電壓比較器的應用

關于電壓比較器的應用一、實驗目的1．了解電壓比較器的工作原理。2．安裝和測試三種典型的比較器電路：過零比較器、遲滯比較器和窗口比較器。3.學習集成比較器的應用利用集成比較器設計一個晶體三極管直流放大倍數(shù)β篩選器。第2頁,共15頁，2024年2月25日，星期天二、實驗原理電壓比較器是集成運放非線性應用電路，它將一個模擬量電壓信號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，相應輸出高電平或低電平。比較器可以組成非正弦波形變換電路及應用于模擬與數(shù)字信號轉(zhuǎn)換等領域。圖10－1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，輸入電壓ui加在反相輸入端。

(a)電路圖(b)傳輸特性圖10－1電壓比較器當ui＜UR時，運放輸出高電平，即uo＝UZ

當ui＞UR時，運放輸出低電平，即uo＝－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。第3頁,共15頁，2024年2月25日，星期天常用的電壓比較器有過零比較器、具有遲滯特性的過零比較器、雙限比較器（又稱窗口比較器）等。1、過零比較器電路如圖10－2所示為加限幅電路的過零比較器，DZ為限幅穩(wěn)壓管。信號從運放的反相輸入端輸入，參考電壓為零,從同相端輸入。當Ui＞0時，輸出UO＝-(UZ+UD)，當Ui＜0時，Uo＝+(UZ+UD)。其電壓傳輸特性如圖10－2（b）所示。過零比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但抗干擾能力差。(a)過零比較器(b)電壓傳輸特性圖10－2過零比較器第4頁,共15頁，2024年2月25日，星期天2、遲滯比較器圖10－3為具有遲滯特性的過零比較器如圖10－3所示，從輸出端引一個電阻分壓正反饋支路到同相輸入端，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+），則當ui＞U∑后，uo即由正變負（記作U-），此時U∑變?yōu)椋璘∑。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10-3(b)中所示的遲滯特性。－U∑與U∑的差別稱為回差。改變R2的數(shù)值可以改變回差的大小。(a)電路圖(b)傳輸特性圖10－3遲滯比較器第5頁,共15頁，2024年2月25日，星期天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組成，如圖10－4所示，它能指示出ui值是否處于和之間。如UR-＜Ui＜UR+，窗口比較器的輸出電壓Uo等于運放的正飽和輸出電壓(+Uomax)，如果Ui＜UR-或Ui＞UR+，則輸出電壓Uo等于運放的負飽和輸出電壓(－Uomax)。

（a）電路圖（b）傳輸特性圖10－4由兩個簡單比較器組成的窗口比較器第6頁,共15頁，2024年2月25日，星期天三、實驗內(nèi)容1、過零比較器實驗電路如右圖所示(1)接通+12V電源。(2)測量ui懸空時的Uo值。(3)ui輸入500Hz、幅值為1V的正弦信號，觀察ui→uo波形并記錄。(4)改變ui幅值，測量傳輸特性曲線。(選)第7頁,共15頁，2024年2月25日，星期天

2、反相遲滯比較器（選）

圖10－5反相遲滯比較器(1)實驗電路如圖10－5所示，LM393電源電壓為12V，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ui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47K，重復上述實驗，測定傳輸特性。第8頁,共15頁，2024年2月25日，星期天

3、窗口比較器應用

——三極管

值分選電路參照下面參考電路，用雙電壓比較器LM393設計一個

值分選電路，要求當被測三極管的

<150或

>250，LED不亮，表示不合格；當150

250，LED亮，表示合格。已知電源電壓Vcc=12V，三極管集電極電阻R2=2K。第9頁,共15頁，2024年2月25日，星期天實驗步驟：1、根據(jù)題意要求，設計與計算Rb的阻值，調(diào)節(jié)W1使Rb回路總阻值等于設定值并連接好電路。2、根據(jù)Rb取值和被測晶體管

值范圍計算出Uc的正常范圍，按照Uc的變化范圍在萬用表幫助下調(diào)節(jié)W2、W3到設定的上限與下限電壓。3、測量被測三極管的靜態(tài)直流電壓并記錄，判斷三極管是否處于放大狀態(tài)，如不是放大狀態(tài)則檢查電路是否連接有誤或Rb取值設計不當，裝入一些已知直流

值的晶體三極管，驗證電路工作情況。第10頁,共15頁，2024年2月25日，星期天1、12V直流電源2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器4、數(shù)字萬用表5、交流毫伏表6、LM393雙電壓比較器集成電路7、電位器8、發(fā)光二極管9、電阻器等四、實驗設備與器件第11頁,共15頁，2024年2月25日，星期天五、預習要求預習過零比較器、電平檢測器、滯回比較器和窗口比較器的工作原理。預習使用示波器測量信號波形和電壓傳輸特性的方法。1、復習教材有關比較器的內(nèi)容2、畫出各類比較器的傳輸特性曲線。3、若要將圖10-4窗口比較器的電壓傳輸曲線高、低電平對調(diào)，應如何改動比較器電路。4、LM393電壓比較器輸出級是OC結(jié)構(gòu)，使用中有什么注意事項？第12頁,共15頁，2024年2月25日，星期天六、實驗報告與實驗總結(jié)1、整理實驗數(shù)據(jù)，繪制各類比較器的傳輸特性曲線2、總結(jié)幾種比較器的特點，闡明它們的應用。3、如果要對PNP晶體三極管進行直流放大倍數(shù)篩選，請設計相應的電路圖。第13頁,共15頁，2024年2月25日，星期天附：LM393電壓比較器參考資料

LM393

內(nèi)部包括兩個獨立精密電壓比較器?？梢詥坞娫床僮鳎?/p>

（電源范圍2V

至

36V

），LM393

系列可直接與