電壓比較器的應(yīng)用

關(guān)于電壓比較器的應(yīng)用一、實驗?zāi)康?．了解電壓比較器的工作原理。2．安裝和測試三種典型的比較器電路：過零比較器、遲滯比較器和窗口比較器。3.學(xué)習(xí)集成比較器的應(yīng)用利用集成比較器設(shè)計一個晶體三極管直流放大倍數(shù)β篩選器。第2頁,共15頁，2024年2月25日，星期天二、實驗原理電壓比較器是集成運放非線性應(yīng)用電路，它將一個模擬量電壓信號和一個參考電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。比較器可以組成非正弦波形變換電路及應(yīng)用于模擬與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。圖10－1所示為一最簡單的電壓比較器，UR為參考電壓，加在運放的同相輸入端，輸入電壓ui加在反相輸入端。

(a)電路圖(b)傳輸特性圖10－1電壓比較器當(dāng)ui＜UR時，運放輸出高電平，即uo＝UZ

當(dāng)ui＞UR時，運放輸出低電平，即uo＝－UD

因此，以UR為界，當(dāng)輸入電壓ui變化時，輸出端反映出兩種狀態(tài)。高電位和低電位。第3頁,共15頁，2024年2月25日，星期天常用的電壓比較器有過零比較器、具有遲滯特性的過零比較器、雙限比較器（又稱窗口比較器）等。1、過零比較器電路如圖10－2所示為加限幅電路的過零比較器，DZ為限幅穩(wěn)壓管。信號從運放的反相輸入端輸入，參考電壓為零,從同相端輸入。當(dāng)Ui＞0時，輸出UO＝-(UZ+UD)，當(dāng)Ui＜0時，Uo＝+(UZ+UD)。其電壓傳輸特性如圖10－2（b）所示。過零比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但抗干擾能力差。(a)過零比較器(b)電壓傳輸特性圖10－2過零比較器第4頁,共15頁，2024年2月25日，星期天2、遲滯比較器圖10－3為具有遲滯特性的過零比較器如圖10－3所示，從輸出端引一個電阻分壓正反饋支路到同相輸入端，若uo改變狀態(tài)，∑點也隨著改變電位，使過零點離開原來位置。當(dāng)uo為正（記作U+），則當(dāng)ui＞U∑后，uo即由正變負(fù)（記作U-），此時U∑變?yōu)椋璘∑。故只有當(dāng)ui下降到－U∑以下，才能使uo再度回升到U+，于是出現(xiàn)圖10-3(b)中所示的遲滯特性。－U∑與U∑的差別稱為回差。改變R2的數(shù)值可以改變回差的大小。(a)電路圖(b)傳輸特性圖10－3遲滯比較器第5頁,共15頁，2024年2月25日，星期天3、窗口（雙限）比較器簡單的比較器僅能鑒別輸入電壓ui比參考電壓UR高或低的情況，窗口比較電路是由兩個簡單比較器組成，如圖10－4所示，它能指示出ui值是否處于和之間。如UR-＜Ui＜UR+，窗口比較器的輸出電壓Uo等于運放的正飽和輸出電壓(+Uomax)，如果Ui＜UR-或Ui＞UR+，則輸出電壓Uo等于運放的負(fù)飽和輸出電壓(－Uomax)。

（a）電路圖（b）傳輸特性圖10－4由兩個簡單比較器組成的窗口比較器第6頁,共15頁，2024年2月25日，星期天三、實驗內(nèi)容1、過零比較器實驗電路如右圖所示(1)接通+12V電源。(2)測量ui懸空時的Uo值。(3)ui輸入500Hz、幅值為1V的正弦信號，觀察ui→uo波形并記錄。(4)改變ui幅值，測量傳輸特性曲線。(選)第7頁,共15頁，2024年2月25日，星期天

2、反相遲滯比較器（選）

圖10－5反相遲滯比較器(1)實驗電路如圖10－5所示，LM393電源電壓為12V，ui接＋5V可調(diào)直流電源，測出uo由＋Uomax→－Uomax時ui的臨界值。(2)同上，測出Uo由－Uomax→＋Uomax時ui的臨界值。(3)ui接500Hz，峰值為2V的正弦信號，觀察并記錄ui→uo波形。(4)將分壓支路100K電阻改為47K，重復(fù)上述實驗，測定傳輸特性。第8頁,共15頁，2024年2月25日，星期天

3、窗口比較器應(yīng)用

——三極管

值分選電路參照下面參考電路，用雙電壓比較器LM393設(shè)計一個

值分選電路，要求當(dāng)被測三極管的

<150或

>250，LED不亮，表示不合格；當(dāng)150

250，LED亮，表示合格。已知電源電壓Vcc=12V，三極管集電極電阻R2=2K。第9頁,共15頁，2024年2月25日，星期天實驗步驟：1、根據(jù)題意要求，設(shè)計與計算Rb的阻值，調(diào)節(jié)W1使Rb回路總阻值等于設(shè)定值并連接好電路。2、根據(jù)Rb取值和被測晶體管

值范圍計算出Uc的正常范圍，按照Uc的變化范圍在萬用表幫助下調(diào)節(jié)W2、W3到設(shè)定的上限與下限電壓。3、測量被測三極管的靜態(tài)直流電壓并記錄，判斷三極管是否處于放大狀態(tài)，如不是放大狀態(tài)則檢查電路是否連接有誤或Rb取值設(shè)計不當(dāng)，裝入一些已知直流

值的晶體三極管，驗證電路工作情況。第10頁,共15頁，2024年2月25日，星期天1、12V直流電源2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器4、數(shù)字萬用表5、交流毫伏表6、LM393雙電壓比較器集成電路7、電位器8、發(fā)光二極管9、電阻器等四、實驗設(shè)備與器件第11頁,共15頁，2024年2月25日，星期天五、預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)過零比較器、電平檢測器、滯回比較器和窗口比較器的工作原理。預(yù)習(xí)使用示波器測量信號波形和電壓傳輸特性的方法。1、復(fù)習(xí)教材有關(guān)比較器的內(nèi)容2、畫出各類比較器的傳輸特性曲線。3、若要將圖10-4窗口比較器的電壓傳輸曲線高、低電平對調(diào)，應(yīng)如何改動比較器電路。4、LM393電壓比較器輸出級是OC結(jié)構(gòu)，使用中有什么注意事項？第12頁,共15頁，2024年2月25日，星期天六、實驗報告與實驗總結(jié)1、整理實驗數(shù)據(jù)，繪制各類比較器的傳輸特性曲線2、總結(jié)幾種比較器的特點，闡明它們的應(yīng)用。3、如果要對PNP晶體三極管進(jìn)行直流放大倍數(shù)篩選，請設(shè)計相應(yīng)的電路圖。第13頁,共15頁，2024年2月25日，星期天附：LM393電壓比較器參考資料

LM393

內(nèi)部包括兩個獨立精密電壓比較器?？梢詥坞娫床僮鳎?/p>

（電源范圍2V

至

36V

），LM393

系列可直接與