实验九  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 实验仪器

1、双踪示波器；2、数字万用表

三 实验原理

1、图9-1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，输入电压Ui加在反相输入端。图9-1（b）为（a）图比较器的传输特性。

                              图9-1  电压比较器

当Ui<UR时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其箝为在稳压管的稳定电压Uz，即：Uo=Uz。

当Ui>UR时，运放输出低电平，Dz正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降UD，即：Uo=-UD。

因此，以UR为界，当输入电压Ui变化时，输出端反映两种状态。高电位和低电位。

2、常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器（又称Schmitt触发器）、双限比较器（又称窗口比较器）等。

图9-2为简单过零比较器

                              图9-2  过零比较器

1） 图9-3为具有滞回特性的过零比较器。

 过零比较器在实际工作时，如果Ui刚好好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，Uo将会不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此就需要输出特性具有滞回现象。如图9-3：

                     图9-3   有滞回特性的过零比较器

从输出端引入一个电阻分压支路到同相输入端，若Uo改变状态，U点也随着改变点位，使过零点离开原来位置。当Uo为正（记作U），则当UD> U后,Uo再度回升到UD，于是出现图（b）中所示的滞回特性。- U与U的差别称为回差。改变R2的数值可以改变回差的大小。

2） 窗口（双限）比较器

               图9-4     两个简单比较器组成的窗口比较器

简单的比较器仅能鉴别输入电压Ui比参考电压UR高或低的情况，窗口比较电路是由两个比较器组成，如图9-4所示，它能指示出Ui值是否处于和之间。

四、实验内容

1、过零电压比较器

（1）如图9-5所示在运放系列模块中正确连接电路，打开直流开关，用万用表测量Ui悬空时的Uo电压。

（2）从Ui输入500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui—Uo波形。

                       图9-5    过零比较器

实验结果：（1）Ui悬空时Uo=6.82V；

         （2）Uimm=2.083V   f=499.8HZ 时，Uomm=13.8V；Ui-Uo波形如下：

                           

2、反相滞回比较器

图9-6  反相滞回比较器

（1）如图9-6所示正确连接电路，打开直流开关，调好一个-4.2V~+4.2V可调直流信号源作为Ui，用万用表测量出Ui由+4.2V~-4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值。

（2）同上，测出Ui由-4.2V~+4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值。

（3）把Ui改为接500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui—Uo波形。

实验结果：

（1）Ui的临界值为-0.63V

（2.）Ui的临界值为：0.63V

（3）Uimm=2.08V  f=500HZ时，Uomm=13.9V；Ui—Uo波形如下：

                             

3、同相滞回比较器

图9-7  同相滞回比较器

（1）如图9-7所示正确连接电路，打开直流开关，调好一个-4.2V~+4.2V可调直流信号源作为Ui，用万用表测量出Ui由+4.2V~-4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值。同上，测出Ui由-4.2V~+4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值。把Ui改为接500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui—Uo波形。

（2）将结果与2相比较

实验结果：

（1）Ui由+4.2V~-4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值为-0.71V，具体数据如下：

（2）Ui由-4.2V~+4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值为0.71V，具体数据如下：

4、窗口比较强

参照图9-4正确连接电路，从Ui输入500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui—Uo波形及其传输特性。

                    

 

第二篇：电压比较器仿真实验报告

电压比较器

时间6月6日

实验目的：

1)  熟悉使用仿真软件；

2)  进一步了解运放的特性。

实验器材：

装有Multisim仿真软件的计算机一台。

实验原理：

通过一个开环状态的运放将其正、反向输入端作为电压比较端，当同相端电压高于反相端时，输出电压为正最大值，当同相端电压低于反相端电压时，输出负最大值，下面通过仿真实验来实现此功能，

实验步骤：

1)  打开仿真软件将以下电路连接好；

2)  给运放输入正玄波后启动仿真；

3)  打开示波器调节各值后达到以下两个波形

（红色为输入，蓝色为输出）

实验结论（结果）：

通过以上实验证明，理论值成立，电路将输入的正玄波变成了输出的正最大值和负最大值。