实验15 电压比较器

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：__ _模拟电压比较器_______实验类型：__模电______________同组学生姓名：________________

一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）

七、讨论、心得

一、实验目的和要求

1.了解模拟电压比较器的基本工作原理。

2.掌握典型比较器芯片的结构、及其与运算放大器的性能区别。

3.学会比较器典型应用电路的分析、组建、调试与相关参数测试。

4.学习一些比较器的实用型应用电路。

二、实验内容和原理

实验内容：

基本使用：过零比较器、单门限比较器。

典型应用：窗口比较器、三态比较器。

实用电路：滞回比较器、非正弦波发生器。

参数分析、电路调试。

实验原理：

模拟电压比较器：

根据对两个输入的模拟信号大小比较，使电路的输出在两个极限电平+V om和–V om之间转换。

模拟电压比较器：非线性，响应快，延迟小，可直接驱动数字电路；

运算放大器：以负反馈条件工作为主，线性、稳定。

模拟电压比较器输出原理：

集电极开路（OC）输出需外接上拉电阻R；输出高电平受V CC1控制。（方便与各类逻辑器件连接）

（线与功能）

单门限比较器（同向）：

（特性曲线）过零比较器（同向）：

装

订

线

滞回比较器（同向）：

非正弦波发生器

A、R1、R2：反向滞回比较器；R、C：电容充放电回路；R0、D Z1、D Z2：双向限幅电路。

基本振荡原理：输出电压v ORC电路积分；利用电容C上的充放电电压v C取代外加的输入信号v S；v S与v +比较后，产生振荡。

三、主要仪器

实验箱导线LM358 LM393 信号发生器示波器万用表

四、操作方法和实验步骤

1.检查实验箱元件是否完整，元件能否正常工作

2.设计实验电路所需参数

3.按照电路图完成电路的连接。

4.用示波器观察波形

5.调整电路得到正确的参数得到结果

五、实验数据记录和处理

1.单门限比较器（R=20kΩ，f=1kHz，V REF=1V）

输入正弦波，可以发现当信号瞬时值超过1V时，输出端为高电平，而小于1V时，则为低电平。与理论情况相同，实验成功。

2.过零比较器（R=20kΩ，f=1kHz）

输入正弦波，可以发现同相时，输出高电平，反相时，输出低电平，同理论一致。实验

成功。输出特性曲线如下图

当增大输入信号频率时，输出波形会出现失真的情况。（17kHz）

出现了相位差和波形失真的情况。

3.窗口比较器（R1=R3=20kΩ，R2=10kΩ，f=50Hz，V RH=3V，V RL=1V）

由图可以看出，输入电压较大时，输出高电平，输入较小时，也是高电平，而在中间部分则是低电平输出特性曲线：

符合理论，实验成功

4.三态比较器

和理论一样输出了三种状态，输出特性曲线也比较正确。

5.滞回比较器

输入正弦波信号，输出的是方波信号。具有一定的相位偏移。而改变VREF的值，则会改变比较器的回差电压。

非正弦波发生器

通过自激振荡，输入了方波信号，而输出了锯齿波的信号

实验参数：C=1uf R=10kΩR1=10kΩ，R2=200kΩ

参数分析：f=525Hz，实际情况为457Hz,相差不大，主要原因可能是出在导线电阻上。选用的导线都比较长。

六、实验结果与分析

实验任务基本完成，实验比较成功。具体参数分析在实验数据中已经分析了

七、思考与讨论

实验中出现了几个问题

（1）在使用LM393时，输出信号需要接一个上拉电阻，开始时没有接，导致输出的结果与理论不一致。原因是线与结构。

（2）使用LM358构建窗口比较器时，频率要低，100Hz一下才行，因为LM358的压摆率太低，频率过高的话无法转换，无法得到结果。所以输入信号的频率一定要低，大概100Hz一下才能得到正确的波形。

（3）非正弦波发生器可以从波形上看出来产生的方波存在一定的失真，猜测可能的原因时由于频率设计得太大。