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1、实验十二电压比较器一、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、实验器材1. 双踪示波器2. 函数信号发生器3. 交流毫伏表4. 数字万用表5. 电子线路实验学习机(带A3模块)三、预习要求1. 复习教材中有关电压比较器的内容。2. 过零比较器中，如果要改变输出电压的幅度，应该电路中哪个元件的参数？四、实验原理电压比较器可将模拟信号转换成二值信号，即只有高电平和低电平两种状态的离散信 号，可以完成对输入信号的鉴幅与比较，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路，在测量 和控制中有着相当广泛的应用。在电压比较器电路中，集成运放工作在非线性区，即输出电 压和输入电压不再
2、是线性关系。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 曲线。常见的比较器有过零比较器、滞回比较器，窗口比较器等。1. 过零比较器(如图3-12-1)(a)电路图(b)传输特性(c)输出波形图3-12-1过零比较器其阈值电压UT=0V。集成运放工作在开环状态，其输出电压为U。当输入电压在阈值 电压附近的任何微小变化，都将引起输出信号的跃变，不管这种微小变化是来源于输入信号 还是外部干扰。因此，抗干扰能力差。(a)电路图(b)传输特性(c)输出波形R .11卜i 10Ku图3-12-2 反相滞回比较器如图3-12-2所示，从输出端通过电阻R连到同相输入端？，以实现正反馈，若u。改变状态
3、，P点也随着改变电位，使过零点离开原来位置。当气 U后，iU。即由正U变成负U，这时将匕称为门限变成负U.后，技气=U。故只有当下降到U以下，才能使u。再度回升到U。上下门限电压Ut +和_之差称为门限宽度(或称为回差)。图3-12-2中3.同相滞回比较器o%0UTH2 R U.2 ZRf + R2UT + UT - = MT，改变气的数值可以改变回差的大小。(a)电路图(b)传输特性(c)输出波形CC(a)电路图(b)传输特性图3-12-3同相滞回比较器当u P 0时，比较器输出为高电平U z，运放同相输入端电位Uu -U，当减小到使U0时，输出就从高电平U跳变为低电P R R 1 R R
4、zPz平Uz。当输出为低电平U时，运放同相输入端电位UuU，当uzP R R i R R z i增大到使Up 0时，输出就又从低电平跳变为高电平。4.窗口(双限)比较器窗口比较器是由两个简单比较器组成，它能指示出值是否处于U r和UR之间，如 U R U J U R，窗口比较器的输出电压U。等于运放的正饱和输出电压，如果。J U R 或U J U R ,则输出电压U。等于运放的负饱和输出电压。V图3-12-4窗口比较器五、内容与步骤1. 过零比较器(1) 按图3-12-1连线。(2) 在输入信号加入峰峰值为2V，频率为500Hz的正弦波信号，用示波器观察输 入输出U的波形并记录到表3-12-1
5、中。表 3-12-1波形频率f幅度Up-pUUo处波形正弦波500Hz2V(3) 在输入信号加入峰峰值为2V，频率为1kHz的三角波信号，用示波器观察输入输 出Uo的波形并记录到表3-12-2中。表 3-12-2波形频率f幅度Up-pUU。处波形三角波1kHz2V2. 反相滞回比较器(1) 按图3-12-2连线。(2) 将Rf调为100k。，接直流电压源，分别测出输出信号Uo由+. 一.和由-Uom 一+Uom时的临界值，数据记入表3-12-3。表 3-12-3+Uom/VUom/V+UomUom 时 Uj的临 界值 Uom + Uom 时 Uj 的 临界值UO6.0-6.0U.0.550.5
6、5-0.55(3) 在Uj处接上500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用示波器观察并记录输入输出波形。* (4)将电路中的Rf调为200k。，重复上述步骤(1) (2) (3)。3. 同相滞回比较器(1) 按图3-12-3连线，(2) 将Rf调为100k。,接直流电压源，分别测出Uo由+Uom一Uom和由-Uom-+Uom时Ui的临界值。数据记入表3-12-4表 3-12-4+Uom/V-Uom/V+UomUom 时 Ui 的 临界值Uom + Uom 时 Uj 的 临界值U/VO5.538-5.540Ui/V0.725-0.725-0.7210.710(3) 在U处接上500Hz,峰峰值为2V的正弦信号，观察并记录输入输出波形。* (4)将电路中的Rf调为200k。，重复上述步骤(1) (2) (3)。1. 窗口比较器(选做)自拟实验步骤和方法测定其传输特性。用示波器测传输特性曲线。六、注意事项1. 电阻R3起到限流作用，防止稳压二极管损坏。2. 调输入电压幅度的时候，应缓慢增大。3. 输出电压V/div=5v七、实验报告1. 整理实验数据，画出各电路的幅频特性曲线图，分析与理论值之间的差异并说明 原因。2. 总结几种比较器的特点。3. 完成思考题。八、思考题1. 比较器是否要调零，为什么？2. 在过零比较器的实验中，若信号从同相端输入，反相端接地，实验结果有何变化？
