搜索
实验十集成运放基本应用之三——电压比较电路实验人：学号：日期：一、实验目的1、掌握电压比较器的电路构成及特点2、学会测试比较器的方法二、实验原理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，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。图10-1所示为一最简单的电压比较器，VREF为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压vi加在反相输入端。当viVREF时，运放输出高电平，稳压管DZ处于反向稳压工作状态。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压VZ，即vo=VZ当viVREF时，运放输出低电平，DZ正向导通，输出电压等于稳压管正向压降VD，即vo=-VD因此，以VREF为界，当输入电压vi变化时，输出端反映出两种状态。高电位和低电位。表示输出电压与输入电压之间的关系的特性曲线，称为传输特性。图11-1（b）为图（a）比较器的传输特性。常用的电压比较器有过零比较器、具有迟滞特性的过零比较器、双限比较器（又称窗口比较器）等。1、过零比较器电路如图10-2所示为加限幅电路的过零比较器，DZ为限幅稳压管。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Vi0时，输出VO=-(VZ+VD)，当Vi0时VO=+(VZ+VD)。其电压传输特性如图10-2（b）所示。2、迟滞比较器图10-3为具有迟滞特性的过零比较器过零比较器在实际工作时，如果vi恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，vo将不断由一个极限值转换到另一个极限值，在这个控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此，就需要输出特性具有迟滞特性。如图10-3所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若vo改变状态，电位VP也随之改变，使过零点离开原来的位置。当vo为正（记作V+）时，VP=V+R2/(Rf+R2)，则当viVP后，vo即由正变负（记作V-），此时VP变为-VP，即-VP=V-R2/(Rf+R2)。故只有当vi下降到-VP以下时，才能使vo再度回升到V+，于是出现图10-3（b）中所示的滞回特性。-VP与VP的差别成为回差。改变R2的值可以改变回差的大小。3、窗口（双限）比较器简单的比较器仅能鉴别输入电压vi比参考电压UR高或低的情况，窗口比较电路是由两个简单比较器组成，如图10-4所示，它能指示出vi值是否处于VR+和VR-之间。如VR-ViVR+,窗口比较器的输出电压VO等于运放的正饱和输出电压（Vomax），如果ViVR-或ViVR+,则输出电压VO等于运放的负饱和输出电压（-Vomax）。三、实验设备与器件1、±12V直流电源2、直流电压表3、函数信号发生器4、交流毫伏表5、双踪示波器6、运放μA7417、稳压管2CW2318、二极管41489、电阻器等四、实验内容1、过零比较器实验电路如图10-2所示（1）接通±12V直流电源。（2）测量vi悬空时的VO值。（3）vi输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察vi→vo波形并记录。（4）改变vi幅值，测量传输特性曲线。2、反相迟滞比较器实验电路如图10-5所示（1）按图接线，vi接+5V可调直流电源，测出vo由+Vomax→-Vomax时vi的临界值。（2）同上，测出vo由-Vomax→+Vomax时vi的临界值。（3）vi接500Hz，峰值为2V的正弦信号，观察并记录vi→-vo的波形。（4）将分压支路100K电阻改为200K，重复上述实验，测定传输特性。3、同相迟滞比较器实验线路如图10-6所示（1）参照2，自拟实验步骤及方法（2）将结果与2进行比较4、窗口比较器参照图10-4自拟实验步骤和方法测定其传输特性。五、实验总结1、整理实验数据，绘制各类比较器的传输特性曲线2、总结几种比较器的特性，阐明它们的应用