电压比较器实验报告

专业：电气工程卓越人

才

`实验报告

课程名称：电路与电子技术实验指导老师：周箭成绩：

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：

邓江毅

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、实验数据记录、处理与分析

①【过零电压比较器电路】

过零电压比较器是电压比较电路的基本结构，它可将交流信号转化为同频率的双极性

矩形波。常用于测量正弦波的频率相位等。当输入电压V in≤V out时，输出V out=V OL；

反之，当输入电压V in≥V out时，输出V out=V OH。

实验仿真:

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实测实验记录：

由于时间不足，没有做过零比较器的相关实测

②【基本单门限比较器电路】

单门限比较器的输入信号Vin 接比较器的同相输入端，反相输入端接参考电压Vref （门限电平）。当输入电压Vin>Vref 时，输出为高电平VOH；当输入电压Vin

实验仿真

实测实验记录

(未接上拉电阻）

（接了上拉电阻）

（电压传输特性曲线）

（改变比较电压Vref=2.52V）

(改变边角电压Vref=-2.52V)

（输入方波）

（放大）

改变输入正弦波的频率进行测量：

（输入正弦波20KHZ）

（输入正弦波50Khz）

（输入正弦波100KHZ）

（输入正弦波500KHZ）

改用运放LM358：

（输入正弦波1KHZ）

（输入正弦波2KHZ）

（输入正弦波20KHZ）

（输入正弦波50KHZ）

（输入正弦波100KHZ）

（输入正弦波500KHZ）

分析：对比运放LM358和LM393，发现LM393对于高频段的正弦波输入有更好的输出响应（失真度远低于运放LM358）

上述两种电路都是将基准电压连接至反相输入端，并将信号电压连接至同相输入端，利用两输入端子之间的差动输入电压动作，因此信号电压与基准电压即使任意互换，除了输出的动作会反相外，对电路并不会造成任何问题。

③【窗口比较器电路】

窗口比较器又称为双限比较器。窗口比较器的特点是当输入信号单方向变化时，可使输出电压Vout跳变两次，即窗口比较器提供了两个阈值和两种输出稳定状态可用来判断Vin是否处于上下两个门限电压之间。

实验仿真：（去掉两个二极管后）

实测结果：

放大观察抖动的具体波形

李萨茹图形：

④【三态比较器】

实验原理图：

采用R1=R2=R3=10kΩ，R=R=20KΩ

实测结果图：

李萨如图：

⑤【方波发生电路】

由比较器可构成方波振荡器，改变电容器C1的电容量可改变输出方波的频率。在一开始调试电路的时候由于参数选择不合理得不到一个好的方波波形。因此我用multism对该电路进行了仿真。在仿真时我选取了C=0.01uF

实验仿真

（得到的仿真波形图）

然后我用仿真的参数进行了实测，也得到了比较好的方波波形：

（实测记录）

三、心得及实验中出现的问题

【实验心得】

（一）在做运放实验时，接线需要小心谨慎，特别是对于偏置电压的接入，一定要判断清楚恒压源的正负极才能接入。在做窗口比较器时，我们一开始设置的VRH （-5V）< VRL（5V），

实际上是接反了，没有注意到这个问题，因此我们一开始得出的波形比较奇怪。

（二）对于集成运放基本运算电路实验，在做实验前先进行软件仿真了解其基本特性是一个很好的方法。这样能够使得自己在自己动手做实验对于实验结果有一定的预期。在做方波发生电路时，虽然知道三要素法，也根据三要素法算出了一组数据。但是连入实际电路中却得不到一个正弦波。后来我就用multism对该电路进行了仿真，发现只有在输出端接上上拉电阻（这个电阻的值很随意）才能得到一个比较好的方波波形。在实测不出结果时先进行仿真，不但可以提高做实验的效率，而且也是减小实验失误的有效方法之一。（三）实验前应检验电路元器件，包括是否损坏，以及标称值与实际值的差异。我们在做三态比较器时，一开始观察的波形的VPP=30V，用万用表测量发现我们的稳压管根本没有正常工作。在换了一组稳压管后，发现出来的波形才是正确的。