实验六 比较器电路

东南大学电工电子实验中心

实验报告

课程名称：电子线路实验

第 6 次实验

实验名称：比较器电路

院（系）：专业：

姓名：学号：

实验室: 实验组别：

同组人员：实验时间： 10 年 5 月13日

评定成绩：审阅教师：

实验六比较器电路

一、实验目的

1、熟悉常用的单门限比较器、迟滞比较器、窗口比较器的基本工作原理、电路特性和主要使用场合；

2、掌握利用运算放大器构成单门限比较器、迟滞比较器和窗口比较器电路各元件参数的计算方法，研究参考电压和正反馈对电压比较器的传输特性的影响；

3、了解集成电压比较器LM311的使用方法，及其与由运放构成的比较器的差别；

4、进一步熟悉传输特性曲线的测量方法和技巧。

二、实验原理

三、预习思考

1、用运算放大器LM741设计一个单门限比较器，将正弦波变换成方波，运放采用

双电源供电，电源电压为±12V，要求方波前后沿的上升、下降时间不大于半个周期的1/10，请根据LM741数据手册提供的参数，计算输入正弦波的最高频率可为多少。

答：

左右，计算可得输查询LM74的数据手册，可得转换速率为0.5V/us,电源电压为10V

出方波的最大上升时间为40us,根据设计要求，方波前后沿的上升下降时间不大于半个周期的1/10,计算可得信号的最大周期为800us,即输入正弦波得到最高频率为1.25KHZ.

2、画出迟滞比较器的输入输出波形示意图，并在图上解释怎样才能在示波器上正

确读出上限阈值电平和下限阈值电平。

答：

Ch1接输入信号，ch2接输出信号，两通道接地，分别调整将两个通道的零基准线，使其重合。用示波器的游标功能，通道选择ch1,功能选择电压，测出交点位置处电压即对应上限和下限阈值。

具体见上次试验

4、完成必做实验和选做实验的电路设计和理论计算。答：1）LM741构成单门限电压比较器：

2）LM311构成单门限电压比较器：

实际—端只需接地即可，引脚和741有所区别。

3）迟滞电压比较器：

电路见实验内容部分

四、实验内容

1、单门限电压比较器：

用LM741构成一个单门限电压比较器，基准电平为0V，要求输出高低电平为±6V，供电电压为±12V，输入频率为１KH Z的正弦波，用示波器观察输入、输出信号波形，并用坐标纸定量记录（提示：可以使用稳压管）。

1）基准电平0V时单门限比较器输入、输出信号波形图(f= 1KHZ )

2）限电压比较器实验数据列表（频率1KHZ ）输入信号输出信号

幅度

频

率

基

准

电

压

周

期

峰

峰值

上

升时间

下

降时

间

高电平低电平

幅

度

宽

度

幅

度

宽

度

2 .08V

1

KHZ

V

1

ms

1

4.6V

21.

33us

18

.80u

7

.20V

507

.4us

7

.40V

493

.3us

3）结果分析：

实验时得到的电压传输特性有一个小的滞回，体现在输入输出波形上就是有上升时间和下降时间，是因为741内部并非理想电路，其受转换速率的影响。

输出信号的幅度并非准确的6V

，这是因为稳压管有一定的正向导通压降，实际的稳压值应为6+0.7~6.7V

(I)输入信号改为100H Z的正弦波，用示波器的X-Y显示方式测试比较器的传

输特性，改变基准电压为±1V，观察传输特性曲线的变化，并用坐标纸定量记录显示的曲线（三条曲线要画在同一坐标平面内）。

注：开始输入电压幅度为2V,但测传输特性曲线时,当改变基准电压为±1V，反转区会消失，是因为所取电压区间过小，故增大输入电压幅度使其为5V.

画于同一坐标平面内如下：

同图中可看出，每条传输特性曲线都有一个回差电压。

(II)将输入信号改为５KH Z的正弦波，重复(I)的内容，将测得结果与(I)进行分析比较。

1）基准电平0V时单门限比较器输入、输出信号波形图(f= 5khz )

2）基准电平0V时单门限比较器传输特性曲线(f= 5khz )

注：在做LM311时烧坏了稳压管中的一只，后来该做这个时没有发现，故传输特性曲线上部分不对。

3）电压比较器实验数据列表（频率 5khz )

输入信号输出信号

幅度

频

率

基

准

电

压

周

期

峰

峰值

上

升时间

下

降时间

高电平低电平

幅

度

宽

度

幅

度

宽

度

5 .28V

5

KHZ

V

2

00us

1

4.6v

12.

60us

12.

40us

7

.2v

154

.2us

7

.4v

4

5.4u

4结果分析：

随着频率越来越高，回差变大，传输特性曲线开始倾斜，是受转换速率的影响。