电子学实习二 - 崑山电子历程 - 崑山科技大学.DOC

電子學實習二 實習項目：閉迴路比較器　 　　　　－施密特觸發電路－ 班 級：電子學實習二(四電二B) 組 別： 13 姓名學號：林熔偉 4970J055 林尚澤 4970J130 實習日期： 99 / 5/ 1９ 開課學期： 98學年度第2學期 授課教師： 張 永 昌 老 師 崑山科技大學 電機工程系 ㄧ、實習目的 １.瞭解利用運算放大器設計閉迴路比較器之方法　－施密特觸發電路。 ２.藉由實習過程，以瞭解運算放大器所構成之閉迴路比較器的實際應用 　　方法　－施密特觸發電路。 二、實習教材 (一)實習設備 1.直流電源供應器；　　2.訊號產生器； 3.示波器； 4.麵包版。 (二)電子元件 編號 電子元件名稱 電子元件規格 數量 1 運算放大器 μA741 1 2 曾那二極體 Vz=6.8V 2 3 固定電阻器(R) 1kΩ、1/4W 1 4 固定電阻器(R) 2kΩ、1/4W 1 5 固定電阻器(R) 10kΩ、1/4W 1 6 可變電阻器(VR) 1kΩ、1/2W 1 三、相關知識 本實習將討論利用正回授技術，以設計閉迴路比較器─施密特觸發電路。 若對運算放大器加入正回授路徑後，將會使電路的輸出與輸入之關係產生 一種磁滯效果，導致電路之輸出電壓由高態切換至低態，或由低態切換至 高態時，兩個轉換點的輸入電壓不相同，即轉態之過程會受到方向之影響。 (一)反向施密特觸發電路 若將輸出電壓(VO(t))之ㄧ部分，藉由分壓電路回授至運算放大器之非反向 輸入端(V+)，而輸入訊號(Vi(t))由反向輸入端(V-)加入，稱為反向施密特觸 發電路，如圖11-1(a)所示。觀察圖11-1(a)可知，利用電阻R1與R2所組成 之分壓電路，可在運算放大器之非反向輸入端(V+)，建立一個與輸出電壓 成正比之電壓值，而非反向輸入端(V+)之電壓稱為臨界電壓VT。利用分壓 定理可得VT為 (11-1) 因圖11-1(a)為政回授電路，當Vi(t)VT(V+V-)與Vi(t)VT(V+V-)時，輸出 電壓VO(t)會分別被限制於(+Vsat)或(-Vsat)之電壓位準。而當VO(t)=+Vsat時， 臨界電壓被稱為上臨界電壓VUT。根據(11-1)示，可得VUT為 (11-2) 而當VO(t)=-Vsat時，臨界電壓被稱為下臨界電壓VLT，根據(11-1)示，亦可 得VLT為 (11-3) (a) 電路圖 (b)輸入- 圖11-1反向施密特觸發電路 輸出轉換特性曲線 (a)電路圖(b)有輸入-輸 圖11-2 有滯後現象之反向施密特觸發電路 出轉換特性曲線 (二)非反向施密特觸發電路 若將輸出電壓之ㄧ部份，藉由分壓電路回授至運算放大器之非反向輸入端 (V+)，且輸入訊號亦由非反向端(V+)加入，而將反向端(V-)接地，稱為非 反向施密特觸發電路，如圖11-3(a)所示。利用重疊定理於圖11-3(a)，可得 非反向輸入端之電壓V+為 (11-5) (11-6) (11-7) (a)電路圖(b)輸入- 圖11-3非反向施密特觸發電路 輸出轉換特性曲線 圖11-4有滯後現像之非反向施密特觸發電路 (三)可調輸出位準之施密特觸發電路 若於電路輸出端加ㄧ限制器(ㄧ般皆使用背對背串聯之曾納二極體)，如圖 11-5所示，不但可正確的掌握輸出電壓之大小，且可藉不同崩潰之曾納二 極體，以調整實際電路所需之輸出電壓值，而此電路Vi(t)-Vo(t)轉換特性 曲線如圖11-5所示 圖11-5可控制輸出電壓大小之非反向施密特電路 (四)實習步驟與結果 (ㄧ)反向施密特觸發電路 VR=0 (ch1) 5v volts/DIV 峰值電壓: 6.8 V 500μ Time/DIV 週期: 1m sec 頻率: 1k Hz (ch2) 5v volts/DIV 峰值電壓: 14 V 500