集成運算放大器的基本應用(Ⅱ)實驗指導書

1、. 集成運算放大器的基本應用()信號處理一電壓比較器一、實驗目的 1.掌握比較器的電路構成及特點2.學會測試比較器的方法二、實驗原理 1.信號幅度比較就是一個模擬電壓信號去和一個參考電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變。通常用于越限報警和波形變換等場合。此時，幅度鑒別的精確性、穩(wěn)定性以及輸出反應的快速性是主要的技術指標。圖4-1所示為一最簡單的電壓比較器，UR為參考電壓，加在運放的同相輸入端，電壓ui加在反相輸入端。當uiUR時，運放輸出高電平，輸出端電位被箝位在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz，即uo=Uz當uiUR時，運放輸出低電平，Dz正向?qū)?，輸出端電位等于其正向壓降UD，即uo=

2、UD因此，以UR為界，當輸入電壓ui變化時，輸出端反映出兩種狀態(tài)。高電位和低電位。表示輸出電壓與輸入電壓之間關系的特性曲線，稱為傳輸特性。圖4-1(b)為(a)圖比較器的傳輸特性。2.常用的幅度比較器有過零比較器、具有滯回特性的過零比較器(又稱Schmitt觸發(fā)器)、雙限比較器(又稱窗口比較器)等。 (1)圖4-2為簡單過零比較器（a）電路圖 （b）傳輸特性圖4-1 過零電壓比較器 （a）電路圖 （b）傳輸特性圖4-2 簡單的過零比較器(2)圖4-3為具有滯回特性的過零比較器 (a) 電路圖 (b) 傳輸特性圖4-3 具有滯回特性的過零比較器過零比較器在實際工作時，如果ui恰好在過零值附近，則

3、由于零點漂移的存在，uo將不斷由一個極限值轉(zhuǎn)換到另一個極限值，這在控制系統(tǒng)中，對執(zhí)行機構將是很不利的。為此，就需要輸出特性具有滯回現(xiàn)象。如圖4-3所示，從輸出端引一個電阻分壓支路到同相輸入端，若uo改變狀態(tài)，點也隨著改變電位，使過零點離開原來位置。當uo為正(記作U+)，U= U+,則當uiU后，uo即由正變負(記作U-)，此時U變?yōu)?U。故只有當ui下降到-U以下，才能使uo再度回升到U+，于是出現(xiàn)圖(b)中所示的滯回特性。-U與U的差別稱回差。改變R2的數(shù)值可以改變回差的大小。(3)窗口(雙限)比較器簡單的比較器僅能鑒別輸入電壓ui比參考電壓UR高或低的情況，窗口比較電路是由兩個簡單比較器

4、組成，如圖4-4所示，它能指示出ui值是否處于UR+和UR-之間。 圖4-4 兩個簡單比較器組成的窗口比較器三、實驗設備與器件 1.±12V 直流電源 4.直流電壓表2.函數(shù)信號發(fā)生器 5.交流毫伏表3.雙蹤示波器(另配) 6.A741×2、2DW7×1電阻器等 四、實驗內(nèi)容 1.過零電壓比較器實驗電路如圖4-5所示圖4-5 過零比較器(1)接通±12V電源(2)測量輸入端ui懸空時的Uo電壓。(3)ui輸入500Hz、幅值為2V的正弦信號，觀察ui-Uo的波形并記錄。(4)改變ui幅值，測量傳輸特性曲線。2.反相滯回比較器實驗電路如圖4-6所示圖4-6 反相滯回比較器(1)按圖接線，ui接+5V可調(diào)直流電源，測出uo由+Uomax-Uomax時ui的臨界值(2)同上，測出uo由-Uomax+Uomax時的臨界值(3)ui接500Hz，峰值為2V的正弦信號，觀察并記錄ui-uo波形(4)將分壓支路100K電阻改為200K，重復上述實驗，測定傳輸特性。3.同相滯回比較器實驗線路如圖4-7所示 圖4-7 同相滯回比較器(1)參照2，自擬實驗步驟及方法(2)將結(jié)果與2相比較4.窗口比較器參照圖4-4自擬實驗步驟和方法，測定其傳輸持