模拟电子技术实验-集成运算放大器的非线性应用电路

实验: 集成运算放大器的非线性应用电路
一、实验目的
1.掌握单限比较器、滞回比较器的设计、测量和调试方法。

2.掌握电压比较器应用电路电压传输特性的测试方法。

3.学习集成电压比较器在电路设计中的应用。

二、实验内容
CC
V
+
8765
1234
OE IN
-
IN
+CC
V
-
LM311
OC
BAL/
STRB BAL
图1 741
A
μ和LM311的引脚图
1. 电压比较器（SPOC实验、Multisim仿真实验）
（1）学习SPOC实验内容，利用Multisim仿真软件，按图2接好电路，电阻R1=R2=10kΩ，电阻
R3为5.1kΩ。

由函数信号发生器调出1000Hz，峰峰值为5V，偏移量为0V的正弦交流电压加至
i
u端。

按表中给定数值改变直流信号源输入电压U R。

利用示波器通道1测量输入
i
u电压波形，通道2测量
输出
o
u端的矩形波波形如图3所示。

其中稳压管VS选取：“DIODE”→“ZENER”→“1N5233B”
i
u
o
u
图2 电压比较器图3 输出电压波形
（2）按表1中给定值调节U R的大小，用示波器观察输出矩形波的变化，测量测量
H
T和T的数值，并记入表1中。

表1
电压比较器的测量
0 1000 492.518 0.5 1000 945.454 1
1000 436.052
截图仿真电路图：
当U R =1V 时，截取输入i u 和输出o u 的电压波形：
2. 反相滞回比较器电路（SPOC 实验、Multisim 仿真实验）
1) 学习SPOC 实验内容，利用仿真软件，按图4所示的电路选择电路元件，接好电路。

其中稳压管VS 选取：“DIODE ”→“ZENER ” →“1N5233B ”
-+
+
8
1
R i
u o
u 2
R F
R 3
R 10k Ω10k Ω100k Ω
5.1k Ω
VS
图4 反相滞回比较器
仿真电路图截图：
2) i u 接频率为1kHz ，峰峰值为2V 的正弦信号，观察并截取输入i u 和输出o u 的波形。

要求示波器的通道1接输入电压波形，通道2接输出电压波形。

测出输出电压o u 由正电压跃变为负电压时对应的i u 的电压值。

i u 的电压值= 0.675 （V ）。

测出输出电压o u 由负电压跃变为正电压时对应的i u 的电压值。

i u 的电压值= -0.686 （V ）。

3) 增加i u 的幅值为峰峰值4V ，并将双踪示波器改为B-A 方式显示，截图传输特性曲线图。

4) 将电阻F R 由100k Ω改为200k Ω，i u 接频率为1kHz ，峰峰值为2V 的正弦信号，观察并截取输入i u 和输出o u 的波形。

要求示波器的通道1接输入电压波形，通道2接输出电压波形。

5) 增加i u 的幅值为峰峰值4V ，并将双踪示波器改为B-A 方式显示，截图传输特性曲线图。

3. 同相滞回比较器电路（SPOC 实验、Multisim 仿真实验）
实验电路如图5所示，i u 接频率为1kHz ，峰峰值为5V 的正弦交流信号，观察输入i u 和输出o u 的波形。

要求示波器通道1为输入电压波形，通道2为输出电压波形。

-+
+
8
o
u 1
R F
R i
u 2R VS
10k Ω
100k Ω
5.1k Ω
图5 同相滞回比较器
仿真电路图截图：
输入和输出电压波形截图：
将双踪示波器改为B-A方式显示，截图传输特性曲线图：
4. 集成电压比较器的应用 （SPOC 实验、Multisim 仿真实验）
利用集成电压比较器LM311设计单门限比较器，将正弦波变换成方波，运放采用双电源供电，电源电压为12V ±，电路图如图6所示。

正弦波输入信号i u 的峰峰值为5V ，截图记录频率为1kHz 情况下，单门限比较器的输入电压和输出电压波形，要求通道1为输入电压波形，通道2为输出电压波形。

其中10k 电位器选取：“Basic ”→“POTENTIONMETER ” →“10k ”，50%
稳压管VS 选取：“DIODE ”→“ZENER ” →“1N5233B ” LM311选取：“Analog ”→“COMP ARA TOR ” →“LM311M ”
-+
8
CC
LM311
3
2
CC
8
4
o
u 10k Ω
1k Ω
VS
7
i
u 2k Ω
510Ω
1
图6 LM311构成的单门限比较器
仿真电路图截图：
频率为1kHz时，LM311构成的单门限比较器的输入输出电压波形截图：
三、思考题
1.单限比较器具有几个阈值电压？过零比较器的阈值电压为多少？滞回比较器具有几个阈值电压？
单限比较器具有1个阈值电压；零比较器的阈值电压为0；滞回比较器具有2个阈值电压。

2.对于图4所示的反相滞回比较器，回差电压范围由那几个参数决定？
1N5233B稳压管的工作电压以及电阻R2、R3的阻值。