实验报告
课程名称：电路与电子技术实验实验名称：电压比较器及其应用
一、实验目的三、主要仪器设备五、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，同相输入端接量3．并绘制输出波形和电压传输特性曲线。
指导老师：成绩：实验类型：电子电路实验
同组学生姓名：
二、实验内容
四、实验数据记录、处理与分析
1kHz、1V正弦波信号，测量并绘制输出
1V直流电压，反相输入端接
1kHz、1V正弦波信号，测
实用标准
4．设计反相输入（下行）滞回电压比较器，反相输入端接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、1V正弦波信号，测量并绘制输出波形
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Vout=VOL
；Vin Vin为1kHz、5V三角波信号，当输入。 Vin 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。常见的比较器电路有过零比较器、门限比较器、滞回比较器、窗口比较器和三态比较器等。常用的电压比较器有： 比较器看起来像是运算放大器的开环应用， LM339、LM393、LM311等。运算放大器在不加负反馈时， 从原理上讲可以用作比较器， 但比较器和运算放大器之间有许多明显的不同之处。因此只有在特殊的情况下，可将运算放大器当作比较器使用。 运算放大器是一种为在负反馈条件下工作所设计的电子器件， 其设计重点是保证在负反馈条件下的稳 定性，压摆率和最大带宽等。通常运算放大器的开环增益非常高，在开环情况下只能处理输入差分电压非常小的信号。运算放大器的响应时间与比较器相比会慢得多。 文案大全 实用标准 比较器的输入为两路模拟信号，输出为二进制数字信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。有时也将比较器称为 1位A/D转换器。 与运算放大器一样，比较器输入级也具有诸多特性，如失调电压、偏置电流以及共模电压范围。只有当其影响到开关点时，这些参数的值才会引起我们的关注。 A.集电极开路输出：集电极开路输出比较器使用时需要外接上拉电阻 R_PLL，上拉电阻与逻辑电源 Vs+相连，逻辑电源的电压值，决定了比较器的可输出电压值。采用集电极开路输出的比较器可与各种逻辑器件系列连接，并可实现线与逻辑。 B.集电极/发射极开路输出：集电极 /发射极开路输出比较器使用时需要外接上拉或下拉电阻 R_PLL。 C.漏极开路输出：漏极开路输出比较器使用时需要外接上拉电阻R_PLL，采用上拉电阻与逻辑电源 Vs+相连，逻辑电源的电压值，决定了比较器的可输出电压值。采用集电极开路输出的比较器可与各种逻辑器件系列连接，并可实现线与逻辑。 D.推挽式输出：推挽输出不需要外接上拉电阻器，其输出逻辑电平取决于比较器的电源电压。 文案大全 实用标准 三、主要仪器设备 集成运算电路实验板、通用运算放大器 LM339、LM393、LM311、电阻电容等元器件、 MS8200G型数 字多用表；XJ4318型双踪示波器；XJ1631数字函数信号发生器；型可调式直流稳压稳流电源 。 DF2172B型交流电压表；HY3003D-3 四、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。当输入电压输出??out=??OH。 ??in≤??out时，输出??out=??OL；反之，当输入电压??in≥??out时， 实验仿真： 实验记录： 文案大全 实用标准 ②【基本单门限比较器电路】 单门限比较器的输入信号输入电压Vin>Vref Vin 接比较器的同相输入端，反相输入端接参考电压 VOH；当输入电压 Vin VOL。 时，输出为高电平时，输出为低电平 实验仿真 文案大全 实用标准 实验记录（由于实验室没有如仿真第一幅图的输入信号，故在实验时用正弦信号代替，并做仿真如上所示） ③【正基准电压的单电源比较器电路】 实验仿真 文案大全 实用标准 实验记录 上述三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。 ④【迟滞比较器电路】 迟滞比较器具有迟滞回线形状，两个门限电电压，分别称为上门限电压VTH 和下门限电压 VTL 两者差为门限宽度或迟滞宽度 ，即?????=??????-?????? 。当迟滞比较器的同相输入端接输入电压，反相输入端接参考电压时，输入电压从低值达到超过上门限电压VTH时，比较器输出从低的 VOL 到高的VOH 翻转，称为同相滞后比较器，或称为上行迟滞比较 文案大全 ， 实用标准 器；反之，反相输入端接输入电压，同相输入端接参考电压，称为反相滞后比较器，或称为下行迟滞比较器。 实验仿真（由于实验室未提供LM339芯片，故此实验只做仿真） ⑤【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之间。 Vout Vin是否处于上下两个门限电压 实验仿真 文案大全 实用标准 ⑥【方波发生电路】 由比较器可构成音频方波振荡器，改变电容器 C1的电容量可改变输出方波的频率。 实验仿真 实验记录 文案大全 实用标准 五、思考题及实验心得 【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。否则一旦出现线路接错，很容易就会烧掉运放。 （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，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）三角波、方波发生器的产生可以由比较器＋ RC电路或者比较器＋积分器（由积分器 A1与滞回比 较器A2等组成的三角波、方波发生器电路如上图所示。在一般使用情况下，和波的占空比不为 50%，或三角波的正负幅度不对称时，可通过改变和 VΘ2都接地。只有在方 VΘ2的大小和方向加以调整。）来 实现，具体采用哪种方式，应该具体问题具体分析，找到最适合的方法。用比较器＋积分器方法时要注意对称调节点V+ 1和零位调节点 VΘ2。 （四）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。我们不能轻易相信电阻的色环等标称值，有些元器件由于长时间放置，老化，或者本身就具有较大的误差，标称值与实际值有很大的差别，元器件的实际值在实验前均需重新测定，否则直接做实验很容易出现较大误差甚至错误，而且不利于实验矫正。 文案大全 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容