由集成运算放大器组成的电压比较器

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1、广州大学学生实验报告开课学院及实验室:机械与电气工程学院510室2013年12月13日学院机械与电气工程学院年级、专业、班12级、电气自动化、电气121姓名陈海兵学号1207300045实验课程名称电子技术试验仿真与实践成绩实验项目名称由集成运算放大器组成的电压比较器指导老师一、实验目的1、掌握比较器的电路构成及特点2、学会测试比较器的方法3、学会用Multisim电路仿真的方法测量比较器电路特性二、实验原理1、图1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，输入电压Ui加在反相输入端。图1（b）为（a）图比较器的传输特性。(a)(b)图

2、1电压比较器当UiUR时，运放输出低电平，Dz正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降UD，即：Uo=-UD。因此，以UR为界，当输入电压Ui变化时，输出端反映两种状态。高电位和低电位。2、常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器（又称Schmitt触发器）、双限比较器（又称窗口比较器）等。(1)、图9-2过零比较器D1D2为幅稳压管。信号从运放的反相端输入，参考电压为零。当u1>0时,u0=-(Uz+UD),当

3、u1<0时，u0=+（Uz+UD）7-(a)(b)图2过零比较器(2)、图9-3为滞回比较器。过零比较器在实际工作时，如果Ui恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，Uo将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此就需要输出特性具有滞回现象。如图3所示：(a)(b)图3滞回比较器从输出端引入一个电阻分压支路到同相输入端，若Uo改变状态，Uå点也随着改变点位，使过零点离开原来位置。当Uo为正（记作UD）Uå=[R2/（R2+Rf）]*UD，则当UD>Uå后,Uo再度回升到UD，于是出现图（b）中所示的滞

4、回特性。-Uå与Uå的差别称为回差。改变R2的数值可以改变回差的大小。三、使用仪器、材料函数信号发生器、双踪示波器、模拟电路实验箱、万用表、安装Mulitism电路仿真软件的计算机7-四、实验步骤1、过零电压比较器（1）如图5所示在运放系列模块中正确连接电路，打开直流开关，用万用表测量Ui悬空时的Uo电压。（2）从Ui输入500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui—Uo波形。图5过零比较器2、反相滞回比较器（1）如图6所示正确连接电路，打开直流开关，ui接（+5/-5）V，以双踪示波器同时观察ui,uo的直流电位，细心调节u

5、i电压，测出uo由+Uomax跳变为-Uomax时ui的临界值，此为下门限电平。（2）同上，测出测出uo由-Uomax跳变为+Uomax时ui的临界值，此为上门限电平。（3）ui接500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察ui—uo波形。（4）将分压支路100k欧电阻改为200k欧，重复上述实验，测定传输特性图6反相滞回比较器五、实验过程原始记录（数据，图表，计算等）1、过零比较器（1）ui悬空时u0=6.82V（2）ui-uo的波形曲线7-图7ui-uo的波形曲线（3）ui-uo输出特性曲线图8ui-uo输出特性曲线7-2、反

6、相滞回比较器（1）ui的下门限电平为0.79，上门限电平为-0.74图9uo由+Uomax跳变为-Uomax时ui的下门限电平波形图图10uo由-Uomax跳变为+Uomax时ui的下门限电平波形图7-（2）ui-uo的波形曲线图11ui-uo的波形曲线（3）ui-uo的输出特性曲线图12ui-uo的输出特性曲线六、实验结果及分析1、过零比较器的特点2、滞回比较器的特点（1）阈值电压UT=0，运放工作非线性(1)有两个阈值电压，运放工作非线性（2）Uo=Uom（2）滞回比较器抗干扰能力强(3)输出电压越变方向：反相输入端与同相输入端相反7

7、-7-