电压比较器实验
- 格式:doc
- 大小:19.98 MB
- 文档页数:12
实验报告
课程名称:
___模拟电子技术实验____________指导老师:_ ___
_成绩:__________________ 实验名称:________实验类型:_EDA___________同组学生姓名:__ __ 一、实验目的和要求(必填) 二、实验内容和原理(必填) 三、主要仪器设备(必填) 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析(必填) 七、讨论、心得
一. 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。
二. 实验内容
1 .过零电压比较器
2 .单门限电压比较器
3 .滞回电压比较器
4 .窗口电压比较器
5 .三态电压比较器
三.实验原理
比较器的输出结构
集电极开路输出比较器 集电极/发射极开路输出比较器
专业:
姓名: 学号:_ 日期:_ 地点:
装
订
线
漏极开路输出比较器 推挽式输出比较器 ● 过零电压比较器电路 :
过零电压比较器是电压比较电路的基本结构,它可将交流信号转化为同频率的双极性矩形波。常用于测量正弦波的频率相位等。当输入电压 时,输出 ;反之,当输入电压 时,输出 。
● 基本单门限比较器电路
单门限比较器的输入信号V in 接比较器的同相输入端,反相输入端接参考电压V ref (门限电平) 。当输入电压V in >V ref 时,输出为高电平V OH ;当输入电压V in 上述三种电路都是将基准电压连接至反相输入端,并将信号电压连接至同相输入端,利用两输入端子之间的差动输入电压动作,因此信号电压与基准电压即使任意互换,除了输出的动作会反相外,对电路并不会造成任何问题。 OL out V V =out in V V ≤OL out V V =out in V V ≥ ● 迟滞比较器电路 迟滞比较器的同相输入端接输入电压,反相输入端接参考电压时,输入电压从低值达到超过上门限电压V TH 时,比较器输出从低的V OL 到高的V OH 翻转,称为同相滞后比较器,或称为上行迟滞比较器;反之,反相输入端接输入电压,同相输入端接参考电压,称为反相滞后比较器,或称为下行迟滞比较器 四.实验内容和步骤 实验一: 采用LM393做比较器,设计过零电压比较器电路,反相输入端接地,同相输入端接1kHz 、1V 正弦波信号,测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线,并测量输出方波的上升时间与下降时间。 ● 接线图如图所示: 输出波形为: 测得上升时间 VCC 5V R52kΩ Vin Vref 1 V R210kΩ Vin Vref Vout U1A LM339D 7 6 3 1 12 R3100kΩ XSC1 A B Ext Trig + + _ _ +_ VEE -5V R110kΩ 为30us。下降时间0.0030ms。 实际操作得出波形图:传输特性曲线 上升时间为2.64us,下降时间小于1us。 实际的上升下降时间和仿真得到的理论值有一定的出入。 仿真的上升下降曲线为线性,实际的波形图为非线性曲线。 原因应该是示波器有一定的电容值,对输出波形造成了影响,电容充放电的过程造成了上升为非线性曲线。实验二: 采用LM358做比较器,设计过零电压比较器电路,反相输入端接地,同相输入端接1kHz、1V正弦波信号,测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线,并测量输出方波的上升时间与下降时间。 接线图: 输出波形为 得到上升时间:0.1ms;下降时间为:0.13ms。 实际的输出波形为: 上升时间为:12.8us 下降时间为14.4us。 转移特性曲线如图 与393芯片相比,上升下降时间明显增大了不少,可见比较器与实际的运放的响应速度还是有差别的;与第一个实验类似,仿真值与实际值有一定的出入,同样是示波器的电容影响。 实验三: 采用LM393做比较器,设计单门限比较器电路,反相输入端接一可调输入电压Uin,同相输入端接1kHz、5V三角波信号,测量并绘制输出方波占空比与输入电压Uin的关系,理解PWM的生成原理。 接线图如下 Uin为1.5V时。输出波形: 在研究输出方波占空比与输入电压Uin的关系时,与同组同学合作,得到以下的波形图。 0.5V 0.6V 0.8V 1.05V 1.3V 1.5V 2V2.5V 3V 3.4V4V 4.5V 5V 5.5V 7V 在此基础上,对其进行曲线拟合。 得到占空比与Vsin的关系图。 这是一条非线性的曲线。 实验四: 设计反相输入(下行)滞回电压比较器,反相输入端接1kHz、1V正弦波信号,测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。 接线图如下: 仿真输出波形如下: 仿真得到的转移特性曲线: 实际得到的输出波形为方波转移特性曲线 实验五: 设计窗口电压比较器电路,输入为1kHz、5V三角波信号,设置参考电压V ref1为1V直流电压,参考电压V ref2为4V直流电压,测量并绘制输出波形和电压传输特性曲线。 接线图: 仿真输出波形: 传输特性曲线: