EDA實(shí)驗(yàn)四 階梯波發(fā)生器電路的設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)四 階梯波發(fā)生器電路的設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉Multisim軟件的使用，包括電路圖編輯、虛擬儀器儀表的使用方法掌握常用電路分析方法。2. 能夠運(yùn)用Multisim軟件對(duì)模擬電路進(jìn)行設(shè)計(jì)和性能分析，掌握EDA設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。3. 熟練掌握有關(guān)階梯波電路設(shè)計(jì)的方法，并應(yīng)用相關(guān)知識(shí)來(lái)分析電路，掌握組成階梯波電路的各個(gè)部分的電路的在階梯波電路中的作用，深刻體會(huì)階梯波的調(diào)節(jié)方法，做到理論和實(shí)踐相結(jié)合，加深對(duì)知識(shí)的理解。二、實(shí)驗(yàn)要求（1）設(shè)計(jì)一個(gè)能產(chǎn)生周期性階梯波的電路，要求階梯波周期在20ms左右，輸出電壓范圍10V，階梯個(gè)數(shù)5個(gè)。(注意：電路中均采用模擬、真實(shí)器件，不可以選用計(jì)數(shù)器、55

2、5定時(shí)器、D/A轉(zhuǎn)換器等數(shù)字器件，也不可選用虛擬器件。)（2）對(duì)電路進(jìn)行分段測(cè)試和調(diào)節(jié)，直至輸出合適的階梯波。（3）改變電路元器件參數(shù)，觀察輸出波形的變化，確定影響階梯波電壓范圍和周期的元器件。三、實(shí)驗(yàn)步驟1實(shí)驗(yàn)所用的總電路圖如下圖1所示：圖1電路輸出的波形如下圖2和圖3所示：圖2 圖3由上面兩幅圖可以看出階梯波的周期為T(mén)=23.899mS，階梯個(gè)數(shù)為5個(gè)，輸出電壓為10.024V符合實(shí)驗(yàn)要求。本實(shí)驗(yàn)所用的電路由方波發(fā)生電路、微分電路、限幅電路、積分累加器、比較器、電子開(kāi)關(guān)電路、振蕩控制電路和電源等八部分電路組成，各個(gè)部分的關(guān)系可由下框圖所示：振蕩控制電路比較器積分累加電路 輸出限幅電路微分電

3、路方波發(fā)生器電子開(kāi)關(guān)電路電源2.電路工作原理方波發(fā)生器電路方波發(fā)生器電路如下圖4所示：圖4實(shí)驗(yàn)所用方波發(fā)生電路產(chǎn)生的方波的周期為T(mén)=2Rf1Cln(1+2R2R3)，帶入相應(yīng)的數(shù)據(jù)可知T=2×18.7K×100nF×ln(1+213.3K16K)=3.76mS。其輸出的方波波形如下圖5和圖6所示：圖5 圖6調(diào)節(jié)電阻Rf1，電容C的大小，和R3R2的值就可以改變方波的周期，從而影響到最終階梯波的周期。微分電路微分電路所用的電路圖如下圖7所示：圖7其輸出的波形如下圖8所示： 圖8在輸出電壓為負(fù)時(shí)，由于二極管在反向時(shí)導(dǎo)通電流很小，所以導(dǎo)致微分電路的輸出負(fù)值反值部分很小，

4、基本上沒(méi)有微分效果。限幅電路限幅電路所用的電路圖如下圖9所示：圖9限幅電路的輸出波形如下圖10所示：圖10由于二極管的單向?qū)ㄐ运晕⒎蛛娐份敵龅呢?fù)值被削去，從何出現(xiàn)圖10所示的尖脈沖波。 分累加器積分累加電路所用的電路圖如下圖11所示 圖11積分累加電路的輸出波形如下圖12所示圖12由圖中可以看出電路輸出的階梯的差值為V=2.096V，滿(mǎn)足電路輸出五個(gè)階梯波時(shí)電路的輸出電壓為10V左右的要求。比較電路、電子開(kāi)關(guān)電路和震蕩控制電路比較電路、電子開(kāi)關(guān)電路和震蕩控制電路所用的電路圖如圖13所示： 圖13 經(jīng)過(guò)比較電路和電子開(kāi)關(guān)電路以后比較電路輸出的結(jié)果和微分電路輸出的結(jié)果如圖14所示，其中藍(lán)色為微

5、分電路輸出的結(jié)果，紅的部分為比較電路輸出的結(jié)果。圖14由圖14可以看出當(dāng)比較電路的輸出值高電平時(shí)電子開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)開(kāi)啟，積分電路的電容通過(guò)電子開(kāi)關(guān)放電，積分電路從新開(kāi)始積分，從而使階梯波電路發(fā)生跳變，開(kāi)始新的周期。當(dāng)比較器的輸出端輸出高電平時(shí)，震蕩控制電路工作，方波停振，使積分電路清零，當(dāng)比較器輸出低電平時(shí)電路正常工作。3.改變電路元器件參數(shù)，觀察輸出波形的變化，確定影響階梯波電壓范圍和周期的元器件。由方波的周期T=2Rf1Cln(1+2R2R3)可知改變電路中的Rf1h、C的值還有電阻R2,R3的比值可以改變每個(gè)方波的周期從而改變階梯波的周期，改變方波發(fā)生電路中的兩個(gè)穩(wěn)壓管D1和D3的穩(wěn)壓值可以改變輸出方波的幅值，從而改變微分電路和積分電路的輸入信號(hào)的值，在輸出電壓一定的情況下可以改邊輸出方波的個(gè)數(shù)從而影響電路的周期，對(duì)于微分電路的中的二極管D6和電容C2改變這兩個(gè)元件的參數(shù)可以影響輸出的微分信號(hào)的形狀從而影響積分值，對(duì)于積分電路中的電阻R4，R5和電容C1，改變這些元器件的參數(shù)可以影響輸出的積分信號(hào)的積分值來(lái)影響階梯波的中每個(gè)階梯電壓來(lái)影響總的階梯個(gè)數(shù)來(lái)影響整個(gè)階梯波的周期。還可以同調(diào)節(jié)輸出電路的電壓值在每個(gè)階梯的階梯值大小一定時(shí)來(lái)影響整個(gè)階梯波的周期。比較電路的比較電壓可由理論分析得出VP=VoRf6Rf7|Rf8+Rf6+(-