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EDA设计（Ⅰ）实验报告
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实验四 阶梯波发生器电路的设计
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28ms左右，输出电压范围10V，阶梯个数3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. 电路原理框图
为了设计一个负阶梯波发生器，首先考虑由一个方波电路产生方波，其次，经过微分电路输出得到上、下都有的尖脉冲，然后经过限幅电路，只留下所需的正脉冲，再通过积分电路后，因脉冲作用时间很短，积分器输出就是一个负阶梯。对应一个尖脉冲就是一个阶梯，在没有尖脉冲时，积分器的输出不变，在下一个尖脉冲到来时，积分器在原来的基础上进行积分，因此，积分器就起到了积分和累加的作用。当积分累加到比较器的比较电压，比较器翻转，比较器输出正值电压，使振荡控制电路起作用，方波停振。同时，这正值电压使电子开关导通，使积分电容放电，积分器输出对地短路，恢复到起始状态，完成一次阶梯波输出。积分器输出由负值向零跳变的过程，又使比较器发生翻转，比较器输出变为负值，这样振荡控制电路不起作用，方波输出，同时使电子开关截止，积分器进行积分累加，如此循环往复，就形成了一系列阶梯波，如下图4.1所示，即为阶梯波发生器原理框图。
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振荡控制电路 输出 方波发生器 微分电路 限幅电路 积分累加电路 比较器 电 源 电子开关电路
图4.1 阶梯波发生器原理框图
2、方波发生器
下图4-3所示电路为方波发生器，首先使用一个运放构成滞回比较器如图4-2所示，其上下门限电压为UT??R1UZ。再由C1和R2发生多谐震荡信号，由滞回
R1?R3比较器的特性曲线，可得运放输出的波形为方波。方波周期的公式
2R3T?2C1R2ln(1?),可以调整C1和R2的电容或电阻值来改变方波的周期。方波
R1的周期即为后面阶梯波每一级之间的时间间隔，因此，调整准方波的周期对于整个阶梯波发生器电路来说是非常重要的。
UO UZ UI
?UT UT?UZ 图4.2 滞回比较器特性曲线
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图4-3 方波发生器电路图和方波发生器的输出波形
由上图可得，方波的周期约为7ms。 3、微分电路
微分电路由电容C2和电阻R5构成。由方波发生器产生的方波信号，经过微分电
4-4。
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路变为了一个个向上或向下的脉冲波形。将微分电路接在方波发生器后输出波形如图
图4-4 方波发生器+微分电路原理图和输出波形