阶梯波信号发生器(6阶梯)

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）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。

3、D/A转换器和低通滤波器（图五）图五通过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。

信号发生器课程设计报告HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】目录一、课题名称 (2)二、内容摘要 (2)三、设计目的 (2)四、设计内容及要求 (2)五、系统方案设计 (3)六、电路设计及原理分析 (4)七、电路仿真结果 (7)八、硬件设计及焊接测试 (8)九、故障的原因分析及解决方案 (11)十、课程设计总结及心得体会 (12)一、课题名称：函数信号发生器的设计二、内容摘要：函数信号发生器作为一种常用的信号源,是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。

在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都要有信号源，由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察、测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。

信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最广泛的一类电子仪器。

它可以产生多种波形信号,如正弦波,三角波,方波等,因而此次课程设计旨在运用模拟电子技术知识来制作一个能同时输出正弦波、方波、三角波的信号发生器。

三、设计目的：1、进一步掌握模拟电子技术知识的理论知识，培养工程设计能力和综合分析能力、解决问题的能力。

2、基本掌握常用电子电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。

3、学会运用Multisim仿真软件对所做出来的理论设计进行仿真测试，并能进一步解决出现的基本问题，不断完善设计。

4、掌握常用元器件的识别和测试，熟悉万用表等常用仪表，了解电路调试的基本方法，提高实际电路的分析操作能力。

5、在仿真结果的基础上，实现实际电路。

四、设计内容及要求：1、要求完成原理设计并通过Multisim软件仿真部分（1）RC桥式正弦波产生电路，频率分别为300Hz、1KHz、10KHz、500KHz，输出幅值300mV~5V可调、负载1KΩ。

（2）占空比可调的矩形波电路，频率3KHz，占空比可调范围10%~90%，输出幅值3V、负载1KΩ。

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。

电子电路综合实验设计实验名称：阶梯波发生器的设计与实现学院：班级：学号：姓名：班内序号：实验6 阶梯波发生器的设计与实现一. 摘要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。

本实验电路是由窄脉冲-锯齿波发生器构成。

通过将运算放大器的几个典型电路:方波发生器、积分器和迟滞电压比较器，加以改进组合，设计成了阶梯波发生器。

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。

关键字:阶梯波方波发生器迟滞电压比较器积分器二. 实验任务及设计要求1、 基本要求：1） 利用所给元器件设计一个阶梯波发生器，500,3opp f H z U V ≥≥，阶数6N =；2） 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 ）。

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的三极管的输出特性曲线束。

3、 探究环节：能否提供其他阶梯波发生器的设计方案？如果能提供，请通过仿真或实验对结果加以证明；三. 设计思路及结构框图1. 设计思路仔细阅读试验原理及要求分块设计阶梯波发生器窄带脉冲发生器积分器迟滞比较器计算电阻电容等器件参数计算机仿真若波形不符合则重新计算参数在电路板上搭建电路认真检查连接保证正确实验室实际调试2总体结构框图本实验中阶梯波发生器电路是由方波-三角波发生器与迟滞电压比较器构成。

图1中，运算放大器U1构成迟滞电压比较器，U3是积分器，U2为窄脉冲发生器。

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U2的同相输入端加入一个正参考电压，U2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的输入电压增加一个值。

阶梯波电路工作原理
阶梯波电路是一种电子电路，由一个定时器产生的一系列脉冲信号经过一个电容器和一个电阻器的组合，形成一种类似于阶梯状的电压波形。

阶梯波电路通常用于模拟或产生一些特定的波形，例如产生可变频率的正弦波、方波或三角波等。

具体来说，阶梯波电路的工作原理如下：首先，由一个定时器（例如555 定时器）产生一系列短脉冲信号。

这些脉冲信号经过一个电容器和一个电阻器的组合，形成一系列电压波形。

电容器和电阻器的值可以根据需要进行调整，以实现所需的波形。

在阶梯波电路中，电容器和电阻器的组合充当了一个积分器的角色。

它们将输入的短脉冲信号转换为一系列平滑的电压波形。

电容器和电阻器的值越大，输出的波形就越平滑，变化越缓慢。

通常情况下，阶梯波电路还需要一个比较器来控制输出波形的幅度和频率。

比较器可以将阶梯波和一个参考电压进行比较，然后输出一个调节后的波形信号。

比较器可以使用运算放大器等电子元件实现。

总之，阶梯波电路是一种可变波形电路，可以产生各种各样的波形。

它在信号发生器、音频合成器、音乐合成器、计时器等领域得到广泛应用。

阶梯波发生器原理-概述说明以及解释1.引言概述：阶梯波发生器是一种能够产生具有固定幅度和可控升降时间的方波信号的电路。

它在电子工程领域中具有重要的应用价值，可以用于数字电路的时序控制、模拟电路的测试和测量等方面。

本文将深入探讨阶梯波发生器的工作原理、实际应用及其未来发展前景，以期为相关领域提供理论支持和技术指导。

波发生器的未来发展": {}}}}请编写文章1.1 概述部分的内容1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括对整篇文章内容的概述和安排，以及对每个章节的简要介绍。

例如：文章结构部分旨在概述本篇文章的内容和安排，并对每个章节进行简要介绍。

本文分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，我们将介绍阶梯波发生器的概念、工作原理和在实际中的应用。

在正文部分，我们将详细讨论阶梯波发生器的概念、工作原理和应用案例。

最后，在结论部分，我们将总结阶梯波发生器的重要性、阐述其优势，并展望其未来发展。

通过本篇文章的阅读，读者将能够深入了解阶梯波发生器的原理和应用，以及对其未来发展进行展望。

1.3 目的本文的目的是对阶梯波发生器进行深入剖析，以便读者对该设备的工作原理和实际应用有更清晰的理解。

通过对阶梯波发生器的概念、工作原理和实际应用进行详细介绍，旨在帮助读者掌握该设备的基本原理，并为相关领域的研究和应用提供理论支撑。

同时，通过对阶梯波发生器的重要性、优势及未来发展进行展望，旨在引导读者对该设备的前景有更深入的认识，为相关领域的领先发展提供参考建议。

通过本文的阐述，希望读者能够全面了解阶梯波发生器，并对其在工程技术领域的应用有更广泛的认识和应用。

2.正文2.1 阶梯波发生器的概念阶梯波发生器是一种能够产生稳定、周期性的阶梯状波形信号的电子设备。

它可以将输入的连续波形信号转换为一系列等幅度、等时隔的阶梯波形信号输出。

通常情况下，阶梯波发生器会采用不同的工作原理和电路设计来实现这一功能，例如利用计数器、比较器、递推电路等。

目录第一章: 绪论1.1 设计题目1.2 设计要求1.3 题目分析及构思第二章:总体设计与实践2.1 总体方框图2.2 电路原理分析第三章: 测试及其分析3.1 定性说明和定量计算3.2 仿真第四章: 程序设计历程4.1 仿真实现过程中遇到的问题及排除措施4.2 设计心得体会附录:参考文献第一章 绪论1.1【设计题目】:设计题目:阶梯波信号发生器1.2【设计要求】:设计要求: 1.设计一个能产生周期性阶梯波的电路;2.阶梯波周期在20ms 左右;3.输出电压范围10V;4.阶梯个数4个以上; 5频率可调;6,输出电压可调｡.1.2【设计要求】:设计能产生周期性阶梯波的电路:tu o oU 0.25U55550.5U 0.75U图2 阶梯信号发生器输出波形示意图1.3【题目分析及构思】:阶梯信号发生器可由电压跟随器､555定时器构成的多谐振荡器､六进制计数器､缓冲器､反相求和电路及反相器组成,其框图如图6.3.1所示｡该电路能产生6个台阶的阶梯波｡图6.3.1 阶梯信号发生器框图信号发生器产生三角波通过电压跟随器进入555定时器构成的多谐振荡器,,电路形成自激振荡,输出为矩形脉冲,输出的矩形脉冲通过六进制计数器进行计数,计数结果通过缓冲器进入反相求和电路进行波形相加,形成反相的阶梯波形,输出结果再通过反相器输出为正相阶梯波形｡第二章总体设计与实践2.1【总体方框图】图6.3.1 阶梯信号发生器框图2.2【电路原理分析】需要信号发生器来作为信号源｡用运算放大器､电阻和可调电阻构成电压跟随器,具有电压跟随作用｡555定时器构成的多谐震荡器,由震荡器产生自激震荡产生矩形脉冲,电路的充放电常数决定波的周期,所以用555定时器构成的多谐震荡器来控制阶梯波的周期｡计数器74LS90D调为六进制计数,用来控制阶梯波的阶梯数｡缓冲器用来缓冲信号｡反相求和电路用来将信号相加,形成反相的阶梯波形｡然后再通过反相器形成正相6个阶梯的阶梯波形｡第三章测试及其分析3.1【定性说明和定量计算】一 .图为电压跟随器电压跟随器,起到电压跟随作用.二. 图为555定时器构成的多谐振荡器波的周期取决于电路的充放电常数T=T1+T2=0.7(R4+2R2)C由555定时器构成的多谐振荡器产生自激振荡,从而产生矩形脉冲.三.图为计数器74LS290N芯片计数器74LS290N,因为输入端接在INB端,为8421码计数｡QB和QC通过与门接清零端,所以是六进制计数器｡R91和R92是接地｡计数状态为000,001,010,011,100,101依次循环下去｡四.图为与门构成的缓冲器与门构成的缓冲器对输出具有缓冲作用.,并暂时存储数据.五.图为反相比例求和运算电路U15=-R f(U R12/R12+U R13/R13+U R14/R14),令R14=2R13=4R12,则: 编码000 001 010 011 100 U14 0 U 2U 3U 4U 通过反相求和电路得到反相阶梯信号波.六反相运算器3.2【仿真】第四章程序设计历程4.1【仿真实现过程中遇到的问题及排除措施】1.问题:一开始不了解整个电路的设计思路以及该使用什么元器件｡解决方法:通过咨询老师,网上搜集资料,查看相关书籍｡2.问题:不知道74LS90D的工作原理和方法解决方法:上网查74LS90D的功能表和拐角图,并知道74LS90D和74LS290有类似之处｡3.问题:通过什么控制阶梯波的周期和幅值｡解决方法:上网查阅资料并翻看相关书籍,有不懂得再向同学请教｡最后了解到通过555定时器构成的多谐振荡器来控制｡4.问题:电路大体已经成形,可是输出波形为一条一线,和预想不一样解决方法:自己先仔细的检查电路,通过示波器察看各个模块后面输出的波形,察看是哪个模块出的问题,并向老师咨询.5 问题:对元器件芯片的拐角有点陌生｡解决方法:上网查找资料｡4.2【设计心得体会】一个星期多的电子设计实习终于告一段落,, 这一课程设计使我们对课堂上的理论知识有了进步的了解,并增强了对模拟电子技术和数字电子技术这两门课程的兴趣｡同时我们发现了自身对课堂知识的了解不足,以及对审计软件掌握不够熟练,许多元器件一开始都找不到｡非常感谢学校这次给我们这次实习机会,因为实习让我们更加熟练的掌握模电和数电这么两门课程课堂所学,并将其运用于实践当中,让我们的综合能力进一步提高｡通过这次电子课程设计,我在多方面都有所提高｡通过这次设计,我对multisim9仿真软件有进一步的认识并熟练掌握其基本操作,在电脑的电子设计和绘图操作上有了进一步提高｡同时了解了许多课堂中未讲到的元器件,都是通过网上查资料获得,可谓是受益匪浅,并扩展自己的知识面｡在设计过程中遇到了一些问题,使得我查找各种相关资料,在增长知识的同时增强解决问题和动手的能力,锻炼我做事细心､用心､耐心的能力｡这一课程设计,使我向更高的精神和知识层次迈向一大步｡在这次设计过程中,体现出团体合作的精神以及自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力,我从中体会了学以致用的喜悦心情,并从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节,从而加以弥补｡经过了这次电子实习,对电路的设计有了一定的了解,要想来准备电子设计,我认为不是一个短期行为,而是一个长期的过程｡电子设计不是一个孤立的设计,它是同我们电子信息专业的课程密切结合的,是专业课堂所学运用于实践的体现,与培养自身全面素质是紧密相关的｡第一,兴趣培养是十分重要的｡在这段时间,我在业余时间看一些与电子设计有关的书籍,并对关注电脑杂志上许多新鲜的电子器件｡我还打算利用假期到工厂中实习了解课堂所学的电子元器件在实际中的运用｡第二､“基础知识储备是十分重要的｡在大一到大二这个时候,我对自己就有了更高的要求｡在学好专业基础课的同时,我重点学习了一些应用技能｡比如,我学习了一些常用作图软件的使用,如protel99SE､multisim9以及CAD这些作图软件的使用,强化了自己的利用软件作图能力,并教熟练掌握了C语言编程设计｡要成为一个优秀的电子工程毕业生,熟练掌握软硬件是基本的要求｡第三､要注重理论实际相结合,理论是实际实践的指导,实践是理论在现实中的运用,两者不可分离｡在周末有空的时候,我会到工厂中实习,对元器件在现实中的运用有大概的了解,并在今后积极参加电子设计大赛,这是对自己的锻炼和检验｡在此感谢给我们上课的各位老师.,老师们严谨细致､一丝不苟的作风一直是我工作､学习中的榜样;老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪;并感谢和我一起讨论的所有同学,没有你们我做不出最后的结果｡在竞争日趋激励的今天,社会､企业对人才的要求越来越为严格,我们毕业生面临的就业压力巨大,因此,我会不断提高自己,注重知识的积累以及理论与实践的结合,努力成为电子专业优秀的毕业生｡。