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1、實(shí)驗(yàn)十二 電壓比較器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握比較器的電路構(gòu)成及特點(diǎn)。2. 學(xué)會測試比較器的方法。二、實(shí)驗(yàn)器材1. 雙蹤示波器2. 函數(shù)信號發(fā)生器3. 交流毫伏表4. 數(shù)字萬用表 5. 電子線路實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)機(jī)(帶A3模塊)三、預(yù)習(xí)要求1. 復(fù)習(xí)教材中有關(guān)電壓比較器的內(nèi)容。2. 過零比較器中,如果要改變輸出電壓的幅度,應(yīng)該電路中哪個(gè)元件的參數(shù)?四、實(shí)驗(yàn)原理 電壓比較器可將模擬信號轉(zhuǎn)換成二值信號,即只有高電平和低電平兩種狀態(tài)的離散信號,可以完成對輸入信號的鑒幅與比較,是組成非正弦波發(fā)生電路的基本單元電路,在測量和控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。在電壓比較器電路中,集成運(yùn)放工作在非線性區(qū),即輸出電壓和輸入電壓不再
2、是線性關(guān)系。表示輸出電壓與輸入電壓之間關(guān)系的特性曲線稱為傳輸特性曲線。常見的比較器有過零比較器、滯回比較器,窗口比較器等。1過零比較器(如圖3-12-1) (a) 電路圖 (b) 傳輸特性 (c) 輸出波形圖3-12-1 過零比較器 其閾值電壓UT0V。集成運(yùn)放工作在開環(huán)狀態(tài),其輸出電壓為。當(dāng)輸入電壓在閾值電壓附近的任何微小變化,都將引起輸出信號的躍變,不管這種微小變化是來源于輸入信號還是外部干擾。因此,抗干擾能力差。 2反相滯回比較器 (a) 電路圖 (b) 傳輸特性 (c) 輸出波形圖3-12-2 反相滯回比較器如圖3-12-2所示,從輸出端通過電阻連到同相輸入端P,以實(shí)現(xiàn)正反饋,若改變狀
3、態(tài),P點(diǎn)也隨著改變電位,使過零點(diǎn)離開原來位置。當(dāng)時(shí),輸出為正,則當(dāng)后,即由正變成負(fù),這時(shí)將稱為門限電壓或轉(zhuǎn)折電壓;變成負(fù)后,。故只有當(dāng)下降到以下,才能使再度回升到。上下門限電壓和之差稱為門限寬度(或稱為回差)。圖3-12-2中,改變的數(shù)值可以改變回差的大小。3同相滯回比較器 (a) 電路圖 (b) 傳輸特性 (c) 輸出波形圖3-12-3 同相滯回比較器當(dāng)時(shí),比較器輸出為高電平,運(yùn)放同相輸入端電位,當(dāng)減小到使時(shí),輸出就從高電平跳變?yōu)榈碗娖?。?dāng)輸出為低電平時(shí),運(yùn)放同相輸入端電位,當(dāng)增大到使時(shí),輸出就又從低電平跳變?yōu)楦唠娖健?. 窗口(雙限)比較器窗口比較器是由兩個(gè)簡單比較器組成,它能指示出值是否
4、處于和之間,如,窗口比較器的輸出電壓等于運(yùn)放的正飽和輸出電壓,如果或,則輸出電壓等于運(yùn)放的負(fù)飽和輸出電壓。 (a)電路圖 (b)傳輸特性 (a)電路圖 (b)傳輸特性圖3-12-4 窗口比較器五、內(nèi)容與步驟1過零比較器(1) 按圖3-12-1連線。(2) 在輸入信號加入峰峰值為2V,頻率為500Hz的正弦波信號,用示波器觀察輸入輸出U0的波形并記錄到表3-12-1中。表3-12-1波形頻率f幅度Up-pUi、Uo處波形正弦波500Hz 2V(3)在輸入信號加入峰峰值為2V,頻率為1kHz的三角波信號,用示波器觀察輸入輸出U0的波形并記錄到表3-12-2中。表3-12-2波形頻率f幅度Up-pU
5、i、Uo處波形三角波 1kHz 2V2反相滯回比較器(1)按圖3-12-2連線。(2)將Rf調(diào)為100k,Ui接直流電壓源,分別測出輸出信號UO由UomUom和由-Uom+Uom時(shí)Ui的臨界值,數(shù)據(jù)記入表3-12-3。表3-12-3Uom/VUom/VUomUom 時(shí)Ui的臨界值UomUom 時(shí)Ui的臨界值UO6.0-6.0Ui-0.550.550.55-0.55(3)在Ui處接上500Hz,峰峰值為2V的正弦信號,用示波器觀察并記錄輸入輸出波形。*(4)將電路中的Rf調(diào)為200k,重復(fù)上述步驟(1)(2)(3)。3.同相滯回比較器(1) 按圖3-12-3連線,(2) 將Rf調(diào)為100k,Ui
6、接直流電壓源,分別測出UO由UomUom和由-Uom+Uom時(shí)Ui的臨界值。數(shù)據(jù)記入表3-12-4表3-12-4Uom/VUom/VUomUom 時(shí)Ui的臨界值UomUom 時(shí)Ui的臨界值UO/V5.538-5.540Ui/V0.725-0.725-0.7210.710 (3)在Ui處接上500Hz,峰峰值為2V的正弦信號,觀察并記錄輸入輸出波形。*(4)將電路中的Rf調(diào)為200k,重復(fù)上述步驟(1)(2)(3)。1 窗口比較器(選做) 自擬實(shí)驗(yàn)步驟和方法測定其傳輸特性。用示波器測傳輸特性曲線。六、注意事項(xiàng)1. 電阻R3起到限流作用,防止穩(wěn)壓二極管損壞。2. 調(diào)輸入電壓幅度的時(shí)候,應(yīng)緩慢增大。3. 輸出電壓V/div=5v七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫出各電路的幅頻特性曲線圖,分析與
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