广州大学学生实验报告

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第二篇：模电实验报告电压比较器

实验十电压比较器

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、仪器设备

1、双踪示波器

2、信号发生器

3、数字万用表

三、预习要求

电压比较器的功能是比较两个电压的大小。例如，将一个信号电压Ui和另一个参考电压Ur进行比较，在Ui>Ur和Ui<Ur两种不同情况下，电压比较器输出两个不同的电平，即高电平和低电平。常用的电压比较器有简单电压比较器、滞回电压比较器和窗口电压比较器。

1、过零比较器

过零比较器是将信号电压Ui与参考电压零进行比较。电路由集成运放构成，对于高质量的集成运放而言，其开环电压放大倍数很大，输入偏置电流、失调电压都很小。若按理想情况考虑时，则集成运放开环工作时

当      Ui>0时，Uo为低电平

          Ui<0时，Uo为高电平

电压传输特性曲线

2、滞回电压比较器

滞回电压比较器是由集成运放外加反馈网络构成的正反馈电路，Ui为信号电压，Ur为参考电压值，输出端的稳压管使输出的高低电平值为±Uz。

电压传输特性曲线

可以看出，当输入电压从低逐渐升高或从高逐渐降低经过0电压时，Uo会从一个电平跳变为另一个电平，称0为过零比较器的阈值。阈值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。

四、实验内容

1、过零比较器

实验电路如图10-1所示

(1)按图接线Vi悬空时测Vo的电压。

实验测得Vi悬空时测Vo的电压为5.83V。

(2) Vi输入500HZ有效值为1V的正弦波，观察Vi和Vo波形并记录。

输出电压：Uo=6.622 V

(3)改变Vi幅值，观察Vo变化。

增大Vi值测得Vi和Vo波形如下：

当Ui<0时，由于集成运放的输出电压Uo’=+Uom，使稳压管D₂工作在稳压状态，所以输出电压Uo=Uz；当Ui>0时，由于集成运放的输出电压Uo’=-Uom，使稳压管D₁工作在稳压状态,所以输出电压Uo=-Uz。

2、反相滞回比较器

实验电路如图10-2所示

(1)按图接线，并将R_P1调为100K，Vi接DC电压源，测出Vo由+Vom→- Vom时Vi的临界值。

实验结果：U_TH1 =659mV

(2)同上，Vo由-Vom→+ Vom时Vi的临界值。

实验结果：U_TH2=660mV

(3) Vi接500HZ有效值为1V的正弦波信号，观察并记录Vi和Vo波形。

输出电压： Uo=6.622 V

(4)将电路中R_P1调为200K，重复上述实验。

       集成运放的反向输入端电位U_N=Ui，同向输入端电位U_P=R₂Uz/(R₂+R₃)，令U_N=U_P得到阈值电压U_TH=R₂Uz/(R₂+R₃)。假设Ui<U_TH，那么U_N一定小于U_P，因而Uo=+Uz，所以U_P=+U_TH。只有当输入电压Ui增大到+ U_TH，再增大一个无穷小量时，输出电压Uo才会从+ U_TH跃变为U_TH。同理，假设Ui>U_TH，那么U_N一定大于U_P，因而Uo=Uz，所以U_P=U_TH。只有当输入电压Ui减小到U_TH，再减小一个无穷小量时，输出电压Uo才会从U_TH跃变为+U_TH。

3、同相滞回比较器

实验电路如图10-3所示

(1)按图接线，并将R_P1调为100K，Vi接DC电压源，测出Vo由+Vom→- Vom时Vi的临界值。

实验结果：U_TH1 =653mV

(2)同上，Vo由-Vom→+ Vom时Vi的临界值。

实验结果：U_TH2=653mV

   (3) Vi接500HZ有效值为1V的正弦波信号，观察并记录Vi和Vo波形。

输出电压： Uo=6.659V

(4)将电路中R_P1调为200K，重复上述实验。

(5)将实验结果与2相比。

  相比可知电路阈值相同，只是输出电压Uo相位相反。

集成运放的反向输入端电位U_N=0，同向输入端电位U_P=R₂Uz/(R₂+R₃)+ R₃Ui/(R₂+R₃)，令U_N=U_P得到阈值电压U_TH=R₂Uz/R₃。假设Ui<U_TH，那么U_N一定大于U_P，因而Uo=Uz，当输入电压Ui增大到+ U_TH，再增大一个无穷小量时，输出电压Uo才会从U_TH跃变为+U_TH。同理，假设Ui>U_TH，那么U_N一定小于U_P，因而Uo=+Uz，当输入电压Ui减小到U_TH，再减小一个无穷小量时，输出电压Uo才会从+U_TH跃变为U_TH。