實驗十 電壓比較器及波形發(fā)生電路

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1、實驗十電壓比較器及波形發(fā)生電路實驗?zāi)康?．掌握電壓比較電路的分析及計算。2．學(xué)會測試比較器的方法。3．掌握波形發(fā)生電路的結(jié)構(gòu)特點和分析、計算、測試方法。4．熟悉波形發(fā)生器的設(shè)計方法。實驗儀器1．雙蹤示波器2．信號發(fā)生器3．?dāng)?shù)字萬用表4．直流電源預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)電壓比較器的工作原理。2．計算圖10-1、10-2和10-3實驗電路的閥值，畫出各電路的電壓傳輸特性曲線。3．分析10-1、10-2和10-3各實驗電路，畫出當(dāng)輸入為正弦波時的輸出波形圖。4．分析圖10-4電路的工作原理，并根據(jù)電路參數(shù)畫出輸出uo和uc的波形。5．圖10-5電路如何使輸出波形占空比變大？畫出電路原理圖。6．根據(jù)實驗

2、內(nèi)容自擬實驗數(shù)據(jù)記錄表格。預(yù)習(xí)報告計算圖10-4中輸出電壓uo的周期，并說明圖10-5電路如何使輸出波形占空比變大？實驗原理電壓比較器（通常稱為比較器）的功能是比較兩個電壓的大小。例如，將一個信號電壓ui和另一參考電壓UR進(jìn)行比較，在ui>UR和ui

3、∞，IIB=0，UIO=0）考慮時，則集成運放開環(huán)工作時，當(dāng)ui>0時，uo為低電平ui<0時，uo為高電平集成運放輸出的高低電平值一般為最大輸出正負(fù)電壓值UomuoR1UZui-R2A1uo10k+5.1k0ui±6V±UZ-UZ（a）電路圖（b）電壓傳輸特性圖10-1過零比較器2．滯回電壓比較器滯回電壓比較器是由集成運放外加反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的正反饋電路，如圖10-2所示。ui為信號電壓，UR為參考電壓值，輸出端的穩(wěn)壓管使輸出的高低電平值為±UZ?？梢钥闯?，此電路形成的反饋為正反饋電路。uoUZR10ui-R4A1uoUTH2UTH1uI10k+5.1k100k±6V-UZR210kR3（

4、a）電路圖（b）電壓傳輸特性曲線圖10-2反相滯回電壓比較器電壓比較器的特性可以用電路的傳輸特性來描述，它是指輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系曲線，如圖10-1（b）為過零比較器的電壓傳輸特性曲線?？梢钥闯?，當(dāng)輸入電壓從低逐漸升高或從高逐漸降低經(jīng)過0電壓時，uo會從一個電平跳變?yōu)榱硪浑娖?，稱0為過零比較器的閥值。閥值定義為當(dāng)比較器的輸出電平從一個電平跳變到另一個電平時對應(yīng)的輸入電壓值。滯回電壓比較器的電壓傳輸特性曲線如圖10-2（b）所示。曲線表明，當(dāng)輸入電壓由低向高變化，經(jīng)過閥值UTH1時，輸出電平由高電平（UZ）跳變?yōu)榈碗娖剑?UZ）。R2UZUTH1?R2?R3當(dāng)輸入電壓從高向低變化經(jīng)過閥

5、值UTH2時，輸出電壓由低電平跳變?yōu)楦唠娖剑?R2UZUTH2?R2?R33．電壓比較器的測試測試過零比較器時，可以用一個低頻的正弦信號輸入至比較器中，直接用雙蹤示波器監(jiān)視輸出和輸入波形，當(dāng)輸入信號幅度適中時，可以發(fā)現(xiàn)輸入電壓大于零、小于零時，輸出的高、低電平變化波形，即將正弦波變換為方波。滯回電壓比較器測試時也可以用同樣的方法，但在示波器上讀取上、下閥值時，誤差較大。采用直流輸入信號的方案較好，調(diào)節(jié)輸入信號變化，測出輸出電平跳變時對應(yīng)的輸入電壓值即為閥值。非正弦波產(chǎn)生電路，一般由電子開關(guān)（電壓比較器），外加反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成閉環(huán)電路形成。常用的波形發(fā)生電路有方波、三角波、鋸齒波發(fā)生器等。4．

6、方波發(fā)生器電路如圖10-4所示，集成運放和電阻R2、R3、R4構(gòu)成滯回電壓比較器，作為電子開關(guān)使用，R1、C相串聯(lián)作為具有延遲作用的反饋網(wǎng)絡(luò)，整個電路是一個閉環(huán)電路。設(shè)電路剛加電時，uc=0，且滯回比較器的輸出電壓為UZ，則集成運放同相輸入端此時的電位為R2u??(UZ)R2?R3而同時UZ通過R1向C充電，uc由零逐漸上升，當(dāng)uc>u+時，uo從UZ跳變?yōu)?UZ，則R2u?(?U)?ZR?R23同時，電容C通過R1放電，使uc逐漸下降，小于u+時，u0又跳變?yōu)閁Z，回到初始狀態(tài)，如此周而復(fù)始，產(chǎn)生振蕩，輸出方波。Cuc???R1??10kRP100k0.1μu--R4uoA+5k1±U

7、zR2u+R3±6V10k10k圖10-4方波發(fā)生器該方波發(fā)生器輸出的方波振蕩周期2R2T?2R1Cln(1?)R35．占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路通常將矩形波高電平的時間與周期時間之比稱為占空比。方波的占空比為50%。如果需要產(chǎn)生占空比小于或大于50%的矩形波，則應(yīng)設(shè)法使方波發(fā)生電路中電容的充電時間常數(shù)與放電時間常數(shù)不相等。圖10-5電路中利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢詷?gòu)成占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路。D11N4148{R1RWRWD2u