EDA實驗四 階梯波發(fā)生器電路的設計

1、實驗四 階梯波發(fā)生器電路的設計一、實驗目的1. 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. 能夠運用Multisim軟件對模擬電路進行設計和性能分析，掌握EDA設計的基本方法和步驟。3. 熟練掌握有關階梯波電路設計的方法，并應用相關知識來分析電路，掌握組成階梯波電路的各個部分的電路的在階梯波電路中的作用，深刻體會階梯波的調節(jié)方法，做到理論和實踐相結合，加深對知識的理解。二、實驗要求（1）設計一個能產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，階梯個數(shù)5個。(注意：電路中均采用模擬、真實器件，不可以選用計數(shù)器、55

2、5定時器、D/A轉換器等數(shù)字器件，也不可選用虛擬器件。)（2）對電路進行分段測試和調節(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、實驗步驟1實驗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=23.899mS，階梯個數(shù)為5個，輸出電壓為10.024V符合實驗要求。本實驗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、電子開關電路、振蕩控制電路和電源等八部分電路組成，各個部分的關系可由下框圖所示：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)生器電子開關電路電源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實驗所用方波發(fā)生電路產生的方波的周期為T=2Rf1Cln(1+2R2R3)，帶入相應的數(shù)據(jù)可知T=218.7K100nFln(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在輸出電壓為負時，由于二極管在反向時導通電流很小，所以導致微分電路的輸出負值反值部分很小，基本上沒有微分效果。限幅電路限幅電路

4、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由于二極管的單向導通性所以微分電路輸出的負值被削去，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，滿足電路輸出五個階梯波時電路的輸出電壓為10V左右的要求。比較電路、電子開關電路和震蕩控制電路比較電路、電子開關電路和震蕩控制電路所用的電路圖如圖13所示： 圖13 經(jīng)過比較電路和電子開關電路以后比較電路輸出的結果和微分電路輸出的結果如圖14所示，其中藍色為微分電路輸出的結果，紅的部分為比較電路

5、輸出的結果。圖14由圖14可以看出當比較電路的輸出值高電平時電子開關開關開啟，積分電路的電容通過電子開關放電，積分電路從新開始積分，從而使階梯波電路發(fā)生跳變，開始新的周期。當比較器的輸出端輸出高電平時，震蕩控制電路工作，方波停振，使積分電路清零，當比較器輸出低電平時電路正常工作。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的值，在輸出電壓一定的情況下可以改邊輸出方波的個數(shù)從而影響電路的周期，對于微分電路的中的二極管D6和電容C2改變這兩個元件的參數(shù)可以影響輸出的微分信號的形狀從而影響積分值，對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的積分值來影響階梯波的中每個階梯電壓來影響總的階梯個數(shù)來影響整個階梯波的周期。還可以同調節(jié)輸出電路的電壓值在每個階梯的階梯值大小一定時來影響整個階梯波的周期。比較電路的比較電壓可由理論分析得出VP=VoRf6Rf7|Rf8+Rf6+(-1