2D 的单向导电特性，使电容器C 的充放电回路分开，调节电位器，就可调节多谐振荡器的占空比。

1R 、5R 和2D 向电容C 充电，充电时间为0.7pH A t R C≈ . 电容器C 通过 1D 、3R 、5R 及555中的二极管T 放电，放电时间为0.7PL B t R C ≈,因此振荡频率为1pH pLf t t =+电路输出波形的占空比为*100%A A B R q R R =+ 振荡周期1T f =5.3 D/A转换器D/A转换器将计数器的输出值转换为模拟电压。

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，)图四电路采用74LS161十进制加法计数器构成的十六进制计数器。

采用置数端归零的方法，清零端接高电平。

通过控制单刀双掷开关将A、B、C、D与高电平或低电平相连，DCBA表示的十进制数是15-N，N为输出阶梯波的阶数，即通过单刀双掷开关控制阶梯波的阶数。

如，DCBA为0111时，即ABC接高电平，D接低电平，输出为8阶阶梯波。

阶梯波信号发生器

实验6阶梯波发生器的设计与实现课题名称：阶梯波发生器的设计与实现摘要：本报告主要由三部分组成。

第一部分为分析设计过程，囊括了本实验的设计任务与要求，以及根据实验要求所设计出的总体的实现计划。

对各个部分进行了层次分化，重点讨论了各个基础层次（包括窄脉冲发生器、积分器与迟滞电压比较器）的设计原理，详细的叙述了在设计阶段里对各个元件参数的设计思想和设计过程，并包含了在正式实验前对各个部分的Simulate的情况。

第二部分为实验记录过程，包括实际搭载的电路板所实现的功能，一些必要的测试数据以及在实验过程中的一些记录与故障问题的分析。

最后一部分是对实验的总结。

关键字：阶梯波、脉冲发生器、积分器、电压比较器一、实验目的：1. 通过实验进一步掌握集成运放和电压比较器的应用。

2. 进一步提高工程设计和实践动手能力，建立系统概念。

二、实验任务1. 基本要求：1）利用所给元件设计一个阶梯波发生器，V U Hz f opp 3,500≥≥，阶数6=N ；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 ）。

3、探究环节：1）能否提供其它阶梯波发生器的设计方案？ 2）探索其他阶梯波发生器的应用实例。

三、实验原理基本原理图四、实验所用仪器及元器件仪器：1.函数信号发生器2.示波器3.晶体管毫伏表4.万用表5.直流稳压电源元器件：集成运算放大器uA741*3电位器（200K*1、22K*1，10K*2）二极管*2电阻（10K*2、50K*1，1000K）电容（0.01uF*2）u A741参数如下：五、设计与制作步骤1、设计电路1）由参考公式可知])()(41ln['])(21ln['])(21ln['21221211111111112111111R m f m f P P R m f mP R m f mP U U R U R R R C R T U U R U R C R T U U R U R C R T -++=++=-+=T 为阶梯波脉冲，T ’为脉冲波周期；T1’高电平持续时间；T2’为低电平持续时间。

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、阶数可调得阶梯波发生器,在Multisim中进行仿真分析。

实现得功能:频率可调、阶数可调得平滑得阶梯波。

性能指标:频率可调范围较大，阶数可调得阶数范围合理,输出平滑无毛刺得阶梯波。

二、设计方案1、由时钟信号发生器、计数器与Ｄ／A转换器组成电路2、时钟信号发生器得信号频率可调，采用5５５构成得多谐振荡器3、计数器得进制数决定阶梯波得阶数,采用有预置数功能得减法计数器,通过置数改变计数器得进制数。

4、D／A转换器将计数器得输出值转换为模拟电压。

５、利用低通滤波器使输出得波形变平滑。

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构成得多谐振荡器,第二部分为有74LＳ１61D 构成得十六进制计数器，第三部分为D／Ａ转换器,第四部分为低通滤波器.1、由555构成得多谐振荡器电路图(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滑片位于中点时得频率。

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就是常用得四位二进制可预置得同步加法计数器，)图四电路采用74LS1６1十进制加法计数器构成得十六进制计数器．采用置数端归零得方法,清零端接高电平。

通过控制单刀双掷开关将A、B、C、Ｄ与高电平或低电平相连,DＣBA表示得十进制数就是1５－N，Ｎ为输出阶梯波得阶数，即通过单刀双掷开关控制阶梯波得阶数.如,DCB Ａ为0111时，即AＢC接高电平,Ｄ接低电平，输出为8阶阶梯波。

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>= 3V, 阶数N=6；1.利用所给元器件设计一个阶梯波发生器，f >= 500HZ, Uopp2.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。

总体结构框图下面就依次对负脉冲发生器、积分器、迟滞电压比较器的部分电路进行设计。

1.电源电路（原理图在14页PROTEL绘制的原理图中有）该实验不对电源电路进行要求，直接使用实验室已有的电源。

2.负脉冲发生器负脉冲虽然不能直接通过电路得到，但容易想到，如果在方波发生器与积分器之间加上一个二极管D4，使方波发生器与积分器之间只能导通负脉冲，那么方波发生器与二极管就形成了一个负脉冲发生器了。

方波发生器由一个LM741运算放大器U1、一个0.01u的电容C1和一个100k的电阻R1构成，如下图。