阶梯波

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阶梯波发生电路
阶梯波发生电路（也称作方波发生电路）是一种常见的信号发生电路，可以用来产生一系列矩形波或近似于矩形波的波形。

阶梯波发生电路通常由一个振荡器和一个分频器组成。

以下是一个简单的阶梯波发生电路的示例：
1.首先，我们使用一个振荡器来产生一个高频的正弦波信号。

2.然后，我们使用一个分频器将这个高频正弦波信号分频成较低
频率的矩形波或近似矩形波信号。

3.最后，我们使用一些逻辑门（如与门、或门、非门等）来对分
频器输出的信号进行处理，以生成我们想要的波形形状。

电压正弦波阶梯

电压正弦波阶梯
电压正弦波阶梯是电力系统中常见的两种电压波形。

正弦波是一种周期性的波形，其波形呈现出类似于正弦函数的形状，是电力系统中最常见的电压波形。

而阶梯波则是一种由多个不同电平的电压信号组成的波形，其波形呈现出类似于阶梯的形状。

正弦波是一种理想的电压波形，其波形具有周期性、对称性、连续性和平稳性等特点。

在电力系统中，正弦波是最常见的电压波形，其频率通常为50Hz或60Hz。

正弦波的优点在于其波形稳定，能够保证电力系统的稳定运行。

同时，正弦波也是电力系统中各种电器设备的标准测试波形，能够有效地检测电器设备的性能和质量。

阶梯波则是一种由多个不同电平的电压信号组成的波形。

在电力系统中，阶梯波通常用于控制电器设备的开关，如电子开关、变频器等。

阶梯波的优点在于其能够实现电器设备的精确控制，能够满足不同电器设备的不同控制需求。

同时，阶梯波也是电力系统中各种电器设备的标准测试波形，能够有效地检测电器设备的控制性能和质量。

在电力系统中，正弦波和阶梯波是两种常见的电压波形。

正弦波是电力系统中最常见的电压波形，其波形稳定，能够保证电力系统的稳定运行。

而阶梯波则是一种由多个不同电平的电压信号组成的波形，能够实现电器设备的精确控制，满足不同电器设备的不同控制需求。

两种波形各有优点，应根据实际需求进行选择和应用。

阶梯波发生器电路

图12.2.3 5个台阶的阶梯波仿真图
状态转换如表12.2.1 所示。
表12.2.1 运放U4D、U4C输出电压随计数器74LS90状态转化表
74LS90 QD QC QB 000 001 010 011 100
A1D输出 A1C输出
A1D(V) A1C(V)
0
0
-1.25
2
-2.5
4
-3பைடு நூலகம்75
6
-5.0
8
电路仿真结果如图12.2.3所示。
2(R3 RP1 ) R8 U 0m
式中Uom为LM311最大输出电压，约为13V。由上式可知，若要改变阶梯波的频率，可通过调节压控振荡器的频率来实现。
❖ 对阶梯波幅值的要求可通过调节RP2来实现。 ❖ 对阶梯波台阶的要求可通过改变74LS90的计
数状态来实现。 ❖ 本例运放A1D、A1C输出电压随计数器74LS90
❖ 该电路产生5个台阶的阶梯波电路，电路由电压跟随器、压控振荡器、五进制计数器、缓冲器、反相求和电路及反相器组成，其框图如图12.2.1所示。
12.2.1 阶梯波发生器电路框图
阶梯波发生器原理电路如图12.2.2所示。
图12.2.2 阶梯波发生器原理电路
❖ 压控振荡器的频率
f
1
R7 U C

五级阶梯波发生器电路分析

五级阶梯波发生器电路分析
五级阶梯波发生器是一种常见的电路，它可以产生多级阶梯波形输出。

这种电路通常由多个反相放大器级联组成，每个级别都增加了电压增益，并且输出信号的幅度逐级增加。

下面是五级阶梯波发生器的电路分析。

电路由五个反相放大器级联组成，每个级别都由一个电阻和一个电容组成。

这些元件的值可以根据所需的输出波形进行选择。

在这个电路中，每个反相放大器的输入信号都连接到前一个级别的输出端，而第一个级别的输入信号则由一个信号发生器提供。

当信号发生器产生一个方波时，第一级反相放大器将其反相并将其放大。

然后，第二级反相放大器接收到来自第一级的信号，并将其再次反相和放大。

这个过程一直持续到第五级反相放大器，它产生了最终的输出信号。

通过调整电阻和电容的值，可以改变每个级别的电压增益和时间常数。

这样可以产生不同形状和幅度的阶梯波形。

此外，可以通过添加额外的级别或改变电路拓扑来进一步改变输出波形。

五级阶梯波发生器是一种简单但实用的电路，可以产生多级阶梯波形输出。

通过调整元件值和拓扑结构，可以产生不同形状和幅度的波形，非常适合在实验室和电子工程中使用。

方波、阶梯波、正弦波相逆变器优缺点分析

方波、阶梯波、正弦波相逆变器优缺点分析
逆变器按照输出电压波形的不同，可分为方波逆变器、阶梯波逆变器和正弦波逆变器，其输出波形如图6-14所示。

在太阳能光伏发电系统中，方波和阶梯波逆变器一般都用在小功率场合。

下面就分别对这3种不同输出波形逆变器的优缺点进行介绍。

(1)方波逆变器。

方波逆变器输出的波形是方波，也叫矩形波。

尽管方波逆变器所使用的电路不尽相同，但共同的优点是线路简单（使用的功率开关管数量最少）、价格便宜、维修方便．其设计功率一般在数百瓦到几千瓦之间。

缺点是调压范围窄、噪声较大，方波电压中含有大量高次谐波，带感性负载如电动机等用电器中将产生附加损耗，因此效率低，电磁干扰大。

方波逆变器不能应用于并网发电的场合。

(2)阶梯波逆变器。

阶梯波逆变器也叫修正波逆变器，阶梯波比方波波形有明显改善，波形类似于正弦波，波形中的高次谐波含量少，故可以带包括感性负载在内的各种负载。

用无变压器输出时，整机效率高。

缺点是线路较为复杂。

为把方波修正成阶梯波，需要多个不同的复杂电路，产生多种波形叠加修正而成，这些电路使用的功率开关管也较多，电磁二扰严重。

阶梯波形逆变器不能应用于并网发电的场合。

方波阶梯波正弦波
图6-14 逆变器输出波形示意图
(3)正弦波逆变器。

正弦波逆变器输出的波形与交流市电的波形相同。

这种逆变器的优，是输出波形好、失真度低，干扰小、噪声低，保护功能齐全，整机性能好，技术含量高。

自点是线路复杂、维修困难、价格较贵。

北京工业大学电子实验报告压控阶梯波发生器(数字类)

北京工业大学课程设计报告学院电子信息与控制工程专业班级组号题目1、压控阶梯波发生器2、基于运放的信号发生器设计姓名学号指导老师成绩年月日压控阶梯波发生器（数字类）（一）设计任务在规定时间内设计并调试一个由电压控制的阶梯波发生器。

（二）设计要求1、输出阶梯波的频率能被输入直流电压所控制，频率控制范围为600Hz至1000Hz。

2、输出阶梯波的台阶级数为10级，且比例相等。

3、输出阶梯波的电压为1V/级。

4、输入控制电压的范围0.5V至0.6V。

5、电路结构简单，所用元器件尽量少，成本低。

（三）调试要求利用实验室设备和指定器件进行设计、组装和调试，达到设计要求，写出总结报告。

（四）方案选择在压频转换部分存在两种方案。

1、Lm358组成压频转换电路；2、NE555构成压频转换电路。

方案论证数字电路精确度较高、有较强的稳定性、可靠性和抗干扰能力强，数字系统的特性不易随使用条件变化而变化，尤其使用了大规模的继承芯片，使设备简化，进一步提高了系统的稳定性和可靠性，在计算精度方面，模拟系统是不能和数字系统相比拟的。

数字系统有算术运算能力和逻辑运算能力，电路结构简单，便于制造和大规模集成，可进行逻辑推理和逻辑判断；具有高度的规范性，对电路参数要求不严，功能强大。

为了得到更精彩的波形采用数模混合方案。

（五）实验元器件和芯片运算放大器Lm358，TTL电路74LS20、74LS161、74LS175，CMOS缓冲器CD4010，稳压管，二极管1N4148，电位器，电容，电阻。

（六）设计方案整体设计思路：压频转换→计数器→权电阻→运放=>阶梯波利用Lm358组成压频转换电路；使用CD4010缓冲，形成可被数字电路识别的矩形波信号；74LS161与74LS20组合构成十进制计数器；利用74LS175提高负载、整流信号，并组成权电阻网络；最后利用运放放大信号，并输出。

仿真电路图：详细设计：压频转换部分：V1 2 V C11uFR1100kΩR25kΩR31kΩR4100kΩR5100kΩU174LS161NQA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2U274LS175D1D 4CLK 91Q 2~CLR 12D 53D 124D 13~1Q 3~2Q 63Q 10~3Q 112Q 74Q 15~4Q14U3A74LS20D5U4ALM358D32481U5ALM358D 32481U6ALM358D3248134U7A40106BD_5V6R6100kΩKey=A 50%GNDVDD 15V VDD 15V VEE-15VVEE -15VVEE -15VVDD15V VEE VEEVDDVDDR71kΩVCC 5V R81kΩR92kΩR104kΩR118kΩR122kΩKey=A 50%R132kΩKey=A 50%R142kΩKey=A 50%R152kΩKey=A50%1718192021222324VEE VDDR161kΩ0R17680Ω27R182kΩ26XSC1ABExt Trig++__+_1211D11N4148109830729VCCGND D21N575815251228压频转换将一定的输入电压按线性的比例关系转化成频率信号，当输入电压变化时，输出频率也相应变化。

阶梯波调制的H桥级联逆变器积分复位控制

ｉｎｍｏｒｅｂｉｒｄｇｅｓｃａｓｃａｄｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｉｓｖｅｉｒｉｆｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈ —ｂｒｉｄｇｅ，ｃａｓｃａｄｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｓ，ｓｔａｉｒｃａｓｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｒｅｓｅｔ，ｓｗｉｔｃｈｉｎｇａｎｇｅｌｓ
ａｐｐｌｉｅｄｉｎｃａｓｃａｄｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｓｗｈｉｃｈｈａｖｅｍｏｒｅｔｈａｎ５ｂｒｉｄｇｅｓ，ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｙａｒｅｔｉｍｅ—ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，
是阶梯波调制下的，二是脉冲宽度调制下的。在阶梯
它在Ｈ桥数较多（５Ｈ桥以上）的逆变器中难以应用。针对上述缺陷，本文提出一种不需要求解高阶非
线性方程组的积分复位控制方法。其优点是在阶梯波
调制方式下可以实现对Ｈ桥数较多的逆变器的控制。
ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｎａｍｅｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｒｅｓｅｔｃｏｎｔｒｏ１．Ｉｔｉｓｂａｓｅｄｏｎａｒｅａｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｐｒｉｎ—ｃｉｐｌｅａｎｄｃｏｍ— ｐｕｔｅｓｓｗｉｔｃｈｉｎｇａｎｇｌｅｓｂｙｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｉｎｐｕｔａｎｄｏｕｔｐｕｔ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｎｅｅｄｓｆｅｗｅｒｔｉｍｅａｎｄｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄ

移相调压阶梯波逆变器输出电压波形分析

“
Ｎ
± ！：
Ｎ
：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ竺
（３）
其中，Ｎ为变压器变比，Ｎ＝Ｎ，／Ｎ２。（为方便计算，在本文中均取
Ｎ＝１）
由式（３）可以看出，叠加后的
波形，理论上将只含有６ｋ ±１（ｋ＝２、３、４ … ）次以上的谐波，即含有
次谐波电压幅值也将随移相角的变化而变化。
２先串联后滤波电路的谐波分析
对于先串联后滤波电路，当系统以直流母线电压Ｕ中点电压为参考点时，其输出波形为１２阶梯波。系统变压器连接为 △ ，Ｙ形连接，变压器原边线电压的ｎ次谐波为：
＝
２ｃｏｓ（倒＋ ÷＋）ｓｉｎ（一）
（１）
同样，可以推得逆变器Ｂ变压器原边对应的线电压的ｎ次谐波为：
Ｕｏ＝２ｂｃｏｓｎ（ｔｏ￣＋一ａ）ｓｉｎ（一三石）
ｒ
：
（２）
］
当系统进行移相调压时，由图１移相调压原理图可知：
学术研讨ｌ１２７
少年时期往往会积极参与多项体育项目活动，他们尝试更多不同的运动，拥有更广泛的运动体验。因此，在足球训练中，不应仅仅是踢足球，还可以将一些其他运动形式融入进来，在以足球训练为主要内容的情况下，可以将足球与篮球、排球、橄它对青少年足球运动员战术创造性的影响具有决定意义，因为
用多重叠加的逆变电源可以有效克服上述缺点。本文分析了

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Multisim设计报告
姓名: 田丹丹
学院: 机电与信息工程学院
专业: 电子信息科学与技术
班级: 2011级电子2班
学号: 201100800337 日期 2013年7月11日
指导教师: 李素梅、常树旺
山东大学威海分校信息工程学院
阶梯波信号发生器仿真设计
（一）题目设计要求，设计电路实现的功能、性能指标。

题目设计设计要求：设计一个频率可调、阶数可调的阶梯波发生器，在Multisim中进行仿真分析。

电路实现的功能：得到一个频率可调、阶数可调的阶梯波发生器。

电路的性能指标：频率可调范围比较大，阶数可调的阶数范围合理，输出完美的平滑的无毛刺的阶梯波。

（二）设计方案
a.由时钟信号发生器、计数器和D/A转换器组成电路。

b.时钟信号发生器的信号频率可调，可采用压控振荡器或由555构
成的多谐振荡器。

c.计数器的进制数决定阶梯波的阶数，（所以可采用有预置数功能的
减法计数器，通过置数改变计数器的进制数。

）
d. D/A转换器将计数器的输出值转换为模拟电压。

e.通过低通滤波器使输出的波形变得平滑无毛刺。

（三）电路框图
时钟信号发生器（f可调）N 进制计数
器
D/A转换
器
N阶阶梯波
（四）电路原理图
从图中可以看出一共有四个部分
a.74LS161D构成的十六进制计数器，
b.555构成的多谐振荡器，
c.D/A转换器和低通滤波器。

1、74LS161D构成的十六进制计数器
电路采用74LS161十进制加法计数器构成的十六进制计数器。

采用置数端归零的方法，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表示的十进制数是15-N，N为输出阶梯波的阶数，即通过单刀双掷开关控制阶梯波的阶数。

如，DCBA为0111时，即ABC接高电平，D接低电平，输出为8阶阶梯波。

2、由555构成的多谐振荡器电路图。

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。

图中频率计示数为R3滑片位于中点时的频率。

3、D/A转换器和低通滤波器。

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转换器的四个输入端，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
频率显示结果对比：
六、实验结论
把多谐振荡器、十六进制计数器和D/A转换器以及低通滤波器组合在一起可以输出0到15阶的阶梯波，多谐振荡器的频率范围为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的1/N，输出波形平滑无毛刺。

七、设计心得与体会。

Multisim是一款很实用的仿真软件，经过小学期这几天的学习，我初步了解到了它的功能，在感慨它功能强大的同时，我也收获了很多。

由于事前是零基础，到视频教学，再到同学之间的相互交流，所以在学习这门软件的过程中走了不少的弯路，不过感觉还是很开心，因为这是我完全通过自学完成的一个工作，是从一个未知到了解的过程。

它带给我很大成就感，给了我学习这门课的信心，相信我会更加熟练地应用这个软件。