电压比较器实验

1、.1电压比较器及其应用电压比较器及其应用实验实验.2一、实验目的一、实验目的 了解电压比较器与运算放大器的性能区别；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；掌握电压比较器电压传输特性的测试方法； 掌握电压比较器的结构及特点；掌握电压比较器的结构及特点；.3实验仪器、设备实验仪器、设备 GPD-3303D直流稳压电压直流稳压电压 SDG5112信号源信号源 DSO-X2014A数字存储示波器数字存储示波器 THD-1型数字电路实验箱型数字电路实验箱 TL082集成运放一个集成运放一个 2DW231

2、双向稳压二极管一个双向稳压二极管一个 电阻、电容、开关二极管等若干电阻、电容、开关二极管等若干.4输入电压是模拟信号输入电压是模拟信号；三三. .实验原理实验原理 电压比较器的基本功能电压比较器的基本功能比较电压的大小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使输出电平产生跃变的输入电压值称为门限（阈值）电压。（阈值）电压。比较结果比较结果由输出端的由输出端的高、低电平表示；高、低电平表示；.5 比较器的描述方法比较器的描述方法: : 电压传输特性电压传输特性uof (ui)传输特性的三个要素：传输特性的三个要素： 输出高、低电平（值）输出高、低电平（值） 跃变的方向。跃变的方向。门

3、限（阈值）电压；门限（阈值）电压；.6开环电压放大倍数开环电压放大倍数Aud；理想运放的主要性能指标理想运放的主要性能指标输入电阻输入电阻rid；输出电阻输出电阻rod0。集成运放的电压传输特性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.7集成运算放大器的两个工作区集成运算放大器的两个工作区线性工作区线性工作区 运放引入深度负反馈运放引入深度负反馈 “虚短虚短”：u+ = u “虚断虚断”：i+=i 0.8非线性工作区非线性工作区运放开环或引入正反馈运放开环或引入正反馈 当当uu 时，输出正饱和电压，时，输出正饱和电压，即即uo=Uom。 当当uu 时，输出负饱和电压，时，输出负饱和电

4、压，即即uo=Uom。比较器是运放的非线性应用，即工作于非线性区。比较器是运放的非线性应用，即工作于非线性区。集成运算放大器集成运算放大器.9求门限电压求门限电压UT 令令u+u ，求出求出ui即为即为UT。 4.4.运放非线性时分析步骤：运放非线性时分析步骤：确定输出电压的确定输出电压的跃变方向跃变方向 ui变化时，根据变化时，根据u+与与u 大小决定大小决定u正负正负。确定确定输出高、低电平输出高、低电平值值 由由输出端输出端外外电路决定输出高、低电平电路决定输出高、低电平值。值。.10五五. .常见电压比较器常见电压比较器 单限比较器；单限比较器； 窗口比较器。窗口比较器。 滞回比较器；

5、滞回比较器；.11过零比较器过零比较器 单限比较器单限比较器只有一个门限电压。只有一个门限电压。 输出电平：输出电平：uo Uom 跃变方向：跃变方向： ui0，uo Uom 门限电压：门限电压：UT0.12一般单限比较器一般单限比较器反相单限比较器反相单限比较器 输出电平：输出电平：uo Uom； 跃变方向：跃变方向： ui UREF，uo Uom； 门限电压：门限电压：UTUREF；.13滞回比较器：滞回比较器：具有滞回特性；抗干扰能力强。具有滞回特性；抗干扰能力强。 输出电平：输出电平：uo=Uom 门限电压：门限电压：2122fTREFOmffRRUUURRRR2222fTOmffRE

6、FRRUUURRRR.14 设设uiUT2，则，则uu+，uo+Uom。此。此时时u+ UT1，增大，增大ui，直至，直至UT1，再增大，再增大，uo从从+Uom跃变为跃变为 Uom。 设设uiUT1，则，则u u+，uoUom。此时此时u+ UT2，减小，减小 ui，直至，直至UT2，再减，再减小，小，uo从从Uom跃变为跃变为+Uom。 跃变方向跃变方向2222fTOmffREFRRUUURRRR2122fTREFOmffRRUUURRRR.153.3.滞回滞回比较器应用比较器应用方波发生器方波发生器R=R1=R2=Rf =RF=10K,C=0.01F ,UZ=6V。.164.窗口比较器窗

7、口比较器 两个门限电平，且两个门限电平，且URHURL 当当uiURH时，时，uo1=uo2= Uom，D1导通，导通，D2截止；截止；uo= Uom。 当当URLui URH时，时，uo1= uo2= Uom， D1、D2均截止；均截止；uo= 0。 当当uiURL时，时，uo2=uo1= Uom，D2导通，导通，D1截止；截止；uo=Uom 。.17输入输入ui为为200Hz、12VPP三角波信号，置三角波信号，置UREF=0；用示波器观察并绘制输入、输出波形；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，用李莎茹图形法测量电压传输特性曲线，CH1接接ui；置置UR

8、EF =+5V；重复、；重复、；置置UREF =5V；重复、；重复、；实验步骤：实验步骤： 单限比较器单限比较器R=R1=R2=10K实验内容实验内容.18波形图举例：波形图举例：.19电压传输特性曲线举例：电压传输特性曲线举例：.20 窗口比较器窗口比较器R=10KD1、D2为普通整流二极管为普通整流二极管实验步骤：实验步骤：VCC=15V；门限电压门限电压URH=URL=5V；输入信号输入信号ui=12VPP；测量并绘制输入、输出波形和电测量并绘制输入、输出波形和电压传输特性曲线。压传输特性曲线。.21 滞回比较器滞回比较器实验步骤：实验步骤： VCC=15V；UREF=0，输入信号，输入信号ui=12VPP；测量并绘制输入、输出波形和电压传测量并绘制输入、输出波形和电压传输特性曲线；输特性曲线；UREF=+5V，重复步骤；，重复步骤；UREF=5V，重复步骤。，重复步骤。R=R1=R2=Rf =10K.22 滞回比较器应用滞回比较器应用方波发生器方波发生器R1=R2=10K，Rf =RF=10K，C=0.01F实验步骤：实验步骤：VCC=15V；记录如下波形图。；记录如下波形图。tuot00uc.235. 选做题选做题已知窗口比较器的电压传输特性，设计电路并实现。已知窗口比较器的电压传输特性，设计电路并实现。.24思考题思考题 已知窗口比较器的电压