东南大学模拟电路实验报告(七)

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1、东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电子电路实践第七次实验实验名称：比较器电路院（系）：电气工程专业：电气工程及自动化姓名：学号：实验室:104实验时间：2013年12月4日评定成绩：审阅教师：一、实验目的1、熟悉常用的单门限比较器、迟滞比较器、窗口比较器的基本工作原理、电路特性和主要使用场合；2、掌握利用运算放大器构成单门限比较器、迟滞比较器和窗口比较器电路各元件参数的计算方法，研究参考电压和正反馈对电压比较器的传输特性的影响；3、了解集成电压比较器LM311的使用方法，及其与由运放构成的比较器的差别；4、进一步熟悉传输特性曲线的测量方法和技巧。二、

2、实验原理三、预习思考1、用运算放大器LM741设计一个单门限比较器，将正弦波变换成方波，运放采用双电源供电，电源电压为±12V，要求方波前后沿的上升、下降时间不大于半个周期的1/10，请根据LM741数据手册提供的参数，计算输入正弦波的最高频率可为多少。答：查询LM741的数据手册，可得转换速率为0.5V/us,电源电压为左右，计算可得输出方波的最大上升时间为40us,根据设计要求，方波前后沿的上升下降时间不大于半个周期的1/10,计算可得信号的最大周期为800us,即输入正弦波得到最高频率为1.25KHZ.2、画出迟滞比较器的输入输出波形示意图，并在图上解

3、释怎样才能在示波器上正确读出上限阈值电平和下限阈值电平。答：Ch1接输入信号，ch2接输出信号，两通道接地，分别调整将两个通道的零基准线，使其重合。用示波器的游标功能，通道选择ch1,功能选择电压，测出交点位置处电压即对应上限和下限阈值。3、查阅LM311的数据手册，列表记录其主要参数，并做简单解释。4、完成必做实验和选做实验的电路设计和理论计算。答：1）LM741构成单门限电压比较器：仿真图像如图2）LM311构成单门限电压比较器：仿真图像如下：3）迟滞电压比较器：仿真图像如下：四、实验内容1、单门限电压比较器：用LM741构成一个单门限电压比较器，基准电

4、平为0V，要求输出高低电平为±6V，供电电压为±12V，输入频率为１KHZ的正弦波，用示波器观察输入、输出信号波形，并用坐标纸定量记录（提示：可以使用稳压管）。1）基准电平0V时单门限比较器输入、输出信号波形图(f=1KHZ)2）限电压比较器实验数据列表（频率1KHZ）输入信号输出信号幅度频率基准电压周期峰峰值上升时间下降时间高电平低电平幅度宽度幅度宽度2.04V1KHZ0V1ms20.6V30.58us25.79us10.4V492.0us-10.2V508.0us3）结果分析：实验时得到的电压传输特性有一个小的滞回，体现在输入输出波形上就是有上升时间和下

5、降时间，是因为741内部并非理想电路，其受转换速率的影响。输出信号的幅度并非准确的，这是因为稳压管有一定的正向导通压降。(I)输入信号改为100HZ的正弦波，用示波器的X-Y显示方式测试比较器的传输特性，改变基准电压为±1V，观察传输特性曲线的变化，并用坐标纸定量记录显示的曲线（三条曲线要画在同一坐标平面内）。(II)将输入信号改为５KHZ的正弦波，重复(I)的内容，将测得结果与(I)进行分析比较。1）基准电平0V时单门限比较器输入、输出信号波形图(f=5kHz)3）电压比较器实验数据列表（频率5khz)输入信号输出信号幅度频率基准电压周期峰峰值上升时间下降

6、时间高电平低电平幅度宽度幅度宽度2.08V5KHZ0V200us20.4v25.20us23.40us10.4v100.0us10.2v99.60us4结果分析：随着频率越来越高，回差变大，传输特性曲线开始倾斜，是受转换速率的影响。(I)将LM741改为LM311，重复（III），将测得结果与（III）进行分析比较。1）基准电平0V时LM311单门限比较器输入、输出信号波形图(f=5kHz)3）电压比较器实验数据列表（频率5kHz)输入信号输出信号幅度频率基准电压周期峰峰值上升时间下降时间高电平低电平幅度宽度幅度宽度7.12V5KHZ0V200us14.2v

7、1.735us0.375us7.20v108.3us-7.0v99.20us4结果分析：LM311是专用的电压比较器，其内部有一定的补偿电路，可消除回差的影响，同时提高转换速率，体现在上升时间和下降时间比741大大减小。1、迟滞比较器：(I)用LM741设计一个迟滞电压比较器，当输入电压高于7V时输出为-6V，输入电压低于3V时输出为6V，运放供电电压为±12V。(II)分别输入1KHZ和10KHZ的正弦波，用示波器观测输入、输出信号波形，并用坐标纸定量记录显示的信号波形，比较并分析它们的结果。3）输入信号输出信号幅度频率基准电压周期峰峰值上升时间下降时间高

8、电平低电平幅度宽度幅度宽度7.04V1KHZ0V1m