厦门大学电子技术实验十集成运算放大器构成的电压比较器..

1、.实验报告实验名 称：实验十集成运算放大器构成的电压比较器系别：班号：实验组别：实验者姓名：学号：实验日期：实验报告完成日期：可编辑.指导教师意见：目录二、实验原理3三、实验仪器5四、实验内容及数据51. 单限电压比较器52. 施密特电压比较器7五、 实验总结9可编辑.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

2、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。图1(b) 为其电压传输曲线。由于理想集成运放在开环应用时，AV 、Ri 、Ro 0；则当 Vi<E R 时，VO=V OH ；反之，当 Vi>E R 时，VO=V OL ；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。图 1(c) 为反相单限电压比较器的应用波形变换应用。可编辑.2. 集成运算放

3、大器构成的施密特电压比较器：集成运算放大器构成的施密特电压比较器电路如图2(a) 所示。图2(b) 为其电压传输特性曲线。当 VO=VOH 时，V 1VTR2VOHR3ER；VT称为上触发电R2R2R3R3平；当 VO=VOL 时，V2VTR2VOLR3ER；VT称为下触发电R2R2R3R3平；回差电平： VT VTVT当 Vi 从足够低往上升，若 Vi>V T+ 时，则 Vo 由 VOH 翻转为 VOL ；当 Vi 从足够高往下降，若 Vi<V T- 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

4、状，又称为迟滞比较器；由于输入足够低时，输可编辑.出为高；输入足够高时，输出为低；故称为反相施密特电压比较器；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，则电路为同乡施密特电压比较器。图 2(c) 为反相施密特电压比较器的应用波形变换应用。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、实验内容及数据1. 单限电压比较器 ：（1）按图 1(a) 搭接电路，其中R1=R 2=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

5、：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 输入，VO 接示波器 Y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。（3）用直流电压表测量参考电压ER 值，调节 ER，观察特性曲线的转换电平 VT 随 ER 的变化情况；当VT=1V ，记下 ER 的值，定量记录电压传输特性曲线；ER 增大， VT 增大，曲线向右移动。ER 减小， VT 减小，曲线向左移动。可编辑.VT = 1V 时， ER = 1.070VVOH = 10.0250V ，VOL = -12.2500VVOHVTVOL（ 4）当 VT=1V

6、，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 值；改变 RW ，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 为对称波形？输入输出波形图：可编辑.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，所以此时 VO 为对称方波。2. 施密特电压比较器 ：（1）按图 2(a) 搭接电路，其中R1 =R 3=10k ，R2 为 10k 电位器， E

7、R 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；（3）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=1V ，定量记录电压传输特性曲线；VT=4V ，ER=1V 时，电压传输特性曲线如图所示。可编辑.VT+=3.59625V，VT-=-427.50mVVOH = 11.2500VVOL = -10.6250V（ 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；RW 增大时， VT+ 和 VT- 同时增大，曲线向右移动。RW 减小时， VT+ 和 VT- 同时减小，曲线向左移动。ER = 0V 时， VT+=2.00750V，VT-=-2.05500V。（ 5）令示波器工作在内扫描方式(V-t) ，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 R,观察 E 减小时， V+的变化情况。的正脉宽 tuWRo输入输出波形图：可编辑.Vi 、 Vo 波形如图所示。用示波器测得VT+=2.12500V，VT-=-2.43750V；ER 减小时，正脉宽tu+ 变小。五、实验总结1、通过本次实验掌握了电压比较