Multisim仿真——階梯波信號發(fā)生器

1、仿真與設計報告設計課題： 階梯波信號發(fā)生器 班級： 學號： 姓名： 階梯波發(fā)生器一、 設計要求設計一個頻率可調(diào)、 階數(shù)可調(diào)的階梯波發(fā)生器，在Multisim中進行仿真分析。實現(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：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、設計方案1、由時鐘信號發(fā)生器、計數(shù)器和D/A轉(zhuǎn)換器組成電路2、時鐘信號發(fā)生器的信號頻率可調(diào)，采用555構成的多諧振蕩器3、計數(shù)器的進制數(shù)決定階梯波的階數(shù)，采用有預置數(shù)功能的減法計數(shù)器，通過置數(shù)改變計數(shù)器的進制數(shù)。4、D/A轉(zhuǎn)換器將計數(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、電路框圖時鐘信號發(fā)生器（f可調(diào)）十六進制計數(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構成的多諧振蕩器，第二部分為有74LS161D構成的十六進制計數(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C2上電壓達到2/3Vcc時，THR端觸發(fā)，比較器翻轉(zhuǎn)，輸出V0變低電平，同時放電管導通，電容C2通過R2放電；當C2上電壓下降到1/3Vcc時，下比較器工作，輸出電壓V0變高電平，C2放電終止，重新充電，周而復始，形成矩形波。通過調(diào)節(jié)電

3、位計R3大小，可改變矩形波頻率。圖二中頻率計示數(shù)為R3滑片位于中點時的頻率。輸出矩形波波形如圖三。圖二圖三2、 四位二進制計數(shù)器74LS161（圖四）（74LS161是常用 的 四 位 二 進 制 可 預 置 的 同 步 加 法 計 數(shù) 器 ，)圖四電路采用74LS161十進制加法計數(shù)器構成的十六進制計數(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將A、B、C、D與高電平或低電平相連，DCBA表示的十進制數(shù)是15-N，N為輸出階梯波的階數(shù)，即通過單刀雙擲開關控制階梯波的階數(shù)。如，DCBA為0111時，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)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，由于譯碼輸出4位二進制數(shù)，故只用D/A轉(zhuǎn)換器的四個輸入端，前四個輸入端接地。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、實驗結果圖六所示為頻率顯示結果對比：（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未接入電路時多諧振蕩器產(chǎn)生的頻率，圖八所示為R3全部接入電路時的頻率：圖七圖八圖九所示為DCBA為1011時產(chǎn)生的4階階梯波波形，圖十所示為DCBA為1000時產(chǎn)生的7階階梯波波形：圖九圖十六、實驗結論通過多諧振蕩器、十六進制計數(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、設計體會由于是剛接觸的軟件，開始使用時遇到很多麻煩，比如：找不到所需的元件，連線混亂等等。經(jīng)過這幾天的學習，對Multisim這個軟件已經(jīng)基本掌握。做仿真的過程中，熟悉和掌握了電路各個部分的功能和原理，加深了對多諧振蕩器、N進制計數(shù)器的設計和D/A轉(zhuǎn)換器的認識。在遇到種種困難之后，依然