電壓比較器實(shí)驗(yàn)PPT課件

1、電壓電壓比較器及其應(yīng)用比較器及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)12021/6/7一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?.1.了解電壓比較器與運(yùn)算放大器的性能區(qū)別了解電壓比較器與運(yùn)算放大器的性能區(qū)別；4.4.掌握比較器掌握比較器在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。3.3.掌握電壓比較器電壓傳輸特性的測(cè)試方法；掌握電壓比較器電壓傳輸特性的測(cè)試方法；2.2.掌握電壓比較器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；掌握電壓比較器的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)；22021/6/7二二實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備1. GPD-3303D直流穩(wěn)壓電壓直流穩(wěn)壓電壓2. SDG5112信號(hào)源信號(hào)源 3. DSO-X2014A數(shù)字存儲(chǔ)示波器數(shù)字存儲(chǔ)示波器4. THD-1型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)

2、型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱箱5. TL082集成運(yùn)放一個(gè)集成運(yùn)放一個(gè)6. 2DW231雙向穩(wěn)壓二極管一個(gè)雙向穩(wěn)壓二極管一個(gè)7. 電阻、電容、開(kāi)關(guān)二極管等若干電阻、電容、開(kāi)關(guān)二極管等若干32021/6/7 輸入電壓是模擬信號(hào)輸入電壓是模擬信號(hào)；三三. .實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1.1.電壓比較器電壓比較器的基本功能的基本功能比較電壓比較電壓的大小的大小 使輸出電平產(chǎn)生躍變的輸入使輸出電平產(chǎn)生躍變的輸入電壓值稱為電壓值稱為門門限（閾值）電壓。限（閾值）電壓。 比較結(jié)果比較結(jié)果由輸出端的由輸出端的高、低電平表示；高、低電平表示；42021/6/72.2.比較器的描述比較器的描述方法方法: : 電壓傳輸特性電壓傳輸特性

3、uof (ui)傳輸特性的三傳輸特性的三個(gè)要素：個(gè)要素： 輸出輸出高、低高、低電平（值）電平（值） 躍變的躍變的方向。方向。 門限（閾值）門限（閾值）電壓電壓；52021/6/7 開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Aud；1. 理想運(yùn)放的主要性能指標(biāo)理想運(yùn)放的主要性能指標(biāo) 輸入電阻輸入電阻rid； 輸出電阻輸出電阻rod0。2. 集成運(yùn)放集成運(yùn)放的電壓傳輸特性的電壓傳輸特性四四集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器62021/6/73. 集成運(yùn)算放大器的集成運(yùn)算放大器的兩兩個(gè)工作區(qū)個(gè)工作區(qū) 線性工作區(qū)線性工作區(qū) 運(yùn)放引入深度負(fù)反饋運(yùn)放引入深度負(fù)反饋 “虛短虛短”：u+ = u “虛斷虛斷”：i+=i 07

4、2021/6/7 非線性工作區(qū)非線性工作區(qū)運(yùn)放開(kāi)環(huán)運(yùn)放開(kāi)環(huán)或引入正反饋或引入正反饋 當(dāng)當(dāng)uu 時(shí)，輸出時(shí)，輸出正飽和正飽和電壓，電壓，即即uo=Uom。 當(dāng)當(dāng)uu 時(shí)，輸出時(shí)，輸出負(fù)飽和負(fù)飽和電壓，電壓，即即uo=Uom。比較器是運(yùn)放的非線性應(yīng)用，即工作于非線性區(qū)比較器是運(yùn)放的非線性應(yīng)用，即工作于非線性區(qū)。四四集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器82021/6/7 求門限電壓求門限電壓UT 令令u+u，求出求出ui即為即為UT。 4.4.運(yùn)放非線性時(shí)分析步驟：運(yùn)放非線性時(shí)分析步驟： 確定確定輸出電壓的輸出電壓的躍變方向躍變方向 ui變化時(shí)，根據(jù)變化時(shí)，根據(jù)u+與與u大小決定大小決定u正負(fù)正負(fù)。 確定確

5、定輸出高、低電平輸出高、低電平值值 由由輸出端輸出端外外電路決定輸出高、低電平電路決定輸出高、低電平值。值。92021/6/7五五. .常見(jiàn)電壓比較器常見(jiàn)電壓比較器 單單限比較器限比較器； 窗口比較器。窗口比較器。 滯滯回比較器；回比較器；102021/6/7過(guò)零過(guò)零比較器比較器1. 單限單限比較器比較器只有只有一個(gè)門限一個(gè)門限電壓。電壓。 輸出電平：輸出電平：uo Uom 躍變方向：躍變方向： ui0，uo Uom 門限電壓：門限電壓：UT0112021/6/7 一般單限比較器一般單限比較器反相反相單單限比較器限比較器 輸出電平：輸出電平：uo Uom； 躍變方向：躍變方向： ui UREF

6、，uo Uom； 門限電壓：門限電壓：UTUREF；122021/6/72. 滯滯回比較器：回比較器：具有具有滯回特性滯回特性；抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)。 輸出電平輸出電平：uo=Uom 門限電壓：門限電壓：2122fTREFOmffRRUUURRRR2222fTOmffREFRRUUURRRR132021/6/7 設(shè)設(shè)uiUT2，則，則uu+，uo+Uom。此。此時(shí)時(shí)u+ UT1，增大增大ui，直至，直至UT1，再，再增大增大，uo從從+Uom躍變?yōu)檐S變?yōu)?Uom。 設(shè)設(shè)uiUT1，則，則u u+，uoUom。此時(shí)此時(shí)u+ UT2，減小減小 ui，直至，直至UT2，再減，再減小，小，uo從從

7、Uom躍變躍變?yōu)闉?Uom。 躍變方向躍變方向2222fTOmffREFRRUUURRRR2122fTREFOmffRRUUURRRR142021/6/73.3.滯回滯回比較器應(yīng)用比較器應(yīng)用方波發(fā)生器方波發(fā)生器R=R1=R2=Rf =RF=10K,C=0.01F ,UZ=6V。152021/6/74.窗口比較器窗口比較器 兩兩個(gè)門限電平個(gè)門限電平，且，且URHURL 當(dāng)當(dāng)uiURH時(shí)時(shí)，uo1=uo2= Uom，D1導(dǎo)通，導(dǎo)通，D2截止截止；uo= Uom。 當(dāng)當(dāng)URLui URH時(shí)，時(shí)，uo1= uo2= Uom， D1、D2均截止；均截止；uo= 0。 當(dāng)當(dāng)uiURL時(shí)，時(shí)，uo2=uo1

8、= Uom，D2導(dǎo)通，導(dǎo)通，D1截止；截止；uo=Uom 。162021/6/7輸入輸入ui為為200Hz、12VPP三角波信號(hào)，置三角波信號(hào)，置UREF=0；用示波器觀察并繪制輸入、輸出波形；用示波器觀察并繪制輸入、輸出波形；用李莎茹圖形法測(cè)量電壓傳輸特性曲線，用李莎茹圖形法測(cè)量電壓傳輸特性曲線，CH1接接ui；置置UREF =+5V；重復(fù)、；重復(fù)、；置置UREF =5V；重復(fù)、；重復(fù)、；實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：1.單限比較器單限比較器R=R1=R2=10K四四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容172021/6/7波形圖舉例：波形圖舉例：182021/6/7電壓傳輸特性曲線舉例：電壓傳輸特性曲線舉例：192021

9、/6/72.窗口比較器窗口比較器R=10KD1、D2為普通整流二極管為普通整流二極管實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：VCC=15V；門限電壓門限電壓URH=URL=5V；輸入信號(hào)輸入信號(hào)ui=12VPP；測(cè)量并繪制測(cè)量并繪制輸入、輸出輸入、輸出波形和波形和電壓傳輸特性曲線電壓傳輸特性曲線。202021/6/73.滯滯回比較器回比較器實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟： VCC=15V；UREF=0，輸入信號(hào)，輸入信號(hào)ui=12VPP；測(cè)量并繪制輸入、輸出波形和電測(cè)量并繪制輸入、輸出波形和電壓傳輸壓傳輸特性曲線；特性曲線；UREF=+5V，重復(fù)步驟；，重復(fù)步驟；UREF=5V，重復(fù)重復(fù)步驟。步驟。R=R1=R2=Rf =10K212021/6/74.4.滯回比較器應(yīng)用滯回比較器應(yīng)用方波發(fā)生器方波發(fā)生器R1=R2=10K，Rf =RF=10K，C=0.01F實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：VCC=15V；記錄如下波形圖。；記錄如下波形圖。tuot00uc222021/6/75. 選做題選做題已知已知窗口比較器的電壓傳輸特性窗口比較器的電壓傳輸特性，設(shè)計(jì)電路并實(shí)現(xiàn)。，設(shè)計(jì)電路并實(shí)現(xiàn)。232021/6/7五五思考題思考題2. 已知窗口比較器的電壓傳輸特性已知窗口比較器的電壓傳輸特性，設(shè)計(jì)電路并分析。，設(shè)計(jì)電路