電壓比較器的應(yīng)用

關(guān)于電壓比較器的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．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)β篩選器。第2頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天二、實(shí)驗(yàn)原理電壓比較器是集成運(yùn)放非線(xiàn)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10－1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，輸入電壓ui加在反相輸入端。

(a)電路圖(b)傳輸特性圖10－1電壓比較器當(dāng)ui＜UR時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，即uo＝UZ

當(dāng)ui＞UR時(shí)，運(yùn)放輸出低電平，即uo＝－UD

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。第3頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天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(chēng)窗口比較器）等。1、過(guò)零比較器電路如圖10－2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)Ui＞0時(shí)，輸出UO＝-(UZ+UD)，當(dāng)Ui＜0時(shí)，Uo＝+(UZ+UD)。其電壓傳輸特性如圖10－2（b）所示。過(guò)零比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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10－2過(guò)零比較器第4頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、遲滯比較器圖10－3為具有遲滯特性的過(guò)零比較器如圖10－3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)ui＞U∑后，uo即由正變負(fù)（記作U-），此時(shí)U∑變?yōu)椋璘∑。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(chēng)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10－3遲滯比較器第5頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、窗口（雙限）比較器簡(jiǎn)單的比較器僅能鑒別輸入電壓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10－4所示，它能指示出ui值是否處于和之間。如UR-＜Ui＜UR+，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10－4由兩個(gè)簡(jiǎn)單比較器組成的窗口比較器第6頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、過(guò)零比較器實(shí)驗(yàn)電路如右圖所示(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1V的正弦信號(hào)，觀察ui→uo波形并記錄。(4)改變ui幅值，測(cè)量傳輸特性曲線(xiàn)。(選)第7頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天

2、反相遲滯比較器（選）

圖10－5反相遲滯比較器(1)實(shí)驗(yàn)電路如圖10－5所示，LM393電源電壓為12V，ui接＋5V可調(diào)直流電源，測(cè)出uo由＋Uomax→－Uomax時(shí)ui的臨界值。(2)同上，測(cè)出Uo由－Uomax→＋Uomax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ui→uo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。第8頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天

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

<150或

>250，LED不亮，表示不合格；當(dāng)150

250，LED亮，表示合格。已知電源電壓Vcc=12V，三極管集電極電阻R2=2K。第9頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天實(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。第10頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天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)備與器件第11頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天五、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(lèi)比較器的傳輸特性曲線(xiàn)。3、若要將圖10-4窗口比較器的電壓傳輸曲線(xiàn)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)？第12頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天六、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(lèi)比較器的傳輸特性曲線(xiàn)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。第13頁(yè),共15頁(yè)，2024年2月25日，星期天附：LM393電壓比較器參考資料

LM393

內(nèi)部包括兩個(gè)獨(dú)立精密電壓比較器?？梢詥坞娫床僮鳎?/p>

（電源范圍2V

至

36V

），LM393

系列可直接與