实验十 电压比较器及波形发生电路

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1、实验十电压比较器及波形发生电路实验目的1．掌握电压比较电路的分析及计算。2．学会测试比较器的方法。3．掌握波形发生电路的结构特点和分析、计算、测试方法。4．熟悉波形发生器的设计方法。实验仪器1．双踪示波器2．信号发生器3．数字万用表4．直流电源预习要求1．复习电压比较器的工作原理。2．计算图10-1、10-2和10-3实验电路的阀值，画出各电路的电压传输特性曲线。3．分析10-1、10-2和10-3各实验电路，画出当输入为正弦波时的输出波形图。4．分析图10-4电路的工作原理，并根据电路参数画出输出uo和uc的波形。5．图10-5电路如何使输出波形占空比变大？画出电路原理图。6．根据实验

2、内容自拟实验数据记录表格。预习报告计算图10-4中输出电压uo的周期，并说明图10-5电路如何使输出波形占空比变大？实验原理电压比较器（通常称为比较器）的功能是比较两个电压的大小。例如，将一个信号电压ui和另一参考电压UR进行比较，在ui>UR和ui

3、∞，IIB=0，UIO=0）考虑时，则集成运放开环工作时，当ui>0时，uo为低电平ui<0时，uo为高电平集成运放输出的高低电平值一般为最大输出正负电压值UomuoR1UZui-R2A1uo10k+5.1k0ui±6V±UZ-UZ（a）电路图（b）电压传输特性图10-1过零比较器2．滞回电压比较器滞回电压比较器是由集成运放外加反馈网络构成的正反馈电路，如图10-2所示。ui为信号电压，UR为参考电压值，输出端的稳压管使输出的高低电平值为±UZ。可以看出，此电路形成的反馈为正反馈电路。uoUZR10ui-R4A1uoUTH2UTH1uI10k+5.1k100k±6V-UZR210kR3（

4、a）电路图（b）电压传输特性曲线图10-2反相滞回电压比较器电压比较器的特性可以用电路的传输特性来描述，它是指输出电压与输入电压的关系曲线，如图10-1（b）为过零比较器的电压传输特性曲线。可以看出，当输入电压从低逐渐升高或从高逐渐降低经过0电压时，uo会从一个电平跳变为另一电平，称0为过零比较器的阀值。阀值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。滞回电压比较器的电压传输特性曲线如图10-2（b）所示。曲线表明，当输入电压由低向高变化，经过阀值UTH1时，输出电平由高电平（UZ）跳变为低电平（-UZ）。R2UZUTH1R2R3当输入电压从高向低变化经过阀

5、值UTH2时，输出电压由低电平跳变为高电平，R2UZUTH2R2R33．电压比较器的测试测试过零比较器时，可以用一个低频的正弦信号输入至比较器中，直接用双踪示波器监视输出和输入波形，当输入信号幅度适中时，可以发现输入电压大于零、小于零时，输出的高、低电平变化波形，即将正弦波变换为方波。滞回电压比较器测试时也可以用同样的方法，但在示波器上读取上、下阀值时，误差较大。采用直流输入信号的方案较好，调节输入信号变化，测出输出电平跳变时对应的输入电压值即为阀值。非正弦波产生电路，一般由电子开关（电压比较器），外加反馈网络构成闭环电路形成。常用的波形发生电路有方波、三角波、锯齿波发生器等。4．

6、方波发生器电路如图10-4所示，集成运放和电阻R2、R3、R4构成滞回电压比较器，作为电子开关使用，R1、C相串联作为具有延迟作用的反馈网络，整个电路是一个闭环电路。设电路刚加电时，uc=0，且滞回比较器的输出电压为UZ，则集成运放同相输入端此时的电位为R2u(UZ)R2R3而同时UZ通过R1向C充电，uc由零逐渐上升，当uc>u+时，uo从UZ跳变为-UZ，则R2u(U)ZRR23同时，电容C通过R1放电，使uc逐渐下降，小于u+时，u0又跳变为UZ，回到初始状态，如此周而复始，产生振荡，输出方波。CucR110kRP100k0.1μu--R4uoA+5k1±U

7、zR2u+R3±6V10k10k图10-4方波发生器该方波发生器输出的方波振荡周期2R2T2R1Cln(1)R35．占空比可调的矩形波发生电路通常将矩形波高电平的时间与周期时间之比称为占空比。方波的占空比为50%。如果需要产生占空比小于或大于50%的矩形波，则应设法使方波发生电路中电容的充电时间常数与放电时间常数不相等。图10-5电路中利用二极管的单向导电性可以构成占空比可调的矩形波发生电路。D11N4148{R1RWRWD2u