階梯波發(fā)生器電路的設(shè)計

1、實驗四階梯波發(fā)生器電路的設(shè)計一、實驗?zāi)康?掌握階梯波發(fā)生器電路的結(jié)構(gòu)特點。.掌握階梯波發(fā)生器電路的工作原理。.學(xué)習(xí)復(fù)雜的集成運(yùn)算放大電路的設(shè)計。二、實驗要求.設(shè)計一個能產(chǎn)生周期性階梯波的電路，要求階梯波周期在18ms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、555定時器、D/A轉(zhuǎn)換器等數(shù)字器件，也不可選用虛擬器件。）.對電路進(jìn)行分段測試和調(diào)節(jié)，直至輸出合適的階梯波。.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、實驗原理為了設(shè)計一個負(fù)階梯波發(fā)生器，首先考慮產(chǎn)生一個方波，其次，經(jīng)過微分電路輸出得到上下都有的

2、尖脈沖， 然后經(jīng)過限幅電路， 只留下所需的正脈沖，再經(jīng)過幾分電路，實現(xiàn)累加二輸出一個負(fù)階梯。對應(yīng)一個尖脈沖就是一個階梯， 在沒有尖脈沖時，積分器保持輸出不變， 在下一個尖脈沖到來時， 積分器在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行積分，因此，積分器就起到了幾分累加的作用。當(dāng)積分累加到比較器的比較電壓時，比較器翻轉(zhuǎn)，比較器輸出正電壓，使振蕩控制電路起作用，方波停振。同時，這個正電壓使電子開關(guān)導(dǎo)通，積分電容放電，積分器輸出對 地短路，恢復(fù)到起始狀態(tài)，完成一次階梯波的輸出。積分器輸出由負(fù)值向零跳變的過程，又 使比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)， 比較器輸出變?yōu)樨?fù)值，這樣振蕩控制電路不起作用，方波輸出，同時電 子開關(guān)斷開，積分器進(jìn)行積分累加

3、，如此循環(huán)往復(fù)，就形成了一系列階梯波。其原理框圖如下圖所示。四、實驗步驟1.首先設(shè)計一個方波發(fā)生器，設(shè)計電路原理如下圖所示。雙擊圖中示波器，得到方波發(fā)生器的輸出波形如圖下所示。從下圖中可以讀出方波的周期為2.767ms,幅度為5.878V。圖中另一條線為電容 C1兩端電壓的變化曲線。2.在方波發(fā)生器的輸出端接電阻和電容組成的微分電路如下圖所示。示波器可以得到尖脈沖波形如下圖所示。3.設(shè)計限幅電路，將負(fù)半周的尖脈沖率除掉。 利用二極管的單向?qū)щ娦詠磉M(jìn)行限幅，電路如下圖所示。R7C2Tl-51nT4OkOhmUIS 741iSOJiOhjr- S IC3TblinF4-D3力UTSKL”BlJZ1

4、N7S1A*E2Z INTSIA-1-OOkOhm !.%4 s kOhm H示波器輸出的單邊尖脈沖如下圖所示。.設(shè)計積分累加電路，用集成運(yùn)放組成的積分電路實現(xiàn)積分累加，在前面電路的基礎(chǔ)上連接積分累加電路如下圖所示。示波器得到積分累加的輸出波形如下圖所示。.設(shè)計周期階梯波，在第 4步的基礎(chǔ)上加上電壓比較器和開關(guān)控制電路，就組成了完 整的階梯波發(fā)生電路，如下圖所示。18.029ms,電壓電路的輸出波形如下圖所示。從圖中可以讀出周期性階梯波的周期為 變化范圍約為9.940V ,階梯數(shù)為5個。設(shè)計符合要求。.逐個分析各個元件對波形的影響，通過方波振蕩周期 T=2RGln(1+2R 1/R2)可知階梯

5、波的周期與 RG成正比。通過改變整體電路中的R9和C3的值可以改變階梯波的周期。當(dāng)R9=75.0 k 時階梯波波形如下圖所示。當(dāng)R9=21 k 時階梯波波形如下圖所示。當(dāng)C3=75nF時階梯波波形如下圖所示。當(dāng)C3=22nF時階梯波波形如下圖所示。通過上面幾個圖可以看出，R9 C3大小與階梯波的周期成正比。通過調(diào)節(jié)電路可知，改變電路中的R8和C2的值可以改變階梯波的每個階梯的高度。當(dāng)R8=5.1k 時階梯波波形如下圖所示。當(dāng)R8=715時階梯波波形如下圖所示。當(dāng)C2=75nF時階梯波波形如下圖所示。當(dāng)C2=30nF時階梯波波形如下圖所示。通過比較波形圖可得 R8c2與階梯波的每個階梯的高度成反比。改變R5,R10,R11的值可以改變階梯波輸出電壓的范圍，在此僅僅改變R11的值來觀察結(jié)果。當(dāng)R11=7.50k 時階梯波波形如下圖所示。當(dāng)R11=17.4k 時階梯波波形如下圖所示。五、實驗小結(jié)設(shè)計一個階梯波發(fā)生器，如果想整體上一次性設(shè)計完成是有很大難度的，通過老師的講解和書上的指導(dǎo)，將電路通過功能分塊進(jìn)行設(shè)計就會顯得不那么復(fù)雜，可這又會碰上另一個問題，那就是設(shè)計分塊電路在拼接成一個完整電路時并不能產(chǎn)生很符合條件的階梯波，這就需要我們了解各部分的工作