模电实验报告：电压比较器

电压比较器是模拟电子技术中的一个重要元件，常用于比较两个电压信号的大小并根据比较结果输出高电平或低电平。本实验报告主要探讨了电压比较器的三种类型：过零比较器、滞回电压比较器以及同向滞回比较器，并提供了详细的测试方法。 1. **过零比较器**： 过零比较器主要用于检测信号电压Ui是否超过零点。如图1（a）所示，过零比较器通常由集成运算放大器构成。在理想情况下，当Ui>0时，输出Uo为低电平；当Ui<0时，输出Uo为高电平。过零比较器的电压传输特性曲线如图1（b），显示了输入电压Ui经过0电压时，输出Uo的电平跳跃。 2. **滞回电压比较器**： 滞回电压比较器具有正反馈，其特点是输出电平在输入电压跨越阈值时会有一定的滞后，这使得其具有抗干扰能力。图2（a）展示了反向滞回电压比较器的电路结构。阈值定义为输出电平从一个状态转换到另一个状态时对应的输入电压值。滞回比较器的电压传输特性曲线如图2（b），显示了在输入电压变化时，输出电平的跳变点。 3. **电压比较器的测试方法**： 对于过零比较器，可以通过输入一个低频正弦信号并使用双踪示波器观察输入和输出波形。在输入电压跨越零点时，输出将从高电平切换到低电平，反之亦然。对于滞回比较器，可以采用直流输入信号，通过调整输入电压来测量阈值。 4. **实验内容**： - 过零比较器测试包括连接电路，测量无输入时的输出电压，然后输入正弦波并观察输入输出波形，绘制电压传输特性曲线。 - 反向滞回比较器测试则需测量高低电平转换时的阈值，同样使用正弦波输入并观察波形。 - 同向滞回比较器的测试类似，但需要自拟实验步骤，与反向滞回比较器的结果进行对比并分析误差。 5. **实验结果与分析**： 实验结果包括过零比较器在Ui悬空时的输出电压测量，以及在不同输入频率和幅度下输出的变化。通过对实际测量值和仿真结果的比较，可以分析误差来源，如仪器精度、电路噪声等因素。 通过这个实验，学生不仅能掌握电压比较器的工作原理，还能学习如何使用相关测试设备进行分析和测量，这对于理解模拟电路的性能和应用至关重要。同时，实验过程中对误差的分析和理解有助于提高对电路设计和调试的实际技能。