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1、实验七实验七 电压比较器的设计与调试电压比较器的设计与调试 一、实验目的一、实验目的1.进一步理解由集成运放组成的电压比较器进一步理解由集成运放组成的电压比较器的工作原理；的工作原理；2.掌握电压比较器的电路构成及临界特点；掌握电压比较器的电路构成及临界特点；3.学习自行设计和调测电压比较器的方法。学习自行设计和调测电压比较器的方法。二、实验原理二、实验原理 电压比较器广泛用于信号处理、测量、自动电压比较器广泛用于信号处理、测量、自动控制系统以及波形发生电路中。它的功能是比控制系统以及波形发生电路中。它的功能是比较两个电压的大小，通常是将输入信号较两个电压的大小，通常是将输入信号V Vi i与
2、参与参考电压考电压V VR R进行比较，图进行比较，图6-16-1是简单电压比较器原是简单电压比较器原理图。理图。ViVi加在反相端，称为反相电压比较器，如图加在反相端，称为反相电压比较器，如图7-1(b)7-1(b)所示，所示，ViVi加在同相端，称为同相电压比加在同相端，称为同相电压比较器，如图较器，如图7-1(a)7-1(a)。图图7-1 7-1 简单电压比较器及其传输特性简单电压比较器及其传输特性(a)(a)同相电压比较器同相电压比较器 (b)(b)反相电压比较器反相电压比较器 (c)(c)电压比较器传输特性电压比较器传输特性 为了提高比较器的灵敏度和响应速度，为了提高比较器的灵敏度和
3、响应速度，比较器中的运放均工作于比较器中的运放均工作于开环或正反馈状态开环或正反馈状态，其电压放大倍数很高，而输出电压其电压放大倍数很高，而输出电压V Vo o为跳变为跳变的高、低电平，高、低电平的幅值由所加电的高、低电平，高、低电平的幅值由所加电源电压及运放的最大输出电压幅值所决定。源电压及运放的最大输出电压幅值所决定。如图如图6-1(a)6-1(a)所示同相电压比较器中，当所示同相电压比较器中，当V Vi i VVR R时，输出为高电平，即时，输出为高电平，即+V Vomom。如将参考电压如将参考电压V VR R接地，使接地，使V VR R=0=0，则输入信号每经，则输入信号每经过一次零值
4、时，输出电压就会发生跳变，这种比较过一次零值时，输出电压就会发生跳变，这种比较器称为器称为“过零比较器过零比较器”，如图，如图7-27-2所示。所示。图图7-2 7-2 过零比较器及其传输特性过零比较器及其传输特性(a)(a)反相输入过零比较器反相输入过零比较器 (b)(b)同相输入过零比较器同相输入过零比较器 (c)(c)过零比较器传输特性过零比较器传输特性 在简单电压比较器中在简单电压比较器中引入正反馈引入正反馈，即构成迟滞比较器，如，即构成迟滞比较器，如图图7-3(a)7-3(a)所示。该比较器有两个数值不同的门限电压（或阈所示。该比较器有两个数值不同的门限电压（或阈值），传输特性如图值
5、），传输特性如图7-3(b)7-3(b)所示。所示。图图7-3 7-3 同相输入滞回比较器电路（同相输入滞回比较器电路（a a）及传输特性（）及传输特性（b b）实验内容及步骤：实验内容及步骤：1.首先将放大器调零首先将放大器调零;2.按试验电路图接线路按试验电路图接线路,注意以下几点注意以下几点:模拟电路实验箱的用法模拟电路实验箱的用法双电源的连接：双电源的连接：电路元件的连接：电路元件的连接：电路的输入：电路的输入：电路的输出：电路的输出：限幅电路的选择：限幅电路的选择：三、实验内容及步骤三、实验内容及步骤（1 1）过零电压比较器过零电压比较器 1.1.反相输入过零电压比较器：反相输入过零
6、电压比较器：电路如图电路如图7-27-2所示。所示。输入端悬空，用数字万用表测量输入端悬空，用数字万用表测量V VO O的值。的值。正弦信号正弦信号V VI I=1v=1v，f=500Hzf=500Hz，信号从反相端输入，信号从反相端输入，观察输入与输出电压波形的相位关系，测量输出信观察输入与输出电压波形的相位关系，测量输出信号电压的幅值，绘制波形图。号电压的幅值，绘制波形图。改变正弦信号电压的幅值，观察输出信号电压改变正弦信号电压的幅值，观察输出信号电压的变化。的变化。2.2.同相输入过零电压比较器：同相输入过零电压比较器：实验电路如图实验电路如图8-28-2所示。所示。自行设计同相输入过零
7、电压比较器自行设计同相输入过零电压比较器,正弦信号正弦信号V VI I=1v=1v，f=500Hzf=500Hz，且信号从同相端输入；，且信号从同相端输入；用示波器观察输入与输出电压波形的相位关系，用示波器观察输入与输出电压波形的相位关系，且用示波器测量输出信号电压且用示波器测量输出信号电压V V0 0的幅值，分别绘制的幅值，分别绘制输入与输出电压的波形图。输入与输出电压的波形图。（2 2）.滞回电压比较器：滞回电压比较器：1.1.反相输入滞回电压比较器：反相输入滞回电压比较器：E 用信号发生器调节一个正弦信号用信号发生器调节一个正弦信号V VI I=1v=1v，f=500Hzf=500Hz，
8、信号从，信号从反相端输入，观察输入与输出电压波形的相位关系，测量输出反相端输入，观察输入与输出电压波形的相位关系，测量输出信号电压的幅值，绘制波形图。信号电压的幅值，绘制波形图。E V VI I接直流信号源，分别测出接直流信号源，分别测出V VO O由由+V+VOMOM-V-VOM OM，以及由，以及由-V-VOMOM+V+VOMOM时，时，V VI I的临界值（阀值）。的临界值（阀值）。E 画出反相输入滞回电压比较器的电压传输特性。画出反相输入滞回电压比较器的电压传输特性。2.2.同相输入滞回电压比较器同相输入滞回电压比较器 自行设计同相输入滞回电压比较器自行设计同相输入滞回电压比较器,正弦
9、信号正弦信号V VI I=1v=1v，f=500Hzf=500Hz，且信号从同相端输入，且信号从同相端输入,用示波器观用示波器观察输入与输出电压波形的相位关系，且用示波器测察输入与输出电压波形的相位关系，且用示波器测量输出信号电压量输出信号电压V V0 0的幅值，分别绘制输入与输出电的幅值，分别绘制输入与输出电压的波形图。压的波形图。画出同相输入滞回电压比较器的电压画出同相输入滞回电压比较器的电压传输特性。传输特性。（3 3）窗口比较器）窗口比较器 自己设计并验证一窗口比较器自己设计并验证一窗口比较器,要求要求:画出电路图画出电路图,测出门限电压测出门限电压,绘制电压传输特性曲线图绘制电压传输特性曲线图.