实验六 比较器电路
电压比较器电路图
电压比较器电路图单限比较器电路OH。
图1B为其传输特性。
图3为某仪器中过热检测保护电路。
它用单电源供电，1/4LM339的反相输入端加一个固定的参考电压，它的值取决于R1于R2。
UR=R2/（R1+R2）*UCC。
同相端的电压就等于热敏元件RT的电压降。
当机内温度为设定值以下时，“+”端电压大于“-”端电压，UO为高电位。
当温度上升为设定值以上时，“-”端电压大于“+”端，比较器反转，UO输出为零电位，使保护电路动作，调节R1的值可以改变门限电压，既设定温度值的大小。
图3迟滞比较器图1不难看出，当输出状态一旦转换后，只要在跳变电压值附近的干扰不超过ΔU之值，输出电压的值就将是稳定的。
但随之而来的是分辨率降低。
因为对迟滞比较器来说，它不能分辨差别小于ΔU的两个输入电压值。
迟滞比较器加有正反馈可以加快比较器的响应速度，这是它的一个优点。
除此之外，由于迟滞比较器加的正反馈很强，远比电路中的寄生耦合强得多，故迟滞比较器还可免除由于电路寄生耦合而产生的自激振荡。
图2图3为某电磁炉电路中电网过电压检测电路部分。
电网电压正常时，1/4LM339的U4<，U5=，输出开路，过电压保护电路不工作，作为正反馈的射极跟随器BG1是导通的。
当电网电压大于242V时，U4>，比较器翻转，输出为0V，BG1截止，U5的电压就完全决定于R1与R2的分压值，为，促使U4更大于U5，这就使翻转后的状态极为稳定，避免了过压点附近由于电网电压很小的波动而引起的不稳定的现象。
由于制造了一定的回差（迟滞），在过电压保护后，电网电压要降到242-5=237V时，U4<U3，电磁炉才又开始工作。
这正是我们所期望的。
图3双限比较器（窗口比较器）R1<UIN<UR2），输出为高电位（UO=UOH）。
当UIN不在门限电位范围之间时，（UIN>UR2或UIN<UR1）输出为低电位（UO=UOL），窗口电压ΔU=UR2-UR1。
模拟电路比较器
省级竞赛培训【运放部分】一、同相过零比较器(已做)1、实验电路结构2、数据要求E1=E2=12V、u IP=4V、F=200HZ3、实验步骤①、组装电路②、分析并绘制输出电压的波形。
③、测量输出电压的波形，并与绘制的输出电压波形相比较。
二、反相过零比较器(已做)1、实验电路结构2、数据要求E1=10V、E1=E2=8V、u Ip=3V、F=500HZ3、实验步骤①、组装电路②、分析并绘制输出电压的波形。
图③、测量输出电压的波形，并与绘制的输出电压波形相比较。
三、门限比较器1、实验电路结构2、数据要求E1=E2=10V、u Ip=3V、U M=2V、F=150HZ3、实验步骤①、组装电路参数设置：U M=2V E1=10V—>可取R2=2k R1=8k②、分析并绘制输出电压的波形。
Vpp=19.4v Vmax=9v Vmin=-10.4v电路运行原理：当输入信号正半周且电压高于反相端的门限电压Um时，输出电压Uo翻转到电源电压的正极，当输入输入正半周信号下回落到低于同相端的门限电压Um时，输出电压Uo翻转到电源电压的负极③、测量输出电压的波形，并与绘制的输出电压波形相比较。
四、回差比较器1、实验电路结构2、数据要求E1=12V、E2=12V、+U M=+3V、-U M=-3V、u Ip=5V、F=300HZ3、实验步骤①、组装电路参数设置：（此处输入电源电压取的是10v即）E1=E2=10V+U M=+3V、-U M=-3V —>可取R2=3K R1=7K②、分析并绘制输出电压的波形。
Vpp=18.4v Vmax=8.8v Vmin=-9.6v电路运行原理:当输出电压Uo为正的时候，P点的门限电压为+U M，若输入信号为正半周且电压高于同相端的门限电压+U M，输出电压Uo翻转到电源电压的负极。
此时P点的门限电压会变成-U M，若输入信号为负半周且电压低于同相端的门限电压-U M，输出电压Uo翻转到电源电压的正极。
比较器工作原理及应用
电压比较器(以下简称比较器)是一种常用的集成电路。
它可用于报警器电路、自动控制电路、测量技术，也可用于V/F变换电路、A/D变换电路、高速采样电路、电源电压监测电路、振荡器及压控振荡器电路、过零检测电路等。
本文主要介绍其基本概念、工作原理及典型工作电路，并介绍一些常用的电压比较器。
什么是电压比较器简单地说，电压比较器是对两个模拟电压比较其大小(也有两个数字电压比较的，这里不介绍)，并判断出其中哪一个电压高，如图1所示。
图1(a)是比较器，它有两个输入端：同相输入端(“+”端)及反相输入端(“-”端)，有一个输出端Vout(输出电平信号)。
另外有电源V+及地(这是个单电源比较器)，同相端输入电压VA，反相端输入VB。
VA和VB的变化如图1(b)所示。
在时间0～t1时，VA>VB；在t1～t2时，VB>VA；在t2～t3时，VA>VB。
在这种情况下，Vout的输出如图1(c)所示：VA>VB时，Vout输出高电平(饱和输出)；VB>VA 时，Vout输出低电平。
根据输出电平的高低便可知道哪个电压大。
如果把VA输入到反相端，VB输入到同相端，VA及VB的电压变化仍然如图1(b)所示，则Vout输出如图1(d)所示。
与图1(c)比较，其输出电平倒了一下。
输出电平变化与VA、VB的输入端有关。
图2(a)是双电源(正负电源)供电的比较器。
如果它的VA、VB输入电压如图1(b)那样，它的输出特性如图2(b)所示。
VB>VA时，Vout输出饱和负电压。
如果输入电压VA与某一个固定不变的电压VB相比较，如图3(a)所示。
此VB称为参考电压、基准电压或阈值电压。
如果这参考电压是0V(地电平)，如图3(b)所示，它一般用作过零检测。
比较器的工作原理比较器是由运算放大器发展而来的，比较器电路可以看作是运算放大器的一种应用电路。
由于比较器电路应用较为广泛，所以开发出了专门的比较器集成电路。
电压比较器实验报告
电压比较器实验报告
实验目的：
1.了解电压比较器的基本原理；
2.掌握电压比较器的实际应用；
3.学会使用示波器观察电压比较器输出信号。
实验仪器与器件：
1.电压比较器集成电路LM311
2.电源
3.电阻、电容、开关等元器件
4.示波器
实验原理：
电压比较器是一种用于实现电压比较功能的模拟电路。
它根据输入电压的大小，输出高电平或低电平信号。
电压比较器通常由一个差动放大器和一个输出级组成。
实验步骤：
1.将电压比较器集成电路LM311连接到电路板上。
将正极接入正电源，负极接地。
2.连接一个可调电阻和电容，以便调节输入电压。
3.将示波器的探头分别连接到比较器的输入端和输出端。
4.调节可调电阻和电容，改变输入电压，并观察输出信号的变化。
5.记录实验结果。
实验结果与分析：
根据实验观察，当输入电压大于参考电压时，输出为高电平；当输入电压小于参考电压时，输出为低电平。
通过调节可调电阻和电容，可以改变输入电压的大小，从而改变输出信号的状态。
实验结论：
通过实验，我们了解了电压比较器的基本原理和实际应用。
电压比较器可以根据输入电压的大小来输出不同的信号，常用于比较电压大小、触发器、开关等电路中。
同时，我们也学会了使用示波器观察电压比较器输出信号，并能根据实验结果进行分析。
实训十-由集成运算放大器组成的电压比较器
实训十由集成运算放大器组成的电压比较器一、实训目的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、实训电路(a) 过零比较器(b) 电压传输特性图10-1 过零比较器(a) 反相滞回比较器(b) 同相滞回比较器图10-2 滞回比较器（a）电路图（b）传输特性图10-3 由两个简单比较器组成的窗口比较器三、实训设备与器件序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源＋12V、-12V 各1路实训台2可调直流稳压电源0～30V 1路实训台四、实训内容与步骤利用实训挂箱DDZ-22上14P集成芯片插座，按照芯片方向插好芯片741。
1.过零比较器实训电路如图10-1所示，接通±12V电源。
(1)测量u i悬空时的U O值。
(2)u i输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察u i→u O波形并记录。
(3)改变u i幅值，测量传输特性曲线。
2.反相滞回比较器实训电路如图10-2（a）所示。
(1)按图接线，u i接可调直流电源(电压不要太大)，测出u O由＋Uomcx→-Uomcx时u i的临界值。
(2)同上，测出u O由-Uomcx→＋Uomcx时u i的临界值。
(3)u i接500Hz，峰值为2V的正弦信号，观察并记录u i→u O波形。
3.同相滞回比较器实训线路如图10-2（b）所示。
(1)参照实训步骤2，自拟实训步骤及方法。
(2)将结果与实训步骤2进行比较。
4.窗口比较器实训线路如图10-3所示,自拟实训步骤和方法测定其传输特性。
五、实训总结1.整理实训数据，绘制各类比较器的传输特性曲线，总结几种比较器的特点。
运放的非线应用电路-比较器
§4 方波发生器
一、电路结构
– uc + R
C
－ +
+
R1
下行的迟滞比较器，
输出经积分电路再 uo 输入到此比较器的
反相输入端。
上下门 限电压：
R2
UH
R1
R1 R2
U
om
UL
R1 R1 R2
U om
二、工作原理
– uc + R
uc
U+H
C
－
+
+
uo
R1
0
uo
t
UOM
R2
t
1. 设 uo = + UOM
t
-Uom
§2 施密特触发器－迟滞比较器
特点：电路中使用正反馈， 运放处于非线性状态。
1. 没加参考电压的下 行迟滞比较器
ui
R
－
+
+
uo
R1 U+ R2
参考电压由 输出电压决定
分析
1. 因为有正反馈，所以 输出饱和。
2. 当uo正饱和时(uo =+UOM)
U
R1 R1 R2
U om
UH
3. 当uo负饱和时(uo =–UOM)2VD )R2 R1 R2
1 2
(VCC
2VD )
VH = VL 2VD
当vI＞VH时，vO1为高电平，D3导通；vO2为低 电平, D4截止，vO= vO1。
当vI＜ VL时，vO2为高 电平，D4导通；vO1为低 电平，D3截止，vO= vO2
当VH ＞vI＞ VL时， vO1为低电平，vO2为低电 平 ， D3 、 D4 截 止 ， vO 为 为低电平。
集成运放的比较器设计 实验报告
集成运放的比较器设计实验报告集成运放的比较器设计实验报告
引言
本实验旨在设计一个集成运放的比较器电路，并进行实际的测试和验证。
比较器是一种重要的电子元件，用于比较两个电压的大小，并输出相应的电平信号。
通过本实验，我们将研究和掌握集成运放比较器电路的设计原理和操作方法。
实验过程
1. 准备工作：收集所需的元件和仪器，并进行检查和测试。
2. 搭建电路：根据设计原理，使用集成运放和其他必要的元件搭建比较器电路。
3. 调试设备：连接电源和信号源，并根据实验指导进行设备的调试和校准。
4. 测试比较器：输入不同的电压信号，并观察比较器输出的电平变化。
5. 记录实验数据：记录每次实验的输入电压和比较器输出的状态。
6. 分析实验结果：根据实验数据，分析比较器的性能和特点，并进行相应的讨论。
实验结果
在实验过程中，我们成功搭建了集成运放的比较器电路，并进行了多次测试。
实验结果表明，比较器能够准确地判断输入电压的大小，并输出相应的电平信号。
此外，我们还观察到比较器在输入信号变化过程中的响应速度和稳定性。
结论
通过本实验，我们深入了解了集成运放的比较器电路的设计原理和操作方法。
实验结果证实了该比较器的有效性和可靠性。
这项实验不仅提高了我们在电子电路设计方面的实践能力，还为日后相关领域的研究和应用奠定了基础。
参考文献
[引用相关文献]。
实验六三角波和锯齿波发生器电路
实验六三角波和锯齿波发生器电路一、实验目的1. 学习用集成运放构成方波、三角波发生器和锯齿波发生器的方法。
2. 学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。
二、实验类型设计性实验三、预习要求1. 复习有关RC正弦波振荡器、锯齿波发生器和积分电路的工作原理。
2. 设计任务（1）设计振荡频率为500Hz的方波发生器和矩形波发生器，输出幅度控制在±6V左右，矩形波占空比要求在15%—30%之间。
（2）设计振荡频率为800Hz的三角波发生器，参照前述方法。
（3）设计振荡频率为1KHz的锯齿波发生器，锯齿波发生器要求第一级输出矩形波的占空比在20%左右。
四、实验原理由集成运放构成的方波、三角波发生器和锯齿波发生器有多种形式，我们选用最常用的，线路比较简单的几种电路加以分析。
1．三角波和方波发生器把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统，则比较器A1输出的方波经积分器A2积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器。
由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电，使三角波线性大大改善。
具体原理参照教科书方波产生电路一节和积分电路一节。
2．锯齿波发生器对三角波发生器电路作适当修改，使积分电路具有不同的充放电时间常数，便可构成锯齿波发生器。
五、实验仪器装有Multisim 2001软件的计算机一台六、实验内容和要求1．按所设计方波发生器和矩形波发生器连接电路，进行参数测量和电路调整，频率和占空比误差控制在20%以内。
用示波器仿真出波形。
2．按所设计三角波发生器连接电路，进行参数测量和电路调整，频率和占空比误差控制在15%以内。
用示波器仿真出波形。
3．按所设计锯齿波发生器连接电路，进行参数测量和电路调整，频率和占空比误差控制在10%以内。
用示波器仿真出波形。
4．列出仿真结果、计算周期公式和计算结果结果。
5．比较仿真和计算结果，分析误差及其原因。
七、注意事项1. 观察计算机系统时钟是不是当前时间，如果发生改变，把系统时钟调回到当前时间。
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东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：电子线路实验第 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： 10 年 5 月13日评定成绩：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：左右，计算可得输查询LM74的数据手册，可得转换速率为0.5V/us,电源电压为10V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。
具体见上次试验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：实际—端只需接地即可，引脚和741有所区别。
3）迟滞电压比较器：电路见实验内容部分四、实验内容1、单门限电压比较器：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１KH Z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）。
1）基准电平0V时单门限比较器输入、输出信号波形图(f= 1KHZ )2）限电压比较器实验数据列表（频率1KHZ ）输入信号输出信号幅度频率基准电压周期峰峰值上升时间下降时间高电平低电平幅度宽度幅度宽度2 .08V1KHZV1ms14.6V21.33us18.80u7.20V507.4us7.40V493.3us3）结果分析：实验时得到的电压传输特性有一个小的滞回，体现在输入输出波形上就是有上升时间和下降时间，是因为741内部并非理想电路，其受转换速率的影响。
输出信号的幅度并非准确的6V，这是因为稳压管有一定的正向导通压降，实际的稳压值应为6+0.7~6.7V(I)输入信号改为100H Z的正弦波，用示波器的X-Y显示方式测试比较器的传输特性，改变基准电压为±1V，观察传输特性曲线的变化，并用坐标纸定量记录显示的曲线（三条曲线要画在同一坐标平面内）。
注：开始输入电压幅度为2V,但测传输特性曲线时,当改变基准电压为±1V，反转区会消失，是因为所取电压区间过小，故增大输入电压幅度使其为5V.画于同一坐标平面内如下：同图中可看出，每条传输特性曲线都有一个回差电压。
(II)将输入信号改为５KH Z的正弦波，重复(I)的内容，将测得结果与(I)进行分析比较。
1）基准电平0V时单门限比较器输入、输出信号波形图(f= 5khz )2）基准电平0V时单门限比较器传输特性曲线(f= 5khz )注：在做LM311时烧坏了稳压管中的一只，后来该做这个时没有发现，故传输特性曲线上部分不对。
3）电压比较器实验数据列表（频率 5khz )输入信号输出信号幅度频率基准电压周期峰峰值上升时间下降时间高电平低电平幅度宽度幅度宽度5 .28V5KHZV200us14.6v12.60us12.40us7.2v154.2us7.4v45.4u4结果分析：随着频率越来越高，回差变大，传输特性曲线开始倾斜，是受转换速率的影响。
(III)将LM741改为LM311，重复（III），将测得结果与（III）进行分析比较。
1）基准电平0V时LM311单门限比较器输入、输出信号波形图(f= 5khz )2）基准电平0V时LM311单门限比较器传输特性曲线(f= 5khz )3限电压比较器实验数据列表（频率5khz )输入信号输出信号幅度频率基准电压周期峰峰值上升时间下降时间高电平低电平幅度宽度幅度宽度5 .28V5kHZV200us28.6V4.850us327.6ns13.0v98.95u15.6v101.1u4结果分析：LM311是专用的电压比较器，其内部有一定的补偿电路，可消除回差的影响，同时提高转换速率，体现在上升时间和下降时间比741大大减小。
2、迟滞比较器：(I)用LM741设计一个迟滞电压比较器，当输入电压高于7V时输出为-6V，输入电压低于3V时输出为6V，运放供电电压为±12V。
1）设计原理图2） 设计过程电路选择反相迟滞比较电路已知：7,3,12UT LT CC V V V V V V ==±=±17111311UT R OM LTR OM n V V V V n n n V V V V n n =+=++=-=++理论上10OM V V =±,但由前面实验内容一知输出高低电平为6V ±时，实际稳压在7V ±左右，所以应取7OM V V =±，实际在调时，其实不用调VR 两端电压，因为电路发生变化，算的的值所对应的不一定是翻转点，而可以调节两电位器观察传输特性上两个翻转点，调节到所要求的3V,7V 即可。
(II) 分别输入1KH Z 和10KH Z 的正弦波，用示波器观测输入、输出信号波形，并用坐标纸定量记录显示的信号波形，比较并分析它们的结果。
输入信号输出信号计算值幅度频率 周期峰峰值阈值电平 高电平 低电平 回差电压中心电压上限下限 幅度 宽度幅度宽度2 0.61K1ms15.07.44.87.4660.3u-7.6340.2u2.66.12 1.010K100us11.6注：实际调节时，发现当输入信号频率7HZ时，输出波形还近似是方波，继续增大信号频率，发现输出波形出现失真，传输特性曲线也由两近乎平行的线而逐渐接近相交，故此时测量输出信号的值无意义。
4）输入、输出信号波形图（f=1KH Z）5）输入、输出信号波形图（f=10KH Z）(III)输入信号改为100H Z的正弦波，用示波器的X-Y显示方式测试比较器的传输特性，并用坐标纸定量记录显示的曲线。
6）迟滞比较器传输特性曲线图注：翻转电压忘记调节到3V,7V7）实验结果分析：简单的门限比较器在两个输入端之间的电压超过门限电压时，输出状态将发生改变，由于实际输入时电压不稳定，选择迟滞比较器，选择合适的回差电压，可以减少干扰，提高电路的稳定性。
五、思考题1. 试推导具有滞回特性的的同相输入电平检测器的V UT 、V LT 、V CTR 和V H 的公式。
答：上限阈值电压OM RUT V V V n m =- 下限阈值电压OM R LT V VV n m =--回差电压2OM H UT LT VV V V n=-=中心电压2UT LT R ctr V V VV m+==-2. 在本次实验电路中，驱动晶体三极管Q 的基极电阻R b 阻值应如何确定?图中继电器线圈旁并联的二极管D 2起什么作用?答：b R 的阻值由驱动三极管的驱动电流及第一级运放741的输出电压来确定。
图中继电器线圈旁并联的二极管D 2 起到了对继电器保护的作用。