电压比较器实验

1、电压比较器及其应用实验,一、实验目的,了解电压比较器与运算放大器的性能区别；,掌握比较器在电路设计中的应用。,掌握电压比较器电压传输特性的测试方法；,掌握电压比较器的结构及特点；,实验仪器、设备,GPD-3303D直流稳压电压 SDG5112信号源 DSO-X2014A数字存储示波器 THD-1型数字电路实验箱 TL082集成运放一个 2DW231双向稳压二极管一个 电阻、电容、开关二极管等若干,输入电压是模拟信号；,三.实验原理,电压比较器的基本功能比较电压的大小,使输出电平产生跃变的输入电压值称为门限（阈值）电压。,比较结果由输出端的高、低电平表示；,比较器的描述方法: 电压传输特性uof

2、 (ui),传输特性的三个要素： 输出高、低电平（值）,跃变的方向。,门限（阈值）电压；,开环电压放大倍数Aud；,理想运放的主要性能指标,输入电阻rid；,输出电阻rod0。,集成运放的电压传输特性,集成运算放大器,集成运算放大器的两个工作区,线性工作区 运放引入深度负反馈,“虚短”：u+ = u,“虚断”：i+=i 0,非线性工作区运放开环或引入正反馈,当uu 时，输出正饱和电压，即uo=Uom。,当uu 时，输出负饱和电压，即uo=Uom。,比较器是运放的非线性应用，即工作于非线性区。,集成运算放大器,求门限电压UT 令u+u，求出ui即为UT。,4.运放非线性时分析步骤：,确定输出电压

3、的跃变方向 ui变化时，根据u+与u大小决定uo的正负。,确定输出高、低电平值 由输出端外电路决定输出高、低电平值。,五.常见电压比较器,单限比较器；,窗口比较器。,滞回比较器；,过零比较器,单限比较器只有一个门限电压。,输出电平：uo Uom,跃变方向： ui0，uo Uom,门限电压：UT0,一般单限比较器,反相单限比较器,输出电平：uo Uom；,跃变方向： ui UREF，uo Uom；,门限电压：UTUREF；,滞回比较器：具有滞回特性；抗干扰能力强。,输出电平：uo=Uom,门限电压：,设uiUT2，则uu+，uo+Uom。此时u+ UT1，增大ui，直至UT1，再增大，uo从+U

4、om跃变为 Uom。,设uiUT1，则u u+，uoUom。此时u+ UT2，减小 ui，直至UT2，再减小，uo从Uom跃变为+Uom。,跃变方向,3.滞回比较器应用方波发生器,R=R1=R2=Rf =RF=10K, C=0.01F ,UZ=6V。,4.窗口比较器 两个门限电平，且URHURL,当uiURH时，uo1=uo2= Uom，D1导通，D2截止；uo= Uom。,当URLui URH时，uo1= uo2= Uom， D1、D2均截止；uo= 0。,当uiURL时，uo2=uo1= Uom，D2导通，D1截止；uo=Uom 。,输入ui为200Hz、12VPP三角波信号，置UREF=

5、0； 用示波器观察并绘制输入、输出波形； 用李莎茹图形法测量电压传输特性曲线，CH1接ui； 置UREF =+5V；重复、； 置UREF =5V；重复、；,实验步骤：,单限比较器,R=R1=R2=10K,实验内容,波形图举例：,电压传输特性曲线举例：,窗口比较器,R=10K,D1、D2为普通整流二极管,实验步骤： VCC=15V； 门限电压URH=URL=5V； 输入信号ui=12VPP； 测量并绘制输入、输出波形和电压传输特性曲线。,滞回比较器,实验步骤： VCC=15V； UREF=0，输入信号ui=12VPP； 测量并绘制输入、输出波形和电压传输特性曲线； UREF=+5V，重复步骤； UREF=5V，重复步骤。,R=R1=R2=Rf =10K,滞回比较器应用方波发生器,R1=R2=10K， Rf =RF=10K，C=0.01F,实验步骤： VCC=15V；记录如下波形图。,5. 选做题,已知窗口比较器的电压传输特性，设计电路并实现