集成运放电压比较电路实验

4.1.7　集成运放电压比较电路实验

1）实验目的

（1）加深对各种电压比较器性能及特点的理解。

（2）学习比较器的传输特性的测试方法。

2）实验原理

电压比较器电路原理图如图4.1.10所示。u_i是比较器的输入信号，U_r＝5V是参考电压。

图4.1.10　电压比较器电路原理图

（1）图中开关A断开，电路组成单门限电压比较器。

门限电压U_T＝U_r；

若u_i＞U_r，运算放大器输出－U_z；

若u_i＜U_r，运算放大器输出＋U_z；

其中，U_z为稳压管的稳定电压。

（2）开关B向左扳，参考信号为0V，此时的比较器称为过零比较器。

（3）开关A闭合，开关B向右扳，电路构成滞回电压比较器，也称为施密特触发器。

上门限电压:

下门限电压:

回差电压（门限宽度）:

3）实验器材

（1）运算放大器:1个；

（2）稳压管（1N4372A:稳定电压6V）:2个；

（3）电阻:1kΩ1个；

（4）可调电阻:10kΩ2个；

（5）开关:3个；

（6）直流电压源；

（7）测试仪器仪表:交流电压源2台，示波器1台。

4）实验内容及步骤

（1）按图4.1.10所示原理图创建电路，并将电路文件命名、存盘。

（2）电压比较器的测试。

开关A断开，参考电压U_r＝5V，在示波器的Time Base中选择B/A或A/B，适当调节示波器A，B通道的量程，从示波器中观察到的传输特性曲线中测量门限电压:U_T＝______V，并在图4.1.11中画出电路的传输特性曲线。开关B向左扳，观察过零比较器的输出电压，在图4.1.12中画出输出电压波形，示波器显示的输出电压幅值:U_om＝_________V。

（3）滞回电压比较器的测试

将图4.1.10接成滞回电压比较器，在示波器的Time Base中选择A/B或B/A，然后接通电源，适当调节示波器A、B通道的量程，在图4.1.13中画出电路的传输特性曲线，在图4.1.14中画出输出电压波形，并完成表4.1.23的测量内容和理论计算。

图4.1.11　待绘电路传输特性曲线1

图4.1.12　待绘电路传输特性曲线2

图4.1.13　待绘电路传输特性曲线4

图4.1.14　待绘电路传输特性曲线3

表4.1.23　数据记录表23

分别调节电路参数U_r、R₁和R₂，观察U_r、R₁和R₂对上下门限电压和回差电压的影响，完成表4.1.24的测试和计算。

表4.1.24　数据记录表24

5）实验报告要求

（1）分析电路工作原理。

（2）整理各项理论和实验数据，分析实验结果，得出结论，并画出相关的曲线图。

（3）将实验数据与理论值比较，分析误差原因，提出改进意见。

（4）回答思考题。

6）思考题

（1）在步骤（2）中，根据示波器中观察到的结果，试说明电压比较器的工作原理。

（2）电路中的参数U_r、R₁和R₂对上下门限电压和回差电压有何影响？

（3）在步骤（3）中，根据示波器中观察到的结果，试说明滞回比较器的工作原理。