阶梯波

Multisim设计报告

姓名: 田丹丹

学院: 机电与信息工程学院

专业: 电子信息科学与技术

班级: 2011级电子2班

学号: 201100800337 日期 2013年7月11日

指导教师: 李素梅、常树旺

山东大学威海分校信息工程学院

阶梯波信号发生器仿真设计

（一）题目设计要求，设计电路实现的功能、性能指标。

题目设计设计要求：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。

电路实现的功能：得到一个频率可调、阶数可调的阶梯波发生器。电路的性能指标：频率可调范围比较大，阶数可调的阶数范围合理，输出完美的平滑的无毛刺的阶梯波。

（二）设计方案

a.由时钟信号发生器、计数器和D/A转换器组成电路。

b.时钟信号发生器的信号频率可调，可采用压控振荡器或由555构

成的多谐振荡器。

c.计数器的进制数决定阶梯波的阶数，（所以可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。）

d. D/A转换器将计数器的输出值转换为模拟电压。

e.通过低通滤波器使输出的波形变得平滑无毛刺。

（三）电路框图

时钟信号发生器（f可调）N 进制计数

器

D/A转换

器

N阶阶梯波

（四）电路原理图

从图中可以看出一共有四个部分

a.74LS161D构成的十六进制计数器，

b.555构成的多谐振荡器，

c.D/A转换器和低通滤波器。

1、74LS161D构成的十六进制计数器

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。

2、由555构成的多谐振荡器电路图。

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。图中频率计示数为R3滑片位于中点时的频率。

3、D/A转换器和低通滤波器。

通过D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，由于译码输出4位二进制数，故只用D/A转换器的四个输入端，前四个输入端接地。输

出电压V0=D*Vref/16。

利用低通滤波器使输出波形变得平滑。

五、实验结果

频率显示结果对比：

六、实验结论

把多谐振荡器、十六进制计数器和D/A转换器以及低通滤波器组合在一起可以输出0到15阶的阶梯波，多谐振荡器的频率范围为839.107到1109Hz，若产生为N阶阶梯波，则输出频率为多谐振荡器频率的1/N，输出波形平滑无毛刺。

七、设计心得与体会。

Multisim是一款很实用的仿真软件，经过小学期这几天的学习，我初步了解到了它的功能，在感慨它功能强大的同时，我也收获了很多。由于事前是零基础，到视频教学，再到同学之间的相互交流，所以在学习这门软件的过程中走了不少的弯路，不过感觉还是很开心，因为这是我完全通过自学完成的一个工作，是从一个未知到了解的过程。它带给我很大成就感，给了我学习这门课的信心，相信我会更加熟练地应用这个软件。