电子技术实验报告—实验10集成运算放大器构成的电压比较器

1、电子技术实验报告实 验 名 称：集成运算放大器构成的电压比较器系 别：班 号：实验者姓名：学 号：实 验 日 期：实验报告完成日期：目录一、实验目的3二、实验原理31. 集成运算放大器构成的单限电压比较器32. 集成运算放大器构成的施密特电压比较器4三、实验仪器4四、实验内容51. 单限电压比较器52. 施密特电压比较器10五、实验小结与疑问13一、实验目的1. 掌握电压比较器的模型及工作原理2. 掌握电压比较器的应用二、实验原理电压比较器主要用于信号幅度检测鉴幅器；根据输入信号幅度决定输出信号为高电平或低电平；或波形变换；将缓慢变化的输入信号转换为边沿陡峭的矩形波信号。常

2、用的电压比较器为：单限电压比较器；施密特电压比较器窗口电压比较器；台阶电压比较器。下面以集成运放为例，说明构成各种电压比较器的原理。1. 集成运算放大器构成的单限电压比较器集成运算放大器构成的单限电压比较器电路如图1（a）所示。由于理想集成运放在开环应用时，AV、Ri、Ro0；则当Vi<ER时，VO=VOH；反之，当Vi>ER时，VO=VOL；由于输出与输入反相，故称之为反相单限电压比较器；通过改变ER值，即可改变转换电平VT（VTER）；当ER=0时，电路称为“过零比较器”。同理，将Vi与ER对调连接，则电路为同相单限电压比较器。2. 集成运算放大器构成的施密特电压比较器集成运算

3、放大器构成的施密特电压比较器电路如图2（a）所示。当VO=VOH时，V+1=VT+=R2R2+R3VOH+R3R2+R3ER；VT+称为上触发电平；当VO=VOL时，V+2=VT-=R2R2+R3VOL+R3R2+R3ER；VT-称为下触发电平；回差电平：VT=VT+-VT-当Vi从足够低往上升，若Vi>VT+时，则Vo由VOH翻转为VOL；当Vi从足够高往下降，若Vi<VT-时，则Vo由VOL翻转为VOH。由于VT+、VT-不相等，故称为双限电压比较器，而其电压传输特性曲线具有迟滞回线形状，又称迟滞比较器；由于输入足够低时，输出为高；输入足够高时，输出为低；故称为反相施密特电压比

4、较器；通过改变ER值，即可改变上、下触发电平VT+、VT-；同理，将Vi与ER对调连接，则电路为同相施密特电压比较器。三、实验仪器1. 示波器1台2. 函数信号发生器1台3. 数字万用表1台 4. 多功能电路实验箱1台 四、实验内容1. 单限电压比较器 （1） 按图1（a）搭接电路，其中R1=R2=10k，ER由实验箱提供；（2） 观察图1（a）电路的电压传输特性曲线；电压传输特性曲线的测量方法：用缓慢变化信号（正弦、三角）作Vi(Vip-p=15V、f=200Hz)，将Vi=接示波器X（CH1

5、）输入，VO接示波器Y（CH2）输入，令示波器工作在外扫描方式（X-Y）；观察电压传输特性曲线。实验观察到的波形图：（X-Y）：仿真观察到的波形图：可以看到波形中间出现了失真，推测是输入电压过大，超过了电路的允许范围，将Vip-p改为12V后，波形正常。（3） 用直流电压表测量参考电压ER值，调节RW，观察特性曲线的转换电平VT随ER的变化情况；当VT=1V时，记下ER的值，定量记录电压传输特性曲线；当VT=1.00000V时，ER=1.1506V；（4） 当VT=1V时，令示波器工作在内扫描方式（Vt），同时观察并画出Vi、VO波形；根据电路工作原理，用示波器测量Vi的转换电平VT值；改变R

6、W，观察ER减小时，VO正脉宽tu+的变化情况；当ER=0时，观察VO波形，说明为什么当Vi直流成分为0时，VO为对称方波？实验观察到的波形图：画出的波形：当ER减小时，正脉冲的宽度逐渐变小。当ER=0时，VT=0，此时Vi>VT和Vi<VT的波形是对称的，所以就产生了VO为对称波形。2. 施密特电压比较器（1） 按图2（a）搭接电路，其中R1=R3=10k，R2为10k电位器，ER由实验箱提供； （2） 用电压传输特性曲线测量方法观察图2（a）电路的电压传输特性曲线；实验观察到的波形图：仿真观察到的波形图（vip-p=13V）：（3）

7、60;调节R2电位器，观察VT变化情况；当VT=4V，调节RW，用直流电压表测量ER的值，当ER=2V，定量记录电压传输特性曲线；VT=4.02500V，ER=2.002V（4） 调节RW,观察电压传输特性曲线的变化情况，当ER=0V时，测量VT-、VT+的值；当ER=0.002V时，VT+=1.99500V，VT-=-2.06500V（5） 令示波器工作在内扫描方式，同时观察并画出Vi、VO波形；根据电路工作原理，用示波器测量Vi的转换电平VT-、VT+的值；改变RW,观察ER减小时，Vo的正脉宽的变化情况。实验观察到的波形：画出的波形：ER减小时，Vo的正脉宽变小。五、

8、实验小结与疑问实验小结：1.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。 2.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。 3.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