模拟电子技术实验-集成运算放大器的基本应用─电压比较器.docx

模拟电子技术实验-集成运算放大器的基本应用─电压比较器 本实验主要介绍了电压比较器的基本应用，包括电路构成、特点、测试方法等。电压比较器是一种集成运算放大器的非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。 一、电压比较器的基本结构 电压比较器的基本结构如图 10-1 所示，UR 为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压 ui 加在反相输入端。当 ui＜UR 时，运放输出高电平，稳压管 Dz 反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压 UZ，即 uO＝UZ。当 ui＞UR 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，输出端反映出两种状态：高电位和低电位。 二、电压比较器的传输特性 电压比较器的传输特性如图 11-1(b) 所示，表示输出电压与输入电压之间的关系。常用的电压比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器、双限比较器（又称窗口比较器）等。 1. 过零比较器 过零比较器的电路如图 10-2 所示，DZ 为限幅稳压管。信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零，从同相端输入。当 Ui＞0 时，输出 UO＝-(UZ+UD)，当 Ui＜0 时，UO＝+(UZ+UD)。其电压传输特性如图 10-2(b) 所示。过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差。 2. 滞回比较器 滞回比较器的电路如图 10-3 所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若 uo 改变状态，∑点也随着改变电位，使过零点离开原来位置。当 uo 为正（记作 U+），则当 ui＞U∑后，uO 即由正变负（记作 U-），此时 U∑变为－U∑。故只有当 ui 下降到－U∑以下，才能使 uO 再度回升到 U+，于是出现图 10-3(b) 中所示的滞回特性。－U∑与 U∑的差别称为回差。改变 R2 的数值可以改变回差的大小。 3. 窗口（双限）比较器 窗口比较器的电路如图 10-4 所示，它由两个简单比较器组成，能指示出 ui 值是否处于－RU 和＋RU 之间。如－RU ＜Ui＜＋RU，窗口比较器的输出电压 UO 等于运放的正饱和输出电压（＋Uomax），如果 Ui＜－RU 或 Ui＞＋RU，则输出电压 U0 等于运放的负饱和输出电压（－UOmax）。 三、实验设备与器件 实验设备与器件包括： * ±12V 直流电源 * 函数信号发生器 * 双踪示波器 * 运算放大器 μA741 * 稳压管 2CW231 * 二极管 4148 * 电阻器等 四、实验内容 实验内容包括： 1. 过零比较器实验 实验电路如图 10-2 所示，包括： * 接通±12V 电源 * 测量 ui 悬空时的 UO 值 * ui 输入 500Hz、幅值为 2V 的正弦信号，观察 ui→uO 波形并记录 * 改变 ui 幅值，测量传输特性曲线 2. 反相滞回比较器实验 实验电路如图 10-5 所示，包括： * 按图接线，ui 接＋5V 可调直流电源，测出 uO 由＋Uomcx→－Uomcx 时 ui 的临界值 * 同上，测出 uO 由－Uomcx→＋Uomcx 时 ui 的临界值 * ui 输入 500Hz，峰值为 2V 的正弦信号，观察并记录 ui→uO 波形 * 将分压支路 100K 电阻改为 200K，重复上述实验，测定传输特性 3. 同相滞回比较器实验 实验电路如图 10-6 所示，包括： * 按图接线，ui 输入 500Hz，幅值为 2V 的正弦信号，观察并记录 ui→uO 波形 * 改变 ui 幅值，测量传输特性曲线 本实验主要介绍了电压比较器的基本应用，包括电路构成、特点、测试方法等。电压比较器是一种集成运算放大器的非线性应用电路，具有广泛的应用前景。