实验八集成运算放大器的基本应用--电压比较器实验报告.doc

实验八集成运算放大器的基本应用--电压比较器实验报告
实验八 集成运算放大器的基本应用(?)—电压比较器
一、实验目的
1、 掌握电压比较器的电路构成及特点。
2、 学会测试比较器的方法。
二、实验原理
电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。
图8,1所示为一最简单的电压比较器，U为参考电压，加在运放的同相输入端，输入R
电压u加在反相输入端。 i
(a)电路图 (b)传输特性
图8,1 电压比较器
当u,U时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其箝位在稳压iR
管的稳定电压U，即 u,U ZOZ
当u,U时，运放输出低电平，D正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降U，即 iRZDu,,U oD
因此，以U为界，当输入电压u变化时，输出端反映出两种状态。高电位和低电位。 Ri
表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性。 图8,1(b)为(a)图比较器的传输特性。
常用的电压比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器、双限比较器(又称窗口比较器)等。
1、过零比较器
电路如图8,2所示为加限幅电路的过零比较器，D为限幅稳压管。信号从运放的反相Z
输入端输入，参考电压为零,从同相端输入。当U,0时，输出U,-(U+U)，当U,0时，iOZDiU,+(U+U)。其电压传输特性如图8,2(b)所示。 OZD
过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差。
(a) 过零比较器 (b) 电压传输特性
图8,2 过零比较器
2、滞回比较器
图8,3为具有滞回特性的过零比较器
过零比较器在实际工作时，如果u恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，u将不断由iO一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此， 就需要输出特性具有滞回现象。 如图8,3所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若u改变状态，?点也随着改变电位，使过零点离开原来位置。当u为正(记作oo
R2U+) ,，则当u,U后，u即由正变负(记作U)，此时U变为,U。故只UUi?O-??，,，RRf2
有当u下降到,U以下，才能使u再度回升到U，于是出现图8-3(b)中所示的滞回特性。i?O+
,U与U的差别称为回差。改变 R的数值可以改变回差的大小。 ??2
(a) 电路图 (b) 传输特性
图8,3 滞回比较器
3、窗口(双限)比较器
简单的比较器仅能鉴别输入电压u比参考电压U高或低的情况，窗口比较电路是由两iR
，,,个简单比较器组成，如图8,4所示，它能指示出u值是否处于和之间。如,UUUUiiRRR，,,，窗口比较器的输出电压U等于运放的正饱和输出电压(+U)，如果U,或U,UUOomaxiiRR，，则输出电压U等于运放的负饱和输出电压(,U)。 U0OmaxR
(a)电路图 (b)传输特性
图8,4 由两个简单比较器组成的窗口比较器 三、实验设备与器件
1、?12V 直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波