滞回比较器双限比较器

第一部分
模拟电子课程设计
目录
1 课程设计的目的与作用 (3)
1.1、了解并掌握Multisim软件，并能熟练的使用其进行仿真； (3)
1.2加深理解电路中的参数对二阶低通滤波器频率特性的影响； (3)
1.3进一步学习放大电路基本参数的测试方法； (3)
2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 (3)
2.1设计任务 (3)
2.1.1构建一个二阶有源低通滤波器，由自己独立完成。

在实验中通过自己动手调
试电路，能够真正掌握实验原理，利用Multisim的交流分析功能测得低通滤波器
的频率特性，并修改电路参数，观察并分析滤波器的频率特性。

(3)
2.1.2正确理解所设计电路中各元件参数对滤波器频率特性的影响的影响。

(3)
2.1.3正确处理理论数据和仿真数据，在比较中加深理解 (3)
2.2multisim软件环境介绍及使用 (3)
2.2.1 Multisim的主窗口界面。

(4)
2.2.2菜单栏 (4)
2.2.3工具栏 (5)
2.3 电路模型的建立 (5)
2.3.1电路原理图 (5)
2.3.2仿真理图 (6)
2.4 理论分析及计算 (7)
2.5 仿真结果分析 (9)
2.6 设计总结和体会 (9)
7 参考文献 (10)
1 课程设计的目的与作用
1.1、了解并掌握Multisim软件，并能熟练的使用其进行仿真；
1.2加深理解电路中的参数对二阶低通滤波器频率特性的影响；
1.3进一步学习放大电路基本参数的测试方法；
通过自己动手亲自设计和用Multisim软件来仿真电路，不仅能使我们对书上说涉及到得程序软件有着更进一步的了解和掌握，而且通过用计算机仿真，避免了实际动手操作时机器带来的误差，使我们对上课所学到的知识也有跟深刻的了解。

2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍
2.1设计任务
2.1.1
构建一个二阶有源低通滤波器，由自己独立完成。

在实验中通过自己动手调试电路，能够真正掌握实验原理，利用Multisim的交流分析功能测得低通滤波器的频率特性，并修改电路参数，观察并分析滤波器的频率特性。

2.1.2正确理解所设计电路中各元件参数对滤波器频率特性的影响的影响。

2.1.3正确处理理论数据和仿真数据，在比较中加深理解
2.2multisim软件环境介绍及使用
Multisim是加拿大图像交互技术公司（Interactive Image Technoligics简称IIT 公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入
方式，具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，
并对电路进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

第一节 Multisim概貌
软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。

2.2.1 Multisim的主窗口界面。

启动Multisim 11.0后，将出现如图A所示的界面。

图 A
界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。

通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。

用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。

2.2.2菜单栏
菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。

2.2.3工具栏
Multisim 11.0提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过View 菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭。

第二节输入并编辑电路
输入电路图是分析和设计工作的第一步，用户从元器件库中选择需要的元器件放置在电路图中并连接起来,为分析和仿真做准备。

2.3 电路模型的建立
2.3.1电路原理图
滞回比较器原理图
双限比较器原理图
2.3.2仿真理图
滞回比较器仿真图1.1 滞回比较器的高低门限电平Z U 决定，不与R E F U 有关。

15V
双限比较器仿真图1.2
双限比较器有两个门限电平：上门限电平TH U 和下门限电平TL U 。

在这个电路中，
18TH REF U U V ==,23TL REF U U V ==-。

2.4 理论分析及计算
输入电压I U ( 5V)经过电阻1R （7.5kOhm ）加在集成运放的反相输入端，参考电压R E F U (6V)经电阻2R （20kOhm ）接在同相输入端。

此外从输入端通过电阻F R （30kOhm ）引回同相输入端。

电阻R 和背靠背稳压管D1，D2的作用是限幅，将输出电压的幅度限制在正负±
T
U
在上面那个滞回比较器电路中，当集成运放反相输入端与同相输入端的电位相等时
即u u -+=
输出端的状态将发生跳变。

其中I u u -=则由参考电压R E F U (6V)及输出电压 二者共同决定，而o u 有两种可能的状态：Z U +或Z U -。

由此可见，使输出电压有Z U +跳变到Z U -，以及由Z U +跳变为Z U -所需的输入电压值是不同的。

也就是说滞回比较器有两种不同的门限电平，故传说特性呈滞回形状如仿真图1.1 所示。

利用叠加原理课求得同相输入端的电位为 222F REF F
F
R R u U u
R R R R +=
+
++
若原来O Z u U =+，当I u 逐渐增大时，使o u 从Z U +跳变为Z U -所需的门限电平用T U +
表示，
则为：222F T REF Z
F
F
R R U U U R R R R +=+
++
若原来的O Z u U =-，当I u 逐渐减少，使o u 从Z U -跳变为Z U +所需的门限电平用T U -表示，则为：222F T REF Z
F
F
R R U U U R R R R -=
-
++
222T T T Z
F
R U U U U R R +-∆=-=
+
上述两个门限电平之差就是这个滞回比较器的门限宽度。

用符号T U ∆表示 由以上公式求得理论值:
222302063 4.820302030F T REF Z F
F
R R U U U V
R R R R +=
+
=
⨯+
⨯=++++
222302063 2.42030
2030
F T REF Z F
F
R R U U U V
R R R R -=-=
⨯-⨯=++++
4.8 2.4 2.4T T T U U U V V V
+-∆=-=-=
（2）双限比较器的电路如上面的电路图和仿真图所示。

电路中有两个集成1和2，输入电压I U （1V ）通过2R （1kOhm ）接1的同相输入端，通过3R （1kOhm ）接2的反相输入端，两个参考电压1R E F U (8V)和R E F U (-3V)分别接在1的反相输入端和2的同相输入端，1和2的输出端各通过一个二极管，然后连接在一起，作为双限比较器的输出端。

从电路图中可以看出，双限比较器有两个门限电平：上门限电平TH U 和下门限电平TL U 。

在这个电路中，18TH REF U U V ==,23TL REF U U V ==-。

由于双限比较器的传输特性形状像一个窗口，所以又称为窗孔比较器
2.5 仿真结果分析
从结果看波形基本正确，直观的体现了滞回比较器在高，低门限电平之间跳变的特性，而且根据波形中的门限电平和二者之差U也基本符合理论计算的结果。

这个结果基本符合预想中的双限比较器的传输特性曲线，符合理论值的上门限电平+
U和
T
下门限电平-
U，也表现出了双限比较器又称窗口比较器的窗口特性。

T
2.6 设计总结和体会
本次滞回比较器和双限比较器电路设计基本获得成功，理论与实际仿真相差不大。

通
过本次电路设计让我对滞回比较器，双限比较器上的电阻，二极管等元器件有了更切实的了解，学会了理论的计算和对波形还有电路的分析。

学会了滞回，双限比较器的理论计算，还有对波形的分析，对滞回比较器和双限比较器的波形有了直观的认识。

对书上的知识有了更深的了解，对模拟电子技术中的比较器一项有了较深较好的认识，最重要的是还学会应用。

也基本学会了Multisim软件的使用。

其中最大体会是在实际操作中遇到一些问题，而这些问题是我们在理论学习中很难发现的，它也让我对书中的一些原理有更深的感悟。

7 参考文献
1]. 杨素行《模拟电子技术基础简明教程》
[2]．马东丁国华《模拟电子技术实验指导书》
[3]．聂典丁伟 Multisim10 计算仿真在电子电路中的应
[4]．黄智伟主编电子工业出版社 2003年10月第三版《电子电路计算机仿真设计与分析》
未找到索引项。