模电实验 电压比较器
实验三 电压比较器
实验三电压比较器一、实验目的1.用集成运放设计并分析过零比较器性能。
2.用集成运放设计并分析滞回比较器性能。
3.用集成运放设计并分析窗口比较器性能。
二、实验仪器安装好multisim软件的计算机、双踪示波器、三角波信号源、集成电路741、集成电路3554、二极管1N4733、二极管VIRTUAL DIODE三、实验原理电压比较器的功能是能够将输入信号与一个参考电压进行大小比较，并用输出高、低电平来表示比较的结果。
电压比较器的特点是电路中的集成运放工作在开环或正反馈状态。
输出与输入之间呈现非线性传输特性。
过零比较器的特点是阈值电压等于零。
阈值电压指输出由一个状态跳变到另一个状态的临界条件所对应的输入电压值。
滞回比较器的特点是具有两个阈值电压。
当输入逐渐由小增大或由大减小时，阈值电压不同。
滞回比较器抗干扰能力强。
窗口比较器的特点是能检测输入电压是否在两个给定的参考电压之间。
四、实验内容过零比较器、滞回比较器和窗口比较器的实验电路分别如图3-1、3-2、3-3所示。
XSC1图3-1 图3-2图3-31.实验步骤（1）构建图3-1所示的过零比较电路，稳压二极管采用1N4733A。
信号发生器产生频率为1kHz，幅值为2V的正弦信号。
打开仿真开头，用示波器观察过零比较器的输入、输出波形，移动数据指针，读取输出波形的幅值。
过零比较器的输入、输出波形如图3-4所示，从波形可以看出，输入信号过零时，输出信号就跳变一次。
输出高低电平的值由稳压二极管限制，约为5.5V。
图3-4（2）构建图3-2所示的滞回比较器电路。
打开仿真开关，示波器观察到的输入、输出波形如图3-5所示。
移动数据指针，可以读取其幅值，当输入由小到大逐渐增大到1.1V时，输出由高电平变到低电平；当输入由大到小逐渐减小到-1.1V时，输出由低电平跳变到高电平。
因此，该滞回比较器的下限阈值电压为-1.1V，上限阈值电压为1.1V。
图3-5（3）构建图3-3所示的窗口比较器电路。
实验六 电压比较器
图3.5.1 电压比较器电路图及传输特性
1．过零比较器
电路如图3.5.2所示为加限幅电路的过零比较器，DZ为限幅稳压管。 所示为加限幅电路的过零比较器， 为限幅稳压管。 电路如图 所示为加限幅电路的过零比较器 信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零,从同相端输入 从同相端输入。 信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零 从同相端输入。当Ui＞ ＞ 0时，输出 ＝-(UZ+UD)，当Ui＜0时，U0＝+(UZ+UD)。其电压传输 时 输出U0＝ ， ＜ 时 ＝ 。 特性如图所示。 特性如图所示。
图3.5.2
过零比较器电路及传输特性
2．滞回比较器
为具有滞回特性的过零比较器。 图3.5.3为具有滞回特性的过零比较器。从输出端引一个电阻分压 为具有滞回特性的过零比较器 正反馈支路到同相输入端， 改变状态， 点也随着改变电位 点也随着改变电位， 正反馈支路到同相输入端，若Uo改变状态，∑点也随着改变电位，使 改变状态 过零点离开原来位置。 为正（ 过零点离开原来位置。当U0为正（记作 ）， 为正 记作U&#较电路
实验数据记录表： 实验数据记录表：
1.过零比较器 1.过零比较器
Ui悬空 悬空 Ui =1V ，f=500Hz U0波形 波形 改变Ui 改变 幅度 U0= V Ui 波形
2.反相滞回比较器 2.反相滞回比较器
情况 Rf=100K Rf=200K Ui =1V ，f=500Hz U0波形 波形 U0从－Vom ~ +Vom 从 Ui = Ui = /V /V U0从+Vom ~ －Vom 从 Ui = Ui = /V /V
U0
则当Ui＞ 即由正变负（ ），此时 则当 ＞U∑后，U0即由正变负（记作 ），此时 ∑变为－U∑。故只 即由正变负 记作U-），此时U 变为－ 有当Ui下降到 下降到－ 以下，才能使U0再度回升到 再度回升到U+， 有当 下降到－U∑以下，才能使 再度回升到 ，出现下图所示滞 回特性。 的差别称为回差。 回特性。－U∑与U∑的差别称为回差。改变 R2的数值可以改变回差的 与 的差别称为回差 的数值可以改变回差的 大小。 大小。
模电课件电压比较器
减小失调电压与失调电流
失调电压与失调电流是电压比较器的重要参数，减小失调电压与失调电 流可以提高比较器的性能。
通过优化工艺和版图设计，可以减小失调电压与失调电流。例如，采用 对称的结构设计、优化器件尺寸和比例等措施，都可以减小失调电压与 失调电流。
在实际应用中，可以通过校准和补偿技术，对失调电压与失调电流进行 补偿，提高比较器的性能。
在传感器信号处理中的应用
模拟-数字转换
01
电压比较器在传感器信号处理中用于模拟-数字转换，将模拟信
号转换为数字信号，便于计算机处理和传输。
阈值感器的输出信号是否超过预设阈值，从
而触发相应的动作或报警。
数据采集与处理
03
电压比较器在传感器数据采集系统中用于比较和筛选数据，确
未来电压比较器的研究和发展需要关 注环保和可持续发展，推广绿色电子 技术，减少对环境的影响。
THANKS
感谢观看
较大的失调电压和失调电流会影响电压比较器的精度和性能。
响应时间与带宽
响应时间
带宽与响应时间的关系
电压比较器对输入信号的响应速度， 即输出电压从一种状态跳变到另一种 状态所需的时间。
带宽越宽，响应时间越短；带宽越窄， 响应时间越长。
带宽
描述了电压比较器的频率响应特性， 即电压比较器能够处理的最高频率信 号。
03
电压比较器的电路实现
差分输入的电压比较器
差分输入电压比较器是一种常见的电压比较器，其特点是输入信号为差分信号， 可以有效地抑制共模干扰。
差分输入电压比较器通常由运算放大器组成，其工作原理是将差分信号输入到运 放的反相输入端和同相输入端，通过运放的放大作用，将差分信号转换为单端信 号，并进行比较。
电压比较器实验报告.doc
电压比较器实验报告.doc
本次实验采用了MC1458、NE555及其搭配的电感、电容，以及几根导线组成了一只电压比较器，在两路电压输入之后，如果高电压输入大于低电压输入，就会将状态置为高；若低电压输入大于高电压输入，就会将状态置为低。
实验现场，首先将两个电压源（4V与7V）接入电压比较器的VCC端，随后以多次调节条件分别测量状态端的电压，从而可以发现：当输入的高电压大于低电压时，状态端的电压为高电平，为VCC，可见在电压比较器的动作下，它的放大贴片继续作用，从而使状态端的电压保持在VCC的状态；当输入的低电压大于高电压时，状态端的电压为低电平，在此情况下电压比较器不再工作，直接将状态端的电压放在OC端口位置上。
在实验中，调节电压源可以使状态端改变，而NE555的放大贴片接收到改变后将电压放大给状态端，以维持状态，可见电压比较器的动作的确起到了应有的作用。
回顾本实验，用MC1458、NE555及其搭配的电感、电容搭建的电压比较器工作状态稳定，响应精准，符合实验要求。
这次实验让我对电压比较器有了进一步的了解，也巩固了基础电子学知识。
模电实验-电压比较器
实验九电压比较器一、实验目的1.掌握比较电路的电路构成及特点。
2.学会测试比较电路的方法。
二、实验原理电压比较器是对输入信号进行鉴幅和比较的电路，就是将一个模拟电压信号去与一个参考电压信号相比较，当两者相等时，输出电压状态将发生突然跳变。
常见的比较器类型有：过零电压比较器、滞回电压比较器等。
三、实验设备与器件1.双踪示波器2.信号发生器3.数字万用表四、实验内容1.过零比较器实验电路如图9－1所示图9－1 过零比较电路(1)按图接线，V i悬空时的测量V o电压。
(2)V i输入500Hz有效值为1V的正弦波，观察V i-V o的波形并记录。
(3)改变V i幅值，观察V o变化。
2.反相滞回比较电路实验电路如图9－2所示图9－2 反相滞回比较电路(1)按图接线，并将RF调为100K，V i接DC电压源，测出V o由+V om→-V om 时V i的临界值。
(2)同上，V o由-V om→+V om(3)V i接500Hz，有效值为1V的正弦信号，观察并记录V i-V o波形。
(4)将电路中RF调为200K，重复上述实验。
3.同相滞回比较器实验线路如图9－3所示图9－3 同相滞回比较电路(1)参照2自拟实验步骤及方法。
(2)将结果与2相比较。
五、实验总结1.整理实验数据及波形图，并与预习计算值比较。
2.总结几种比较电路特点。
六、预习要求1.分析图9－1电路，回答以下问题⑴．比较电路是否要调零？原因何在？⑵．比较电路两个输入端电阻是否要求对称？为什么？⑶．运放两个输入端电位差如何估计？2.分析图9－2电路，计算：⑴．使V o由+V om变为-V om的V i临界值。
⑵．使V o由-V om变为+V om的V i临界值。
⑶．若由V i输入有效值为1V正弦波，试画出V i-V o的波形图。
3.分析图9－3电路，重复2的各步。
4.按实验内容准备记录表格及记录波形的座标纸。
实验十 波形发生器一、实验目的1、 学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器。
电压比较器的分析与设计实验报告
电压比较器的分析与设计实验报告篇一：东南大学模电实验报告_比较器东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：第 6 次实验实验名称：比较器电路院（系）：专业：姓名：学号：实验室:实验组别：同组人员：实验时间：评定成绩：审阅教师：实验六比较器电路一、实验目的1、熟悉常用的单门限比较器、迟滞比较器、窗口比较器的基本工作原理、电路特性和主要使用场合；2、掌握利用运算放大器构成单门限比较器、迟滞比较器和窗口比较器电路各元件参数的计算方法，研究参考电压和正反馈对电压比较器的传输特性的影响；3、了解集成电压比较器LM311的使用方法，及其与由运放构成的比较器的差别；4、进一步熟悉传输特性曲线的测量方法和技巧。
二、实验原理三、预习思考1、用运算放大器LM741设计一个单门限比较器，将正弦波变换成方波，运放采用双电源供电，电源电压为±12V，要求方波前后沿的上升、下降时间不大于半个周期的1/10，请根据LM741数据手册提供的参数，计算输入正弦波的最高频率可为多少。
答：查询LM74的数据手册，可得转换速率为0.5V/us,电源电压为?10V左右，计算可得输出方波的最大上升时间为40us,根据设计要求，方波前后沿的上升下降时间不大于半个周期的1/10,计算可得信号的最大周期为800us,即输入正弦波得到最高频率为1.25KHZ. 2、画出迟滞比较器的输入输出波形示意图，并在图上解释怎样才能在示波器上正确读出上限阈值电平和下限阈值电平。
答：Ch1接输入信号，ch2接输出信号，两通道接地，分别调整将两个通道的零基准线，使其重合。
用示波器的游标功能，通道选择ch1,功能选择电压，测出交点位置处电压即对应上限和下限阈值。
4、完成必做实验和选做实验的电路设计和理论计算。
答：1）LM741构成单门限电压比较器：2）LM311构成单门限电压比较器： 3）迟滞电压比较器：四、实验内容1、单门限电压比较器：(I) 用LM741构成一个单门限电压比较器，基准电平为0V，要求输出高低电平为±6V，供电电压为±12V，输入频率为１KHZ的正弦波，用示波器观察输入、输出信号波形，并用坐标纸定量记录（提示：可以使用稳压管）。
模电实验报告电压比较器
实验十电压比较器一、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、仪器设备1、双踪示波器2、信号发生器3、数字万用表三、预习要求电压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<Ur两种不同情况下，电压比较器输出两个不同的电平，即高电平和低电平。
常用的电压比较器有简单电压比较器、滞回电压比较器和窗口电压比较器。
1、过零比较器过零比较器是将信号电压Ui与参考电压零进行比较。
电路由集成运放构成，对于高质量的集成运放而言，其开环电压放大倍数很大，输入偏置电流、失调电压都很小。
若按理想情况考虑时，则集成运放开环工作时当Ui>0时，Uo为低电平Ui<0时，Uo为高电平电压传输特性曲线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，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为±Uz。
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从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。
四、实验内容1、过零比较器实验电路如图10-1所示(1)按图接线Vi悬空时测Vo的电压。
实验测得Vi悬空时测Vo的电压为5.83V。
(2) Vi输入500HZ有效值为1V的正弦波，观察Vi和Vo波形并记录。
输出电压：Uo=6.622 V(3)改变Vi幅值，观察Vo变化。
增大Vi值测得Vi和Vo波形如下：当Ui<0时，由于集成运放的输出电压Uo’=+Uom，使稳压管D2工作在稳压状态，所以输出电压Uo=Uz；当Ui>0时，由于集成运放的输出电压Uo’=-Uom，使稳压管D1工作在稳压状态,所以输出电压Uo=-Uz。
2、反相滞回比较器实验电路如图10-2所示(1)按图接线，并将R P1调为100K，Vi接DC电压源，测出Vo由+Vom→- Vom 时Vi的临界值。
电压比较器实验心得
电压比较器实验心得电压比较器是一种常用的电子元件，它能够将输入的电压与参考电压进行比较，并输出相应的电平。
在进行电压比较器实验的过程中，我对其工作原理和应用场景有了更深入的了解。
首先，我通过实际操作了解了电压比较器的基本结构和原理。
在实验中，我使用了LM358型号的电压比较器进行测试。
这个型号的电压比较器有两个输入端，一个是非反相输入端（＋），另一个是反相输入端（－）。
通过调节供电电压和输入电压，我可以观察到输出端的电平变化。
我发现当输入电压大于参考电压时，输出电平为高电平，反之输出电平为低电平。
这种输出电平的变化形式使得电压比较器成为了用来判断输入信号是否满足某种条件的重要元件。
实验中，我还对电压比较器进行了一些性能测试。
通过改变输入电压和参考电压的数值，我观察了输出端的响应时间、输出电压的稳定性以及输入电压范围等方面的表现。
在实验中，我发现电压比较器的响应速度很快，基本上可以在毫秒级的时间内完成电平的切换。
同时，它的输出电平也非常稳定，在满足输入条件下，输出电压的波动很小。
对于输入电压范围来说，电压比较器具有较大的输入电压工作范围，能够接受宽广的输入电压变化。
在实验过程中，我发现电压比较器有许多应用场景。
其中，最常见的应用场景之一是电压比较。
电压比较器可以将输入信号与参考电压进行比较，然后输出相应的电平，以判断输入信号是否符合要求。
比如，在电压监控领域，可以使用电压比较器对电池电压进行监测，当电池电压低于设定的阈值时，输出一个警报信号，提醒用户更换电池。
此外，电压比较器还可以用于温度控制、光亮度调节等领域。
通过这次实验，我对电压比较器有了更深入的理解和认识。
我了解了它的基本结构和原理，并且通过实际操作，观察了其在不同输入条件下的输出特性。
我还了解了电压比较器的应用场景，明白了它在各个领域中的重要作用。
在未来的学习和应用中，我将进一步深入研究电压比较器的特性和应用，为我后续的电子电路设计和实验提供更好的参考和指导。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实 验 报 告
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、实验仪器
1、THM-3A 模拟电路实验箱
2、SS-7802A 双踪示波器
3、MVT-172D 交流数字毫伏表
4、数字万用电表
5、集成运算放大器μA741×2
6、稳压管2DW231×1
7、二极管IN4148×2
8、电阻200K ×1、100K ×1、10K ×2、5.1K ×1
三、原理摘要
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与数字信号转换等领域。
图
10－1所示为一最简单的电压比较器，U R 为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压u i 加在反相输入端。
(a)电路图 (b)传输特性
图10－1 电压比较器
当u i ＜U R 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U Z ，即u O ＝U Z
当u i ＞U R 时，运放输出低电平，D Z 正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降U D ，即u o ＝－U D 因此，以U R 为界，当输入电压u i 变化时，输出端反映出两种状态。
高电位和低电位。
表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性。
图11－1(b)为(a)图比较器的传输特性。
常用的电压比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器、双限比较器（又称窗口比较器）等。
1．过零比较器
电路如图10－2所示为加限幅电路的过零比较器，D Z 为限幅稳压管。
信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零,从同相端输入。
当U i ＞0时，输出U O ＝-(U Z +U D )，当U i ＜0时，U O ＝+(U Z +U D )。
其电压传输特性如图10－2（b ）所示。
过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差。
(a) 过零比较器 (b) 电压传输特性
图10－2 过零比较器
2．滞回比较器
图10－3为具有滞回特性的过零比较器
过零比较器在实际工作时，如果u i 恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，u O 将不断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滞回现象。
如图10－3所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路到同相输入端，若u o 改变状态，∑点也随
(a) 电路图 (b) 传输特性
图10－3 滞回比较器
着改变电位，使过零点离开原来位置。
当u o 为正（记作U+）
+
+=
∑U R R R U 2f 2
，则当u i ＞U ∑后，u O
即由正变
负（记作U -），此时U ∑变为－U ∑。
故只有当u i 下降到－U ∑以下，才能使u O 再度回升到U +，于是出现图10-3(b)
中所示的滞回特性。
－U ∑与U ∑的差别称为回差。
改变 R 2的数值可以改变回差的大小。
四、实验内容与步骤
1．过零比较器
（1）接通±12V电源。
（2）测量u i悬空时的U O值（使用数字万用表直流电压20V档位测量）。
（3）u i接（-5V~＋5V）直流可调信号源，按要求改变输入电压，测量输出电压u O的值，填入表一。
（4）根据表一的测量数据，绘出过零比较器的电压传输特性曲线。
（5）u i输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察记录u i→u O波形，并与u i输入直流信号时得到的传输特性比较。
图10－2 过零比较器
2．反相滞回比较器
（1）按图接线，u i接（-5V~＋5V）直流可调信号源，分别测出u O由＋U omcx→－U omcx时u i的临界值和测出u O由－U omcx→＋U omcx时u i的临界值，填入表二中。
（2）根据表二的测量数据绘出反相滞回比较器的电压传输特性曲线。
（3）u i接500Hz，峰值为2V的正弦信号，将示波器设置为X-Y模式，观察记录 u i→u O波形，并与u i接＋5V 直流可调信号源时得到的传输特性比较。
（4）将分压支路100K电阻改为200K，重复上述实验，测定传输特性。
图10－5 反相滞回比较器五、实验数据及数据处理
表二反相滞回比较器电压传输特性测量
反向滞回比较器传输特性曲线如下：。