阶梯波发生电路的设计

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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：U1LMC555CHGND 1DIS7OUT3RST 4VCC8THR6CON5TRI2VCC5VR15kΩR35kΩKey=A100%VCC1C11uF C21uF32XSC1A BExt Trig++__+_13N 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：.2、分析：计数器的进制数决定阶梯波得阶梯数，可以用74163同步置数法实现N（0-15）进制计数器，通过单刀双掷开关来置数实现调节计数器的进制数，其中地代表逻辑低电平0，5V vcc代表逻辑高电平1。

ENT和ENP和CLR接逻辑高电平1,CLK接来自555多谐振荡器的时钟信号，QA、QB、QC、QD通过与非门与LOAD相接用同步置数法实现相应的进制计数器。

阶梯波发生器实验报告

实验题目：阶梯波发生器的设计与实现制作人：许江华班级：09211107学号：09210190班内序号：09一、实验目的（1）通过实验进一步掌握集成运放哥电压比较器的应用（2）进一步提高工程设计和实践动手能力，建立系统概念一、实验原理图二、实验内容1、利用所给器件设计一个阶梯波发生器，f>=500Hz,Uopp>=3V,阶梯数N=6；2、设计该电路的电源电路（不要求搭建），用Protel软件绘制完整的电路原理图（SCH）即印刷电路板图（PCB）。

三、实验所用仪器1.函数信号发生器2.示波器3.晶体管毫伏表4.万用表5.直流稳压电源四、实验可选器件LM741，电位器，二极管，电阻，电容等五、实验过程（一）方波发生器1）方波发生器电路图各个器件的作用：Rf1的作用为：调节阶梯波的阶梯数Rp1的作用：调节方波的周期，相当于调节阶梯波的周期（二）积分电路积分电路原理图：（三）迟滞电压比较器迟滞电压比较器的原理图：R1的作用：调节比较电压的大小，起到了调幅的作用（四）阶梯形成控制门阶梯形成控制门的原理图：（五）阶梯返回控制门六．电路原理图分析阶梯波发生器电路图：实验原理分析：该电路的组成之前已经介绍过。

现在分析实验原理：由于方波发生器的同向输入端接的是一个正参考电压，，输出所以是负脉冲。

在负脉冲持续时间内，二极管D2导通，积分器U3对负脉冲积分，其输出电压上升。

负脉冲消失之后，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，则改制每增加一个台阶，U1的输入电压增加一个值。

在台阶级数较少的时候，U1的同向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的同向输入端电压高于参考电压，U1的输出跳变成高电压，D2导通，积分器进入正电压积分，使U3输出电位下降明知道U3输出电压降至迟滞电压比较器的下门限电压时，U1输出才又恢复地电位D2截止，完成一个周期。

12.2阶梯波发生器电路

R7 U C 1 f = ⋅ ⋅ 2( R3 + RP1 ) R8 U 0 m
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 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 A1C输出 A1C(V) 0 2 4 6 8
电路仿真结果如图12.2.3所示。
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.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
图12.2.3 5个台阶的阶梯波仿真图

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。

哈工大模电自主设计实验——阶梯波发生电路的设计与分析

姓名班级学号实验日期节次教师签字成绩阶梯波发生电路的设计与分析1.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、学习如何用Multisim 进行电路仿真。

4、学习复杂的集成运算放大器电路的设计。

2.总体设计方案或技术路线1、要设计阶梯波发生电路，首先要设计一个方波发生电路，然后通过微分电路，会得到上下均有尖脉冲的波形。

这时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运算电路时，一个尖脉冲累加为一个固定的值，在没有尖脉冲时，积分器保持输出不变。

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。

2、改变电路元件的参数值，探究其于输出的阶梯波各项指标的关系。

3.实验电路图U1UA741CP3247651VEE-15.0VVCC 15.0VRf 100kΩR42kΩC147nFXSC1ABExt Trig++__+_R130kΩR210kΩD112VD212VC247nFR310kΩR510kΩR610kΩU2UA741CP3247651C347nFD31N4148D41N4148图1阶梯波发生电路4. 仪器设备名称、型号1、运算放大器μA741 2个2、二极管若干3、电阻，电容若干4、导线若干5、数字万用表6、可编程线性直流稳压电源7、Agilent DSO-X2002A 型示波器8、电子技术试验箱9、集成运算放大器应用子板5.理论分析或仿真分析结果1、方波发生电路设计方波发生电路由滞回比较器和RC 电路构成。

滞回比较器引入正反馈，产生振荡，使输出电压仅有高低电平两种状态，且自动相互转换。

RC 电路起延时作用和反馈作用，使电路的输出电压按一定时间间隔在高低电平之间交替变化，形成方波。

电路如图2所示，从图3所示的示波器中可读出方波的周期为4.017ms 。

U1UA741CP3247651VEE-15.0VVCC15.0VRf 100kΩR42kΩC147nFXSC1A BExt Trig++__+_R130kΩR210kΩD112VD212V图2方波发生电路图3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3R 和电容2C 即可组成图4所示的微分电路，原理与运放组成的微分运算电路相同，这里不再叙述。

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。

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。

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。

实验十九阶梯波产生电路

实验十九阶梯波产生电路（设计型）
一、实验目的
1、掌握梯形波产生的原理
2、学会数字电路与模拟电路的综合应用。

3、培养独立设计的能力。

二、实验设备及器件
1、示波器 1台
2、器件自选
三、实验内容及步骤
梯形波产生电路应由D/A转换器、可逆计数器、上下限比较器、定时器、启动复位五部分组成。

下面步骤由学生独立设计完成；
1、设计原理线路图；
2、选择元器件；
3、组装调试。

4、写出实验报告．
四、设计提示
用 4 位二进制计数器 74LS161 、 D/A 转换器 DAC0832 和集成运放组成阶梯波发生器，电路如图19-1所示。

将 f ＝ 1000Hz 的脉冲信号加到计数器的 CP 端，用示波器观察输出的波形并记录。

图 19-1 阶梯波发生器。

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。

阶梯波发生电路设计

阶梯波发生电路摘要：在实用电路中，除了常见的正弦波外，还有矩形波、三角波、锯齿波、尖顶波和阶梯波。

其中阶梯波在电子测量和自动控制系统中，可以作为时序控制信号和多极电位基准信号，有着广泛的用途。

产生阶梯波的方法也比较多，可以通过一些数字元件如计数器和D/A 转换器构成，也可以通过模拟电路中一些基本的波形发生和变换电路组合而成，本文主要使用模拟电路的方法介绍各个模块的功能以及不同参数对电路的影响。

关键词：阶梯波组成模块参数调整一、整体思路介绍如图所示，为了得到阶梯波，考虑先产生矩形波，对矩形波进行微分运算，将其变换为尖顶波，为了后面得到稳定的阶梯波形，微分电路的电容值尽可能取的小一点，这样得到的尖顶波就可以近似的看成尖峰脉冲，这种尖顶波有正有负，所以通过精密整流电路使其变换为只有上半部分的尖顶波。

积分电路采用反向积分，即得到的阶梯波的电压值为负，如果想要得到电压值为正的阶梯波，可以采用正向积分电路。

每一个尖峰脉冲对应一个阶梯，随着积分时间的增长，积分电路的输出电压逐渐下降，当下降到滞回比较电路的阈值电压时就使电子开关导通，对电容放电，积分电路输出变为零，对输入的尖峰脉冲重新积分，同时使滞回比较器翻转，电子开关断开，如此周而复始，就可以产生周期性的阶梯波。

二、不同模块的功能介绍1、矩形波发生电路电路图如下所示：输出端选用稳压值为5V 的稳压管，从理论上来说输出电压的幅值V Uz Uo 5=±=阈值电压V Uz R R R U T 5.2433±=+±=设某时刻电容充电的起始值为T U -，终了值为T U +，时间常数为11C R ，利用一阶三要素112/][C R T T T eUz U Uz U ---+=解得周期为)21ln(24311R R C R T += 带入如图所示的数据得ms s T 197.210197.23=⨯=-进行仿真验证如下Uo1输出的矩形波的幅值并非5V 而是5.6V ，说明稳压管的稳压值不是标注的5V ，而是5.6Ｖ，阈值电压近似为２.8Ｖ符合理论推导的公式。

阶梯波发生器引言

1 引言PSpice通用电路仿真软件目前已广泛地应用于电子线路的设计中，因此在电子技术的教学与实验中也应充分重视PSpice的学习和运用。

对于电路设计，采用仿真的手段，可以大量地减少硬件调试过程中出现的各种问题，易于电路的实现。

2 阶梯波发生器的设计阶梯波发生器的应用很广泛，设计方法也很多，本文采用模拟电路中的基本模块电路进行阶梯波的设计，是为了便于利用PSpice对各功能电路及整个系统进行深入的分析。

原理框图如图1所示。

阶梯波发生器的电路如图2所示。

2.1 方波发生器方波发生器由反向输入的滞回比较器(U1及外围元件构成)和R4C1构成，其中滞回比较器的阈值电压式中Vz为稳压管的稳压值。

电容器的最高充电电压和最低放电电压即是两个阈值电压的值。

输出方波周期通过调节相关参数可改变电路的振荡频率。

图3所示为利用PSpice仿真的电容上电压的波形以及方波发生器的输出振荡波形。

2.2 微分与限幅电路微分电路采用简单的电路形式，由C2和D 8及与之并联的负载构成，要求电容充放电的时间常数远小于输入方波的周期，使电容C2上电压近似等于输入方波的波形。

图4的仿真波形分别为微分电路输出的波形、电容C2电压波形及输入方波的波形。

限幅电路主要由二极管D7构成，将微分电路形成的反向尖脉冲削掉。

D8也兼作反向限幅的作用，限幅电路输出波形如图5所示。

2.3 积分累加电路积分累加电路由U2、R5和C3构成，将限幅电路输出的尖脉冲进行积分累加，从而输出阶梯波，为实现周期性的阶梯波，采用电子开关电路对累加器进行控制，当C3上电压累加到规定值，对其进行放电。

输出阶梯波的阶梯数可由C3与C2的比值进行控制。

2.4 电子开关电路与比较器电子开关在这里由结型场效应管J2N4393担任，其导通和截止由比较器输出电压控制。

J2N4393的PSpice模型参数如下：.model J2N4393 NJF(Beta=9.109m Betatce="-".5 Rd= 1 Rs= 1 Lambda="6m" Vto="-1".422+ Vtotc="-2".5m Is="205".2f Isr= 1.988p N = 1 Nr= 2 Xti="3" Alpha="20".98u+ Vk="123".7 Cgd="4".57p M=.4069 Pb="1" Fe=.5 Cgs="4".06p Kf="123E-18"+ Af="1")其中夹断电压Vto的值主要决定了饱和漏极电流，间接地影响了积分器中C3的放电是否彻底，因此本文采用Vto作为参数，对J2N4393的转移特性进行了参数扫描仿真，如图6所示。

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。

晶体管输出特性测试仪阶梯波发生电路设计

阶梯波发生器电路设计一、实验目的：（1）、学习和理解晶体管输出特性测量仪原理，并学会阶梯波发生器电路的其设计方法。

（2）、查阅有关手册，了解所用的器件性能。

二、实验原理：通用的晶体管特性图示仪的扫描信号和阶梯信号是由50H Z工频市电变换的得到的。

有下列几个缺点。

1、使用了50H Z的低扫描频率，显示的特性曲线闪烁比较严重。

2、X轴扫描为正弦波，线性度差。

3、波形变换电路复杂。

本实验旨在设计一个基于555定时器和加法计数器的阶梯波信号发生器。

通过555定时器产生同步的X轴扫描锯齿波和Y轴扫描阶梯波。

克服使用50H Z扫描频率低带来的缺点。

1.设计原理：晶体管的输出特性是指集电极电流I c在一系列一定的基极电流I b下，随集电极-发射极电压U ce变化的一簇曲线束，如图1所示。

对其中任意一条曲线而言，相当于I b为常数时，电压U ce与集电极电流I c之间的关系。

图1、晶体管输出特性曲线对于给定的I b，只能表现出其中一条曲线。

为了显示出整个曲线簇，只要使得I b（即U b）是阶梯波变化，而Uc是锯齿波变化，锯齿波的周期等于等于每一阶梯的维持时间即可，如图2所示。

因此，本设计实验如何运用数字电路知识设计产生阶梯波产生电路。

图2.阶梯波和锯齿波之间的关系2.设计要求：能够在示波器上稳定的显示出阶梯波，且阶梯波的幅度可调。

3.电路设计：（1）总框图：阶梯波产生电路由多谐振荡器（555定时器构成）、四位二进制加法器（CD4518）、数—模转换电路（R1~R4与加减运算电路构成）和反相比例运算器组成。

框图如图3所示图3.总框图（2）多谐振荡器部分：由555定时器构成的多谐振荡器如图4(a)所示，其工作波形见图4(b)图4（a）555振荡器构成（b）工作波形图接通电源后，电源V DD通过R1和R2对电容C充电，当U c<1/3V DD时，振荡器输出V o=HIGH，放电管截止。

当U c充电到≥2/3V DD后，振荡器输出V o翻转成LOW，此时放电管导通，使放电端(DIS)接地，电容C通过R2对地放电，使U c下降。

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。

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1. 引言在当今数字电路设计领域，阶梯波发生器是一种非常重要的电子元件。

其主要功能是生成一种周期性的方波信号，可应用于数字系统中的定时、同步和触发等方面。

利用六进制触发器设计阶梯波发生器，可充分发挥六进制触发器的优势，达到更高的稳定性和精度。

在本文中，我们将探讨利用六进制触发器设计阶梯波发生器的详细过程和实现方法。

2. 原理分析阶梯波发生器的设计与实现基于六进制触发器，首先需要了解六进制触发器的工作原理。

六进制触发器是一种特殊的触发器，具有6个稳定的状态和2个不稳定的状态。

通过合理地连接和控制六进制触发器，可以实现稳定的阶梯波信号输出。

3. 设计过程3.1 步骤一：确定计数器我们需要选择合适的计数器电路。

常用的计数器电路有同步计数器和异步计数器，根据设计要求选择适合的计数器电路进行设计。

3.2 步骤二：连接六进制触发器接下来，将选择的计数器电路与六进制触发器进行连接，并根据原理分析中的工作原理，确定触发器的输入和输出连接方式。

3.3 步骤三：添加输出控制电路为了确保生成稳定的阶梯波信号，需要添加输出控制电路，对输出进行稳定和精确地控制。

4. 实现方法在设计过程中，需要根据原理分析和设计过程中的要求，选择合适的电子元件和连接方式进行布局和调试，以确保阶梯波发生器的稳定性和准确性。

5. 个人观点和理解在我看来，利用六进制触发器设计阶梯波发生器是一种非常有趣和有挑战性的工作。

通过深入理解六进制触发器的工作原理，并合理地设计连接和控制电路，可以实现高稳定性和高准确性的阶梯波发生器，对于数字系统设计和应用具有重要意义。

6. 总结和回顾通过本文的阐述，我们了解了利用六进制触发器设计阶梯波发生器的详细过程和实现方法。

从原理分析到设计过程再到实现方法，我们深入探讨了这一主题，并对其在数字电路设计领域的意义和应用进行了分析。

希望本文对您有所帮助，也希望能引发更多对于数字电路设计的思考和探讨。

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。

阶梯波发生器的设计与实现实验报告00

阶梯波发生器的设计与实现学院：专业：班级：学号：姓名：班内序号：时间：目录摘要 (3)关键字 (3)设计任务要求 (3)（1）实验目的 (3)（2）实验任务要求 (3)设计思路与结构框图 (4)分块电路和总体电路的设计 (3)（1）窄脉冲发生器 (4)3）积分器电路迟滞电压比较器 (6)4）迟滞电压比较器 (7)5）总体电路 (7)所实现功能说明 (8)故障及问题分析 (11)实验总结和心得体会 (11)PROTEL绘制的原理图 (12)仪器仪表清单 (14)参考文献 (14)【摘要】本实验电路由方波—三角波发生器与迟滞电压比较器构成。

方波发生器产生方波信号，经过微分限幅后形成方波脉冲级，方波脉冲经积分累加电路形成阶梯波脉冲，通过迟滞电压比较器，产生周期性阶梯波。

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】窄脉冲发生器迟滞电压比较器积分器阶梯波【设计任务要求】1.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.进一步工程设计和实践动手能力，建立系统概念。

3.掌握阶梯波发生器电路的结构特点。

4.掌握阶梯波发生器电路的工作原理。

2.实验任务要求基本要求（1）.利用所给元器件设计一个阶梯波发生器，f≥500Hz，Uopp≥3V,阶数N=6。

（2）.设计该电路的电源电路（不要实际搭建），用protel软件绘制完整的电路原理图及印制电路版图。

提高要求（1）.用PROTEL软件绘制完整的印制电路板图。

（2）.在阶梯波发生器的基础上，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。

探究环节（1）.提供其他阶梯波发生器的设计方案（2）.研究其他阶梯波发生器的应用实例，给出应用方案。

【设计思路与结构框图】系统设计框图如上图所示，主要包括方波发生器、微分与限幅电路、积分累加电路以及电子开关和累加器等基本单元。