电压比较器实验(1)教学提纲
实验五 电压比较器 一、实验目的二、实验原理三、实验内容四、实验报告要求
一、实验目的 二、实验原理 三、实验内容 四、实验报要求
单门限（简单）电压比较器
过零比较器
滞回比较器
窗口（双限）比较器
三、实验内容
1、过零比较器 实验电路如图所示 (1) 接通±12V电源。 (2) 测量ui悬空时的UO值。 (3) ui输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，
(4) 将分压支路100K电阻改为200K，重复 上述实验，测定传输特性。
３、窗口比较器
设计一个迟滞比较器使Uo≈±4V， VT+=+12V， VT- =-12V，△V=4V。
自拟实验步骤和方法测定其传输特性。
四、实验报告要求
1、整理实验数据，绘制各类比较器的传 输特性曲线。
2、总结几种比较器的特点，阐明它们的 应用。
观察ui→uO波形并记录。 (4) 改变ui幅值，测量传输特性曲线。
２、滞回比较器
(1) 按图接线，ui接＋5V可调直流电源， 测出uO由＋Uomcx→－Uomcx时ui的临界 值。
(2) 同上，测出uO由－Uomcx→＋Uomcx时 ui的临界值。
(3) ui接500Hz，峰值为2V的正弦信号， 观察并记录 ui→uO波形。
电压比较器及其应用教学内容
电压比较器及其应用电压比较器及其应用在最常用的简单集成电路中，电压比较器仅次于排名第一的运算放大器而排名第二。
各类教科书及相关出版物中可以经常看到关于运算放大器的理论、设计和使用方法的知识内容，而关于比较器的知识内容明显较少。
我们在中等职业技术教学中，补充了一些知识内容，弥补这些不足。
一、电压比较器简介电压比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。
其功能是比较两个输入电压（或者说一个基准电压和一个待比较电压）的大小，并用输出电压的高电平或低电平，表示两个输入电压比较的结果：当“＋”输入端（同相输入端，下同）电压高于“－”输入端（反向输入端，下同）时，输出为高电平；当“＋”输入端电压低于“－”输入端时，输出为低电平。
电压比较器可以用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形的产生和变换等。
利用电压比较器可将正弦波变换为同频率的方波或矩形波。
电压比较器的输入是线性量，而输出是开关量（高电平或低电平）。
一般应用中，可以用线性运算放大器，在不加负反馈的情况下，构成电压比较器来使用。
所有的运算放大器都可用作电压比较器，例如LM324、LM358、μA741、TL081、OP27等，这些都可以做成电压比较器。
LM339、LM393是专业的电压比较器，切换速度快，延迟时间小，可用在专门的电压比较场合。
电压比较器有的使用单电源工作，如图1所示。
有的单电源和双电源都可以使用，图2所示使用的就是双电源。
我们经常使用的四电压比较器LM339，既可使用最大值36V的单电源，也可使用±18V的双电源。
电压比较器的输出端，有的自身可以输出高电平及低电平，例如输出级采用推挽式结构的；而有的电压比较器输出级是一只集电极开路的三极管，称作集电极开路输出，参见图3。
也有场效应管漏极开路输出型，与集电极开路输出型类似。
对于集电极开路输出和漏极开路输出的电压比较器，使用时要连接上拉电阻R，输出端才可能有高电平，如图4所示。
电压比较器LM393学习资料
电压比较器L
M3 93
综合设计能力的提高。
【教学目标】
仁知识与技能
(1) 初步学会识读集成电路LM393的内部结构和引脚图。
(2) 理解电压比较器在电路中的作用和接入电路的方法。
(3) 学会用集成电路LM393设计制作简单的电子作品。
2、过程与方法
(1) 共同探讨电压比较器接入电路的方法，选择合适电子元器件在电子实验板上搭建验证电路，探究电压比较器电路的工作原理。
(2) 联系生活实际，通过分析、设计、制作、调试“光控照明电路",进一步了解电
压比较器在实际电路中的作用，提高分析问题、解决问题的能力。
3、情感态度与价值观
(1) 通过电压比较器电路分析、在电子实验板上组装与实验调试，达到
“理论一实践一理论”相结合，激发学习兴趣，增强创新意识，合作意识。
(2) 通过“光控照明电路”的设计和制作，感悟数字技术对改善生活的作用，激发学习科学技术、应用科学技术的热情。
【教学重点与难点】
仁重点：电压比较器电路的工作原理
2、难点：电压比较器接入电路的方法
【教学器材】
教具：多媒体课件、多媒体实物投影
学具：面包板、电池（电池夹）、导线若干、电阻、可变电阻、光敏电阻、集成块LM393发光二极管
【教学流程图】
新课导入一＞探究分析f实践验证—巩固提高f交流拓展【教学过程】
附录：板书设计
U N >U P, Uo 二“0? LED 不亮# U N <U P, U°=r 2 LED亮*。
第8章电压比较器学习教案
R ui
－
+
+
R1
R2
uo
R
ui
uo
－
+
UZ +
R1
R2
思考题：如何计算(jìsuàn)上下限？
第26页/共27页
第二十七页，共27页。
(6-27)
RF
R1
ui
–
+ A
+
运放处于线性状态，但外围电路有非 线性元 件( yuánjiàn)— —稳压 二极管 。
DZ双向 稳压管
R：限流
电阻
(diànzǔ)
。一般
ui
取100 。 R
u
o
DZ
u
UZo
-UZ
第5页/共27页
第六页，共27页。
t t
(6-6)
另一种形式(xíngshì)的限幅器：双向稳压管接于负反馈回路上。 ui
R
uo
－
+
+
> u+ 当 u- =0 时, uo= +UOM
ui
u <+ 当 u- =0时, uo= -UOM
R1
R2
u+=0 时翻转，可以求出上下门限( ménxiàn) 电压。
R2 R1 R2
ui
R1 R1 R2
U om
0
R2 R1 R2
ui
R1 R1 R2
U om
0
第22页/共27页
ui
ui
+
+
u
o
+
+
u
ui
o
+UOM ui
电压比较器的研究实验报告
电压比较器的研究实验报告一、实验目的1. 熟练掌握电压比较器的基本概念和工作原理。
2. 理解电压比较器的功能及应用。
3. 学会使用实验仪器和设备进行实验操作。
二、实验原理电压比较器是一种电子元件，它能够对两个电压信号进行比较，并输出高电平或低电平信号。
电压比较器通常用来检测信号是否具有特定的电平或达到某个预定阈值。
电压比较器的常用类型有两种：基本电压比较器和差分电压比较器。
基本电压比较器通常由一个运放、一个反馈电阻和一个比较电阻组成。
差分电压比较器则由两个输入端口和一个输出端口组成。
当两个输入信号的差距超过阈值时，输出端口会产生一个电压信号。
在实际应用中，电压比较器广泛用于检测和控制电子设备的运行状态，例如测量温度、湿度、压力等物理量，以及反馈控制系统、功率转换器等领域。
三、实验仪器和设备1. 示波器2. 功能信号发生器3. 电压比较器芯片4. 电阻箱5. 实验电路板四、实验步骤1.根据实验原理接线图，搭建实验电路并连接所需仪器和设备。
2.将功能信号发生器的输出端口分别接入电压比较器的两个输入端口。
3.将示波器的探针连接到电压比较器的输出端口并打开示波器。
4.依次调整功能信号发生器的频率和幅度，观察比较器输出端口的电压变化，并记录数据。
5.根据实验结果分析电压比较器对信号的比较和判断功能，得出结论。
五、实验结果经过实验测试和数据分析，得到以下结论：1.在功能信号发生器输出方波信号时，电压比较器的输出端口产生一个高电平和一个低电平信号。
2.当输入信号幅度相同时，电压比较器输出的电平受频率影响；频率越高，输出电平越短。
4.通过观察电压比较器输出端口的电压变化，可以判断输入信号的大小和是否达到设定的阈值。
3. 根据实验结果，电压比较器对输入信号的幅度和频率具有一定的敏感性，需要进行精确的调整和控制。
电压比较器讲义
电压比较器讲义幻灯片1尊敬的各位专家评委，上午好！我试讲的内容为模拟电子技术中的电压比较器一节。
下面我可以我的本次试讲幻灯片2在上一节课中我们分析了一阶、二阶有源滤波器的工作原理、幅频特性以及有源滤波器在实际中的应用，那么在本次课中，我们学习模拟电子技术中另一类比较重要而且应用很广泛的电路-电压比较器。
我们将从三个方面阐述本次课的内容：1、简单的电压比较器；2、滞回电压比较器；3、集成电压比较器。
幻灯片3在讲述本节课内容之前，我们来思考这样的一个问题？在实际工业应用中，某些大功率器件如晶闸管、功率MOS、GTO等器件，它们在工作时都要产生大量的热量，如果不及时散发出去将会导致功率器件损坏，通常，我们采用散热片和散热风扇来保证它们的正常工作，那么这就涉及到一个问题，如何设计简单可行的散热风扇自动控制电路呢？通过本节课的学习我相信大家会有对此设计有一个更深入的认识和理解。
幻灯片4首先我们了解一下电压比较器的几个基本理论电压比较器的作用时用来比较两个输入电压的大小关系，它是通过输出电压的高电平或低电平；来表示两个输入电压的大小关系。
电压比较器的输入电压通常是模拟信号，一般有两路，一路为参考电压信号，一路为要比较的输入电压信号，它的输出只有两种可能的状态：高电平或低电平。
我们看电压比较器的输入时模拟信号而输出时表示高低电平的数字信号，那么它就可以用来作为模拟信号与数字信号转换的基本电路，作为模拟电路和数字电路的接口，广泛应用于模拟信号/数字信号变换、数字仪表、自动控制和检测技术领域，另外也是波形产生和变换的基本单元电路。
电压比较器可以由集成运放及其附加电路组成，在实际上也可以采用专用的集成电压芯片。
下面我们看一下组成电压比较器的集成运放具有哪些特性?幻灯片5组成电压比较器的集成运放假定它工作在理想状态，它一般工作在非线性区，满足以下的三个关系：当集成运放的同相端的电压大于反相端的电压的时候，集成运放输出为高电平，集成运放趋向于正向饱和，当集成运放的同相端的电压等于反相端的电压的时候，这时集成运放的输出状态是不定的，它要发生状态上的跳转，或者从低电平跳变到高电平，或者从高电平跳变到低电平，那么，同相端电压等于反相端电压比较器状态发生跳转，此时，是我们分析电压比较器的状态变化的重要依据。
电压比较器讲课教案
一、 电压比较器的传输特性
1.电压比较器的输出电压与输入端的电压之间函数关系
u f(u)
O
I
2.阈值电压： UT
当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对 应的输入电压。
3.电压传输特性的三要素 (1)输出电压的高电平UOH和低电平UOL的数值。 (2)阈值电压的数值UT。 (3)当uI变化且经过UT时， uO跃变的方向。
为零,从而保护了输入级;二是由于集成运放并没有工作到非线
性区,因而在输入电压过零时,其内部的晶体管不需要从截止区
逐渐进入饱和区,或从饱和区逐渐进截止区,所以提高了输出电
压的变公速度.
问题：如将输入信号加在“+”端，传输特性如何？
问题：过零比较器如图所示，
输入为正负对称的正弦波时， 输出波形是怎样的？
传输特性
uO
+UOpp
vI
+UZ
O
O
-UZ -UOpp
uI
vO VOH
O
将正弦波变为矩形波
VOL
T 2
3 4 t
t
二、单限比较器
单限比较器有一个门限 电平，当输入电压等于此门 限电平时，输出端的状态立 即发生跳变。据叠加原理：
uNR1R 1R2uI R1R 2R2uREF
当输入电压 uI 变化，使反相 输 入 端 的 电 位 为 零 （ uN=uP=0 ）
故传输特性呈滞回形状。
-UZ
图 8.2.10 滞回比较器
UT+
uI
若 uO = UZ ，当 uI 逐渐增大时，使 uO 由 +UZ 跳变
为 -UZ 所需的门限电平 UT+
U TR 2R FR FURE F R 2R 2R FUZ
电压比较器实验报告
电压比较器实验报告
实验目的：
1.了解电压比较器的基本原理；
2.掌握电压比较器的实际应用；
3.学会使用示波器观察电压比较器输出信号。
实验仪器与器件：
1.电压比较器集成电路LM311
2.电源
3.电阻、电容、开关等元器件
4.示波器
实验原理：
电压比较器是一种用于实现电压比较功能的模拟电路。
它根据输入电压的大小，输出高电平或低电平信号。
电压比较器通常由一个差动放大器和一个输出级组成。
实验步骤：
1.将电压比较器集成电路LM311连接到电路板上。
将正极接入正电源，负极接地。
2.连接一个可调电阻和电容，以便调节输入电压。
3.将示波器的探头分别连接到比较器的输入端和输出端。
4.调节可调电阻和电容，改变输入电压，并观察输出信号的变化。
5.记录实验结果。
实验结果与分析：
根据实验观察，当输入电压大于参考电压时，输出为高电平；当输入电压小于参考电压时，输出为低电平。
通过调节可调电阻和电容，可以改变输入电压的大小，从而改变输出信号的状态。
实验结论：
通过实验，我们了解了电压比较器的基本原理和实际应用。
电压比较器可以根据输入电压的大小来输出不同的信号，常用于比较电压大小、触发器、开关等电路中。
同时，我们也学会了使用示波器观察电压比较器输出信号，并能根据实验结果进行分析。
实验七电压比较器
5
ui
uo
-12V
2、 任意电平比较器
(1)按图1-7-2接好实验电路。 (1)按图1 接好实验电路。 按图 (2)调节稳压电源使两路输出分别为12V； 调节稳压电源使两路输出分别为12V (2)调节稳压电源使两路输出分别为12V；分别作 为运放的正、负电源，加至实验电路板的正、 为运放的正、负电源，加至实验电路板的正、负电 源端，注意电源极性不要接反。 源端，注意电源极性不要接反。
二、实验设备
1.SS-7802示波器 示波器 2. DF1641B函数发生器 函数发生器 3. DF2170A交流毫伏表 交流毫伏表 4. DT890数字万用表 数字万用表 5. DF1731SB直流稳压电源 直流稳压电源
三、实验内容及步骤
1、过零比较器
(1) 使函数发生器输出正弦信号 i，频率为 使函数发生器输出正弦信号u 频率为500HZ，有效值 为400mV，将该信号加至比较器输入端。 ，将该信号加至比较器输入端。 的波形，并测量u (2) 用双踪示波器观察 o和ui的波形，并测量 o的幅值和周 用双踪示波器观察u 按比例描绘波形。 期。按比例描绘波形。 (3) 改变 i的幅值，观察 o的波形是否有变化。 改变u 的幅值，观察u 的波形是否有变化。
五、实验报告
• 1.在坐标纸上画出各电路u 及对应u 1.在坐标纸上画出各电路ui及对应uo的波 在坐标纸上画出各电路 标出波形的幅值和周期。 形，标出波形的幅值和周期。 • 2.分析电路状态转换点的实际值和理论 2.分析电路状态转换点的实际值和理论 值是否一致。 值是否一致。 • 3.电路调试过程中遇到哪些问题？您是 3.电路调试过程中遇到哪些问题 电路调试过程中遇到哪些问题？ 怎样解决的？ 怎样解决的？
电压比较器实验报告
电压比较器实验报告【实验目的】1.了解电压比较器的基本原理和工作方式；2.掌握电压比较器的基本电路连接方法；3.学会使用示波器测量电压比较器输出波形。
【实验仪器】示波器、电源、电阻、变阻器、电容、集成电路LM358等。
【实验原理】电压比较器是一种广泛应用于电子电路中的重要器件，它常用于信号比较和开关控制等场合。
基本原理是比较输入电压与参考电压的大小关系，然后输出高电平或低电平信号。
常见的电压比较器有比较输入电压与参考电压的大小关系，然后输出高电平或低电平信号。
常见的电压比较器有LM358、LM393等。
【实验步骤】1.接线：将示波器、电源和电阻、电容正确连接，接入比较器的正、负输入端口和输出端口。
2.调节电源：设置电源的输出电压，确保输入端口的电压在适当的范围内。
3.调节变阻器：通过调节变阻器的阻值，来控制比较器的参考电压。
4.测量输出波形：将示波器的输入端口接入比较器的输出端口，打开示波器并设置合适的测量参数，观察输出波形。
【实验数据】1. 测量输出波形的时间周期：T = 2ms。
2. 测量输出波形的峰峰值：Vpp = 4.8V。
3. 设定的参考电压：Vref = 2.4V。
【实验分析】1. 根据实验数据，输出波形的时间周期为2ms，说明电压比较器的工作频率较高。
2.输出波形的峰峰值为4.8V，说明输出信号的幅度较大。
3.参考电压设定为2.4V，当输入电压高于2.4V时，输出信号为高电平；反之，输出信号为低电平。
【实验结论】通过本次实验，我们学习了电压比较器的基本原理和工作方式，并成功地实验了电压比较器的基本电路连接方法。
通过调节参考电压和输入电压，我们可以控制比较器的输出信号。
实验结果符合基本原理，验证了电压比较器的工作准确性和稳定性。
【实验总结】本次实验通过实际操作和测量，使我们更加深入地了解了电压比较器的原理和工作方式。
同时，我们也学会了如何使用示波器来测量输出波形，加深了对电子电路测量的认识。
电压比较器的分析与设计实验报告
电压比较器的分析与设计实验报告篇一：东南大学模电实验报告_比较器东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：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：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：查询LM74的数据手册，可得转换速率为0.5V/us,电源电压为?10V左右，计算可得输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。
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： 3）迟滞电压比较器：四、实验内容1、单门限电压比较器：(I) 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１KHZ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）。
模电实验报告电压比较器
实验十电压比较器一、实验目的1、掌握比较器的电路构成及特点。
2、学会测试比较器的方法。
二、仪器设备1、双踪示波器2、信号发生器3、数字万用表三、预习要求电压比较器的功能是比较两个电压的大小。
例如，将一个信号电压Ui和另一个参考电压Ur进行比较，在Ui>Ur和Ui<Ur两种不同情况下，电压比较器输出两个不同的电平，即高电平和低电平。
常用的电压比较器有简单电压比较器、滞回电压比较器和窗口电压比较器。
1、过零比较器过零比较器是将信号电压Ui与参考电压零进行比较。
电路由集成运放构成，对于高质量的集成运放而言，其开环电压放大倍数很大，输入偏置电流、失调电压都很小。
若按理想情况考虑时，则集成运放开环工作时当Ui>0时，Uo为低电平Ui<0时，Uo为高电平电压传输特性曲线2、滞回电压比较器滞回电压比较器是由集成运放外加反馈网络构成的正反馈电路，Ui为信号电压，Ur为参考电压值，输出端的稳压管使输出的高低电平值为±Uz。
电压传输特性曲线可以看出，当输入电压从低逐渐升高或从高逐渐降低经过0电压时，Uo会从一个电平跳变为另一个电平，称0为过零比较器的阈值。
阈值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。
四、实验内容1、过零比较器实验电路如图10-1所示(1)按图接线Vi悬空时测Vo的电压。
实验测得Vi悬空时测Vo的电压为5.83V。
(2) Vi输入500HZ有效值为1V的正弦波，观察Vi和Vo波形并记录。
输出电压：Uo=6.622 V(3)改变Vi幅值，观察Vo变化。
增大Vi值测得Vi和Vo波形如下：当Ui<0时，由于集成运放的输出电压Uo’=+Uom，使稳压管D2工作在稳压状态，所以输出电压Uo=Uz；当Ui>0时，由于集成运放的输出电压Uo’=-Uom，使稳压管D1工作在稳压状态,所以输出电压Uo=-Uz。
2、反相滞回比较器实验电路如图10-2所示(1)按图接线，并将R P1调为100K，Vi接DC电压源，测出Vo由+Vom→- Vom 时Vi的临界值。
11 实验十电压比较器
一、实验目的：
集成运放构成的电压比较器
1、掌握电压比较器的模型及工作原理； 2、掌握电压比较器的应用；
二、预习要求
1、了解各种电压比较器的原理及其电压传输特性，掌握其应用； 2、对实验内容中的各种电路进行 Mualtisim（EWB）或者 PSpice 仿真。并列出结果。
三、实验报告要求
1、列出仿真结果 2、按实验要求，画出个实验电路及其电压传输特性曲线和波形变化； 3、列出各电路观测的数据，分析实验结果。
149
用示波器测量 Vi 的转换电平 VT+、VT 值；改变 Rw，观察 ER 减小时，Vo 的正脉宽 tu+ 的变化情况。
-
150
(a)
图3
(b)
图 3 (c)
(c)
窗口电压比较器波形变换
窗口电压比较器及传输特性曲线
当 R3》R1、R2 时，A、B 两点的直流电平分别为： R1 R 2 R1 R2 Vcc Vcc Vcc VA≈ 2R1 R 2 2R1 R 2 2R1 R 2 R1 R1 R 2 R2 VB≈ Vcc Vcc Vcc 2R1 R 2 2R1 R 2 2R1 R 2 当 Vi > VA 时，D1 截止、D2 导通，则 V+ >V-，Vo=VOH； 当 Vi < VB 时，D1 导通、D2 截止，则 V+ >V-，Vo=VOH； 当 VB < Vi < VA 时， D1、 D2 均导通， 由于 D1、 D2 导通压降的存在， 则 V+ <V-， Vo=VOL； + 在理想情况下（R3）R1 与 R2，忽略 D1、D2 导通压降 VD） ，上触发电平 VT 、下触发 电平 VT 、窗口宽度ΔVT 分别为：
实验五 电压比较器的研究
Ui（V） Uo 跳变前对应的 Ui 值： 门限电压 Ui =
Uo（V） Uo 跳变前的值： Uo 跳变后的值：
表3 UR（V）
0
Uo（V）
+ -
UTL（V）
UTH（V）
UTH - UTL
图5
4
U TH
R3
R2
R2
U
Z
R2
R3
R3
U
R
，当
UR=0
时，U
TH
R3
R2
R2
U
Z
；
当 U0=−UZ 时，
U TL
R2 R3 R2
UZ
R2
R3
R3
U
R
，当
UR=0
时， U TL
R2 R3 R2
UZ
；
两个门限电压之差称回差电压
ΔUT，即 UT
UTH
UTL
2R2 R3 R2
U
Z
。
它们的输入和输出电压关系为：
当 U+=UTH 时：Ui<UTH 时，
UO=UZ ；
Ui>UTH 时，
UO=-UZ ；
Ui=UTH 时，状态转换。
当 U+=UTL 时：Ui>UTL 时，
UO=-UZ ；
Ui<UTL 时，
UO= UZ ；
Ui=UTL 时，状态转换。
2
三． 实验仪器设备
1．实验箱一个，实验板 A2 一块。 2．双踪示波器一台 3．数字万用表一块
电压比较器可由通用集成运算放大器组成，也可使用专用的集成电压比较器，后者幅度鉴别的精确性及 响应速度方面均优于前者。集成运算放大器构成的电压比较器也是其非线性的一种应用。
电压比较器实验报告
`实验报告课程名称：电路与电子技术实验指导老师：成绩：实验名称：电压比较器及其应用实验类型：电子电路实验同组学生姓名：一、实验目的二、实验内容三、主要仪器设备四、实验数据记录、处理与分析五、思考题及实验心得一、实验目的1．了解电压比较器与运算放大器的性能区别；2．掌握电压比较器的结构及特点；3．掌握电压比较器电压传输特性的测试方法；4．学习比较器在电路设计中的应用。
二、实验内容及原理实验内容1．设计过零电压比较器电路，反相输入端接地，同相输入端接1kHz、1V正弦波信号，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。
2．设计单门限电压比较器电路，同相输入端接1V直流电压，反相输入端接1kHz、1V正弦波信号，测量3．并绘制输出波形和电压传输特性曲线。
4．设计反相输入（下行）滞回电压比较器，反相输入端接1kHz、1V正弦波信号，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。
5．设计窗口电压比较器电路，输入为1kHz、5V三角波信号，设置参考电压Vref1为1V直流电压，参考电压Vref2为4V直流电压，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。
6．设计三态电压比较器电路，输入电压信号Vin为1kHz、5V三角波信号，当输入Vin<Vref2时，输出Vout=VOL；Vin<Vref1时，输出Vout=VOH。
实验原理电压比较器（简称为比较器）是对输入信号进行鉴幅和比较的集成器件，它可将模拟信号转换成二值信号，即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。
可用作模拟电路和数字电路的接口，也可用作波形产生和变换电路等。
比较器看起来像是开路结构中的运算放大器，但比较器和运算放大器在电气性能参数方面有许多不同之处。
运算放大器在不加负反馈时，从原理上讲可以用作比较器，但比较器的响应速度比运算放大器快，传输延迟时间比运算放大器小，而且不需外加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS等数字集成电路。
但在要求不高情况下也可以考虑将某些运算放大器（例如：LM324、LM358、μA741、TL081、OP07、OP27等）当作比较器使用。
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2. 滞回比较器：具有滞回特性；抗干扰能力强。
• 输出电平：uo=±Uom • 门限电压：
UT1
Rf Rf
R2
U REF
R2 Rf R2
U Om
UT 2
Rf Rf
R2
U
REF－
R
f
R2
R2
U Om
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• 跃变方向
UT1
Rf Rf
R2
U REF
Rf
R2
R2
U Om
UT 2
④ 置UREF =+5V；重复②、③；
⑤ 置UREF =－5V；重复②、③；
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波形图举例：
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电压传输特性曲线举例：
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2.窗口比较器
实验步骤：
① VCC=±15V； ② 门限电压URH=－URL=5V； ③ 输入信号ui=12VPP； ④ 测量并绘制输入、输出波形和电
Rf Rf
R2
U REF－ Rf
R2 R2
U Om
• 设ui＜UT2，则u－＜u+，uo＝+Uom。此 时u+＝ UT1，增大ui，直至UT1，再增大， uo从+Uom跃变为 －Uom。
• 设ui＞UT1，则u－＞ u+，uo＝－Uom。 此时u+＝ UT2，减小 ui，直至UT2，再减 小，uo从－Uom跃变为+Uom。
• 当ui<URL时，uo2=－uo1= Uom，D2导通， D1截止；uo=Uom 。
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四．实验内容
1.单限比较器
实验步骤：
R=R1=R2=10K
① 输入ui为200Hz、12VPP三角波信号，置UREF=0； ② 用示波器观察并绘制输入、输出波形；
③ 用李莎茹图形法测量电压传输特性曲线，CH1接ui；
R=10K
D1、D2为普通整流二极管
压传输特性曲线。
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3.滞回比较器 R=R1=R2=Rf =10K
实验步骤：
① VCC=±15V； ② UREF=0，输入信号ui=12VPP； ③ 测量并绘制输入、输出波形和电压传
输特性曲线； ④ UREF=+5V，重复步骤③； ⑤ UREF=－5V，重复步骤③。
电压比较器实验(1)
二．实验仪器、设备
1. GPD-3303D直流稳压电压 2. SDG5112信号源 3. DSO-X2014A数字存储示波器 4. THD-1型数字电路实验箱 5. TL082集成运放一个 6. 2DW231双向稳压二极管一个 7. 电阻、电容、开关二极管等若干
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• 跃变方向：
• ui<0，uo ＝＋Uom • ui>0，uo ＝－Uom
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② 一般单限比较器
反相单限比较器
• 输出电平：uo ＝±Uom； • 门限电压：UT＝UREF；
• 跃变方向： • ui <UREF，uo ＝＋Uom； • ui >UREF，uo ＝－Uom；
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TL082引脚图
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四．集成运算放大器
1. 理想运放的主要性能指标 ① 开环电压放大倍数Aud→∞； ② 输入电阻rid→∞； ③ 输出电阻rod→0。 2. 集成运放的电压传输特性
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3. 集成运算放大器的两个工作区 ① 线性工作区
—运放引入深度负反馈 • “虚短”：u+ = u－ • “虚断”：i+=i－ ≈ 0
② 求门限电压UT 令u+＝u―，求出ui即为UT。
③ 确定输出电压的跃变方向 ui变化时，根据u+与u―大小决定uo的正负。
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五.常见电压比较器
• 单限比较器； • 滞回比较器； • 窗口比较器。
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1. 单限比较器—只有一个门限电压。
① 过零比较器
• 输出电平：uo ＝±Uom • 门限电压：UT＝0
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3.滞回比较器应用—方波发生器
R=R1=R2=Rf =RF=10K,
C=0.01μF ,UZ=±6V。
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4.窗口比较器 — 两个门限电平，且URH>URL
• 当ui>URH时，uo1=－uo2= Uom，D1导通， D2截止；uo= Uom。
• 当URL<ui< URH时，uo1= uo2= －Uom， D1、D2均截止；uo= 0。
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四．集成运算放大器
② 非线性工作区—运放开环或引入正反馈
• 当u＋>u－ 时，输出正饱和电压， 即uo=＋Uom。 • 当u＋<u－ 时，输出负饱和电压， 即uo=－Uom。
③比较器是运放的非线性应用，即工作于非线性区。
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4.运放非线性时分析步骤：
① 确定输出高、低电平值 由输出端外电路决定输出高、低电平值。
三.实验原理
1.电压比较器的基本功能—比较电压的大小 ① 输入电压是模拟信号； ② 比较结果由输出端的高、低电平表示； ③ 使输出电平产生跃变的输入电压值称为门限
（阈值）电压。
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2. 比较器的描述方法: 电压传输特性uo＝f (ui)
传输特性的三个要素： ① 输出高、低电平（值） ② 门限（阈值）电压； ③ 跃变的方向。
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4.滞回比较器应用—方波发生器
实验步骤：
R1=R2=10K， Rf =RF=10K，C=0.01μF
VCC=±15V；记录如下波形图。
uc
0
t
uo
0
t
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5. 选做题
已知窗口比较器的电压传输特性，设计电路并实现。
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五．思考题
1. 将实验中一般单限比较器的同相端接信号，反相端接参考 电压。画出原理电路图和电压传输特性曲线。 2. 已知窗口比较器的电压传输特性，设计电路并分析。