eda設(shè)計實驗報告(編輯修改稿)
2025-06-25 22:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 用計數(shù)器、555定時器、D/A轉(zhuǎn)換器等數(shù)字器件，也不可選用虛擬器件。)2. 對電路進行分段測試和調(diào)節(jié)，直至輸出合適的階梯波。3. 改變電路元器件參數(shù)，觀察輸出波形的變化，確定影響階梯波電壓范圍和周期的元器件。二、實驗要求1. 給出階梯波發(fā)生器實驗原理圖。2. 介紹電路的工作原理。3. 給出電路的分段測試波形和最終輸出的階梯波，并回答以下問題： (a) 調(diào)節(jié)電路中那些元器件值可以改變階梯波的周期？ (b) 調(diào)節(jié)電路中那些元器件值可以改變階梯波的輸出電壓范圍？（c） 調(diào)節(jié)電路中那些元器件值可以改變階梯波的階梯個數(shù)？ 。三、實驗步驟設(shè)計負階梯波發(fā)生器，先考慮產(chǎn)生一個方波，其次，經(jīng)過微分電路輸出得到上下都有的尖脈沖，然后經(jīng)過限幅電路，只留下所需的正脈沖，再通過積分電路，實現(xiàn)累加而輸出一個負階梯。對應(yīng)一個尖脈沖就是一個階梯，在沒有尖脈沖時，積分器保持輸出不變，在下一個尖脈沖到來時，積分器在原來的基礎(chǔ)上進行積分，因此，積分器就起到了積分和累加的作用。當積分累加到比較器的比較電壓時，比較器翻轉(zhuǎn)，比較器輸出正電壓，使震蕩控制電路起作用，方波停振。同時，這個正電壓是電子開關(guān)導(dǎo)通，積分電容放電，積分器輸出對地短路，恢復(fù)到起始狀態(tài)，完成一次階梯波輸出。積分器輸出由負值向零跳變的過程，又使比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，比較器輸出變?yōu)樨撝担@樣震蕩控制電路起不了作用，方波輸出，同時是電子開關(guān)斷開，積分器進行累加，如此循環(huán)，就形成了一系列階梯波。其原理框圖如下圖。 方波發(fā)生電路,所以每個臺階的時長為8ms,也就是說每個尖脈沖的周期為8ms，所以方波的周期為8ms。需要調(diào)整相關(guān)元件的值，使得方波的周期控制在8ms左右。通過調(diào)整元器件參數(shù)，并對輸出波形進行檢測，可以發(fā)現(xiàn)：電路中電阻R1的大小影響最終周期的大小，R1阻值越大，周期也就越大。 接下來就是一邊不斷增大R1的阻值，一邊觀察輸出波形周期。，方波周期達到8ms，當然會存在一定誤差。最后得到的方波波形如下圖。由上圖可以知道：T=T2T1=，滿足設(shè)計要求。加上尖脈沖發(fā)生電路后的電路如下圖。如上圖所示，在原有方波發(fā)生電路的基礎(chǔ)上增加一個電阻和一個電容便可以構(gòu)成尖脈沖發(fā)生電路。增加的阻容電路是一個微分電路，可以改變方波的形狀，形成尖脈沖。脈沖越尖，脈沖信號就越理想。因此，通過不斷調(diào)整電阻、電容的參數(shù)值，通過觀察輸出波形的尖銳程度，以確定較為合適的阻容值，最后得到的尖脈沖信號如下圖。由于尖脈沖是方波經(jīng)過微分變換的來，所以周期應(yīng)該同方波一致，,與上面的方波周期一致。 限幅電路尖脈沖發(fā)生電路得到的尖脈沖在正負兩個平面內(nèi)都存在。但是我們要得到的是下降階梯波，而后面的積分累加電路是一個反相電路，所以在此處我們必須通過增加一個限幅電路，將上半平面內(nèi)的尖脈沖過濾掉。這里利用了二極管的“正向?qū)?，反向截止”的原理，利用還有二極管的限幅電路來濾除下半部分的尖脈沖。增加限幅電路后具體的總電路圖如下圖。下圖為經(jīng)過限幅電路后的波形，由圖中可以看出，經(jīng)過限幅電路后，下半部分的波形已被徹底濾除，. 積分累加電路由模電知識可知，一個尖脈沖經(jīng)過積分累加電路便可以形成一個下降的階梯，因此增加了一個積分累加電路后的電路輸出波形應(yīng)該由若干個下降的階梯波組成。具體電路如下圖。該電路的輸出波形如下圖。從圖中可以看出，波形較為準確。 最終的階梯波發(fā)生電路將上述電路增加一個電壓比較器，并配合電子開關(guān)等輔助原件，便可以得到最終的階梯波發(fā)生電路。電壓比較器的作用是形成周期性的下降階梯波波形。具體的電路如下圖。測試輸出端波形，得到如下圖的最終階梯波波形。3 對輸出階梯波相關(guān)參數(shù)的檢測 對階梯波周期的檢測每個階梯的周期：上圖給出的是每個臺階的周期測量，可以看出，,與要求的8ms很接近。階梯波周期：由上圖可知，而題目要求的周期為40ms，相對誤差為：E=()/40≈﹪，誤差較小，可近似認為相等。 對階梯波輸出電壓的檢測上圖給出了每個臺階電壓范圍的檢驗結(jié)果，由圖可以看出。上圖給出了階梯波輸出電壓范圍的檢驗結(jié)果，由圖中可以看出，與要求的10V相比，相對誤差大約為：E=()/10=﹪相對誤差在5%范圍以內(nèi)，符合設(shè)計要求。探究各元件參數(shù)對于輸出階梯波的影響及相關(guān)問題的解答 逐一測試元件對波形的影響這里采用控制變量的方法，每次只改變電路中的一個元件值，對電路中所有的電阻及電容元件進行逐一測試，判斷期對于輸出波形的影響。相關(guān)測試結(jié)果以及結(jié)論已在下面給出。（1）對R1的測量：表1：只改變R1的值其他值不變,R1/ KΩ變周期/ms階梯個數(shù)輸出電壓/V形狀有無變化有無尖刺504無無754無無1004無無結(jié)論：R1的變化會引起周期的變化，R1的值越小周期越小。而對階梯個數(shù)及輸出電壓范圍無影響。⑵對R2的測量：表2：只改變R2的值其他值不變,R2/ KΩ變周期/ms階梯個數(shù)輸出電壓/V形狀有無變化有無尖刺4無無14無無24無無結(jié)論：R2的變化不會引起周期的變化，同時對階梯個數(shù)及輸出電壓范圍也無影響。⑶對R3的測量：表3：只改變R3的值其他值不變,R3/ kΩ變周期/ms階梯個數(shù)輸出電壓/V形狀有無變化有無尖刺154無無30
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