2024年4月13日发(作者：)

仿真与设计报告

设计课题： 阶梯波信号发生器

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阶梯波发生器

一、 设计要求

设计一个频率可调、 阶数可调得阶梯波发生器,在Multisim中进行仿真分析。实现得

功能:频率可调、阶数可调得平滑得阶梯波。性能指标:频率可调范围较大，阶数可调得阶数

范围合理,输出平滑无毛刺得阶梯波。

二、设计方案

1、由时钟信号发生器、计数器与Ｄ／A转换器组成电路

2、时钟信号发生器得信号频率可调，采用5５５构成得多谐振荡器

3、计数器得进制数决定阶梯波得阶数,采用有预置数功能得减法计数器,通过置数改变计数器

得进制数。

4、D／A转换器将计数器得输出值转换为模拟电压。

５、利用低通滤波器使输出得波形变平滑。

三、电路框图

时钟信号发生器

(f可调)

N阶阶梯波

十六进制计数器 D/A转换器

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构成得多谐振荡器,第二部分为有74LＳ１61D

构成得十六进制计数器，第三部分为D／Ａ转换器,第四部分为低通滤波器.

1、由555构成得多谐振荡器电路图(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滑片位于中点时得频率。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就是常用 得 四 位 二 进 制 可 预

置 得 同 步 加 法 计 数 器 ，)

图四

电路采用74LS1６1十进制加法计数器构成得十六进制计数器．采用置数端归零得方

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表示得十进制

数就是1５－N，Ｎ为输出阶梯波得阶数，即通过单刀双掷开关控制阶梯波得阶数.如,DCB

Ａ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转换器与低通滤波器（图五） VDAC8就是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转换器得四个输入端，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得频率,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得频率,图八所示为Ｒ3全部接入电路时

得频率:

图七

图八

图九所示为ＤCBA为1011时产生得4阶阶梯波波形,图十所示为DCBA为１０0０时

产生得7阶阶梯波波形：

图九

图十

六、实验结论

通过多谐振荡器、十六进制计数器与D/A转换器以及低通滤波器可以得到输出0到１

５阶得阶梯波，多谐振荡器得频率范围为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得１/N,且输出波形平滑无毛刺.

七、设计体会

由于就是刚接触得软件,开始使用时遇到很多麻烦，比如:找不到所需得元件，连线混

乱等等。经过这几天得学习,对Mulｔｉsim这个软件已经基本掌握。做仿真得过程中,熟悉

与掌握了电路各个部分得功能与原理,加深了对多谐振荡器、N进制计数器得设计与D/A转

换器得认识.在遇到种种困难之后,依然要坚持做下去,这不仅就是对专业知识得考验，更就是

对耐心与毅力得考验。相信这次得仿真设计对以后得其她仿真软件得学习乃至各方面知识得

学习都奠定了很好得基础.