東南大學電工電子實驗中心
實驗報告
課程名稱：電子電路實踐
第七次實驗
實驗名稱：比較器電路
院（系）：電氣工程專業：電氣工程及自動化
姓名： 學號：
實驗室: 104 實驗時間：2023年12月4日
評定成績：審閱教師：
一、實驗目的
1、 熟悉常用的單門限比較器、遲滯比較器、視窗比較器的基本工作原理、電路特性和主要使用場合；
2、 掌握利用運算放大器構成單門限比較器、遲滯比較器和視窗比較器電路各元件引數的計算方法，研究參考電壓和正反饋對電壓比較器的傳輸特性的影響；
3、 了解整合電壓比較器lm311的使用方法，及其與由運放構成的比較器的差別；
4、 進一步熟悉傳輸特性曲線的測量方法和技巧。
二、實驗原理
三、預習思考
1、 用運算放大器lm741設計乙個單門限比較器，將正弦波變換成方波，運放採用雙電源供電，電源電壓為±12v，要求方波前後沿的上公升、下降時間不大於半個週期的1/10，請根據lm741資料手冊提供的引數，計算輸入正弦波的最高頻率可為多少。
答：查詢lm741的資料手冊，可得轉換速率為0.5v/us,電源電壓為左右，計算可得輸出方波的最大上公升時間為40us,根據設計要求，方波前後沿的上公升下降時間不大於半個週期的1/10,計算可得訊號的最大週期為800us,即輸入正弦波得到最高頻率為1.
25khz.
2、 畫出遲滯比較器的輸入輸出波形示意圖，並在圖上解釋怎樣才能在示波器上正確讀出上限閾值電平和下限閾值電平。
答：ch1接輸入訊號，ch2接輸出訊號，兩通道接地，分別調整將兩個通道的零基準線，使其重合。用示波器的游標功能，通道選擇ch1,功能選擇電壓，測出交點位置處電壓即對應上限和下限閾值。
3、 查閱lm311的資料手冊，列表記錄其主要引數，並做簡單解釋。
4、 完成必做實驗和選做實驗的電路設計和理論計算。
答：1）lm741構成單門限電壓比較器：
**影象如圖
2）lm311構成單門限電壓比較器：
**影象如下：
3）遲滯電壓比較器：
**影象如下：
四、實驗內容
1、 單門限電壓比較器：
用lm741構成乙個單門限電壓比較器，基準電平為0v，要求輸出高低電平為±6v，供電電壓為±12v，輸入頻率為１khz的正弦波，用示波器觀察輸入、輸出訊號波形，並用座標紙定量記錄（提示：可以使用穩壓管）。
1）基準電平0v時單門限比較器輸入、輸出訊號波形圖(f= 1khz )
2）限電壓比較器實驗資料列表（頻率1khz ）
3）結果分析：
實驗時得到的電壓傳輸特性有乙個小的滯回，體現在輸入輸出波形上就是有上公升時間和下降時間，是因為741內部並非理想電路，其受轉換速率的影響。
輸出訊號的幅度並非準確的，這是因為穩壓管有一定的正嚮導通壓降。
(i) 輸入訊號改為100hz的正弦波，用示波器的x-y顯示方式測試比較器的傳輸特性，改變基準電壓為±1v，觀察傳輸特性曲線的變化，並用座標紙定量記錄顯示的曲線（三條曲線要畫在同一座標平面內）。
(ii) 將輸入訊號改為５khz的正弦波，重複(i)的內容，將測得結果與(i)進行分析比較。
1）基準電平0v時單門限比較器輸入、輸出訊號波形圖(f= 5khz )
3）電壓比較器實驗資料列表（頻率 5khz )
4結果分析：
隨著頻率越來越高，回差變大，傳輸特性曲線開始傾斜，是受轉換速率的影響。
(iii) 將lm741改為lm311，重複（iii），將測得結果與（iii）進行分析比較。
1）基準電平0v時lm311單門限比較器輸入、輸出訊號波形圖(f= 5khz )
3）電壓比較器實驗資料列表（頻率 5khz )
4結果分析：
lm311是專用的電壓比較器，其內部有一定的補償電路，可消除回差的影響，同時提高轉換速率，體現在上公升時間和下降時間比741大大減小。
2、 遲滯比較器：
(i) 用lm741設計乙個遲滯電壓比較器，當輸入電壓高於7v時輸出為-6v，輸入電壓低於3v時輸出為6v，運放供電電壓為±12v。
(ii) 分別輸入1khz和10khz的正弦波，用示波器觀測輸入、輸出訊號波形，並用座標紙定量記錄顯示的訊號波形，比較並分析它們的結果。
3）4）輸入、輸出訊號波形圖（f=1khz）
5）輸入、輸出訊號波形圖（f=10khz）
6）實驗結果分析：
簡單的門限比較器在兩個輸入端之間的電壓超過門限電壓時，輸出狀態將發生改變，由於實際輸入時電壓不穩定，選擇遲滯比較器，選擇合適的回差電壓，可以減少干擾，提高電路的穩定性。
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