实验十一电压比较器.pptx

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一、实验目的
、迟滞和窗口电压比较器的工作原理及电路形式。
、输出电压波形及电压传输特性的观、测方法。
。
二、实验原理
电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路,当它的输入电压变化越过某一个或两个比较电平时,其输出电压将由一个状态翻转为另一个状态的突变。因此,输出电压的状态可标志其输入电压是否越过比较电平。输出电压的两种状态或两种可能的数值分别称为输出高电平记为VOH和输出低电平记为VOL。电压比较器有两个输入端,一般情况是:一端加的是被比较的模拟信号vI,另一端加的是基准(参考)电压VR。

图11-1电压比较器的输入、输出波形图11-2基本单限电压比较器
二、实验原理
图11-2为基本单限电压比较器电路,模拟信号电压vI通过电阻
R1加到集成运放的反相输入端,基准电压VR通过电阻R2加在同
相输入端。VR的值可正,可负也可为零。输出端经双向基准稳
压管与反相输入端相连,用以对输出电压进行限幅。根据运算
放大器基本原理有VN=VP=VR。所以,只要输入信号vI大于
VR,输出电压就呈低电平,其值为VOL=VR-VZ。而当vI小于
VR时,输出电压则翻转为高电平,。其值为VOH=VR+VZ。上
两式中,VZ为双向基准稳压管的稳定电压。输出电压发生翻转
时,输入信号电压值VT称为门限电压。图11-2电路的门限电压
VT就等于参考电压VR。
二、实验原理
图1l-2电路的电压传输特性如图
11-3所示,图中的三条曲线①、
②、③分别为VR=0、VR<0、
VR>0时的电压传输特性。由图11-
3可见,在单限电压比较器中,无
论参考电压VR为何值都只有一个
门限电压,且等于参考电压。当
VR=0时,输出电压是在vI过零点
时由一个状态翻转为另一个状态
的,故这种情况下的比较器称为过
零比较器。
图11-3单限电压比较器的传输特性
二、实验原理
(亦称施密特触发器)
迟滞比较器是一种滞后电压比较
器,电路如图11-4所示,图中电
阻R2、R3构成电压正反馈网
络,R2越大、R3越小,正反馈
越强。由于正反馈的存在,门限
电压不再仅仅取决于参考电压
VR,而是由VR与输出电压VO共
同决定。输出电压为
两个门限电压分别为
图11-4迟滞比较器电路
二、实验原理
图11-5施密特触发器电压传特性
两个门限电压之差称为门限宽度VH,即
可见,当VZ一定时(本实验中VZ=6V),两个门限电压VHT、VLT与VR及R2/R3有关,而门限宽度只与R2/R3有关。当R2/R3不变时,改变VR,电压传输特性将沿着横坐标轴移动,门限电压VH保持不变,只有当改变R2/R3时VH才会改变,R2/R3愈大,表明正反馈愈强,反映两门限电压之差的门限宽度VH也就愈大。
二、实验原理

单限比较器和迟滞比较器在输入电压
单一方向变化时,输出电压只跃变一次,
因而不能检测出输入电压是否在两个
给定电压之间,而窗口比较器具有这一
功能。图11-6为窗口比较器电路,外
加参考电压,电阻R和稳压管DZ构成
限幅。运放采用LM358双运放,其引
脚见图11-7。
图11-6窗口比较器电路
图11-7LM358引脚图
图11-8窗口比较器的电压传输特性
二、实验原理
图11-9专用集成电压比较器LM319
构成的窗口比较器
图11-9是由专用集成电压比较器
LM319构成的窗口比较器,电路简单,只需外接一个上拉电阻。LM319是双电压比较器,其外形和引脚见图11-10。
图11-10LM319的引脚图
二、实验原理
电压比较器的测试信号可用直流电压,也可用交流电压。为便于用示波器直接观测,本实验采用三角波作为输入信号。测试时,将电压比较器的输出、输入信号电压分别加到双踪示波器的两路(CH1、CH2)输入端上,按下示波器面板上的“ALT”双通道交替使用键,即可在屏幕上同时观察到输入、输出电压波形;当按下面板上的“X-Y,’键时,两路通道变为Y通道和X通道,屏幕上显示的将是Y轴与X轴两个方向波形的合成波形,应用这种方法可直接观察比较器的电压传输特性。改变VR及R2/R3可直接看到传输特性的变化,并可进行测量。
在测试中应注意输入信号必须足够大,否则由于电路仍工作在线性区而使输出电压达不到额定值,但输入信号也不能太大,因太大会受到差模输入电压范围的限制。