滞回比较器.doc

实验十电压比较器的安装与测试
实验目的

。
:过零比较器、电平检测器、滞回比较器和窗口比较器。
预检测器、滞回比较器和窗口比较器的工作原理。
预习使用示波器测量信号波形和电压传输特性的方法。

电压比较器的基本功能是能对两个输入电压的大小进行比较,判断出其中那一个比较大。比较的结果用输出电压的高和低来表示。电压比较器可以采用专用的集成比较器,也可以采用运算放大器组成。由集成运算放大器组成的比较器,其输出电平在最大输出电压的正极限值和负极限值之间摆动,当要和数字电路相连接时,必须增添附加电路,对它的输出电压采取箝位措施,使它的高低输出电平,满足数字电路逻辑电平的要求。
下面讨论几种常见的比较器电路。
基本过零比较器(零电平比较器)
过零比较器主要用来将输入信号与零电位进行比较, +15V
以决定输出电压的极性。电路如图1所示: ui 2 7
放大器接成开环形式,信号ui从反向端输入,同µA741 6 uo
相端接地。当输入信号ui< 0时,输出电压uo为正极限 3 4
值UOM ;由于理想运放的电压增益Au →∞,故当输-15V
入信号由小到大,达到 ui = 0 时,即 u -= u + 的时刻,
输出电压 uo 由正极限值 UOM 翻转到负极限值-UOM。图 1 反向输入过零比较器
当ui > 0时输出uo为负极限值-UOM 。因此,输出翻转的临界条件是u + = u - = 0。
即: +UOM ui < 0
uo = (1)
-UOM ui > 0
其传输特性如图2(a)所示。所以通过该电路输出的电压值,就可以鉴别输入信号电压ui是大于零还是小于零,即可用做信号电压过零的检测器。

uo uo
+UOM +UOM
0 ui 0 ui
-UOM -UOM

(a)理想运放(增益A→∞) (b)实际运放(增益A≠∞)
图2 基本过零比较器的传输特性
对于实际运算放大器,由于其增益不是无 ui
限大,输入失调电压UOS不等于零,因此,输
出状态的转换不是突然的,其传输特性如图2 0 t
(b)所示,存在线性区。
由以上工作原理可知,比较器中运放的反 uo
向输入端和同相输入端的电压不一定相等。+UOM
假设输入信号ui为正弦波,在ui过零时,
比较器的输出就跳变一次,因此,uo为正、负 0 t
相间的方波电压,如图 3 所示。
为了使输出电压有确定的数值并改善大信-UOM
号时的传输特性,经常在比较器的输出端接上图3 比较器的输入与输出波形
限幅器。如图4(a)所示。图中:R=1kW, DZ1、DZ2采用5229,UZ1 = UZ2 = 。
+15V uo
ui 2 7 +UZ
µA741 6 uo
3 4 R
-15V DZ1 0 ui
DZ2
-UZ
(a) 接上限幅器的比较器(b)电压传输特性
图4
在图4(b)中:UZ = UZ2 + UD1,-UZ = UZ2 + UD1 。
此时:
+UZ ui < 0
uo = (2)
­UZ u