电压比较器(过零比较器)

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1、实验十二电压比较器一、实验目的1、掌握电压比较器的分析及其计算2、学习测试比较器的方法二、实验仪器1、双踪示波器2、信号发生器3、数字万用表4、直流电源。三、实验原理及测量方法电压比较器（通常称为比较器）的功能是比较两个电压的大小。例如，将一个信号电压Ui和另一个参考电压Ur进行比较，在Ui>Ur和Ui

2、偏置电流、失调电压都很小。若按理想情况（Aod=无穷大，I=0,Uio=0）考虑时，IB则集成运放开环工作时当Ui>0时，Uo为低电平Ui<0时，Uo为高电平集成运放输出的高低电平值一般为最大输出正负电压值UomXSC1ExtTrigVCC+-12V_AB__VCC++4U1R112R210kΩ62405.1kΩXFG13D151Z6.271574130VCC1D21Z6.2VCC1012V(a)电路图(b)电压传输特性曲线图1过零比较器2、滞回电压比较器滞回电压比较器是由集成运放外加反馈网络构成的正反馈电路，如图2所示。Ui为信号电压，Ur为参考电压值，输出端的稳压管使输出的高低电平值

3、为±Uz。可以看出，此电路形成的反馈为正反馈电路。1XSC1ExtTrigVCC+-12V_AB__VCC++124U1R172R410kΩ86115.1kΩXFG13D1R2715741101Z6.210kΩ90VCC1R30D2100kΩ1Z6.2VCC1012V(a)电路图(b)电压传输特性曲线图2反向滞回电压比较器电压比较器的特性可以用电路的传输特性来描述，它是指输出电压与输入电压的关系曲线，如图1(b)为过零比较器的电压传输特性曲线。可以看出，当输入电压从低逐渐升高或从高逐渐降低经过0电压时，Uo会从一个电平跳变为另一个电平，称0为过零比较器的阈值。阈值定义为当比较器的输出电平

4、从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。滞回电压比较器的电压传输特性曲线如图2(b)所示。曲线表明，当输入电压由低向高变化，经过阈值U时，输出电平由高电平TH1(Uz)跳变为低电平(-Uz)。RU2zUTH1RR23当输入电压由高向低变化，经过阈值U时，输出电平由低电平(-Uz)跳变为TH2高电平(Uz)。RU2zUTH1RR233、电压比较器的测试测试过零比较器时，可以用一个低频的正弦信号输入至比较器中，直接用双踪示波器监看输出和输入波形，当输入信号幅度适中时，可以发现输入电压大于零、小于零时，输出的高、低电平变化波形，即将正弦波变换为方波。滞回电压比较器测试时也可由用

5、同样的方法，但在示波器上读取上、下阈值时，误差较大。采用直流输入信号的方案较好，调节输入信号变化，测出输出电平跳变时对应的输入电压值即为阈值。四、实验内容1、过零比较器（1）连接图1（a）实验电路，检查无误后，接通12V直流电源（2）测量当Ui悬空时，Uo的值（3）调节信号源，使输出频率为100Hz，有效值为1V的正弦波信号，并输入至Ui端，用示波器观察比较器的输入Ui与输出Uo波形并记录（4）改变信号发生器的输出电压Ui幅值，用示波器观察Uo变化，测出电压传2输特性曲线2、反向滞回比较器（1）连接图2（a）所示实验电路，接通直流电源，测出Uo由高电平变为低电平时的阈值（2）同上，测出

6、Uo由低电平变为高电平时的阈值（3）将信号发生器接入Ui，并使之输出频率为500Hz，电压有效值为1V的正弦波信号，用示波器观察比较器的输入Ui与输出Uo波形并记录3、同向滞回比较器（1）连接图3所示实验电路，参照反向滞回比较器的测试方法自拟实验步骤及方法（2）将实验结果与反向滞回比较器的理论分析结果进行比较，分析误差产生原因XSC1VCCExtTrig+-12V_AB__VCC++4U1R1012R410kΩ266R255.1kΩ3D110kΩ41Z6.2XFG17157413VCC1R3D20100kΩ1Z6.2VCC1012V图3同向滞回比较器五、实验结果及分析1、过零比较器（1）

7、连接图1（a）实验电路，检查无误后，接通12V直流电源（2）当Ui悬空时，测量Uo的值实验结果：Uo=6.91V仿真结果：Uo=6.669V（3）调节信号源，使输出频率为100Hz，有效值为1V的正弦波信号，并输入至Ui端，用示波器观察比较器的输入Ui与输出Uo波形如下所示（4）改变信号发生器的输出电压Ui幅值，通过观察示波器Uo变化可知电压传输曲线如下图所示3当Ui<0时，由于集成运放的输出电压Uo'=+Uom，使稳压管D2工作