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..doc

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： 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 5 1. 单限电压比较器 5 2. 施密特电压比较器 7 五、 实验总结 9 一、实验目的 掌握电压比较器的模型及工作原理? 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。下面以集成运放为例，说明构成各种电压比较器的原理。 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ViER时，VO=VOH；反之，当ViER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（VT≈ER）；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。 集成运算放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，称为上触发电平； 当VO=VOL时，称为下触发电平； 回差电平： 当Vi从足够低往上升，若ViVT+时，则Vo由VOH翻转为VOL； 当Vi从足够高往下降，若ViVT-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状，又称为迟滞比较器；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 示波器1台 函数信号发生器1台 数字万用表1台 多功能电路实验箱1台 四、实验内容及数据 单限电压比较器： （1）按图1(a)搭接电路，其中R1=R2=10kΩ，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。 VT = 1V时，ER = 1.070V VOH = 10.0250V，VOL = -12.2500V 当VT=1V，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： 当ER减小时，正脉冲的宽度逐渐变小。 当ER = 0时，VT = 0，此时VIVT和VIVT的波形是对称的，所以此时VO为对称方波。 施密特电压比较器： （1）按图2(a)搭接电路，其中R1=R3=10kΩ，R2为10kΩ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； （3）调节R2电位器，观察ΔVT变化情况；当ΔVT=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； ΔVT=4V，ER=1V时，电压传输特性曲线如图所示。 VT+=3.59625V，VT-=-427.50mV VOH = 11.2500V VOL = -10.6250V 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。 令示波器工作在内扫描方式