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出的波形變平滑。三、

2、電路框圖時(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階階梯波四、電路原理圖及說明總體電路如圖：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，重新充電，周而復(fù)始，形成矩形波。通過調(diào)節(jié)電

3、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。通過控制單刀雙擲開關(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)，即通過單刀雙擲開關(guān)控制階梯波的階數(shù)。如，DCBA為0111時(shí)，即ABC接高電平，D接低電平，輸出為8階階梯波。3、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器

4、（圖五） VDAC8是8位電壓數(shù)模轉(zhuǎn)換器圖五通過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：圖九圖十六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過多諧振蕩器、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，且輸出波形平滑無毛刺。七、設(shè)計(jì)體會(huì)由于是剛接觸的軟件，開始使用時(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