Multisim仿真階梯波信號(hào)發(fā)生器

1、 仿真與設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)課題： 階梯波信號(hào)發(fā)生器 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： 階梯波發(fā)生器 一、 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)一個(gè)頻率可調(diào)、 階數(shù)可調(diào)的階梯波發(fā)生器，在multisim中進(jìn)行仿真分析。實(shí)現(xiàn)的功能：頻率可調(diào)、階數(shù)可調(diào)的平滑的階梯波。性能指標(biāo)：頻率可調(diào)范圍較大，階數(shù)可調(diào)的階數(shù)范圍合理，輸出平滑無(wú)毛刺的階梯波。 二、設(shè)計(jì)方案 1、由時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、計(jì)數(shù)器和d/a轉(zhuǎn)換器組成電路 2、時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)頻率可調(diào)，采用555構(gòu)成的多諧振蕩器 3、計(jì)數(shù)器的進(jìn)制數(shù)決定階梯波的階數(shù)，采用有預(yù)置數(shù)功能的減法計(jì)數(shù)器，通過(guò)置數(shù)改變計(jì)數(shù)器的進(jìn)制數(shù)。 4、d/a轉(zhuǎn)換器將計(jì)數(shù)器的輸出值轉(zhuǎn)換為模擬電壓。 5、利用低通濾波器使輸

2、出的波形變平滑。 三、電路框圖 四、電路原理圖及說(shuō)明 時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器 （f可調(diào)） 十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器 d/a轉(zhuǎn)換器 n階階梯波 總體電路如圖： 圖中從左至右依次為：第一部分為由555構(gòu)成的多諧振蕩器，第二部分為有74ls161d構(gòu)成的十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，第三部分為d/a轉(zhuǎn)換器，第四部分為低通濾波器。 1、由555構(gòu)成的多諧振蕩器電路圖（圖一）： 圖一 電源接通后，vcc通過(guò)電阻r1、r2、r3向電容c2充電。當(dāng)c2上電壓達(dá)到2/3vcc時(shí)，thr端觸發(fā)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出v0變低電平，同時(shí)放電管導(dǎo)通，電容c2通過(guò)r2放電；當(dāng)c2上電壓下降到1/3vcc時(shí)，下比較器工作，輸出電壓v0變高電平，c2放電終止

3、，重新充電，周而復(fù)始，形成矩形波。通過(guò)調(diào)節(jié)電位計(jì)r3大小，可改變矩形波頻率。圖二中頻率計(jì)示數(shù)為r3滑片位于中點(diǎn)時(shí)的頻率。輸出矩形波波形如圖三。 圖二 圖三 2、四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74ls161（圖四）（74ls161是常用 的 四 位 二 進(jìn) 制 可 預(yù) 置 的 同 步 加 法 計(jì) 數(shù) 器 ，) 圖四 電路采用74ls161十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器構(gòu)成的十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器。采用置數(shù)端歸零的方法，清零端接高電平。 通過(guò)控制單刀雙擲開(kāi)關(guān)將a、b、c、d與高電平或低電平相連，dcba表示的十進(jìn)制數(shù)是15-n，n為輸出階梯波的階數(shù)，即通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)控制階梯波的階數(shù)。如，dcba為0111時(shí)，即abc接高電平，d接

4、低電平，輸出為8階階梯波。 3、d/a轉(zhuǎn)換器和低通濾波器（圖五） vdac8是8位電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器 圖五 通過(guò)d/a轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，由于譯碼輸出4位二進(jìn)制數(shù)，故只用d/a轉(zhuǎn)換器的四個(gè)輸入端，前四個(gè)輸入端接地。輸出電壓v0=d*vref/16。 利用低通濾波器使輸出波形變得平滑。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 圖六所示為頻率顯示結(jié)果對(duì)比：（左圖為多諧振蕩器產(chǎn)生的頻率，右圖為10階階梯波頻率） 圖六 圖七所示為r3未接入電路時(shí)多諧振蕩器產(chǎn)生的頻率，圖八所示為r3全部接入電路時(shí) 的頻率： 圖七 圖八 圖九所示為dcba為1011時(shí)產(chǎn)生的4階階梯波波形，圖十所示為dcba為1000時(shí)產(chǎn)生的7階階梯波波形

5、： 圖九 圖十 六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 通過(guò)多諧振蕩器、十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器和d/a轉(zhuǎn)換器以及低通濾波器可以得到輸出0到15階的階梯波，多諧振蕩器的頻率范圍為839.107到1109hz，若產(chǎn)生為n階階梯波，則輸出頻率為多諧振蕩器頻率的1/n，且輸出波形平滑無(wú)毛刺。 七、設(shè)計(jì)體會(huì) 由于是剛接觸的軟件，開(kāi)始使用時(shí)遇到很多麻煩，比如：找不到所需的元件，連線混亂等等。經(jīng)過(guò)這幾天的學(xué)習(xí)，對(duì)multisim這個(gè)軟件已經(jīng)基本掌握。做仿真的過(guò)程中，熟悉和掌握了電路各個(gè)部分的功能和原理，加深了對(duì)多諧振蕩器、n進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)和d/a轉(zhuǎn)換器的認(rèn)識(shí)。在遇到種種困難之后，依然要堅(jiān)持做下去，這不僅是對(duì)專業(yè)知識(shí)的考驗(yàn)，更是對(duì)耐心和毅力的考驗(yàn)。相信這次的仿真設(shè)計(jì)對(duì)以后的其他仿真軟件的學(xué)習(xí)乃