实验8 电压比较器

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1、常规实验实验八电压比较器实验八电压比较器一、实验目的1．了解电压比较器的结构与特点2．了解电压比较器的输出信号3．掌握电压比较器输出信号的测试方法二、实验器材1．1台编号为RTMD－4的模拟电路实验箱2．1块编号为UT70A的数字万用表3．1台编号为SS-7802A的双踪示波器4．1台编号为GFG-8255A的函数信号发生器5．1块编号为LM358的集成运算放大器6．1个型号为2CW231的稳压管7．1块运算放大器及应用电路板三、实验内容1．电压比较器2．过零比较器四、实验原理1．电压比较器电压比较器是集成运算放大器在信号处理方面的应用。电压比较器的输入电压ui和比较器

2、的基准电压UR相比较，当ui与UR相等时，比较器的输出电压将产生跃变，相应的输出为正、负饱和压降Uo(sat)。可见，电压比较器可以将输入模拟信号ui转变为输出方波信号uo，应用于模拟信号与数字信号的转化等领域。图8－1电压比较器第42页常规实验实验八电压比较器电压比较器电路如图8－1所示，当ui与UR相同时，电压比较器输出一个方波信号，其幅值等于运算放大器的正、负饱和压降Uo(sat)。Uo(sat)数值较大，近似等于电路的电源电压。如果要求比较器的输出电压为后级电路所需要的数值，可以在比较器电路中增加限幅电路，图8－2（a）为带单向限幅的电压比较器。图中，UR为比较

3、器的基准电压，加在运算放大器的同相输入端，输入信号ui加在反相输入端，限流电阻R及稳压管VZ构成限幅电路，使得电压比较器输出的正向电压变为稳压管的稳定电压UZ。带单向限幅电路的电压比较器，其电压传输特性如图8－2(b)所示。(a)　电路图　　　　　　　　(b)　电压传输特性图8－2带单向限幅电路的电压比较器从电压传输特性可以看出，当uiUR时，运算放大器输出负饱和压降，稳压管Vz正向导通，比较器输出电压等于稳压管的正向导通压降UD，故有：

4、uo=－UD可见，在电压比较器中，以基准电压UR为比较器输出电压跃变的界线，当输入电压变化越过基准电压时，输出电压从一种输出状态变为另一种输出状态，这两种状态分别为：高电位信号Uz和低电位信号－UD。2．过零比较器图8－3为过零比较器。这时，比较器的基准电压为零，当输入电压越过零值时，比较器的输出电压出现跃变，运算放大器的输出电压为正、负饱和压降，当输入信号为正弦信号时，过零比较器会将正弦信号转变为正、负半周相等的方波信号。第42页常规实验实验八电压比较器图8－3过零比较器图8—4（a）是带有双向限幅的过零比较器，Vz为双向限幅稳压管，为限流电阻。输入信号从反相输入端输

5、入，同相端输入端接地，比较器的基准电压为零。当输入电压时，比较器的输出电压当输入电压时，比较器的输出电压其电压传输特性如图8—3（b）所示。(a)　电路图　　　　　　　　(b)　电压传输特性图8－4带双向限幅电路的过零比较器五、实验过程1．实验电路的联接运算放大器及应用电路板如下图所示。第42页常规实验实验八电压比较器连线前，应关闭实验箱的电源开关，然后按照原理图联接集成运算放大器的外部元件，并确认接线准确无误。再将实验箱的正、负电源电压调节到±12V，用导线将±12V电源分别联接到集成运算放大器相应的管脚处，将±12V电源的地线与实验电路板的地线相联。注意：集成运算放

6、大器的正、负电源不能接反，不能将电源的输出端短路，否则会损坏集成运算放大器或实验箱的直流电源。2．电压比较器按照图8－1联线，设比较器的基准电压UR＝3V，待电路连完后，检查接线并确保接线无误后，闭合实验箱电源开关，给实验电路供电。调节函数信号发生器，使其输出f=1kHz、ui<2V（用示波器监测）的正弦波信号，用同轴电缆线将函数信号发生器的输出端与实验电路的输入端相连，用同轴电缆线将输入信号ui、输出信号uo与示波器相连，进行双踪显示，观察ui与uo的波形。用示波器测量电压比较器的输入电压ui及输出电压uo的峰－峰值，将测量结果记入表8－1中。在坐标轴中画出电压比较器

7、的ui与uo的波形。画波形时应注意ui与uo之间的相位关系及电压的幅值。表8－1电压峰－峰值（UR＝3V）输入电压与输出电压的波形UippUopp3．双向限幅过零比较器按图8－4连线。将运算放大器的同相输入端接地，这时比较器的基准电压UR为零。接线完成后，仔细检查接线并确定接线无误、运算放大器的正、负电源连接无误。第42页常规实验实验八电压比较器闭合实验箱电源开关，给实验电路供电。调节函数信号发生器，使其输出f=1kHz、Vi<2V（用示波器监测）的正弦波信号，用同轴电缆线将函数信号发生器的输出端与实验电路的输入端相连，用同轴电缆线将实验