厦门大学电子技术实验十集成运算放大器构成的电压比较器

院系 年级专业 学生姓名 学号2012年春季《电工学》习题（下）第8章 直流稳压电源习题一、单项选择题1．图示二极管为理想元件，u i =10sin ωt V ，U =5V ，当ωt =2π瞬间，输出电压u O 等于( )。

A ）0V B ）10V C ）5VDu O题1图ΩΩ18k Ω6k ΩB题2图2．电路如图所示，A 点与B 点的电位差U AB 约等于( )。

A ）0.3V B ）－2.3V C ）1.0V D ）1.3V3．电路如图所示，二极管D 1、D 2为理想元件，V o =0V ， V 2=2V 。

则在电路中（ ）。

A ）D 1起箝位作用，D 2起隔离作用 B ）D 1起隔离作用，D 2起箝位作用C ）D 1、D 2均起箝位作用 D ）D 1、D 2均起隔离作用D 1V 2V u O题3图4．二极管的最高反向工作电压是100V ，它的击穿电压是（ ）。

A ）50V ； B ）100V ； C ）150V5．电路如图所示，二极管D 的正向压降为0.6V ，反向工作峰值电压U RWM =100V ，反向峰值电流I RM =10μA ，电源U S =100V ，负载电阻R L =10 kΩ，则电压u o 为（ ）。

A ）0.6 V B ）10 V C ）0.1 VDu O题3图D 112V R题3图6．电路如图所示，二极管D 1、D 2为理想元件，判断D 1、D 2的工作状态为（ ）。

A ）D 1导通，D 2截止 B ）D 1导通，D 2导通 C ）D 1截止，D 2导通 D ）D 1截止，D 2截止 7．若用万用表测二极管的正、反向电阻的方法来判断二极管的好坏，好的管子应为 ( )。

A ）正、反向电阻相等 B ）正向电阻大，反向电阻小 C ）反向电阻比正向电阻大很多倍 D ）正、反向电阻都等于无穷大8．整流电路如图所示，输出电压平均值U O 是18V ，若因故一只二极管损坏而断开，则输出电压平均值U O 是（ ）。

集成运放和电压比较器乜国荃(青海民族学院电信系,青海西宁　810007)摘　要:电压比较器是集成运放在非线性状态下的具体应用,它源自于集成运放优良的性能,即趋于无穷大的电压放大倍数,使之两输入端谁的电位高输出反映谁的特征来完成比较功能.深刻理解这一本质问题,对我们学习电子线路是十分重要的.关键词:集成运放;电压比较器;非线性应用中图分类号:T N710 文献标识码:A 文章编号:1001-7542(2006)02-0048-02集成运算放大器,简称为集成运放.它实际上是一个高增益的多级直接耦合放大器,最早用于模拟计算机,并由此而得名.随着电子技术的高速发展,集成运放不断升级换代,其性能参数和技术指标不断提高,而价格日益降低.它的应用早已超出运算的范畴之外,已成为一种通用性很强的功能性器件,它的应用犹如六、七十年代无线电电路中的三极管一样,已成为现代电子电路中的核心器件,正如三级管一样,如略去电源端和调零端以外,集成运放的符号也有三个端,即反相输入端、同相输入端和输出端.图1　集成运放符号集成运放的高增益,其含义是开环电压放大倍数趋于无穷大,其次输入电阻高,几乎不从信号源索取电流;输出电阻低,带负载的能力很强.这三点是集成运放多项性能指标中的集中体现.尤其是前两条,是分析运放线性应用的原始依据,即可以演变为所谓“虚短”和“虚断”的两条重要性质.由于输出和输入可写为:U 0=A u (U +-U -),因为开环电压放大倍数A u趋于无穷大,线性应用时:U +=U -,即“虚短”.非线性应用时,某时刻两输入端谁的电位高,输出就反映谁的特征,即:当U +>U -,输出U 0趋于正向饱和;当U +<U -,输出U 0趋于负向饱和.这是集成运放运用于非线性状态的本质特征.电压比较器就是集成运放在非线性状态下的具体应用.所谓电压比较器,就是一种用来比较输入信号电压大小的电子电路.它可以将连续变化的模拟信号转换成仅有两个状态的矩形波.集成运放工作在非线性区时,两个输入端谁的电位高,输出就反映谁的特征,这是构成电压比较器的理论基础.如下图2所示为最基本的电压比较器和其电压传输特性图.其中两个输入端中一个端子为参考端,参考电压为U R ,另一个端子(比如反相端)作为信号输入端,将信号电压与参考电压相比较,当信号电压小于参考电压时,输出为高电平,反之输出为低电平.由此得到如图的电压传输特性曲线.如此简单的电压比较器,增加限幅保护电路、引入正反馈去影响参考电压值等措施就可得到几种电压比较器的原型电路.比如:1.过零比较器:参考电压为零,输入信号每过零时,输出发生跃变,它实际上是一个单限比较器.最简单的应用是可以将正弦波变为方波.2.滞回比较器:利用正反馈来影响原来的参考电压使参考电位与此时的输出状态有关,从而消除在原来的参考电位附近输入信号由于受干扰而产生的空翻现象.3.双限比较器:由两个单限比较器组成所谓的双限比较器(也称为窗口比较器),可以将输入信号按需要范围进行选取.收稿日期:2005-12-04作者简介:乜国荃(1956-),男(藏族),青海贵德人,青海民族学院副教授.2006年第2期 青海师范大学学报(自然科学版)Journal of Qinghai Normal University (Natural Science ) 2006No 12图2　基本电压比较器及电压传输特性曲线正是这样简单的电压比较器,在非正弦波产生变换电路、延时定时电路、自动控制及有关模数接口电路中得到了广泛的应用.如下图3所示为方波发生器的原形电路.它实质上是由一个带有正反馈的电压比较器和负反馈延时微分电路组成,同相端的参考电压由R 1和R 2将输出电压分压得到,在输出高电平或低电平时,使之电容充电或放电,电容两端得到的电压跟此时的参考电压U +去比较,从而使电路的输出状态来回翻转输出方波.图3　方波发生器及输出电压波形在方波发生器的基础上,将电容的充放电回路分开,即可得到矩形波发生器.在矩形波发生器的基础上后面加接一级积分电路,并稍微调整电路结构即可得到三角波发生器和锯齿波发生器.它们是示波器中扫描电压信号的基本产生电路.555定时器是包含模拟与数字的一种综合性中规模集成电路器件.其中模拟部分的核心就是由三个5千欧电阻分压器提供参考电压的两个电压比较器,上面的反相比较器是以2Π3U CC 作为参考电压,下面的同相比较器是以1Π3U CC 作为参考电压.两者的输出分别控制基本RS 触发器的R 端和S 端,以触发器的输出作为定时器的输出,并以它的反端去控制放电三极管的导通与截止.正是这样巧妙地结合,使555定时器加上简单的RC 外围电路,便可构成单稳态触发器、施米特触发器、多谐自激振荡器等应用型电路.这里面,两个电压比较器将输入信号或电容上充放电而得的电压值跟参考电压2Π3U CC 和1Π3U CC 去比较,从而转换成高电平或低电平,去控制触发器动作,输出所需要的电压波形进而控制执行机关,从而实现了电路的自动控制、延时、定时等多项功能,而电压比较器在此发挥出了至关重要的作用.同上情况相似,在并行比较型A ΠD 转换器中,根据量化单位的大小,由n 个分压电阻组成的分压电路得到(n -1)个阶梯型电压值作为(n -1)个电压比较器的反相端的参考电压,跟加在同相端的采样保持后的模拟信号电压比较,使每个比较器输出高电平或低电平,并通过其后面的缓冲寄存器得到(n -1)位二进制数,完成了将模拟信号转换为数字信号的关键的一步.(下转第65页)94第2期 乜国荃:集成运放和电压比较器 项不断发展、不断改进的新技术,具有旺盛的生命力.目前我国许多电视台都购买了虚拟演播室,随着计算机技术的发展,虚拟电视节目制作会更加成熟和完善.它会给电视观众带来最佳的视觉效果,为电视节目制作拓展更大的空间.参考文献:[1]　史萍.虚拟演播室技术的发展[J ].广播电视与制作,2005,(3):36240.[2]　卢英锁.虚拟演播室概述[J ].广播电视与制作,2004,(4):46247.[3]　阎文耀.虚拟现实技术与虚拟演播室[J ].世界广播电视.2004,(6):52257.[4]　张文俊.当代传媒新技术[M].上海:复旦大学出版社.2003,(4):48251.Brief Expound Virtual Studio of Television TerritoryDU Xing 2feng(T elevision of X ining ,X ining 810000,China )Abstract :virtual studio is an im portant reform about traditional television studio technology ,and it is a new television program tool.This brief article inquire into that it is preponderance and technique key and a little consid 2ering.K ey w ords :Virtual studio ;Camera location ;Three -dimensional virtual scene ;Digital key(上接第49页)综上所述:电压比较器是集成运放的一种非线性应用.变化的、随机的输入信号跟另一个端的参考电压进行比较,使输入信号转换成只有高电平或低电平的输出信号,当输入信号电压等于参靠电压(即阈值)时,输出状态发生翻转.能实现这一点的关键就是取决于集成运放优良的性能,即开环电压放大倍数无穷大.但是实际运放的开环电压放大倍数不可能无穷大,除去运放的响应时间及零点漂移等因素,其比较误差及上升(下降)沿的陡度决定于运放的开环电压放大数,其值越大,产生的误差越小,上升(下降)沿越竖直.假设运放的开环电压放大倍数为106,运放的输出饱和压降为±10V ,则产生的阈值误差为±10μV ,可见产生的误差是很小的.深刻理解电压比较器为集成运放在非线性应用下的本质特征,并在教学中将其应用实例适时地进行归纳、总结、比较,这对提高教学质量,丰富学生的知识,培养学生的创新能力,都有着重要的意义.I ntegrated Opertiondl Amplifier Circuit and V oltage ComparatorsNIE Guo 2quan (Electronic Engineering and In formation Science Department ,Qinghai NationalitiesInstitute ,X ining 810007,China )Abstract :It is vital for us to study electronic circuit and make a deep com prehension of the innate character ,A v oltage com parator refers to that the integrated operational am plifier circuit is particularly used under the situation of the nonlinear application ,and it als o comes from the g ood function of the integrated operational am plifier cir 2cuit 1The v oltage com parator ,that is ,tends to equal the am plified times of in finity 1Because it has tw o ends with it ,which one has a higher potential ,s o the higher end can have power to com plete the com pared function 1K ey w ords :integrated opertiond lam plifier circuit ;v oltage com parators ;nonlinear applicalion56第2期 都兴峰:浅析电视节目制作中的虚拟演播室 。

实验报告实验名称：实验十集成运算放大器构成的电压比较器系别：班号：实验组别：实验者姓名：学号：实验日期：实验报告完成日期：指导教师意见：目录二、实验原理 (3)三、实验仪器 (5)四、实验内容及数据 (5)1. 单限电压比较器 (5)2. 施密特电压比较器 (7)五、实验总结 (9)一、实验目的1、掌握电压比较器的模型及工作原理2、掌握电压比较器的应用二、实验原理电压比较器主要用于信号幅度检测——鉴幅器；根据输入信号幅度决定输出信号为高电平或低电平；或波形变换；将缓慢变化的输入信号转换为边沿陡峭的矩形波信号。

常用的电压比较器为：单限电压比较器；施密特电压比较器窗口电压比较器；台阶电压比较器。

下面以集成运放为例，说明构成各种电压比较器的原理。

1.集成运算放大器构成的单限电压比较器：集成运算放大器构成的单限电压比较器电路如图1(a)所示。

图1(b)为其电压传输曲线。

由于理想集成运放在开环应用时，A V→∞、R i→∞、R o→0；则当V i<E R时，V O=V OH；反之，当V i>E R时，V O=V OL；由于输出与输入反相，故称之为反相单限电压比较器；通过改变E R值，即可改变转换电平V T（V T≈E R）；当E R=0时，电路称为“过零比较器”。

同理，将V i与E R对调连接，则电路为同相单限电压比较器。

图1(c)为反相单限电压比较器的应用——波形变换应用。

2. 集成运算放大器构成的施密特电压比较器：集成运算放大器构成的施密特电压比较器电路如图2(a)所示。

图2(b)为其电压传输特性曲线。

当V O =V OH 时，+++++==+T R OH T V E R R R V R R R V V ；3233221称为上触发电平； 当V O =V OL 时，--+++==+T R OL T V E R R R V R R R V V ；3233222称为下触发电平； 回差电平：-+-=∆T T T V V V当V i 从足够低往上升，若V i >V T+时，则V o 由V OH 翻转为V OL ； 当V i 从足够高往下降，若V i <V T-时，则V o 由V OL 翻转为V OH ； 由于V T+、V T-不相等，故称为双限电压比较器，而其电压传输特性曲线具有迟滞回线状，又称为迟滞比较器；由于输入足够低时，输出为高；输入足够高时，输出为低；故称为反相施密特电压比较器；通过改变E R 值，即可改变上、下触发电平V T+、V T-；同理，将V i 与E R 对调连接，则电路为同乡施密特电压比较器。

集成运算放大器的应用实验报告【摘要】：此题目关于放大器设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。

【关键字】：运算放大器LM324、三角波信号发生器、加法器、滤波器、比较器一、设计任务使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1〔a〕，实现下述功能：使用低频信号源产生，的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号uo1， uo1 如图1〔b〕所示，，允许T1有±5%的误差。

〔a〕〔b〕图中要求加法器的输出电压ui2=10ui1+uo1。

ui2 经选频滤波器滤除uo1 频率分量，选出f0 信号为uo2，uo2 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。

uo2 信号再经比较器后在1kΩ 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压uo3。

电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供应。

不得使用额外电源和其它型号运算放大器。

要求预留ui1、ui2、uo1、uo2 和uo3 的测试端子。

二、设计方案1、三角波发生器由于用方波发生器产生方波，再经过积分电路电路产生三角波需要运用两个运算放大器，而LM324只有四个运算放大器，每个电路运用一个，所以只能用一个运算放大器产生三角波。

同时由于器件不提供稳压二极管，所以电阻电容的参数必须设计合理，用直流电压源代替稳压管。

对方波放生电路进行分析发现，如果将输出端改接运放的负输入端，出来的波形近似为三角波。

电路仿真如下列图所示：2、 加法器由于加法器输出11210o i i u u u += ，根据《模拟电子技术》书上内容采用求和电路，电路如下所示：3、 滤波器由于正弦波信号1i u 的频率为500Hz ，三角波1o u 的频率为2KHz ，滤波器需要滤除u，所以采用二阶的有源低通滤波器。

集成运算放大器比较器电路分析1.LM358比较器通过图3.13测试，可以看到当输入电压u i小于1V时，输出电压uo 约为5V左右；当输入电压在1-3V时，输出电压uo约为-5V。

即当U i<U R时，u o输出高电平；当u i>U r时，u o输出低电平。

将u i和U R互相调换位置，重复上述过程，记录输出电压u o，可观察到结果刚好相反。

在实验中为何会出向上述现象？分析一下其中的原因。

在图3.13(a)电路中，同相输入端接基准电位(或称参考电位)U R。

被比较信号由反相输入端输入。

集成运放LM358处于开环状态。

当u i>U R时，由于LM358 的电压放大倍数足够大，所以，输入端只要有微小的电压差，电压即饱和输出，在第一种情况下，输出电压为负饱和值为-U om；同理当u i<U R时，输出电压为正饱和值为+Uom。

其传输特性如图6.8 所示。

可见，只要输入电压在基准电压U R处稍有正负变化，输出电压u o就在负最大值到正最大值处变化。

通过上述分析可知，图3.13所示电路的功能是将一个输入电压与另一个输入电压或基准电压进行比较，判断它们之间的相对大小，比较结果由输出状态反映出来，该电路称为单限电压比较器，其特性如图3.14所示。

图3.14 单限电压比较器传输特性2.电压比较器LM393/LM339LM393是低功耗低失调电压两比较器，LM339是低功耗低失调电压四比较器。

两种比较器，原理图一样，功能参数一样。

(1) LM393/LM339工作原理LM339集成块采用C-14型封装，图3.15为外型及管脚排列图。

图3.15 比较器LM339LM339类似于增益不可调的运算放大器。

每个比较器有两个输入端和一个输出端。

两个输入端一个称为同相输入端，用“+”表示，另一个称为反相输入端，用“-”表示。

用作比较两个电压时，任意一个输入端加一个固定电压做参考电压（也称为门限电平，它可选择LM339输入共模范围的任何一点），另一端加一个待比较的信号电压。

实验四单级放大电路一、实验目的1. 学会在面包板上搭接电路的方法2. 学习放大电路的调试方法3. 掌握放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带测量方法4. 研究负反馈对放大器性能的影响；了解设计输出器的基本性能5. 了解静态工作点对输出波形的影响和负载对放大倍数的影响二、实验原理（一）单级低频放大器的模型和性能1. 单级低频放大器的模型：单级低频放大器能将频率从几十Hz~几百kHz的低频信号进行不失真地放大，是放大器中最基本的放大器，单级低频放大器根据性能不同科分为基本放大器和负反馈放大器。

从放大器的输出端取出信号电压（或电流）经过反馈网络得到反馈信号电压（或电流）送回放大器的输入端称为反馈。

若反馈信号的极性与原输入信号的极性相反，则为负反馈。

根据输出端的取样信号（电压或电流）与送回输入端的连接方式（串联或并联）的不同，一般可分为四种反馈类型——电压串联反馈、电流串联反馈、电压并联反馈和电流并联反馈。

负反馈是改变房卡器及其他电子系统特性的一种重要手段。

负反馈使放大器的净输入信号减小，因此放大器的增益下降；同时改善了放大器的其他性能：提高了增益稳定性，展宽了通频带，减小了非线性失真，以及改变了放大器的输入阻抗和输出阻抗。

负反馈对输入阻抗和输出阻抗的影响跟反馈类型有关。

由于串联负反馈实在基本放大器的输入回路中串接了一个反馈电压，因而提高了输入阻抗，而并联负反馈是在输入回路上并联了一个反馈电流，从而降低了输入阻抗。

凡是电压负反馈都有保持输出电压稳定的趋势，与此恒压相关的是输出阻抗减小；凡是电流负反馈都有保持输出电流稳定的趋势，与此恒流相关的是输出阻抗增大。

图1 图22.单级电流串联负反馈放大器与基本放大器的性能比较：电路图2是分压式偏置的共射级基本放大电路，它未引入交流负反馈。

点如图3实在图2的基础上，去掉射极旁路电容Ce，这样就引入了电流串联负反馈。

射极输出器由于电压放大倍数约等于1，故它具有电压跟随特性，且输入电阻高，输出电阻低的特点，在多级放大电路中常作为隔离器，起阻抗变换作用。

实训十由集成运算放大器组成的电压比较器一、实训目的1.掌握电压比较器的电路构成及特点。

2.学会测试比较器的方法。

二、实训电路(a) 过零比较器(b) 电压传输特性图10-1 过零比较器(a) 反相滞回比较器(b) 同相滞回比较器图10-2 滞回比较器（a）电路图（b）传输特性图10-3 由两个简单比较器组成的窗口比较器三、实训设备与器件序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源＋12V、-12V 各1路实训台2可调直流稳压电源0～30V 1路实训台四、实训内容与步骤利用实训挂箱DDZ-22上14P集成芯片插座，按照芯片方向插好芯片741。

1.过零比较器实训电路如图10-1所示，接通±12V电源。

(1)测量u i悬空时的U O值。

(2)u i输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察u i→u O波形并记录。

(3)改变u i幅值，测量传输特性曲线。

2.反相滞回比较器实训电路如图10-2（a）所示。

(1)按图接线，u i接可调直流电源(电压不要太大)，测出u O由＋Uomcx→-Uomcx时u i的临界值。

(2)同上，测出u O由-Uomcx→＋Uomcx时u i的临界值。

(3)u i接500Hz，峰值为2V的正弦信号，观察并记录u i→u O波形。

3.同相滞回比较器实训线路如图10-2（b）所示。

(1)参照实训步骤2，自拟实训步骤及方法。

(2)将结果与实训步骤2进行比较。

4.窗口比较器实训线路如图10-3所示,自拟实训步骤和方法测定其传输特性。

五、实训总结1.整理实训数据，绘制各类比较器的传输特性曲线，总结几种比较器的特点。

1，半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。

2，本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成N型半导体，其多数载流子是自由电子，若掺入微量的三价元素，则形成P型半导体，其多数载流子是空穴。

3，PN结在正偏是导通，反偏是截止，这种特性称为单向导电性。

4，当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向电压将减小。

5，整形电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单项脉动的直流电。

稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。

6，发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。

7，光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。

8，测得某二极管的正向电流为1mA，正向压降为0.65V，该二极管的直流电阻等于650Ω，交流电阻等于26Ω。

1，晶体管从结构上可以分为PNP和NPN两种类型，它工作时有两种载流子参与导电。

2，晶体管具有电流放大作用的外部条件是发射结正偏，集电结反偏。

3，晶体管的输出特性曲线通常分为三个区域，分别是放大、饱和、截止。

4，当温度升高时，晶体管的参数增大，I增大，导通电压减小。

5，某晶体管工作在放大区，如果基极电流从10uA变化到20uA时，集电极从1mA变为1.99mA，则交流电流放大系数约为99.6，场效应管从结构上可分为两大类：MOS场效应管、结型场效应管；根据导电沟道的不同又可分为N沟道、P沟道两类；对于MOSFET，根据栅源电压为零时是否存在导电沟道，又可分为两种：增强型、耗尽型。

7，Ugs(off)表示夹断电压，Idss表示饱和漏极电流，它们是耗尽型场效应管的参数。

1，放大电路的输入电压Ui=10mV,输出电压Uo=1V，该放大电路的电压放大倍数为100，电压增益为40dB。

2，放大电路的输入电阻越大，放大电路向信号源索取的电流就越小，输入电阻也就越大；输出电阻越小，负载对输出电压的影响就越小，放大电路的负载能力就越强。

3，共集电极放大电路的输出电压与输入电压同相，电压放大倍数近似为1，输入电阻大，输出电阻小。

实验十电压比较器一、实验目的1、掌握比较器的电路构成及特点。

2、学会测试比较器的方法。

二、仪器设备1、双踪示波器2、信号发生器3、数字万用表三、预习要求电压比较器的功能是比较两个电压的大小。

例如，将一个信号电压Ui和另一个参考电压Ur进行比较，在Ui>Ur和Ui<Ur两种不同情况下，电压比较器输出两个不同的电平，即高电平和低电平。

常用的电压比较器有简单电压比较器、滞回电压比较器和窗口电压比较器。

1、过零比较器过零比较器是将信号电压Ui与参考电压零进行比较。

电路由集成运放构成，对于高质量的集成运放而言，其开环电压放大倍数很大，输入偏置电流、失调电压都很小。

若按理想情况考虑时，则集成运放开环工作时当Ui>0时，Uo为低电平Ui<0时，Uo为高电平电压传输特性曲线2、滞回电压比较器滞回电压比较器是由集成运放外加反馈网络构成的正反馈电路，Ui为信号电压，Ur为参考电压值，输出端的稳压管使输出的高低电平值为±Uz。

电压传输特性曲线可以看出，当输入电压从低逐渐升高或从高逐渐降低经过0电压时，Uo会从一个电平跳变为另一个电平，称0为过零比较器的阈值。

阈值定义为当比较器的输出电平从一个电平跳变到另一个电平时对应的输入电压值。

四、实验内容1、过零比较器实验电路如图10-1所示(1)按图接线Vi悬空时测Vo的电压。

实验测得Vi悬空时测Vo的电压为5.83V。

(2) Vi输入500HZ有效值为1V的正弦波，观察Vi和Vo波形并记录。

输出电压：Uo=6.622 V(3)改变Vi幅值，观察Vo变化。

增大Vi值测得Vi和Vo波形如下：当Ui<0时，由于集成运放的输出电压Uo’=+Uom，使稳压管D2工作在稳压状态，所以输出电压Uo=Uz；当Ui>0时，由于集成运放的输出电压Uo’=-Uom，使稳压管D1工作在稳压状态,所以输出电压Uo=-Uz。

2、反相滞回比较器实验电路如图10-2所示(1)按图接线，并将R P1调为100K，Vi接DC电压源，测出Vo由+Vom→- Vom 时Vi的临界值。

集成运算放大器实验报告实验目的，通过实验，掌握集成运算放大器的基本特性和应用，了解运算放大器的工作原理和电路设计方法。

实验仪器，集成运算放大器、示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、电阻、电容等元器件。

实验原理，运算放大器是一种具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗和大共模抑制比的集成电路。

它可以用于信号放大、滤波、积分、微分等各种电路中。

运算放大器的基本特性包括输入阻抗、输出阻抗、增益、带宽等。

在实验中，我们将通过测量这些参数，来了解运算放大器的工作特性。

实验内容：1. 输入偏置电流测试，将运算放大器接入直流电源，通过示波器观察输入端的偏置电流，了解运算放大器的输入特性。

2. 增益测试，将运算放大器连接成非反转放大电路，通过改变输入信号的幅度，测量输出信号的变化，计算运算放大器的增益。

3. 带宽测试，通过改变输入信号的频率，观察输出信号的变化，测量运算放大器的带宽。

4. 反相输入电压测试，将运算放大器连接成反相放大电路，测量输入信号和输出信号的关系，了解运算放大器的反相放大特性。

实验步骤：1. 将运算放大器连接至直流稳压电源，接入示波器和函数信号发生器。

2. 调节函数信号发生器的频率和幅度，观察示波器上的输入输出波形，记录数据。

3. 改变电路连接方式，进行不同的实验项目，重复步骤2。

实验结果与分析：1. 输入偏置电流测试结果显示，运算放大器的输入偏置电流较小，符合规格要求。

2. 增益测试结果表明，运算放大器的增益稳定，且符合设计要求。

3. 带宽测试结果显示，运算放大器在设计频率范围内具有较好的频率响应特性。

4. 反相输入电压测试结果表明，运算放大器能够实现良好的反相放大功能。

结论，通过本次实验，我们对集成运算放大器的基本特性和应用有了更深入的了解，掌握了运算放大器的工作原理和电路设计方法，为今后的电子电路设计和实验打下了良好的基础。

实验中遇到的问题及解决方法，在实验过程中，我们遇到了一些电路连接错误和仪器操作不当的问题，通过仔细检查电路连接和仪器设置，及时纠正错误，最终顺利完成了实验。

实验十二集成运算放大器（Ⅳ）—电压比较器一、实验目的1. 掌握比较器电路的构成及电路特点。

2. 学习、掌握比较器的测试方法。

二、实验原理电压比较器是对输入信号进行鉴幅与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。

电压比较器的种类有：单限比较器、滞回比较器和窗口比较器。

1. 单限比较器信号幅度比较就是将一个模拟量的电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近输出电压将产生跃变。

单限比较器将输入信号u i和参考电压U REF进行比较，这时集成运放处于开环状态，具有很高的开环电压增益，当u i在参考电压U REF附近有微小的变化时，运放输出电压将会从一个饱和值过渡到另一个饱和值。

我们把比较器输出电压u O从一个电平跳变到另一个电平时相应的输入电压u i值称为“门限电压”或“阈值电压”U th。

单限比较器电路只有一个阈值电压，输入电压u i逐渐增大或减小过程中，当通过U th 时，输出电压u O产生跃变，从高电平U OH跃变为低电平U OL，或者从U OL跃变为U OH。

单限比较器的电压传输特性见图12-1（a）。

当输入信号u i从同相端输入，参考电压U REF接在反相端，且只有一个门限电压，此种电路称为同相输入单门限电压比较器；而当输入信号u i从反相端输入，参考电压U REF接在同相端的电路称为反相输入单门限电压比较器。

单限比较器常用于超限报警、模数转换及波形变换等场合。

2.滞回比较器单限电压比较器虽然有电路简单、灵敏度高等优点，但抗干扰能力较差。

滞回比较器具有迟滞回环传输特性，大大提高了抗干扰能力。

滞回比较器电路有两个阈值电压，输入电压u i从小变大过程中，使输出电压u O产生跃变的阈值电压U th1，不等于从大变小过程中使输出电压u O产生跃变的阈值电压U th2，电路具有滞回特性。

图12-1（b）是滞回比较器电路的电压传输特性。

滞回比较器电路与单限比较器的相同之处在于：当输入电压向单一方向变化时，输出电压只跃变一次。

实验八集成运算放大器的应用——运算器一、实验目的1. 熟悉集成运算放大器的性能和使用方法2. 掌握集成运放构成基本的模拟信号运算电路二、实验原理集成运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的直流放大器。

若外加反馈网络，便可实现各种不同的电路功能。

例如，施加线性负反馈网络，可以实现放大功能，以及加、减、微分、积分等模拟运算功能；施加非线性负反馈网络，可以实现乘、除、对数等模拟运算功能以及其他非线性变换功能。

1. 反相放大器：在理想的条件下，反相放大器的闭环电压增益为：A VF=V OV I =−R FR12. 同相放大器：在理想条件下，铜线放大器的闭环电压增益为：A VF=V OV I =1+R FR13.电压跟随器：当R1→∞时，A VF→1，同相放大器就转变为电压跟随器。

它是百分百串联负反馈电路，具有输入阻抗高、输出阻抗低、电压增益接近于1的特点。

4.反相加法器：在理想条件下，输出电压为：V O=−(R FR1V I1+R FR2V I2)5.减法器：在理想条件下，若R1=R2,R F=R3时，输出电压为：V O=R FR1(V I2−V I1)，若R F=R1,,则V O=V I2-V I1,故此电路又称模拟减法器。

6.积分器：7.微分器：三、实验仪器1.示波器一台2.函数发生器一台3.数字万用表一台4.电子学实验箱一台5.交流毫伏表一台四、实验内容1.反相放大器：（1）按图2搭接电路，先测量R F=99.13k，R1=9.901k，则A VF=V OV I =−R FR1=10.01（2）输入直流信号电压V I1,用数字电压表DCV档分别测量V I和V O记入表，并计算电压放大倍数A VF（3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当V ip-p=1.5V时，用双踪示波器同时定量观察V I和V O，在同一时间坐标上划出输入输出波形。

并计算A VF直流交流V I V O A V V IP-P V OP-P A V 反相放器0.500 --5.206 10.412 1.57 -16.60 10.572.同相放大器：（1）按上图搭接电路，测量R F=97.13k，R1=9.901k，A VF=V OV I =1+R FR1=10.810（2）输入直流信号电压V I1,用数字电压表DCV档分别测量V I和V O记入表，并计算电压放大倍数A VF（3）将输入信号改为频率1kHz的正弦波，当V ip-p=1.5V时，用双踪示波器同时定量观察V I和V O，在同一时间坐标上划出输入输出波形。

放大电路电压比较器在电子电路中，放大电路是一个非常重要且常见的组成部分，它可以将输入信号放大到所需的电压水平。

而电压比较器则是一种特殊的放大电路，它用于比较两个输入电压的大小，并输出相应的电平信号。

一、电压比较器的原理电压比较器的基本原理是将两个输入电压进行比较，并根据比较结果输出相应的电平。

一般来说，电压比较器具有一个正输入端（+）和一个负输入端（-），以及一个输出端。

当正输入电压大于负输入电压时，输出端会输出高电平信号；当正输入电压小于负输入电压时，输出端会输出低电平信号。

因此，电压比较器可以判断两个输入电压的相对大小。

二、常见的电压比较器类型1. 开环比较器：开环比较器是最简单的一种电压比较器，它通常由一个操作放大器构成。

开环比较器的输出是一个开关信号，即当正输入电压大于负输入电压时，输出为高电平，否则输出为低电平。

2. 有限增益比较器：有限增益比较器是将一个反馈电阻与开环比较器相连，以实现电压放大的效果。

它的输出电平会随着输入电压的变化而变化，且输出端的电平信号更加稳定。

3. 高速比较器：高速比较器通常采用特殊的设计和技术，以实现更高的响应速度和更低的功耗。

它常用于高速信号处理和通信系统中。

三、应用领域电压比较器在各种电子设备和系统中都有广泛应用，以下列举几个常见的应用领域：1. 模拟电路：在模拟电路中，电压比较器常用于信号检测、电平转换和电压比较等功能。

例如，在模拟积分器电路中，电压比较器用于检测信号的积分结果是否达到设定阈值。

2. 数字电路：在数字电路中，电压比较器常用于比较两个二进制数的大小。

它可以将两个输入信号进行比较，并输出相应的高电平或低电平，以表示两个二进制数的大小关系。

3. 自动控制系统：在自动控制系统中，电压比较器可以用于比较传感器反馈的信号与设定值信号的大小，以实现控制系统的稳定和精确性。

四、总结电压比较器是一种重要的放大电路，它可以比较两个输入电压的大小，并输出相应的电平信号。

厦门大学电子技术实验电子技术实验实验报告实系验名称：实验一电压源与电压测量仪器别：班号：实验者姓名：学号：实验日期：年月日实验报告完成日期：年月日指导教师意见：1一、实验目的1. 掌握直流稳压电源的功能、技术指标和使用方法。

2. 掌握任意波函数信号发生器的功能、技术指标和使用方法。

3. 掌握四位半数字万用表功能、技术指标和使用方法。

4. 学会正确使用电压表测量直流、交流电压。

二、实验原理〔一〕GPD-33903型直流稳压电源1. 直流稳压电源的主要特点〔1〕具有三路完全独立的浮地输出〔CH1、CH2、FIXED〕。

固定电源可选择输出电压值2.5V、3.3V和5V，适合常用芯片所需固定电源。

〔2〕两路〔主路CH1键、从路CH2键〕可调式直流稳压电源，两路均可工作在稳压稳流工作方式，稳压值为0~32V连续可调，稳流值为0~3.2A连续可调。

〔3〕两路可调式直流稳压电源可设置为组合〔跟踪〕工作方式。

①串联组合方式〔面板SER/INDEP键〕：通过调节主路CH1电压、电流，从路CH2电压、电流自动跟随主路CH1变化，输出电压最大可达两路电压的额定值之和〔连线端接CH1+和CH2—〕。

②并联组合方式〔面板PARA/INDEP键〕：通过调节主路CH1电压，从路CH2电压自动跟随主路CH1变化，两路电流可单独调节，输出电流可达两路电流的设定值之和。

〔4〕四组常用电压存储功能〔面板MEMORYI-4键〕：将CH1、 CH2常用的电压、电流或串联、并联组合的电压、电流通过调节至所需设定值后，通过长按数字键〔1-4〕，那么可将该组电压、电流值存储下来，当需要调用时，只需按对应的数字键即可得至原来所设定的存储电压、电流值。

〔5〕锁定功能：为防止电源使用过程中，误调整电压或电流值，该仪器还设置锁定功能〔面板LOCK键〕，当按下按键时，电压、电流调节旋钮不起作用，假设要解除该功能，那么艮按该键即可。

〔6〕输出保护功能：当调节完成电压、电流后，需通过按面板OUTPUT键才能将所调电压、电流从输出孔输出。

课题一集成运算放大器应用---电压比较器电路的安装与调试一、基础知识1、原理图图1.1 电压比较器电路2、工作原理（1）、相关知识集成电路是一种将“管”和“路”紧密结合的器件，它以半导体单晶硅为芯片，采用专门的制造工艺，把晶体管、场效应管、二极管、电阻和电容等元件及它们之间的连线所组成的完整电路制作在一起，使之具有特定的功能。

集成放大电路最处多用于各种模拟信号的运算（如比例、求和、求差、积分、微分等），故被称为集成运算放大电路，简称集成运放。

集成运算放大电路是由四部分组成，包括输入级、中间级、输出级和偏置电路。

它有两个输入端，一个输出端。

集成运放的两个输入端分别为同相输入端U P和反相输入端U N。

从外部看，集成运算放大器是一个双端输入、单端输出、具有高差模放大倍数、高输入电阻、低输出电阻、能较好地抑制温漂的差动放大电路。

集成运放按供电方式分为双电源供电和单电源供电。

按集成度可分为单运放、双运放和四运放。

例如μA741单运放，LM358、NE5532为双运放，LM324为四运放。

按制造工艺可将集成运放分为双极型、CMOS型和BiFET型。

目前，实用的集成电路运算放大器除了通用型外，还有性能更优良和具有特殊功能的集成运放，它们可分为高输入阻抗、低漂移、高精度、高速、宽带、低功耗、高压、大功率和程控型等专用型集成运放。

理想集成运放的主要性能指标有：（1）开环电压放大倍数A ud→∞（2）输入电阻r id→∞（3）输出电阻r od→0虚短路（虚短）：指集成运放的两个输入端电位无穷接近，但又不是真正的短路。

虚断路（虚断）：指集成运放的两个输入端的电流趋于零，但又不是真正的断路。

电压比较器的基本功能是比较两个或多个模拟量的大小，并由输出端的高、低电平来表示比较结果。

电压比较器是集成运放非线性应用的典型电路。

当集成运放工作在开环状态时，由于集成运放的A ud很大，只要有微小的电压信号输入，集成运放就一定工作在非线性区。