實驗十電壓比較器
一、實驗目的
1、掌握比較器的電路構成及特點。
2、學會測試比較器的方法。
二、儀器裝置
1、雙蹤示波器
2、訊號發生器
3、數字萬用表
三、預習要求
電壓比較器的功能是比較兩個電壓的大小。例如，將乙個訊號電壓ui和另乙個參考電壓ur進行比較，在ui>ur和ui1、過零比較器
過零比較器是將訊號電壓ui與參考電壓零進行比較。電路由整合運放構成，對於高質量的整合運放而言，其開環電壓放大倍數很大，輸入偏置電流、失調電壓都很小。若按理想情況考慮時，則整合運放開環工作時
當 ui>0時，uo為低電平
ui<0時，uo為高電平
電壓傳輸特性曲線
2、滯回電壓比較器
滯回電壓比較器是由整合運放外加反饋網路構成的正反饋電路， ui為訊號電壓，ur為參考電壓值，輸出端的穩壓管使輸出的高低電平值為±uz。
電壓傳輸特性曲線
可以看出，當輸入電壓從低逐漸公升高或從高逐漸降低經過0電壓時，uo會從乙個電平跳變為另乙個電平，稱0為過零比較器的閾值。閾值定義為當比較器的輸出電平從乙個電平跳變到另乙個電平時對應的輸入電壓值。
四、實驗內容
1、過零比較器
實驗電路如圖10-1所示
(1)按圖接線vi懸空時測vo的電壓。
實驗測得vi懸空時測vo的電壓為5.83v。
(2) vi輸入500hz有效值為1v的正弦波，觀察vi和vo波形並記錄。
輸出電壓： uo=6.622 v
(3)改變vi幅值，觀察vo變化。
增大vi值測得vi和vo波形如下：
當ui<0時，由於整合運放的輸出電壓uo』=+uom，使穩壓管d2工作在穩壓狀態，所以輸出電壓uo=uz；當ui>0時，由於整合運放的輸出電壓uo』=-uom，使穩壓管d1工作在穩壓狀態,所以輸出電壓uo=-uz。
2、反相滯回比較器
實驗電路如圖10-2所示
(1)按圖接線，並將rp1調為100k，vi接dc電壓源，測出vo由+vom→- vom時vi的臨界值。
實驗結果：uth1 =659mv
(2)同上，vo由-vom→+ vom時vi的臨界值。
實驗結果：uth2=660mv
(3) vi接500hz有效值為1v的正弦波訊號，觀察並記錄vi和vo波形。
輸出電壓： uo=6.622 v
(4)將電路中rp1調為200k，重複上述實驗。
整合運放的反向輸入端電位un=ui，同向輸入端電位up=r2uz/(r2+r3)，令un=up得到閾值電壓uth=r2uz/(r2+r3)。假設uiuth，那麼un一定大於up，因而uo=uz，所以up=uth。只有當輸入電壓ui減小到uth，再減小乙個無窮小量時，輸出電壓uo才會從uth躍變為+uth。
3、同相滯回比較器
實驗電路如圖10-3所示
(1)按圖接線，並將rp1調為100k，vi接dc電壓源，測出vo由+vom→- vom時vi的臨界值。
實驗結果：uth1 =653mv
(2)同上，vo由-vom→+ vom時vi的臨界值。
實驗結果：uth2=653mv
(3) vi接500hz有效值為1v的正弦波訊號，觀察並記錄vi和vo波形。
輸出電壓： uo=6.659v
(4)將電路中rp1調為200k，重複上述實驗。
(5)將實驗結果與2相比。
相比可知電路閾值相同，只是輸出電壓uo相位相反。
整合運放的反向輸入端電位un=0，同向輸入端電位up=r2uz/(r2+r3)+ r3ui/(r2+r3)，令un=up得到閾值電壓uth=r2uz/r3。假設uiuth，那麼un一定小於up，因而uo=+uz，當輸入電壓ui減小到uth，再減小乙個無窮小量時，輸出電壓uo才會從+uth躍變為uth。
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