实验电压比较器

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1、实验九实验九 电压比较器电压比较器一、实验目的一、实验目的1、 掌握电压比较器的电路构成及特点2、 学会测试比较器的方法二、实验设备与器件二、实验设备与器件1、 12V 直流电源 4、 万用表2、 函数信号发生器 5、二极管 3、 双踪示波器 6、 运算放大器 A74127、稳压管 2CW2311 8、电阻器等 三三 、实验原理、实验原理电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。图 91 所示为一最简单的电压比较器，UR为参考

2、电压，加在运放的同相输入端，输入电压 ui加在反相输入端。(a)电路图 (b)传输特性图 91 电压比较器当 uiUR时，运放输出高电平，稳压管 Dz 反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压 UZ，即 uOUZ当 uiUR时，运放输出低电平，DZ正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降 UD，即 uoUD因此，以 UR为界，当输入电压 ui变化时，输出端反映出两种状态。高电位和低电位。表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性。 图91(b)为(a)图比较器的传输特性。常用的电压比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器、双限比较器（又称窗口比较器）等。1、过零比较器电

3、路如图 92 所示为加限幅电路的过零比较器，DZ为限幅稳压管。信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零,从同相端输入。当 Ui0 时，输出UO-(UZ+UD)，当 Ui0 时，UO+(UZ+UD)。其电压传输特性如图 92（b）所示。过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差。(a) 过零比较器 (b) 电压传输特性图 92 过零比较器2、滞回比较器图 93 为具有滞回特性的过零比较器过零比较器在实际工作时，如果 ui恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，uO将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此， 就需要输出特性具有滞回现象。 如图 93 所示

4、，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若 uo改变状态，点也随(a) 电路图 (b) 传输特性图 93 滞回比较器着改变电位，使过零点离开原来位置。当 uo为正（记作 U+） ，则当 uiU后，uO即由正变负（记作 U-） ，此时 U变为URRRU2f2U。故只有当 ui下降到U以下，才能使 uO再度回升到 U+，于是出现图 9-3(b)中所示的滞回特性。U与 U的差别称为回差。改变 R2的数值可以改变回差的大小。3、窗口（双限）比较器简单的比较器仅能鉴别输入电压 ui比参考电压 UR高或低的情况，窗口比较电路是由两个简单比较器组成，如图 94 所示，它能指示出 ui值是否处于和之间

5、。如Ui，窗口比较器的输出电压 UO等于运放的正饱和输出电 RU RU RU RU压(+Uomax)，如果 Ui或 Ui，则输出电压 U0等于运放的负饱和输出电压 RU RU(UOmax)。（a）电路图 （b）传输特性图 94 由两个简单比较器组成的窗口比较器四、实验内容四、实验内容1、过零比较器实验电路如图 92 所示(1) 接通12V 电源。(2) 测量 ui悬空时的 UO值。(3) ui输入 500Hz、幅值为 2V 的正弦信号，观察 uiuO波形并记录。(4) 改变 ui幅值，测量传输特性曲线。图 95 反相滞回比较器2、 反相滞回比较器实验电路如图 95 所示(1) 按图接线，ui接

6、5V 可调直流电源，测出 uO由UomcxUomcx时 ui的临界值。(2) 同上，测出 uO由UomcxUomcx时 ui的临界值。(3) ui接 500Hz，峰值为 2V 的正弦信号，观察并记录 uiuO波形。(4) 将分压支路 100K 电阻改为 200K，重复上述实验，测定传输特性。3、 同相滞回比较器实验线路如图 96 所示(1) 参照 2，自拟实验步骤及方法(2) 将结果与 2 进行比较图 96 同相滞回比较器4、 窗口比较器参照图 9-4 自拟实验步骤和方法测定其传输特性。五、实验总结五、实验总结1、 整理实验数据，绘制各类比较器的传输特性曲线2、 总结几种比较器的特点，阐明它们的应用。六、预习要求六、预习要求1、 复习教材有关比较器的内容2、 画出各类比较器的传输特性曲线。3、若要将图 9-4 窗口比较器的电压传输曲线高、低电平对调，应如何改动比较器电路。