Multisim仿真——阶梯波信号发生器

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、电路框图时钟信号发生器（f可调）十六进制计数器D/A转换器N阶阶梯波四、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）（74LS161是常用 的 四 位 二 进 制 可 预 置 的 同 步 加 法 计 数 器 ，)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） VDAC8是8位电压数模转换器图五通过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。输出电压V0=D*Vref/16。利用低通滤波器使输出波形变得平滑。五、实验结果图六所示为频率显示结果对比：（左图为多谐振荡器产生的频率，右图为10阶阶梯波频率）图六图七所示为R3未接入电路时多谐振荡器产生的频率，图八所示为R3全部接入电路时的频率：图七图八图九所示为DCBA为1011时产生的4阶阶梯波波形，图十所示为DCBA为1000时产生的7阶阶梯波波形：图九图十六、实验结论通过多谐振荡器、十六进制计数器和D/A转换器以及低通滤波器可以得到输出0到15阶的阶梯波，多谐振荡器的频率范围为839.107到1109Hz，若产生为N阶阶梯波，则输出频率为多谐振荡器频率的1/N，且输出波形平滑无毛刺。七、设计体会由于是刚接触的软件，开始使用时遇到很多麻烦，比如：找不到所需的元件，连线混乱等等。经过这几天的学习，对Multisim这个软件已经基本掌握。做仿真的过程中，熟悉和掌握了电路各个部分的功能和原理，加深了对多谐振荡器、N进制计数器的设计和D/A转换器的认识。在遇到种种困难之后，依然