电压比较器实验(1)

限（阈值）电压。
2. 比较器的描述方法 : 电压传输特性 u o ＝ f ( u i ) 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。
Fra Baidu bibliotek．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 A ud →∞ ；
② 输入电阻 r id →∞ ；
③ 输出电阻 r od → 0 。
⑤ 置 U REF = － 5V ； 重复②、③ ；
波形图举例：
电压传输特性曲线举例：
2. 窗口比较器 实验步骤：
① VCC=±15V；
② 门 限电压 U RH = － U RL = 5 V ； ③ 输 入信号 u i =12V PP ； ④ 测 量并绘制 输入、输出 波形和
R =10K
D1、D2为普通整流二极管
电 压传输特性曲线 。
3. 滞回比较器 实验步骤：
① VCC=±15V；
② U REF =0 ，输入信号 u i =12V PP ； ③ 测 量 并绘制输入、输出波形和电 压 传 输特性曲线；
R=R1=R2=Rf =10K
④ U REF =+5V ，重复步骤③； ⑤ U REF = － 5V ，重复步骤③。
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
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
五 . 常见电压比较器
• 单限比较器； • 滞回比较器； • 窗口比较器。
1. 单限比较器 — 只有一个门限电压。
① 过 零 比较器
• 输 出 电平： u o ＝± U om • 门 限 电压： U T ＝ 0 • 跃 变 方向：
• u i <0 ， u o ＝＋ U om • u i >0 ， u o ＝－ U om
② 一般单限比较器
• 输出电平： u o ＝ ± U om ； • 门限电压： U T ＝ U REF ； • 跃变方向： • u i < U REF ， u o ＝ ＋ U om ； • u i > U REF ， u o ＝ － U om ； 反 相 单限比较器
2. 滞回比较器：具有滞回特性；抗干扰能力强。
2. 集成运放的电压传输特性
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
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 u o = ＋ U om 。 • 当 u ＋ < u － 时，输出负饱和 电压， 即 u o = － U om 。
电压比较器及其应用 实验
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. 掌握比较器在电路设计中的应用。
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
• 输出电平 ：uo=±Uom
• 门 限电压：
UT 1
UT 2
Rf R f R2
Rf
U REF
R2 U Om R f R2
R2 U REF－ U Om R f R2 R f R2
• 跃变方向
UT 1
Rf R f R2
U REF
Rf R2 R2 U U － U Om U Om T 2 REF R f R2 R f R2 R f R2
• 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。
3. 滞回比较器应用—方波发生器
D1截止；uo=Uom 。
四．实验内容
1. 单限比较器
实验步骤：
R = R 1 = R 2 =10K
① 输 入 u i 为 200Hz 、 12V PP 三角波信号，置 U REF =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 u i ；
④ 置 U REF =+5V ；重复②、③；
4. 滞回比较器应用—方波发生器
实验步骤：
VCC=±15V；记录如下波形图。
uc
0 R1=R2=10K， Rf =RF=10K，C=0.01μF
t t
uo
0
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。
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。
③比较器是运放的非线性应用，即工作于非线性区。
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。 ② 求门限电压UT
令 u + ＝ u ― ，求出 u i 即为 U T 。
③ 确定输出电压的跃变方向 u i 变化时，根据 u + 与 u ― 大小决定 u o 的正负。
R=R1=R2=Rf =RF=10K,
C=0.01μF ,UZ=±6V。
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。 • 当ui<URL时，uo2=－uo1= Uom，D2导通，
TL082 引 脚图