电工电子技术实验：电压比较器及其应用电路

• 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

• 实验原理

电压比较器是一种能用不同的输出电平表示两个输人电压大小的电路。利用不加反馈或加正反馈时工作于非线性状态的运放即可构成电压比较器。常见的电压比较器有单限比较器、滞回比较器和窗口比较器等。其中，单限比较器灵敏度较高，但抗干扰能力较差，而滞回比较器则相反。

• 实验内容、实验电路

1．设计单限电压比较器电路，反相输入端接地，同相输入端1kHz、10V的正弦波信号，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。

2．设计滞回电压比较器，反相输入端接1kHz、5V正弦波信号，测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。

设计思路：

上图为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，输入电压Ui加在反相输入端。

当Ui<UR时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其箝为在稳压管的稳定电压Uz，即：Uo=Uz。

当Ui>UR时，运放输出低电平，Dz正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降UD，即：Uo=-UD。

因此，以UR为界，当输入电压Ui变化时，输出端反映两种状态。高电位和低电位。

• 实验数据

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• 数据处理

(1) 单限电压比较器：运放处于开环无反馈状态，参考电压为3V，阈值电压也为3V,被比较的输人信号是10 V，频率为1kHz的正弦波，输出通过两个稳压管双向限幅。由于参考电压加在运放的反相端，被比较的输入信号加在同相端，所以，当输人信号大于阈值电压时，输出为正的稳压值;反之，当输入信号小于阈值电压时，输出为负的稳压值。这种比较器也被称为同相比较器。而反相比较器则是在输人大于阈值电压时，输出负的稳压值，在输入小于阈值电压时，输出正的稳压值。

(2) 滞回电压比较器:运放引人了正反馈，参考电压为0,输入信号是有效值为5V、频率为1kHz的正弦波。与单限比较器不同，正反馈使滞回比较器的阈值不再是一个固定的常量，而是一个随输出状态变化的量:Um和Um2。用示波器B/A档测量的实验电路的电压传输特性，显示了输出随输人变化的关系。当输入信号大于Um时，输出为负的稳压值;而当输入信号小于Um2时，输出才变为正的稳压值。调整回差电压UTH - Um2。回差电压大时，比较器的抗干扰能力强，反之则灵敏度高。