电压比较器的安装与测试[精选].docVIP

实验十 电压比较器的安装与测试 实验目的 1．了解电压比较器的工作原理。 2．安装和测试四种典型的比较器电路：过零比较器、电平检测器、滞回比较器和窗口比较器。 预习要求 预习过零比较器、电平检测器、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。 三．实验原理 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=1k(， DZ1、DZ2采用5229，UZ1 = UZ2 = 4.3V。 +15V uo ui 2 7 +UZ μA741 6 uo