实验六 电压比较器

实验五 电压比较器一、实验目的1.掌握比较电路的电路构成及特性。 .掌握比较电路的电路构成及特性。 2.学会测试比较电路的方法。 .学会测试比较电路的方法。

二、实验原理电压比较器是集成运放非线性应用电路， 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， 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。 相应输出高电平或低电平。 3.5.1所示为一最简单的电压比较器 所示为一最简单的电压比较器， 为参考电压， U < 图3.5.1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，当Ui<UR时， 运放输出U Ui> 运放输出低电平， =-U 运放输出UO=UZ;当Ui>UR时，运放输出低电平，U0=-UD

图3.5.1 电压比较器电路图及传输特性

1.过零比较器电路如图3.5.2所示为加限幅电路的过零比较器，DZ为限幅稳压管。 所示为加限幅电路的过零比较器， 为限幅稳压管。 电路如图 所示为加限幅电路的过零比较器 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 从同相端输入。 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Ui> > 0时，输出 =-(UZ+UD),当Ui<0时，U0=+(UZ+UD)。其电压传输 时 输出U0= , < 时 = 。 特性如图所示。 特性如图所示。

图3.5.2

过零比较器电路及传输特性

2.滞回比较器为具有滞回特性的过零比较器。 图3.5.3为具有滞回特性的过零比较器。从输出端引一个电阻分压 为具有滞回特性的过零比较器 正反馈支路到同相输入端， 改变状态， 点也随着改变电位 点也随着改变电位， 正反馈支路到同相输入端，若Uo改变状态，∑点也随着改变电位，使 改变状态 过零点离开原来位置。 为正( 过零点离开原来位置。当U0为正(记作 ), 为正 记作U+),U0

则当Ui> 即由正变负( ),此时 则当 >U∑后，U0即由正变负(记作 ),此时 ∑变为-U∑。故只 即由正变负 记作U-),此时U 变为- 有当Ui下降到 下降到- 以下，才能使U0再度回升到 再度回升到U+, 有当 下降到-U∑以下，才能使 再度回升到 ，出现下图所示滞 回特性。 的差别称为回差。 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 与 的差别称为回差 的数值可以改变回差的 大小。 大小。

图3.5.3 滞回比较器电路及传输特性

三、实验设备1.现代电子技术实验台 . 2. 示波器 3. 数字万用表

四、实验内容及步骤1.过零比较电路 . 实验电路如图3.5.4所示。 所示。 实验电路如图 所示

(1) 按图接线 i悬空时，测量输出电压 0 。 按图接线U 悬空时，测量输出电压U (2) Ui输入500Hz有效值为1V的正弦波，观察Ui与U0波形并记录。 输入500Hz有效值为 的正弦波，观察U 有效值为1V的正弦波 波形并记录。 (3) 改变 i幅值，观察 0变化。 改变U 幅值，观察U 变化。

图3.5.4 过零比较电路

2.反相滞回比较电路(1)按图 按图3.5.5接线，并将 调为 接线， 调为100K,Ui接DC电压源，测出 由+Uom 电压源， 按图 接线 并将Rf调为 ， 接 电压源 测出Uo由 变为- 的临界值。 变为-Uom时Ui的临界值。 时 的临界值 (2)同上，测出 由—Uom变为 同上， 变为+Uom时Ui的临界值。 的临界值。 同上 测出Uo由 变为 时 的临界值 (3)Ui接500Hz有效值 的正弦信号，观察并记录Ui与Uo波形。 接 有效值1V的正弦信号，观察并记录 与 波形。 有效值 的正弦信号 波形 (4)将电路中 调为 将电路中Rf调为 将电路中 调为200K,重复上述实验。 ,重复上述实验。

100K

图3.5.5

反相滞回比较电路

3.同相滞回比较电路(1)按图 按图3.5.6接线，将Rf调为 接线， 调为100K,Ui接DC电压源，测出 o由+Uom变为-Uom 电压源， 变为- 按图 接线 ， 电压源 测出U 的临界值。 时Ui的临界值。 (2)同上，测出 o由—Uom变为 om时Ui的临界值。 同上， 变为+U 的临界值。 同上 测出U (3)Ui接500Hz有效值 的正弦信号，观察并记录 i与Uo波形。 有效值1V的正弦信号 波形。 有效值 的正弦信号，观察并记录U (4)将电路中 f调为 将电路中R 进行比较。 将电路中 调为200K,重复上述实验。并与步骤 进行比较。 ,重复上述实验。并与步骤2进行比较

100K 3.5.6 同相滞回比较电路

实验数据记录表： 实验数据记录表：1.过零比较器 1.过零比较器Ui悬空 悬空 Ui =1V ,f=500Hz U0波形 波形 改变Ui 改变 幅度 U0= V Ui 波形

2.反相滞回比较器 2.反相滞回比较器情况 Rf=100K Rf=200K Ui =1V ,f=500Hz U0波形 波形 U0从-Vom ~ +Vom 从 Ui = Ui = /V /V U0从+Vom ~ -Vom 从 Ui = Ui = /V /V

Ui波形 波形

同相滞回比较器(表格自拟) 3 . 同相滞回比较器(表格自拟)

五、实验报告1. 整理实验数据及波形图，并与预习计算值比较。 整理实验数据及波形图，并与预习计算值比较。 2. 总结几种比较电路特点。 总结几种比较电路特点。