电压比较器电路实验

    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)万用表

    三、实验原理

    图1－17－1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1－17－1(b)为图(a)比较器的传输特性。

    图1－17－1 电压比较器

    (1)当Ui＜UR时，运放输出高电平，稳压管DZ反向稳压工作。输出端电位被其箝位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，输出端反映出两种状态: 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。

    ①图1－17－2为简单过零比较器。

    ②图1－17－3为具有滞回特性的过零比较器。

    图1－17－2 过零比较器

    图1－17－3 具有滞回特性的过零比较器

    ③窗口(双限)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简单比较器组成，如图1－17－4所示，它能指示出Ui值是否处于U+R和U－R之间。

    四、实验内容

    1．过零电压比较器

    (1)关闭系统电源。按图1－17－5所示正确连接电路。连接信号源输出和Ui。

    (2)打开系统电源，用万用表测量Ui悬空时的UO电压。

    (3)调节信号源输出f=500Hz、峰－峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui和UO波形。

    (4)改变Ui幅值，测量传输特性曲线。

    图1－17－4 两个简单比较器组成的窗口比较器

    图1－17－5 过零比较器

    2．反相滞回比较器

    (1)关闭系统电源。按图1－17－6所示正确连接电路。连接直流信号源输出和Ui。

    图1－17－6 反相滞回比较器

    (2)打开系统电源，调好一个－4．2～+4．2V可调直流信号源作为Ui，用万用表测出Ui由+4．2V→－4．2V时UO值发生跳变时Ui的临界值。

    (3)同上，测出Ui由－4．2V→+4．2V时UO值发生跳变时Ui的临界值。

    (4)关闭系统电源。把Ui改为接信号源输出。

    (5)打开系统电源，调节信号源输出f=500Hz，峰－峰值为2V的正弦信号，用双踪示波器观察Ui和UO波形。

    (6)将分压支路100kΩ电阻(R3)改为200kΩ(100kΩ+100kΩ，另一个100kΩ电阻用电位器代替)，重复上述实验，测定传输特性。

    3．同相滞回比较器

    (1)按图1－17－7所示正确连接电路，参照内容2，自拟实验步骤及方法。

    图1－17－7 同相滞回比较器

    (2)将结果与内容2中结果相比较。

    4．窗口比较器(选做)

    参照图1－17－4自拟实验步骤和方法测定其传输特性。