【文章內(nèi)容簡介】 用計數(shù)器、555定時器、D/A轉換器等數(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，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導通，積分電容放電，積分器輸出對地短路，恢復到起始狀態(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，比較器輸出變?yōu)樨撝?，這樣震蕩控制電路起不了作用，方波輸出，同時是電子開關斷開，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)生電路的基礎上增加一個電阻和一個電容便可以構成尖脈沖發(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“正向導通，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)，符合設計要求。探究各元件參數(shù)對于輸出階梯波的影響及相關問題的解答 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。相關測試結果以及結論已在下面給出。（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