1实验三 集成运算放大器的基本应用 ——电压比较器 学院：________班级：________完成日期：学号：___姓名：___________成绩：___________一实验目的1、掌握比较器的电路构成及特点2、学会测试比较器的方法二实验仪器1、双踪示波器；2、数字万用表三实验原理1、图3-1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，输入电压Ui加在反相输入端。图3-1（b）为（a）图比较器的传输特性。图3-1电压比较器当Ui<UR时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其箝为在稳压管的稳定电压Uz，即：Uo=Uz。当Ui>UR时，运放输出低电平，Dz正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降UD，即：Uo=-UD。因此，以UR为界，当输入电压Ui变化时，输出端反映两种状态。高电位和低电位。2、常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器（又称Schmitt触发器）、双限比较器（又称窗口比较器）等。图3-2为简单过零比较器2图3-2过零比较器1）图3-3为具有滞回特性的过零比较器。过零比较器在实际工作时，如果Ui恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，Uo将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中，对执行机构将是很不利的。为此就需要输出特性具有滞回现象。如图3-3所示：图3-3具有滞回特性的过零比较器从输出端引入一个电阻分压支路到同相输入端，若Uo改变状态，U点也随着改变点位，使过零点离开原来位置。当Uo为正（记作UD）DfURRRU22，则当UD>U后,Uo再度回升到UD，于是出现图（b）中所示的滞回特性。-U与U的差别称为回差。改变R2的数值可以改变回差的大小。2）窗口（双限）比较器3图3-4两个简单比较器组成的窗口比较器简单的比较器仅能鉴别输入电压Ui比参考电压UR高或低的情况，窗口比较电路是由两个比较器组成，如图3-4所示，它能指示出Ui值是否处于RU和RU之间。四、实验内容1、过零电压比较器（1）如图3-5所示在运放系列模块中正确连接电路，打开直流开关，用万用表测量Ui悬空时的Uo电压。（2）从Ui输入500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui—Uo波形。图3-5过零比较器实验结果：（1）Ui悬空时Uo=6.82V；（2）Uimm=2.08Vf=499.8HZ时，Uomm=13.8V；Ui-Uo波形如下：2、反相滞回比较器4图3-6反相滞回比较器（1）如图3-6所示正确连接电路，打开直流开关，调好一个-4.2V~+4.2V可调直流信号源作为Ui，用万用表测量出Ui由+4.2V~-4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值。（2）同上，测出Ui由-4.2V~+4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值。（3）把Ui改为接500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui—Uo波形。实验结果：（1）Ui的临界值为-0.63VUi（V）3.270.49-0.63-1.32-3.22Uo（V）-6.87-6.876.876.876.87（2.）Ui的临界值为：0.63VUi（V）-3.55-0.190.631.233.25Uo（V）6.826.82-6.82-6.82-6.82（3）Uimm=2.08Vf=500HZ时，Uomm=13.9V；Ui—Uo波形如下：3、同相滞回比较器图3-7同相滞回比较器（1）如图3-7所示正确连接电路，打开直流开关，调好一个-4.2V~+4.2V可调直流信号源作为Ui，用万用表测量出Ui由+4.2V~-4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值。同上，测出Ui由-4.2V~+4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值。把Ui改为接500Hz，峰峰值为2V的5正弦信号，用双踪示波器观察Ui—Uo波形。（2）将结果与2相比较实验结果：（1）Ui由+4.2V~-4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值为-0.71V，具体数据如下：Ui（V）3.250.25-0.71-2.32-3.56Uo（V）6.876.87-6.87-6.87-6.87（2）Ui由-4.2V~+4.2V时Uo值发生跳变时Ui的临界值为0.71V，具体数据如下：Ui（V）-3.22-0.790.712.553.34Uo（V）-6.87-6.876.826.826.824、窗口比较强参照图3-4正确连接电路，从Ui输入500Hz，峰峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui—Uo波形及其传输特性。五、实验小结：通过本次实验，我掌握了比较器的电路构成及特点，学会了测试比较器的方法，意识到运放可以通过连接其他元器件等操作来构成具有不同功能的电路或器件。另外，在实验中一定要细心，否则可能因为一根导线而导致整个电路没有正确的结果。
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