實(shí)驗(yàn) 電壓比較器的應(yīng)用 三極管 （HFE）參數(shù)分選器的設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)十 電壓比較器的應(yīng)用 三極管 （HFE）參數(shù)分選器的設(shè)計(jì),成都信息工程學(xué)院電子基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1了解電壓比較器的工作原理。 2安裝和測(cè)試三種典型的比較器電路：過(guò)零比較器、遲滯比較器和窗口比較器。 3.學(xué)習(xí)集成比較器的應(yīng)用 利用集成比較器設(shè)計(jì)一個(gè)晶體三極管直流放大倍數(shù)篩選器。,二、實(shí)驗(yàn)原理,電壓比較器是集成運(yùn)放非線性應(yīng)用電路，它將一個(gè)模擬量電壓信號(hào)和一個(gè)參考電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。比較器可以組成非正弦波形變換電路及應(yīng)用于模擬與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。 圖101所示為一最簡(jiǎn)單的電壓比較器，UR為參考電壓，加在運(yùn)放的同相輸入端，輸

2、入電壓ui加在反相輸入端。 (a)電路圖 (b)傳輸特性 圖101 電壓比較器 當(dāng)uiUR時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，即 uoUZ 當(dāng)uiUR時(shí)，運(yùn)放輸出低電平，即 uoUD 因此，以UR為界，當(dāng)輸入電壓ui變化時(shí)，輸出端反映出兩種狀態(tài)。高電位和低電位。,常用的電壓比較器有過(guò)零比較器、具有遲滯特性的過(guò) 零比較器、雙限比較器（又稱窗口比較器）等。 1、過(guò)零比較器 電路如圖102所示為加限幅電路的過(guò)零比較器，DZ為限幅穩(wěn)壓管。信號(hào)從運(yùn)放的反相輸入端輸入，參考電壓為零,從同相端輸入。當(dāng)Ui0時(shí)，輸出UO-(UZ+UD)，當(dāng)Ui0時(shí)，Uo+(UZ+UD)。其電壓傳輸特性如圖102（b）所示。 過(guò)零比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

3、單，靈敏度高，但抗干擾能力差。,(a) 過(guò)零比較器 (b) 電壓傳輸特性 圖102 過(guò)零比較器,2、遲滯比較器 圖103為具有遲滯特性的過(guò)零比較器 如圖103所示，從輸出端引一個(gè)電阻分壓正反饋支路到同相輸入端，若uo改變狀態(tài)，點(diǎn)也隨著改變電位，使過(guò)零點(diǎn)離開(kāi)原來(lái)位置。當(dāng)uo為正（記作U+） ，則當(dāng)uiU后，uo即由正變負(fù) （記作U-），此時(shí)U變?yōu)閁。故只有當(dāng)ui下降到U以下，才能使uo再度回升到U+，于是出現(xiàn)圖10-3(b)中所示的遲滯特性。U與U的差別稱為回差。改變 R2的數(shù)值可以改變回差的大小。,(a) 電路圖 (b) 傳輸特性,圖103 遲滯比較器,3、窗口（雙限）比較器 簡(jiǎn)單的比較器僅能

4、鑒別輸入電壓ui比參考電壓UR高或低的情況，窗口比較電路是由兩個(gè)簡(jiǎn)單比較器組成，如圖104所示，它能指示出ui值是否處于和之間。如UR-UiUR+，窗口比較器的輸出電壓Uo等于運(yùn)放的正飽和輸出電壓(+Uomax)，如果Ui UR-或Ui UR+ ，則輸出電壓Uo等于運(yùn)放的負(fù)飽和輸出電壓(Uomax)。 （a）電路圖 （b）傳輸特性 圖104 由兩個(gè)簡(jiǎn)單比較器組成的窗口比較器,三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、過(guò)零比較器 實(shí)驗(yàn)電路如圖102所示 (1) 接通+12V電源。 (2) 測(cè)量ui懸空時(shí)的Uo值。 (3) ui輸入500Hz、幅值為2V的正弦信號(hào)，觀察uiuo波形并記錄。 (4) 改變ui幅值，測(cè)量傳輸

5、特性曲線。,2、 反相遲滯比較器 圖105 反相遲滯比較器 (1)實(shí)驗(yàn)電路如圖105所示，LM393電源電壓為12V，ui接5V可調(diào)直流電源，測(cè)出uo由UomaxUomax時(shí)ui的臨界值。 (2) 同上，測(cè)出Uo由UomaxUomax時(shí)ui的臨界值。 (3) ui接500Hz，峰值為2V的正弦信號(hào)，觀察并記錄 uiuo波形。 (4) 將分壓支路100K電阻改為47K，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)定傳輸特性。,3、窗口比較器應(yīng)用 三極管 值分選電路,參照下面參考電路，用雙電壓比較器LM393設(shè)計(jì)一個(gè) 值分選電路，要求當(dāng)被測(cè)三極管的 250， LED不亮，表示不合格；當(dāng)150 250，LED 亮，表示合格。已

6、知電源電壓Vcc=12V，三極管集電極電阻R2=2K。,實(shí)驗(yàn)步驟： 1、根據(jù)題意要求，設(shè)計(jì)與計(jì)算Rb的阻值，調(diào)節(jié)W1使Rb回路總阻值等于設(shè)定值并連接好電路。 2、根據(jù)Rb取值和被測(cè)晶體管 值范圍計(jì)算出Uc的正常范圍，按照Uc的變化范圍在萬(wàn)用表幫助下調(diào)節(jié)W2、W3到設(shè)定的上限與下限電壓。 3、測(cè)量被測(cè)三極管的靜態(tài)直流電壓并記錄，判斷三極管是否處于放大狀態(tài)，如不是放大狀態(tài)則檢查電路是否連接有誤或Rb取值設(shè)計(jì)不當(dāng)，裝入一些已知直流 值的晶體三極管，驗(yàn)證電路工作情況。,1、 12V 直流電源 2、 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 3、 雙蹤示波器 4、 數(shù)字萬(wàn)用表 5、 交流毫伏表 6、 LM393雙電壓比較器集成電

7、路 7、電位器 8、發(fā)光二極管 9、電阻器等,四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件,五、預(yù)習(xí)要求,預(yù)習(xí)過(guò)零比較器、電平檢測(cè)器、滯回比較器和窗 口比較器的工作原理。 預(yù)習(xí)使用示波器測(cè)量信號(hào)波形和電壓傳輸特性的 方法。 1、 復(fù)習(xí)教材有關(guān)比較器的內(nèi)容 2、 畫(huà)出各類比較器的傳輸特性曲線。 3、若要將圖10-4窗口比較器的電壓傳輸曲線高、低電平對(duì)調(diào)，應(yīng)如何改動(dòng)比較器電路。 4、LM393電壓比較器輸出級(jí)是OC結(jié)構(gòu)，使用中有什么注意事項(xiàng)？,六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告與實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制各類比較器的傳輸特性曲線 2、 總結(jié)幾種比較器的特點(diǎn)，闡明它們的應(yīng)用。 3、如果要對(duì)PNP晶體三極管進(jìn)行直流放大倍數(shù)篩選，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)相應(yīng)的電路圖。,附：LM393電壓比較器參考資料,LM393內(nèi)部包括兩個(gè)