實驗十二--電壓比較器PAGEPAGE1————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 實驗十二電壓比較器一、實驗目的掌握比較器的電路構成及特點。學會測試比較器的方法。二、實驗器材雙蹤示波器函數信號發生器交流毫伏表數字萬用表電子線路實驗學習機（帶A3模塊）三、預習要求復習教材中有關電壓比較器的內容。過零比較器中，如果要改變輸出電壓的幅度，應該電路中哪個元件的參數？四、實驗原理電壓比較器可將模擬信號轉換成二值信號，即只有高電平和低電平兩種狀態的離散信號，可以完成對輸入信號的鑒幅與比較，是組成非正弦波發生電路的基本單元電路，在測量和控制中有著相當廣泛的應用。在電壓比較器電路中，集成運放工作在非線性區，即輸出電壓和輸入電壓不再是線性關系。表示輸出電壓與輸入電壓之間關系的特性曲線稱為傳輸特性曲線。常見的比較器有過零比較器、滯回比較器，窗口比較器等。1．過零比較器（如圖3-12-1(a)電路圖(b)傳輸特性(c)輸出波形圖3-12-1過零比較器其閾值電壓UT＝0V。集成運放工作在開環狀態，其輸出電壓為。當輸入電壓在閾值電壓附近的任何微小變化，都將引起輸出信號的躍變，不管這種微小變化是來源于輸入信號還是外部干擾。因此，抗干擾能力差。2．反相滯回比較器(a)電路圖(b)傳輸特性(c)輸出波形圖3-12-2反相滯回比較器如圖3-12-2所示，從輸出端通過電阻連到同相輸入端P，以實現正反饋，若改變狀態，P點也隨著改變電位，使過零點離開原來位置。當時，輸出為正，，則當后，即由正變成負，這時將稱為門限電壓或轉折電壓；變成負后，。故只有當下降到以下，才能使再度回升到。上下門限電壓和之差稱為門限寬度（或稱為回差）。圖3-12-2中，改變的數值可以改變回差的大小。3．同相滯回比較器(a)電路圖(b)傳輸特性(c)輸出波形圖3-12-3同相滯回比較器當時，比較器輸出為高電平，運放同相輸入端電位，當減小到使時，輸出就從高電平跳變為低電平。當輸出為低電平時，運放同相輸入端電位,當增大到使時，輸出就又從低電平跳變為高電平。4.窗口（雙限）比較器窗口比較器是由兩個簡單比較器組成，它能指示出值是否處于和之間，如，窗口比較器的輸出電壓等于運放的正飽和輸出電壓，如果或，則輸出電壓等于運放的負飽和輸出電壓。(a)電路圖(b)傳輸特性(a)電路圖(b)傳輸特性圖3-12-4窗口比較器五、內容與步驟1．過零比較器按圖3-12-1連線。在輸入信號加入峰峰值為2V，頻率為500Hz的正弦波信號，用示波器觀察輸入輸出U0的波形并記錄到表3-12-1中。表3-12-1波形頻率f幅度Up-pUi、Uo處波形正弦波500Hz2V（3）在輸入信號加入峰峰值為2V，頻率為1kHz的三角波信號，用示波器觀察輸入輸出U0的波形并記錄到表3-12-2中。表3-12-2波形頻率f幅度Up-pUi、Uo處波形三角波1kHz2V2．反相滯回比較器（1）按圖3-12-2連線。（2）將Rf調為100k，Ui接直流電壓源，分別測出輸出信號UO由＋Uom→－Uom和由-Uom→+Uom時Ui的臨界值，數據記入表3-12-3。表3-12-＋Uom/V－Uom/V＋Uom→－Uom時Ui的臨界值－Uom→＋Uom時Ui的臨界值UO6.0-6.0Ui＜-0.55＞0.550.55-0.55（3）在Ui處接上500Hz，峰峰值為2V的正弦信號，用示波器觀察并記錄輸入輸出波形。*（4）將電路中的Rf調為200k，重復上述步驟（1）（2）（3）。3.同相滯回比較器按圖3-12-3連線，（2）將Rf調為100k，Ui接直流電壓源，分別測出UO由＋Uom→－Uom和由-Uom→+Uom時Ui的臨界值。數據記入表3-12-4表3-12-＋Uom/V－Uom/V＋Uom→－Uom時Ui的臨界值－Uom→＋Uom時Ui的臨界值UO/V5.538-5.540Ui/V＞0.725＜-0.725-0.7210.710（3）在Ui處接上500Hz，峰峰值為2V的正弦信號，觀察并記錄輸入輸出波形。*（4）將電路中的Rf調為200k，重復上述步驟（1）（2）（3）。窗口比較器（選做）自擬實驗步驟和方法測定其傳輸特性。用示波器測傳輸特性曲線。六、注意事項電阻R3起到限流作用，防止穩壓二極管損壞。調輸入電壓幅度的時候，應緩慢增大。輸出電壓V/div=5v七、實驗