东南大学模电实验比较器.doc

东南大学电工电子实验中心 实 验 报 告 课程名称： 模拟电子电路实验 第 次实验 实验名称： 比较器电路 院 （系）： 电气工程学院 专 业： 姓 名： 学 号： 实 验 室: 实验组别： 同组人员： 实验时间： 年 月 日 评定成绩： 审阅教师： 反相输入单门限比较器 实验 比较器电路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 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 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 进一步熟悉传输特性曲线的测量方法和技巧 二、实验原理 单门限电压比较器分同相输入和反相输入两种，电路结构和传输特性曲线如下图所示反相输入单门限比较器同相输入单门限比较器传输特性曲线 窗口比较器电路传输特性曲线2、 窗口比较器电路如上图所示，它由同相比较器 A1、反相比较器 A2 及二极管 D1，D2 组成。该电路功能是，可以判别输入电压 Vi 是否介于下参考电压 VRL 与上参考电压 VRH 之间(所谓的窗口)。如果 VRL＜ViVRH，比较器的输出电压 Vo 为反向最大输出电压-VOM，如果 ViVRL 或 ViVRH，则输出电压Vo 将等于运放的正向最大输出电压 VOM，窗口比较器广泛用于电平检测和报警普通运放作为电压比较器运用时，由于运算放大器转换速率的限制，仅适合于对输出翻转速度要求不太高的场合，如果对输出翻转速度要求比较高可选择集成电压比较器。 3、 集成电压比较器比集成运放的开环增益低，失调电压大，共模抑制比小；但其响应速度快，传输延迟时间短，而且不需外加限幅电路就可直接驱动 TTL、CMOS 和 ECL 等集成数字电路；集成电压比较器的输出方式分为普通、集电极（或漏极）开路输出或互补输出三种情况。LM311 为集电极（或漏极）开路输出，必须在输出端接一个电阻至电源才能正常工作。下图为 LM311 作为单门限电压比较器的典型电路，其中 RPU 为上拉电阻。 预习思考用运算放大器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。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正确读出上限阈值电平和下限阈值电平 2）LM311 构成单门限电压比较器 四、实验内容 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）基准电平0V输入、输出信号波形图限电压比较器2.86v 1.001k 0 1ms 14.8v 16.75us 16.25us 2.85v 504us 2.88v 491us 3）结果分析： 实验中得到的电压传输特性有一小小的滞回，如图 8?所示， 实验中观察到ΔU? 与信号频率大小关。当频率减小，ΔU? 减小，当频率增加，ΔU? 也增加。频率为 200Hz? 时,ΔU? 约为?0.?4? 伏，频率为 50Hz?时,ΔU? 约为?0.? 1? 伏。这是因为?741? 内部并非理想电路，不同的输出电压下，741“+? ”端的电位略有不同。因而单门限比较器的电压传输特性也有一小小的滞回。输入信号改为100HZ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）。 将输入信号改为５KHZ的正弦波重复(I)的内容，将测得结果与(I)进行分析比较基准电平0V输入、输出信号波形图基准电平0V电压比较器4.02V 5khz 0v 200us 14.2v 16.9us 16.1us 7.2v 103us 7.5v 98us 4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