lm393双限电压比较器.doc

电子与通信工程学院
模拟电子技术课程设计报告
2014 ～ 2015 学年第1学期
双限电压比较器的设计
专 业： 电子信息科学与技术
班 级：
学 号：
姓 名：
指导教师：
指导教师职称：
2015年 1 月20 日
课程设计报告
【课题名称】 双线电压比较器
【摘 要】 双限电压比较器是集成运放在非线性状态下的具体应用，它源于集成运放优良的性能，即趋于无穷放大的电压放大倍数，使之辆输入端的高电输出反映谁的特征来完成比较功能。深刻理解这一本质问题，对我们学习电子线路是十分重要的
【关 键 词】 模拟电压；参考电压；比较；高、低电位。
一、引言
双限电压比较器是一种常用的模拟信处理器，功能是将一个模拟电压与两个参考电压进行比较。在自动控制及自动测量系统中，常常将比较器应用于报警、模/数转换以及各种非正弦波的产生和变换等。由于比较器的输出只有高电位或低电位两种状态，所以其中的集成运放工作在非线性区域。从电路结构来看，运放经常处于开环或正反馈状态。。
二、总体方案设计
1、设计要要求：设计一个双限电压比较器，要求可以根据要求设定1V～3V的阈值（门限）电压，当输入电压等于阈值电压时，电路报警（声音或光）。完成设计方案和硬件制作，提交课程设计报告。
2、设计方案：本文采用LM393专用比较器芯片的集成电路，对两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或低电平电压，据此来判断输入信号的大小和极性
根据题目要求，设定门限电压在小于1V，大于3V的时候电路报警（发光）。利用继电器具有开关的作用，电路在高电平时继电器常开端口闭合，LED灯发亮实现报警报警，
三、设计原理分析
1、，输入电压UI各通过一个电阻R分别接到A1的同相输入端和A2的反向输入端，两个参考电压UREF1和UREF2分别加在A1的反向输入端和A2的同相输入端，其中UREF1>UREF2,然后连接在一起，作为双限比较器的输出端。
图1
。
2、条件
如果UI>鄀(当然更满足UI>REF2),则A1输出高电平，A2输出低电平

3、报警模块原理分析
a. 当比较器引脚输出高电平时，三极管饱和导通，+5V电源加到继电器线圈两端，继电器吸合，继电器的常开触电闭合，相当于开关闭合。
b. 当比较器的IO引脚输出低电平时，三极管截止，继电器线圈两端没有电位差，继电器衔铁释放，继电器的常开触点释放，相当于开关断开。注：在三极管截止的瞬间，由于线圈中的电流不能突变为零，继电器线圈两端会产生一个较高电压的感应电动势，线圈产生的感应电动势则可以通过二极管IN4148释放，从而保护了三极管免被击穿，也消除了感应电动势对其他电路的干扰，这就是二极管的保护作用。
四、具体电路实现
1、电路的参数设计
芯片：LM393
电阻：
电容：
可调电阻：
八个管脚：
报警模块：
电阻R1、R3分别为1KΩ、560Ω
三极管：9013
继电器：5VDC
本电路采用双电源，接电源的元器件使用电源头来实现。
LM393芯片的介绍：
图2 LM393芯片的部构造
2、电路的原理图如图2所示
图2 比较器电路实现的原理图
图3 报警模块电路原理图
3、实物图如下所示
图4 比较器电路实物图
图5 报警模块电路实物图
4、用示波器测得的波形如下
图5实际测得的波形图
5、仿真电路图如图6，图7所示

图6
图7
五、总结和体会
1、通过提高了我们对书本知识的掌握，也把我们从理论水平提高到实践水平。
2、在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们互相讨论探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了做人处世的道理。
3、做课程设计时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元器件的功能，而且考试容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元器件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
4、在做课程设计的过程中，从买材料到做电路板再到焊电路板最后调试的途中，都或多或少遇到了不同的困难，但是都能找到应对的措施来克服困难并最终基本能