实验8 电压比较器.doc

实验八电压比较器一、实验目的 1. 了解电压比较器的结构与特点 2. 了解电压比较器的输出信号 3. 掌握电压比较器输出信号的测试方法二、实验器材 台编号为 RTMD -4 的模拟电路实验箱 块编号为 UT70A 的数字万用表 台编号为 SS-7802A 的双踪示波器 台编号为 GFG-8255A 的函数信号发生器 块编号为 LM358 的集成运算放大器 2CW231 的稳压管 、实验内容 1. 电压比较器 2. 过零比较器四、实验原理 1. 电压比较器电压比较器是集成运算放大器在信号处理方面的应用。电压比较器的输入电压 u i 和比较器的基准电压 U R 相比较,当u i与U R 相等时, 比较器的输出电压将产生跃变, 相应的输出为正、负饱和压降 U o (sat) 。可见, 电压比较器可以将输入模拟信号 u i 转变为输出方波信号 u o, 应用于模拟信号与数字信号的转化等领域。图8-1 电压比较器电压比较器电路如图 8-1 所示,当 u i与U R 相同时,电压比较器输出一个方波信号, 其幅值等于运算放大器的正、负饱和压降 U o (sat) 。U o (sat) 数值较大,近似等于电路的电源电压。如果要求比较器的输出电压为后级电路所需要的数值, 可以在比较器电路中增加限幅电路,图8-2(a) 为带单向限幅的电压比较器。图中,U R 为比较器的基准电压, 加在运算放大器的同相输入端,输入信号 u i 加在反相输入端,限流电阻 R 及稳压管 V Z 构成限幅电路, 使得电压比较器输出的正向电压变为稳压管的稳定电压 U Z。带单向限幅电路的电压比较器, 其电压传输特性如图 8- 2(b) 所示。(a) 电路图(b) 电压传输特性图8-2 带单向限幅电路的电压比较器从电压传输特性可以看出,当u i<U R时, 运算放大器输出正饱和压降, 限幅电路中的稳压管 Vz 反向击穿, 比较器输出端电压被稳压管箝制在稳压管的稳定电压 Uz ,故有: ZoUu?当u i>U R 时,运算放大器输出负饱和压降,稳压管 Vz 正向导通,比较器输出电压等于稳压管的正向导通压降 U D ,故有: u o=-U D 可见,在电压比较器中,以基准电压 U R 为比较器输出电压跃变的界线,当输入电压变化越过基准电压时, 输出电压从一种输出状态变为另一种输出状态,这两种状态分别为:高电位信号 U z 和低电位信号- U D。 2. 过零比较器图8-3 为过零比较器。这时,比较器的基准电压为零,当输入电压越过零值时,比较器的输出电压出现跃变,运算放大器的输出电压为正、负饱和压降,当输入信号为正弦信号时,过零比较器会将正弦信号转变为正、负半周相等的方波信号。图8-3 过零比较器图8—4(a )是带有双向限幅的过零比较器, Vz 为双向限幅稳压管, 2R 为限流电阻。输入信号从反相输入端输入,同相端输入端接地,比较器的基准电压为零。当输入电压 0? iu 时,比较器的输出电压)( DZoUUu???当输入电压 0? iu 时,比较器的输出电压 DZoUUu??其电压传输特性如图 8—3(b )所示。(a) 电路图(b) 电压传输特性图8-4 带双向限幅电路的过零比较器五、实验过程 1. 实验电路的联