周期性阶梯波的电路

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18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。 二．实验设计原理：

为了设计一个负阶梯波发生器，首先考虑产生一个方波，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，实现累加而输出一个负阶梯。对应一个尖脉冲就是一个阶梯，在没有尖脉冲时，积分器保持输出不变，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时，比较器翻转，比较器输出正电压，使震荡控制电路起作用，方波停振。同时，这个正电压是电子开关导通，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，这样震荡控制电路起不了作用，方波输出，同时是电子开关断开，积分器进行累加，如此循环，就形成了一系列阶梯波。 其原理框图如图： 振荡控制电路

方波发生 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

周期 18.029ms

周期要求为18ms 误差 1.6%

电压 9.793V

电压要求10V 误差 2.07%

方波：

改变电路中元器件的参数，观察周期是否变化，结果发现阶梯波周期跟R2，C1还有R1和R4的值有关。

（1）将R2扩大为原来的两倍，周期大约变为原来的两倍，幅度没有变化。

（2）R2保持不变，将电容C1换成原来的两倍，周期大概也变成原来的两倍，幅度没有变化。

（3）①R2和C1都不变，将R1扩大为20 K，这时测量出阶梯波的周期为26.4ms，较之前变大了，幅度没有变化。

②R2和 C1不变，R1换回10 K，将R4换成60.2K 电阻，此时测量出的阶梯波周期为12.369ms，较之前周期变小了，幅度仍没有变化。

③R2和 C1不变，R1换成20 K，将R4保持60.2K，此时R1/R4与原来相当，此时测量出的阶梯波的周期为18.029ms

结论：阶梯波周期跟R2C1成正比，且跟R1/R4的值有关，在R2C1不变的情况下，R1/R4越大周期越大，这跟理论相符。因为振荡周期T=2R2C1ln(12R1/R4) 改变其他元件，观察波形：

1， 将R7增加到2倍时，每个阶梯高度减小，但是个数增加，幅度不变。 2， 将C3增加到110nf时，每个阶梯高度也减小，个数增加，幅度不变。

结论：R7和C4可以改变阶梯波每个阶梯的高度，也即可以改变阶梯的个数，但周期跟幅度不变。且R7×C3与每个阶梯波的高度成反比

改变R9，波形的幅度变化，阶梯高度不变。