模电实验10.docx
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模拟电子技术实验第十次实验电压比较电路实验报告2016.12.20一、 实验目的1、 掌握电压比较器的电路构成及特点2、 学会测试比较器的方法二、 实验原理电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或者低电平比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟和数字信号转换过程下图所示为一最简单的电压比较器，属于反向单门限比较器VREF为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压Vs加在反相输入端电路图：传输特性：当vi
当Vi>0时，输出Vo=-（Vz+VD），当Vi<0时Vo=+（Vz+VD） 电路图： 传输特性：过零比较器的特点是结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差2、 迟滞比较器过零比较器在实际工作时，如果Vi恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，Vo将不断地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迟滞特性从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若Vo改变状态，电位V也随之改变，使过零点离开原来位置当Vo为正（记作V+）时，有；则当Vi>VP后，Vo即由正变负（记作V-），此时VP变为-VP，即故只有当Vi下降到-VP以下，才能使Vo再度回升到V+，于是出现图中的滞回特性VP与VP的差别称为回差改变R2的数值可以改变回差的大小 电路图：传输特性：三、 实验设备与器件1、±12V直流电源2、直流电压源3、函数信号发生器4、交流毫伏表5、双踪示波器6、运算放大器μA741×27、稳压管2CW231×18、二极管4148×29、电阻器等四、 实验内容1、 过零比较器：（1） 接通±12V电源（2） 测量Vi悬空时的Vo值（3） Vi输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察Vi-Vo波形（4） 改变Vi的大小，测量传输特性曲线2、 反相迟滞比较器（1） 按书上电路图接线，VI接+5V可调直流电源，测出Vo由+Vomax到-Vomax时Vi的临界值（2） 同上，测出Vo由-Vomax到+Vomax时Vi的临界值（3） Vi接500Hz，峰值为2V的正弦信号，观察并记录Vi-Vo波形（4） 将分压支路100K电阻改为200K，重复上述实验，测定传输特性。
3、 同相迟滞比较器‘’（1） 参照2,，自拟实验步骤及方法（2） 将结果与（2）进行比较4、 窗口比较器由于实验器材限制，本项实验不做五、 实验总结1、 整理实验数据，绘制各类比较器的传输特性曲线（1） 过零比较器：a. Vi悬空时，测得Vo值为3.843Vb. 输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察Vi-Vo波形为：观察到，Vi为正弦波，Vo为频率相同的方波且它们是反相关系这是因为Vi从运放的反相输入端输入，使得Vi在正半周时，Vo输出为低电平；Vi在负半周时，Vo输出为高电平c. 改变Vi大小，测量传输特性曲线：实验数据：Vi(mV)Vo(V)1000-3.796500-3.796100-3.79550-3.79410-3.7915-3.791-3.7840.9-3.7820.800.73.84303.843-0.53.844-103.844-503.843-1003.843-5003.843-10003.843用EXCEL做出图像：实验图像与理论图像一致从实验数据和实验图像可以看出，实验中过零比较器的参考电压为0.8mV左右，而不是0当Vi<0.8mV时，Vo稳定在3.84V左右，为正；当Vi>0.8mV时，Vo稳定在-3.79V左右，为负。
实验结果与理论情况相符2、 反相迟滞比较器Rf=100kΩ（1） Vo由+Vomax到-Vomax时的临界值：355mV（2） Vo由-Vomax到+Vomax时的临界值：-348mV（3） Vi-Vo波形：由图像可以看出Vi是正弦波而Vo是方波它们的相位不是完全的反相，是由于电路的迟滞特性，使Vo由正到负与由负到正的Vi值不同4） 传输特性曲线：Vi(mV)Vo(V)1-3.7820.5-3.7820-3.782-0.3-3.78-0.3480-0.43.832-0.53.832-13.832-0.53.83203.8320.33.8320.35500.5-3.7831-3.783Rf =200kΩ（1） Vo由+Vomax到-Vomax时的临界值：180mV（2） Vo由-Vomax到+Vomax时的临界值：- 175mV（3） Vi-Vo波形： 由图像可以看出Vi是正弦波而Vo是方波它们的相位不是完全的反相，是由于电路的迟滞特性，使Vo由正到负与由负到正的Vi值不同4） 传输特性曲线Vi(mV)Vo(V)1-3.7890.5-3.7890-3.788-0.1-3.787-0.23.837-0.53.837-13.837-0.53.83703.8370.13.8370.2-3.7880.5-3.7881-3.788分析：利用公式和，可以计算出两种情况下的临界值分别为348mV、-344mV和183mV、-180mV，与测量值的误差约为1.9%、1.6%，较小，说明实验结果与理论基本符合。
产生误差的原因可能是运放输入端上存在微小的电流，使实际分压比例有微小的改变3、 同相迟滞比较器Rf=100kΩ（1） Vo由+Vomax到-Vomax时的临界值：-3.84V（2） Vo由-Vomax到+Vomax时的临界值：3.76V（3） Vi-Vo波形：由图像可以看出，Vi是正弦波而Vo是方波它们的相位不是完全的同相，这是由于电路的迟滞特性，使Vo由正到负与由负到正的Vi值不同4） 传输特性曲线Vi(mV)Vo(V)50003.84430003.84110003.83703.836-35003.831-38400-4000-3.795-5000-3.797-3000-3.793-1000-3.7890-3.7873500-3.7823760040003.84250003.844Rf=200kΩ（1） Vo由+Vomax到-Vomax时的临界值：-7.710V（2） Vo由-Vomax到+Vomax时的临界值：7.609V（3） Vi-Vo波形： 由图像可以看出，Vi是正弦波而Vo是方波它们的相位不是完全的同相，这是由于电路的迟滞特性，使Vo由正到负与由负到正的Vi值不同4） 传输特性曲线：Vi(mV)Vo(V)90003.85480003.85470003.85110003.84703.846-60003.841-75003.841-77100-8000-3.803-9000-3.8040-3.7953000-3.7897500-3.7877609078003.85490003.854实验中，我使用改变Vi值，并通过交流毫伏表测量Vo的方法，测得多个数据点，画出简略的传输特性曲线。
不过由于在Vo突变点附近，Vi只要有很小的变化，Vo就会突变，所以这种方法可能由于Vi取值精确度不高而使Vo突变点附近的传输特性曲线不够精确另一种测量传输特性曲线的方法为使用示波器，输入幅值合适的正弦波，利用X-Y显示界面，可以直接得到较为精准的Vo-Vi传输特性曲线与2的比较：（1） 反相迟滞比较器中，Vi<-VP，Vo为正；Vi>Vp，Vo为负；同相迟滞比较器中，Vi<-VP，Vo为正；Vi>VP，Vo为负2） Vo-Vi波形图中，反相迟滞比较器中的相位关系接近反相，同相迟滞比较器中的相位关系接近同相3） 反相迟滞比较器中，有和；而同相迟滞比较器中，有和2、3中临界值的测量值与理论值误差均小于2%，说明实验效果较好，实验结果与理论相符4）反相迟滞比较器与同相迟滞比较器中的Vo在Vi达到阈值电压时的跳变方向相反2、总结几种比较器的特点，并阐明它们的应用（1）过零比较器特点是只有一个阈值电压，且结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差主要应用是在对灵敏度要求很高的情况下，但由于其抗干扰能力的限制，应用没有迟滞比较器多2） 迟滞比较器特点是有两个阈值电压，但Vi向同一方向变化时，Vo只跃变一次。
在信号受噪声影响较大时，输出的波形不规则，滞回比较器在这里可以较好地减小噪声的影响可以运用在要求能够抗干扰的电路里3） 窗口比较器特点是有两个阈值电压，但Vi向同一方向变化时，Vo跃变两次能够指示出Vi值是否处于两个阈值电压之间主要应用在对电压的大小有一定范围要求的电路六、 预习要求1、 画出各类比较器的传输特性曲线答：过零比较器：迟滞比较器：窗口比较器：2、 若要将窗口比较器的高低电平对调，应如何改动比较电路？答：应改变Vi的输入端的极性，使V+连接反相输入端，使V-连接同相输入端 13 -。
