电压比较器

《电压比较器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电压比较器（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电压比较器一、实验目的1掌握比较器的电路构成及特点。2学会测试比较器的方法。二、预习要求1复习单门限电压比较器的电路组成及工作原理。2.掌握单限比较器、迟滞比较器VL、VH、AV、Vomax、Vomin参数的估算方法。3电压比较器中的运放通常工作在什么状态（负反馈、正反馈或开环）？一般它的输 出电压是否只有高电平和低电平两个稳定状态？三、实验原理1.单门限电压比较器电压比较器是用来比较两个输 入电压的大小，据此决定其输出是高电平还是低电平。以图10-1所示的同相电压比较器电路为例，参考电压VREF加于运放的反相端，VREF可以是正值REFREF或负值。而输入信号vl加于运放的同相端。图 10-

2、1 单门限电压比较器由于比较器的开环电压增益很大， 当输入信号 vI 小于参考电压 VREF， 即IREF吒=（?1- %F）锂时，运放处于负饱和状态；v为低电平VOT ；反之，当VI升高到略大于oOLIVREF，即时，v转入正饱和状态，v为高电平VOH。 REFooOH以图10-1所示的同相电压比较器电路为例分析可知，比较器输出v的临界转换条件是 O集成运放的差动输入电压叫=,即叫=%。由此可求出图1a电路的电压传输特性，如图10-lb所示。当vi由低变高经过Vref时，v由VOT变为VOH；反之，当vi由高变低经过 IREFOLOHIVREF时，v由VOH变为VOT。我们把比较器输出电压v

3、从一个电平跳变到另一个电平时相应 REFOHOL的输入电压vl值称为门限电压或阈值电压Vth,对于图10-la所示电路， 忌=%应。由于IthVI从同相输入且只有一个门限电压，故称为同相输入单门限电压比较器。反之当VI从反相端 输入，VREF改接到同相端，则称为反相输入单门限电压比较器。其相应传输特性如图10-lb REF中的虚线所示。2过零比较器对于图10-la所示电路，当 洛，则输出电压叫每次过零时，输出电压就产生跳变。这种比较器称为过零比较器。图 10-2 过零比较器如果希望减小比较器的输出电压幅值，可外加双向稳压管D,如图10-2所示。这时，Z输出电压的幅值受D的稳压值VZ限制，电路的

4、正向输出幅度与负向输出幅度基本相等。zZ% =人或一人。电阻R起限流作用，保护稳压管。3迟滞比较器单门限电压比较器虽然有电路简单、灵敏度高等特点，但其抗干扰能力差。例如，在单 门限电压比较器输入vl中含有噪声或干扰电压时，其输入和输出电压波形如图10-3所示， 由于在vi=Vth=VREF附近出现干扰，vo将时而为VOH，时而为VOL，导致比较器输出不稳定。I th REFOOHOL如果用这个输出电压vO去控制电机，将出现频繁的起停现象，这种情况是不允许的。提高 抗干扰能力的一种方案是采用迟滞比较器。图 10-3(a)电路图图 10-4ViVtVTL(b)传输特性迟滞比较器迟滞比较器是一个具有

5、迟滞回环特性的比较器。以图10-4a所示为反相输入迟滞比较器 原理电路，它是在反相输入单门限电压比较器的基础上引入了正反馈网络，其传输特性如图 2b所示。如将叫与VREF位置互换，就可组成同相输入迟滞比较器。I REF以反相输入迟滞比较器原理电路为例，由于比较器中的运放处于开环状态或正反馈状 态，因此一般情况下，输出电压vO与输入电压V不成线性关系，只有在输出电压发生跳变 瞬间，集成运放两个输入端之间的电压才可近似认为等于零，即也説或忙珊F(1)设运放是理想的并利用叠加原理，则有2)根据输出电压vO的不同值(VOh或VOL)，可求出上门限电压VT+和下门限电压VT分别为3)门限宽度或回差电压为

6、們=坯+-岭尽仇H_%)5)设电路参数如图10-4a所示，且Dh=-%=5V，则由式可求得心+八附,fr_ =0.P4V 和 At =0.1V设从叫=% 和叫=坯+开始讨论。当VI由零向正方向增加到接近 = /T+前，V。一直保持 = 不变。当VI增加到略 大于 巾,则vO由VOH下跳到VOL，同时使vp下跳到% 叽。vl再增加，v。保持 % = %不变。若减小岭，只要2%：贝h将始终保持% = %不变，只有当叫沁予-Io 时，v才由图10-4跳到VOH。其传输特性如图10-4b所示。oOH由以上分析可以看出，迟滞比较器的门限电压是随输出电压 vo 的变化而改变的。它的O 灵敏度低一些，但抗干

7、扰能力却大大提高了。四、实验内容1 过零比较器实验参考电路如图 10-5 所示。Vo(1) 按图10-5在实验箱内连接好电路，Vi悬空时测Vo电压。(2) 将信号发生器接人Vi,使输出频率f=500Hz,有效值为1v的正弦波信号，用示波 器观察ViVo波形并记录。(3)改变信号发生器的输出电压Vi幅值，用示波器观察Vo变化，测出传输特性曲线2反相滞回比较器(1)按图10-6连接好实验电路，并将RF调整为100kQ，打开直流电压源，测出Vo由+Vom到-Vom的临界值。(2) 同上，测出Vo 由-Vom至到+Vom的临界值。(3) 将信号发生器接入Vi,并使之输出频率为500Hz，电压有效值为1

8、v的正弦信号，用 示波器观察ViVo波形并记录。(4) 将电路中RF调为200kQ，重复上述实验。图 10-6 反相滞回比较器3同相滞回比较器按图10-7连接好实验电路，并将RF调整为100kQ，打开直流电压源，测出Vo由 +Vom到-Vom的临界值。(2) 同上，测出Vo 由-Vom至到+Vom的临界值。(3) 将信号发生器接入Vi,并使之输出频率为500Hz，电压有效值为1v的正弦信号，用 示波器观察ViVo波形并记录。(4) 将电路中RF调为200kQ，重复上述实验。五、实验报告要求1整理实验数据及相关波形，与理论预算值相比较。2总结几种比较器的特点。六、思考题试设计一比较器，实现正弦波-方波变换。七、实验器材模拟电子线路实验箱 一台双踪示波器一台万用表一台连线若干其中，模拟电子线路实验箱用到函数发生器、直流稳压电源模块，元器件模组以及“电 压比较器”电路模板。