实验15 电压比较器
电压比较器实验报告
本页面为作品封面，下载文档后可自由编辑删除!实+习报一、实验目的1•了解电压比较器与运算放大器的性能区别;2.掌握电压比较器的结构及特点；3•掌握电压比较器电压传输特性的测试方法;4•学习比较器在电路设计中的应用。
二、实验数据记录、处理与分析①【过零电压比较器电路】过零电压比较器是电压比较电路的基本结构，它可将交流信号转化为同频率的双极性矩形波。
常用于测量正弦波的频率相位等。
当输入电压？i? < ?OUt时，输出？?ut = ?O L ;反之，当输入电压？？> ??ut时，输出??ut = ?O H° 实验仿真：…LM393AD …VCCU1A V3D实测实验记录：由于时间不足，没有做过零比较器的相关实测② 【基本单门限比较器电路】单门限比较器的输入信号Vin 接比较器的同相输入端，反相输入端接参考电压Vref （门限电平）当输入电压 Vin>Vref 时，输出为高电平 VOH ;当输入电压 Vin<Vref 时，输出为低电平 VOL 。
实验仿真85P. 4装订线i++I.i.I III++Ii+I++实测实验记录（未接上拉电阻）（接了上拉电阻）（电压传输特性曲线）（改变比较电压Vref=2.52V ）SIG LENT i B« L {1 M DO 庄 O J Liy DOO MI .（改变边角电压Vref=-2.52V）（输入方波）SIGLENT| 袖丽世 细时100徂f-2oraa^tA.f R iKtnn"4 FlM APC^UHl丽创『aribH. BWMAa!MUQ 3R3T3 ORPt ：'1R?口 El□JUIRfZ)rW（放大）M g—-DD□ 口 E3D <713crred->,^X T存族;杲址下一史TV2m g Fi*nl Jf □口果样 一61i f rwhiM" C LHT Tkpl-=nuCi mVn 500* :*"=CUR 1.4-：Ets.n^ia^vIU U VJtfei COD mViDOfi irWP. 7改变输入正弦波的频率进行测量:（输入正弦波20KHZ ）SICLENT |Qjraii iwwjn-T3ld-tsrv CtWrtr r ftWz SBEkMf加费&1*SttJOCklir f® S L CH K H E n「nKHwawte MHEJIKR_TL~*T_5（输入正弦波50Khz ）（输入正弦波100KHZ ）-nm-3.1. €LF r TO- pieaoowrrih2D'-10 IP . 8（输入正弦波2KHZ ）fiK54-*VT )■■■ uaout DUM^CDrtr UDOWHrBi TDtftdCifiu uw mvHrC4T4f-»|H **■牡liJlW-Q D3]-«i捞■-W 士冃审FiKfl|-e»JhEJUULJ~L J/]（输入正弦波1KHZ ）SIGLSNTh 2C0.ii 匚D [0丄▼CHijrt 1*^ti|n *rWd.gC^wrt nvqhl 3KIM0»«r—" — —aFiecfll-ZJMKHzFre<2|kwp採头爼统下T!■A -k *Ui)P # Y20 IllirV弱J - isrnM^i ?T H耳if *七 自引JUU l-I Sfujk 冷-C LHF Tb-：pl-=■ TMUifKDSvihr血luv^■TO E A 3-ttJ 血Ii-.H-rdqttl ii V! Ijl?2O QD VS DO sU'di-■■ I «-.M- 5DD JKHz（输入正弦波500KHZ ）改用运放LM358 :f IXOOOk -l^fit SU 劄&»：QDQirrf*/10 O VrflW•」…L ClCLnA'P . 9（输入正弦波20KHZ ）（输入正弦波50KHZ ）（输入正弦波100KHZ）p. 10Mui ll肌m 報!」肌—MF畑a：伍JUULJ~L厂/I（输入正弦波500KHZ ）分析：对比运放LM358和LM393，发现LM393对于高频段的正弦波输入有更好的输出响应（失真度远低于运放LM358）上述两种电路都是将基准电压连接至反相输入端，并将信号电压连接至同相输入端，利用两输入端子之间的差动输入电压动作，因此信号电压与基准电压即使任意互换，除了输出的动作会反相外，对电路并不会造成任何问题。
15 单门限电压比较器[7页]
![15 单门限电压比较器[7页]](https://img.taocdn.com/s3/m/272a5755ac02de80d4d8d15abe23482fb4da0234.png)
（理想运放的开环增益无穷大）
R b1 _
a. 当 时，
+ _
b2 +
+
_
b. 当 时，
4) 传输特性
O uI与零电平（电位）进行比较，故称 为零电平比较器。
7.5 电压比较器
5) 电路存在的问题
R b1 _
+ _
b2 +
+
_
a. 输出电压基本由电源电压确定。
b. 输出电平易受电源波动、饱和深度的影响。
7.5 电压比较器
单门限比较器抗干扰性能差的波形图
干扰
O
t
误动作
输出电压
O
t
7.5 电压比较器
1. 电压比较器的基本概念
电压比较器是用来比较输入电压相对大小的电路。 电压比较器至少有两个输入端和一个输出端。其中一个输入端接参考电 平（或基准电压），另一个接被比较的输入信号。
当输入信号略高于或低于参考电压时，输出电压将发生跃变，但输出信号 只有两种可能的状态，不是高电平，就是低电平。所以，比较器输入的是 模拟信号，输出的则是数字信号，它是模拟电路与数字电路之间的接口电 路。
电压比较器广泛应用于波形变换、A/D转换、数字仪表、自动检测与控 制等各个方面。
7.5 电压比较器
2. 单门限电压比较器 (1) 零电平比较器
1) 电路组成 2) 电路特点
R b1 _
+
_
b2 +
+ _
a. 运放工作于开环状态
b.
，
c. 输出电压uO ≈ ±VCC
7.5 电压比较器
3) 工作原理
c. 输出电平不易改变。
7.5 电压比较器
电压比较器实验总结
电压比较器实验总结1. 实验目的本实验旨在通过搭建电压比较器电路来研究和了解电压比较器的基本原理和特性，并通过实验验证和观察电压比较器在不同条件下的工作情况和输出结果。
2. 实验原理电压比较器是一种基础的电子元件，主要用于将输入的模拟电压与参考电压进行比较，并根据比较结果产生相应的输出信号。
一般情况下，电压比较器的输出是一个二进制信号，即高电平和低电平。
在本实验中，我们使用了一个基本的运算放大器来实现电压比较器的功能。
电压比较器的工作原理基于运算放大器的反馈作用。
比较器的输入端连接两个电压源，其中一个为输入电压Vin，另一个为参考电压Vref。
当Vin大于Vref时，比较器的输出为高电平；当Vin小于或等于Vref时，比较器的输出为低电平。
3. 实验材料和设备•运算放大器电路板•电压源•示波器•多用途实验箱•电压源线缆•接线板•电压表4. 实验步骤4.1 搭建电压比较器电路根据实验要求，使用示波器观察电压比较器的输入和输出波形。
首先，将运算放大器电路板连接到示波器和电压源上。
接着，使用接线板和电压源线缆将输入电压源和参考电压源分别连接到运算放大器的输入端。
4.2 设置输入和参考电压调节输入电压源和参考电压源的输出值，分别设置不同的输入电压和参考电压。
确保它们的变化范围适用于运算放大器。
4.3 观察输入和输出波形通过将示波器的探头连接到运算放大器输出处，可以实时观察和记录输入和输出波形。
记录波形的变化情况以及不同输入和参考电压下的输出结果。
5. 实验数据记录与分析在实验过程中，我们记录了不同输入电压和参考电压下的输出结果，并将其整理成表格和图表。
根据数据分析，我们得出以下结论：•当输入电压大于参考电压时，输出为高电平；当输入电压小于或等于参考电压时，输出为低电平。
•输入和参考电压的差异越大，输出电平的变化越明显。
•随着参考电压的变化，输出电平也相应变化，但变化的趋势与输入电压和参考电压的关系有关。
电压比较器的研究实验报告
电压比较器的研究实验报告一、实验目的1. 熟练掌握电压比较器的基本概念和工作原理。
2. 理解电压比较器的功能及应用。
3. 学会使用实验仪器和设备进行实验操作。
二、实验原理电压比较器是一种电子元件，它能够对两个电压信号进行比较，并输出高电平或低电平信号。
电压比较器通常用来检测信号是否具有特定的电平或达到某个预定阈值。
电压比较器的常用类型有两种：基本电压比较器和差分电压比较器。
基本电压比较器通常由一个运放、一个反馈电阻和一个比较电阻组成。
差分电压比较器则由两个输入端口和一个输出端口组成。
当两个输入信号的差距超过阈值时，输出端口会产生一个电压信号。
在实际应用中，电压比较器广泛用于检测和控制电子设备的运行状态，例如测量温度、湿度、压力等物理量，以及反馈控制系统、功率转换器等领域。
三、实验仪器和设备1. 示波器2. 功能信号发生器3. 电压比较器芯片4. 电阻箱5. 实验电路板四、实验步骤1.根据实验原理接线图，搭建实验电路并连接所需仪器和设备。
2.将功能信号发生器的输出端口分别接入电压比较器的两个输入端口。
3.将示波器的探针连接到电压比较器的输出端口并打开示波器。
4.依次调整功能信号发生器的频率和幅度，观察比较器输出端口的电压变化，并记录数据。
5.根据实验结果分析电压比较器对信号的比较和判断功能，得出结论。
五、实验结果经过实验测试和数据分析，得到以下结论：1.在功能信号发生器输出方波信号时，电压比较器的输出端口产生一个高电平和一个低电平信号。
2.当输入信号幅度相同时，电压比较器输出的电平受频率影响；频率越高，输出电平越短。
4.通过观察电压比较器输出端口的电压变化，可以判断输入信号的大小和是否达到设定的阈值。
3. 根据实验结果，电压比较器对输入信号的幅度和频率具有一定的敏感性，需要进行精确的调整和控制。
电压比较器实验报告材料
`实验报告课程名称：电路与电子技术实验指导老师：成绩：实验名称：电压比较器及其应用实验类型：电子电路实验同组学生姓名：一、实验目的二、实验内容三、主要仪器设备四、实验数据记录、处理与分析五、思考题及实验心得一、实验目的1．了解电压比较器与运算放大器的性能区别；2．掌握电压比较器的结构及特点；3．掌握电压比较器电压传输特性的测试方法；4．学习比较器在电路设计中的应用。
二、实验内容及原理实验内容1．设计过零电压比较器电路，反相输入端接地，同相输入端接1kHz、1V正弦波信号，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。
2．设计单门限电压比较器电路，同相输入端接1V直流电压，反相输入端接1kHz、1V正弦波信号，测量3．并绘制输出波形和电压传输特性曲线。
4．设计反相输入（下行）滞回电压比较器，反相输入端接1kHz、1V正弦波信号，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。
5．设计窗口电压比较器电路，输入为1kHz、5V三角波信号，设置参考电压Vref1为1V直流电压，参考电压Vref2为4V直流电压，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。
6．设计三态电压比较器电路，输入电压信号Vin为1kHz、5V三角波信号，当输入Vin<Vref2时，输出Vout=VOL；Vin<Vref1时，输出Vout=VOH。
实验原理电压比较器（简称为比较器）是对输入信号进行鉴幅和比较的集成器件，它可将模拟信号转换成二值信号，即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。
可用作模拟电路和数字电路的接口，也可用作波形产生和变换电路等。
比较器看起来像是开路结构中的运算放大器，但比较器和运算放大器在电气性能参数方面有许多不同之处。
运算放大器在不加负反馈时，从原理上讲可以用作比较器，但比较器的响应速度比运算放大器快，传输延迟时间比运算放大器小，而且不需外加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS等数字集成电路。
但在要求不高情况下也可以考虑将某些运算放大器（例如：LM324、LM358、μA741、TL081、OP07、OP27等）当作比较器使用。
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。
电压比较器实验报告
电压比较器实验报告 Hessen was revised in January 2021专业：电气工程卓越人才`实验报告课程名称：电路与电子技术实验指导老师：周箭成绩：实验名称：电压比较器及其应用实验类型：电子电路实验同组学生姓名：邓江毅一、实验目的二、实验内容三、主要仪器设备四、实验数据记录、处理与分析五、思考题及实验心得一、实验目的1．了解电压比较器与运算放大器的性能区别；2．掌握电压比较器的结构及特点；3．掌握电压比较器电压传输特性的测试方法；4．学习比较器在电路设计中的应用。
二、实验数据记录、处理与分析①【过零电压比较器电路】过零电压比较器是电压比较电路的基本结构，它可将交流信号转化为同频率的双极性矩形波。
常用于测量正弦波的频率相位等。
当输入电压V in≤V out时，输出V out=V OL；反之，当输入电压V in≥V out时，输出V out=V OH。
实验仿真:85实测实验记录：由于时间不足，没有做过零比较器的相关实测②【基本单门限比较器电路】单门限比较器的输入信号Vin 接比较器的同相输入端，反相输入端接参考电压Vref （门限电平）。
当输入电压Vin>Vref 时，输出为高电平VOH；当输入电压Vin<Vref 时，输出为低电平VOL。
实验仿真实测实验记录(未接上拉电阻）（接了上拉电阻）（电压传输特性曲线）（改变比较电压Vref=）(改变边角电压Vref=（输入方波）（放大）改变输入正弦波的频率进行测量：（输入正弦波20KHZ）（输入正弦波50Khz）（输入正弦波100KHZ）（输入正弦波500KHZ）改用运放LM358：（输入正弦波1KHZ）（输入正弦波2KHZ）（输入正弦波20KHZ）（输入正弦波50KHZ）（输入正弦波100KHZ）（输入正弦波500KHZ）分析：对比运放LM358和LM393，发现LM393对于高频段的正弦波输入有更好的输出响应（失真度远低于运放LM358）上述两种电路都是将基准电压连接至反相输入端，并将信号电压连接至同相输入端，利用两输入端子之间的差动输入电压动作，因此信号电压与基准电压即使任意互换，除了输出的动作会反相外，对电路并不会造成任何问题。
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和工作方式；2.掌握电压比较器的基本电路连接方法；3.学会使用示波器测量电压比较器输出波形。
【实验仪器】示波器、电源、电阻、变阻器、电容、集成电路LM358等。
【实验原理】电压比较器是一种广泛应用于电子电路中的重要器件，它常用于信号比较和开关控制等场合。
基本原理是比较输入电压与参考电压的大小关系，然后输出高电平或低电平信号。
常见的电压比较器有比较输入电压与参考电压的大小关系，然后输出高电平或低电平信号。
常见的电压比较器有LM358、LM393等。
【实验步骤】1.接线：将示波器、电源和电阻、电容正确连接，接入比较器的正、负输入端口和输出端口。
2.调节电源：设置电源的输出电压，确保输入端口的电压在适当的范围内。
3.调节变阻器：通过调节变阻器的阻值，来控制比较器的参考电压。
4.测量输出波形：将示波器的输入端口接入比较器的输出端口，打开示波器并设置合适的测量参数，观察输出波形。
【实验数据】1. 测量输出波形的时间周期：T = 2ms。
2. 测量输出波形的峰峰值：Vpp = 4.8V。
3. 设定的参考电压：Vref = 2.4V。
【实验分析】1. 根据实验数据，输出波形的时间周期为2ms，说明电压比较器的工作频率较高。
2.输出波形的峰峰值为4.8V，说明输出信号的幅度较大。
3.参考电压设定为2.4V，当输入电压高于2.4V时，输出信号为高电平；反之，输出信号为低电平。
【实验结论】通过本次实验，我们学习了电压比较器的基本原理和工作方式，并成功地实验了电压比较器的基本电路连接方法。
通过调节参考电压和输入电压，我们可以控制比较器的输出信号。
实验结果符合基本原理，验证了电压比较器的工作准确性和稳定性。
【实验总结】本次实验通过实际操作和测量，使我们更加深入地了解了电压比较器的原理和工作方式。
同时，我们也学会了如何使用示波器来测量输出波形，加深了对电子电路测量的认识。
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实验报告课程名称：__电路与电子技术实验___
指导老师：__________成绩：________________ 实验名称：__ _模拟电压比较器_______实验类型：__模电______________同组学生姓名：________________
一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）
三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）
七、讨论、心得
一、实验目的和要求
1.了解模拟电压比较器的基本工作原理。
2.掌握典型比较器芯片的结构、及其与运算放大器的性能区别。
3.学会比较器典型应用电路的分析、组建、调试与相关参数测试。
4.学习一些比较器的实用型应用电路。
二、实验内容和原理
实验内容：
基本使用：过零比较器、单门限比较器。
典型应用：窗口比较器、三态比较器。
实用电路：滞回比较器、非正弦波发生器。
参数分析、电路调试。
实验原理：
模拟电压比较器：
根据对两个输入的模拟信号大小比较，使电路的输出在两个极限电平+V om和–V om之间转换。
模拟电压比较器：非线性，响应快，延迟小，可直接驱动数字电路；
运算放大器：以负反馈条件工作为主，线性、稳定。
模拟电压比较器输出原理：
集电极开路（OC）输出需外接上拉电阻R；输出高电平受V CC1控制。
（方便与各类逻辑器件连接）
（线与功能）
单门限比较器（同向）：
（特性曲线）过零比较器（同向）：
装
订
线
滞回比较器（同向）：
非正弦波发生器
A、R1、R2：反向滞回比较器；R、C：电容充放电回路；R0、D Z1、D Z2：双向限幅电路。
基本振荡原理：输出电压v ORC电路积分；利用电容C上的充放电电压v C取代外加的输入信号v S；v S与v +比较后，产生振荡。
三、主要仪器
实验箱导线LM358 LM393 信号发生器示波器万用表
四、操作方法和实验步骤
1.检查实验箱元件是否完整，元件能否正常工作
2.设计实验电路所需参数
3.按照电路图完成电路的连接。
4.用示波器观察波形
5.调整电路得到正确的参数得到结果
五、实验数据记录和处理
1.单门限比较器（R=20kΩ，f=1kHz，V REF=1V）
输入正弦波，可以发现当信号瞬时值超过1V时，输出端为高电平，而小于1V时，则为低电平。
与理论情况相同，实验成功。
2.过零比较器（R=20kΩ，f=1kHz）
输入正弦波，可以发现同相时，输出高电平，反相时，输出低电平，同理论一致。
实验
成功。
输出特性曲线如下图
当增大输入信号频率时，输出波形会出现失真的情况。
（17kHz）
出现了相位差和波形失真的情况。
3.窗口比较器（R1=R3=20kΩ，R2=10kΩ，f=50Hz，V RH=3V，V RL=1V）
由图可以看出，输入电压较大时，输出高电平，输入较小时，也是高电平，而在中间部分则是低电平输出特性曲线：
符合理论，实验成功
4.三态比较器
和理论一样输出了三种状态，输出特性曲线也比较正确。
5.滞回比较器
输入正弦波信号，输出的是方波信号。
具有一定的相位偏移。
而改变VREF的值，则会改变比较器的回差电压。
非正弦波发生器
通过自激振荡，输入了方波信号，而输出了锯齿波的信号
实验参数：C=1uf R=10kΩR1=10kΩ，R2=200kΩ
参数分析：f=525Hz，实际情况为457Hz,相差不大，主要原因可能是出在导线电阻上。
选用的导线都比较长。
六、实验结果与分析
实验任务基本完成，实验比较成功。
具体参数分析在实验数据中已经分析了
七、思考与讨论
实验中出现了几个问题
（1）在使用LM393时，输出信号需要接一个上拉电阻，开始时没有接，导致输出的结果与理论不一致。
原因是线与结构。
（2）使用LM358构建窗口比较器时，频率要低，100Hz一下才行，因为LM358的压摆率太低，频率过高的话无法转换，无法得到结果。
所以输入信号的频率一定要低，大概100Hz一下才能得到正确的波形。
（3）非正弦波发生器可以从波形上看出来产生的方波存在一定的失真，猜测可能的原因时由于频率设计得太大。