電子技術(shù)實驗報告—實驗10集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器

1、電子技術(shù)實驗報告實 驗 名 稱：集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器系 別：班 號：實驗者姓名：學(xué) 號：實 驗 日 期：實驗報告完成日期：目錄一、實驗?zāi)康?二、實驗原理31. 集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的單限電壓比較器32. 集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的施密特電壓比較器4三、實驗儀器4四、實驗內(nèi)容51. 單限電壓比較器52. 施密特電壓比較器10五、實驗小結(jié)與疑問13一、實驗?zāi)康?. 掌握電壓比較器的模型及工作原理2. 掌握電壓比較器的應(yīng)用二、實驗原理電壓比較器主要用于信號幅度檢測鑒幅器；根據(jù)輸入信號幅度決定輸出信號為高電平或低電平；或波形變換；將緩慢變化的輸入信號轉(zhuǎn)換為邊沿陡峭的矩形波信號。常

2、用的電壓比較器為：單限電壓比較器；施密特電壓比較器窗口電壓比較器；臺階電壓比較器。下面以集成運(yùn)放為例，說明構(gòu)成各種電壓比較器的原理。1. 集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的單限電壓比較器集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的單限電壓比較器電路如圖1（a）所示。由于理想集成運(yùn)放在開環(huán)應(yīng)用時，AV、Ri、Ro0；則當(dāng)Vi<ER時，VO=VOH；反之，當(dāng)Vi>ER時，VO=VOL；由于輸出與輸入反相，故稱之為反相單限電壓比較器；通過改變ER值，即可改變轉(zhuǎn)換電平VT（VTER）；當(dāng)ER=0時，電路稱為“過零比較器”。同理，將Vi與ER對調(diào)連接，則電路為同相單限電壓比較器。2. 集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的施密特電壓比較器集成運(yùn)算

3、放大器構(gòu)成的施密特電壓比較器電路如圖2（a）所示。當(dāng)VO=VOH時，V+1=VT+=R2R2+R3VOH+R3R2+R3ER；VT+稱為上觸發(fā)電平；當(dāng)VO=VOL時，V+2=VT-=R2R2+R3VOL+R3R2+R3ER；VT-稱為下觸發(fā)電平；回差電平：VT=VT+-VT-當(dāng)Vi從足夠低往上升，若Vi>VT+時，則Vo由VOH翻轉(zhuǎn)為VOL；當(dāng)Vi從足夠高往下降，若Vi<VT-時，則Vo由VOL翻轉(zhuǎn)為VOH。由于VT+、VT-不相等，故稱為雙限電壓比較器，而其電壓傳輸特性曲線具有遲滯回線形狀，又稱遲滯比較器；由于輸入足夠低時，輸出為高；輸入足夠高時，輸出為低；故稱為反相施密特電壓比

4、較器；通過改變ER值，即可改變上、下觸發(fā)電平VT+、VT-；同理，將Vi與ER對調(diào)連接，則電路為同相施密特電壓比較器。三、實驗儀器1. 示波器1臺2. 函數(shù)信號發(fā)生器1臺3. 數(shù)字萬用表1臺 4. 多功能電路實驗箱1臺 四、實驗內(nèi)容1. 單限電壓比較器 （1） 按圖1（a）搭接電路，其中R1=R2=10k，ER由實驗箱提供；（2） 觀察圖1（a）電路的電壓傳輸特性曲線；電壓傳輸特性曲線的測量方法：用緩慢變化信號（正弦、三角）作Vi(Vip-p=15V、f=200Hz)，將Vi=接示波器X（CH1

5、）輸入，VO接示波器Y（CH2）輸入，令示波器工作在外掃描方式（X-Y）；觀察電壓傳輸特性曲線。實驗觀察到的波形圖：（X-Y）：仿真觀察到的波形圖：可以看到波形中間出現(xiàn)了失真，推測是輸入電壓過大，超過了電路的允許范圍，將Vip-p改為12V后，波形正常。（3） 用直流電壓表測量參考電壓ER值，調(diào)節(jié)RW，觀察特性曲線的轉(zhuǎn)換電平VT隨ER的變化情況；當(dāng)VT=1V時，記下ER的值，定量記錄電壓傳輸特性曲線；當(dāng)VT=1.00000V時，ER=1.1506V；（4） 當(dāng)VT=1V時，令示波器工作在內(nèi)掃描方式（Vt），同時觀察并畫出Vi、VO波形；根據(jù)電路工作原理，用示波器測量Vi的轉(zhuǎn)換電平VT值；改變R

6、W，觀察ER減小時，VO正脈寬tu+的變化情況；當(dāng)ER=0時，觀察VO波形，說明為什么當(dāng)Vi直流成分為0時，VO為對稱方波？實驗觀察到的波形圖：畫出的波形：當(dāng)ER減小時，正脈沖的寬度逐漸變小。當(dāng)ER=0時，VT=0，此時Vi>VT和Vi<VT的波形是對稱的，所以就產(chǎn)生了VO為對稱波形。2. 施密特電壓比較器（1） 按圖2（a）搭接電路，其中R1=R3=10k，R2為10k電位器，ER由實驗箱提供； （2） 用電壓傳輸特性曲線測量方法觀察圖2（a）電路的電壓傳輸特性曲線；實驗觀察到的波形圖：仿真觀察到的波形圖（vip-p=13V）：（3）

7、60;調(diào)節(jié)R2電位器，觀察VT變化情況；當(dāng)VT=4V，調(diào)節(jié)RW，用直流電壓表測量ER的值，當(dāng)ER=2V，定量記錄電壓傳輸特性曲線；VT=4.02500V，ER=2.002V（4） 調(diào)節(jié)RW,觀察電壓傳輸特性曲線的變化情況，當(dāng)ER=0V時，測量VT-、VT+的值；當(dāng)ER=0.002V時，VT+=1.99500V，VT-=-2.06500V（5） 令示波器工作在內(nèi)掃描方式，同時觀察并畫出Vi、VO波形；根據(jù)電路工作原理，用示波器測量Vi的轉(zhuǎn)換電平VT-、VT+的值；改變RW,觀察ER減小時，Vo的正脈寬的變化情況。實驗觀察到的波形：畫出的波形：ER減小時，Vo的正脈寬變小。五、

8、實驗小結(jié)與疑問實驗小結(jié)：1.在做運(yùn)放實驗時，接線需要小心謹(jǐn)慎，特別是對于偏置電壓的接入，一定要判斷清楚恒壓源的正負(fù)極才能接入。否則一旦出現(xiàn)線路接錯，很容易就會燒掉運(yùn)放。 2.對于集成運(yùn)放基本運(yùn)算電路實驗，在做實驗前先進(jìn)行軟件仿真了解其基本特性是一個很好的方法。這樣能夠使得自己在自己動手做實驗對于實驗結(jié)果有一定的預(yù)期，不但可以提高做實驗的效率，而且也是減小實驗失誤的有效方法之一。 3.實驗前應(yīng)檢驗電路元器件，包括是否損壞，以及標(biāo)稱值與實際值的差異。我們不能輕易相信電阻的色環(huán)等標(biāo)稱值，有些元器件由于長時間放置，老化，或者本身就具有較大的誤差，標(biāo)稱值與實際值有很大的差別，元器件的實際值在實驗前均需重新測定，否則直接做實驗很