電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告—實(shí)驗(yàn)10集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器

1、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí) 驗(yàn) 名 稱：集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓比較器系 別：班 號(hào)：實(shí)驗(yàn)者姓名：學(xué) 號(hào)：實(shí) 驗(yàn) 日 期：實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成日期：目錄一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?二、實(shí)驗(yàn)原理31. 集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的單限電壓比較器32. 集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的施密特電壓比較器4三、實(shí)驗(yàn)儀器4四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容51. 單限電壓比較器52. 施密特電壓比較器10五、實(shí)驗(yàn)小結(jié)與疑問(wèn)13一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握電壓比較器的模型及工作原理2. 掌握電壓比較器的應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)原理電壓比較器主要用于信號(hào)幅度檢測(cè)鑒幅器；根據(jù)輸入信號(hào)幅度決定輸出信號(hào)為高電平或低電平；或波形變換；將緩慢變化的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為邊沿陡峭的矩形波信號(hào)。常

2、用的電壓比較器為：?jiǎn)蜗揠妷罕容^器；施密特電壓比較器窗口電壓比較器；臺(tái)階電壓比較器。下面以集成運(yùn)放為例，說(shuō)明構(gòu)成各種電壓比較器的原理。1. 集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的單限電壓比較器集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的單限電壓比較器電路如圖1（a）所示。由于理想集成運(yùn)放在開環(huán)應(yīng)用時(shí)，AV、Ri、Ro0；則當(dāng)Vi<ER時(shí)，VO=VOH；反之，當(dāng)Vi>ER時(shí)，VO=VOL；由于輸出與輸入反相，故稱之為反相單限電壓比較器；通過(guò)改變ER值，即可改變轉(zhuǎn)換電平VT（VTER）；當(dāng)ER=0時(shí)，電路稱為“過(guò)零比較器”。同理，將Vi與ER對(duì)調(diào)連接，則電路為同相單限電壓比較器。2. 集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的施密特電壓比較器集成運(yùn)算

3、放大器構(gòu)成的施密特電壓比較器電路如圖2（a）所示。當(dāng)VO=VOH時(shí)，V+1=VT+=R2R2+R3VOH+R3R2+R3ER；VT+稱為上觸發(fā)電平；當(dāng)VO=VOL時(shí)，V+2=VT-=R2R2+R3VOL+R3R2+R3ER；VT-稱為下觸發(fā)電平；回差電平：VT=VT+-VT-當(dāng)Vi從足夠低往上升，若Vi>VT+時(shí)，則Vo由VOH翻轉(zhuǎn)為VOL；當(dāng)Vi從足夠高往下降，若Vi<VT-時(shí)，則Vo由VOL翻轉(zhuǎn)為VOH。由于VT+、VT-不相等，故稱為雙限電壓比較器，而其電壓傳輸特性曲線具有遲滯回線形狀，又稱遲滯比較器；由于輸入足夠低時(shí)，輸出為高；輸入足夠高時(shí)，輸出為低；故稱為反相施密特電壓比

4、較器；通過(guò)改變ER值，即可改變上、下觸發(fā)電平VT+、VT-；同理，將Vi與ER對(duì)調(diào)連接，則電路為同相施密特電壓比較器。三、實(shí)驗(yàn)儀器1. 示波器1臺(tái)2. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)3. 數(shù)字萬(wàn)用表1臺(tái) 4. 多功能電路實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái) 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 單限電壓比較器 （1） 按圖1（a）搭接電路，其中R1=R2=10k，ER由實(shí)驗(yàn)箱提供；（2） 觀察圖1（a）電路的電壓傳輸特性曲線；電壓傳輸特性曲線的測(cè)量方法：用緩慢變化信號(hào)（正弦、三角）作Vi(Vip-p=15V、f=200Hz)，將Vi=接示波器X（CH1

5、）輸入，VO接示波器Y（CH2）輸入，令示波器工作在外掃描方式（X-Y）；觀察電壓傳輸特性曲線。實(shí)驗(yàn)觀察到的波形圖：（X-Y）：仿真觀察到的波形圖：可以看到波形中間出現(xiàn)了失真，推測(cè)是輸入電壓過(guò)大，超過(guò)了電路的允許范圍，將Vip-p改為12V后，波形正常。（3） 用直流電壓表測(cè)量參考電壓ER值，調(diào)節(jié)RW，觀察特性曲線的轉(zhuǎn)換電平VT隨ER的變化情況；當(dāng)VT=1V時(shí)，記下ER的值，定量記錄電壓傳輸特性曲線；當(dāng)VT=1.00000V時(shí)，ER=1.1506V；（4） 當(dāng)VT=1V時(shí)，令示波器工作在內(nèi)掃描方式（Vt），同時(shí)觀察并畫出Vi、VO波形；根據(jù)電路工作原理，用示波器測(cè)量Vi的轉(zhuǎn)換電平VT值；改變R

6、W，觀察ER減小時(shí)，VO正脈寬tu+的變化情況；當(dāng)ER=0時(shí)，觀察VO波形，說(shuō)明為什么當(dāng)Vi直流成分為0時(shí)，VO為對(duì)稱方波？實(shí)驗(yàn)觀察到的波形圖：畫出的波形：當(dāng)ER減小時(shí)，正脈沖的寬度逐漸變小。當(dāng)ER=0時(shí)，VT=0，此時(shí)Vi>VT和Vi<VT的波形是對(duì)稱的，所以就產(chǎn)生了VO為對(duì)稱波形。2. 施密特電壓比較器（1） 按圖2（a）搭接電路，其中R1=R3=10k，R2為10k電位器，ER由實(shí)驗(yàn)箱提供； （2） 用電壓傳輸特性曲線測(cè)量方法觀察圖2（a）電路的電壓傳輸特性曲線；實(shí)驗(yàn)觀察到的波形圖：仿真觀察到的波形圖（vip-p=13V）：（3）

7、60;調(diào)節(jié)R2電位器，觀察VT變化情況；當(dāng)VT=4V，調(diào)節(jié)RW，用直流電壓表測(cè)量ER的值，當(dāng)ER=2V，定量記錄電壓傳輸特性曲線；VT=4.02500V，ER=2.002V（4） 調(diào)節(jié)RW,觀察電壓傳輸特性曲線的變化情況，當(dāng)ER=0V時(shí)，測(cè)量VT-、VT+的值；當(dāng)ER=0.002V時(shí)，VT+=1.99500V，VT-=-2.06500V（5） 令示波器工作在內(nèi)掃描方式，同時(shí)觀察并畫出Vi、VO波形；根據(jù)電路工作原理，用示波器測(cè)量Vi的轉(zhuǎn)換電平VT-、VT+的值；改變RW,觀察ER減小時(shí)，Vo的正脈寬的變化情況。實(shí)驗(yàn)觀察到的波形：畫出的波形：ER減小時(shí)，Vo的正脈寬變小。五、

8、實(shí)驗(yàn)小結(jié)與疑問(wèn)實(shí)驗(yàn)小結(jié)：1.在做運(yùn)放實(shí)驗(yàn)時(shí)，接線需要小心謹(jǐn)慎，特別是對(duì)于偏置電壓的接入，一定要判斷清楚恒壓源的正負(fù)極才能接入。否則一旦出現(xiàn)線路接錯(cuò)，很容易就會(huì)燒掉運(yùn)放。 2.對(duì)于集成運(yùn)放基本運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)，在做實(shí)驗(yàn)前先進(jìn)行軟件仿真了解其基本特性是一個(gè)很好的方法。這樣能夠使得自己在自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定的預(yù)期，不但可以提高做實(shí)驗(yàn)的效率，而且也是減小實(shí)驗(yàn)失誤的有效方法之一。 3.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)檢驗(yàn)電路元器件，包括是否損壞，以及標(biāo)稱值與實(shí)際值的差異。我們不能輕易相信電阻的色環(huán)等標(biāo)稱值，有些元器件由于長(zhǎng)時(shí)間放置，老化，或者本身就具有較大的誤差，標(biāo)稱值與實(shí)際值有很大的差別，元器件的實(shí)際值在實(shí)驗(yàn)前均需重新測(cè)定，否則直接做實(shí)驗(yàn)很