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電壓比較器實驗--模擬電路實驗箱

一、實驗目的
1、掌握比較器的電路構成及特點。
2、學會測試比較器的方法。
二、實驗原理
電壓比較就是將一個模擬量的電壓信號去和一個參考電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產生躍變，通常用于越限報警，模數轉換和波形變換等場合。
1、過零比較器
如圖12-1所示為反相輸入方法的過零比較器，利用兩個背靠背的穩壓管實現限幅。集成運放處于工作狀態，由于理想運放的開環差模增益

。
因此，當

<0時，

（為最大輸出電壓）＞

，導致上穩壓管導通下穩壓管反向擊穿

。
當

>0時，

，導致上穩壓管反向擊穿，下穩壓管正向導通

，其比較器的傳輸特性為：

2、反相滯回比較器
如圖12-2所示，利用疊加原理求得同相輸入端的電位為:

若原來

，當

逐漸增大時，使

從跳變到

所需的門限電平用

表示，

若原來的

，當

逐漸減小，使

從跳變

為所需的門限電平用

表示，則

上述兩個門限電平之差稱為門限寬度線回差，用Δ

表示

門限寬度

的值取決于

及

、

的值與參考電壓

無關，改變

的大小可同時調節V_T+、V_T-的大小，滯回比較器的傳輸特性可左右移動，但滯回曲線的寬度將保持不變。
3、同相輸入滯回比較器
如圖12-3，由于

故

利用疊加原理可得：

即為閾值

滯回曲線圖示：

三、儀器設備
1、雙蹤示波器
2、信號發生器
3、數字萬用表
4、集成運算放大電路模塊
四、預習要求
1、分析圖l2-1電路，弄清以下問題：
(1) 比較器是否要調零?原因何在?
(2) 比較器兩個輸入端電阻是否要求對稱?為什么?
(3) 運放兩個輸入端電位差如何估計?
2、分析圖12-2電路，計算：
(1) 使V₀由

變為

的V_i 臨界值。
(2) 使V₀由

變為

的V_i 臨界值。
(3) 若由V_i輸入有效值為lV正弦波，試畫出V_i- V₀波形圖。
3、分析圖l2-3電路，重復2的各步。
4、按預習內容準備記錄表格及記錄波形的坐標紙。
五、實驗內容
1、過零比較器
實驗電路如圖12-1所示

圖12-1過零比較器
(1) 按圖接線，V_i懸空時測V₀電壓。
(2) V_i輸入500Hz有效值為lV的正弦波，觀察V_i-V₀波形并記錄。
(3) 改變V_i幅值，觀察V₀變化。
2、反相滯回比較器
實驗電路如圖l2-2所示

圖12-2反相滯回比較器
(1) 按圖接線，并將R_F調為100K， V_i接DC電壓源，測出V₀由

→

時V_i的臨界值。
(2) 同上，V。由

→

。
(3) V_i接500Hz有效值lV的正弦信號，觀察并記錄V_i- V₀波形。
(4) 將電路中R_F調為200K，重復上述實驗。
3、同相滯回比較器。實驗電路為圖12-3所示

圖12-3 同相滯回比較器
(1) 參照(二)自擬實驗步驟及方法。
(2) 將結果與(二)相比較。
六、實驗報告
1、整理實驗數據及波形圖。并與預習計算值比較。
2、總結幾種比較器特點。

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