实验三阶梯波发生器的设计与仿真要点.pdfVIP

实验三 阶梯波发生器的设计与仿真 一 实验目的 1）掌握阶梯波发生器电路的结构特点 2 ）掌握阶梯波发生器电路的工作原理 3 ）学习复杂的集成运算放大电路的设计 二 实验要求 1） 设计一个能产生周期性阶梯波的电路，要求阶梯波周期在 20ms左右，输 出电压范围 10V，阶梯个数 5 个。 ( 注意：电路中均采用模拟、真实器件， 不可以选用计数器、 555 定时器、 D/A 转换器等数字器件，也不可选用虚拟 器件。 ) 2 ）对电路进行分段测试和调节，直至输出合适的阶梯波。 3 ）改变电路元器件参数，观察输出波形的变化，确定影响阶梯波电压范围和 周期的元器件。 三．实验步骤 1）设计方波发生器，电路如图 1 所示，输出波形如图 2 所示。 图 1 图 2 2 ）在方波发生器的输出端接电阻和电容，组成微分电路如图 3 所示，得到尖脉 冲的波形图如图 4 所示 图 3 图 4 3 ）设计限幅电路，将负半周的尖脉冲滤除掉。利用二极管单向导通性来进行 限幅，电路如图 5 所示，输出地单边尖脉冲如图 6 所示。 图 5 图 6 4 ）设计积分累加电路，用集成运放组成的积分电路实现积分累加，在前面电 路的基础上连接积分累加电路，如图 7 所示，打开仿真开关，得到积分累 加电路的波形如图 8 所示 图 7 图 8 5 ）设计周期阶梯波，在（ 4 ）的基础上加上电压比较器和开关控制电路，就组 成了完整的阶梯波发生器，如图 9 所示，电路的输出波形如图 10 所示 图 9 图 10 从图 10 可以看出， 电压的周期约为 20ms，输出电压范围约 10V，阶梯个数为 5 个，符合设计要求。 5 ）确定影响阶梯波电压范围和周期的元器件 因为振荡周期 T=2R8C2ln(1+2R4/R2), 所以理论上说，阶梯波的周期与 R8C2成 正比。对于微分电路， vo=-R7C3(dv/dt), 积分电路 vo=-1/R5C4 ∫vdt, 所以理论 上阶梯波的高度与 R7C3成正比，与 R5C4成反比。 a. 单独改变 R8 的值，原来 R8=71.5k, 现使其增加约一倍， R8=143k,输出波形 如图 11 所示，周期 T≈40ms。 单独改变 C2 的值，使其增加一倍，输出波形如入 12 所示，周期 T≈40ms, 从中可以看出，阶梯波的周期与方波发生器的 R8C2成正比 图 11 图 12 b. 单独改变 R7的值，使其增加一倍， R7=1.64k, 输出波形如图 13 所示 单独改变 C3的值，使其增加一倍， C3=0.1uf, 输出波形如图 14 所示 从图可知