東南大學(xué)模電實(shí)驗(yàn)報(bào)告-比較器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱： 模擬電路實(shí)驗(yàn) 第 6 次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱： 比較器電路 院 （系）： 專 業(yè)： 姓 名： 學(xué) 號： 實(shí) 驗(yàn) 室: 實(shí)驗(yàn)組別： 同組人員： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 評定成績： 審閱教師： 實(shí)驗(yàn)六 比較器電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉常用的單門限比較器、遲滯比較器、窗口比較器的基本工作原理、電路特性和主要使用場合；2、 掌握利用運(yùn)算放大器構(gòu)成單門限比較器、遲滯比較器和窗口比較器電路各元件參數(shù)的計(jì)算方法，研究參考電壓和正反饋對電壓比較器的傳輸特性的影響；3、 了解集成電壓比較器LM311的使用方法，及其與由運(yùn)放構(gòu)成的比較器的差別；4、 進(jìn)一步

2、熟悉傳輸特性曲線的測量方法和技巧。二、實(shí)驗(yàn)原理三、預(yù)習(xí)思考1、 用運(yùn)算放大器LM741設(shè)計(jì)一個(gè)單門限比較器，將正弦波變換成方波，運(yùn)放采用雙電源供電，電源電壓為±12V，要求方波前后沿的上升、下降時(shí)間不大于半個(gè)周期的1/10，請根據(jù)LM741數(shù)據(jù)手冊提供的參數(shù)，計(jì)算輸入正弦波的最高頻率可為多少。答：查詢LM74的數(shù)據(jù)手冊，可得轉(zhuǎn)換速率為0.5V/us,電源電壓為左右，計(jì)算可得輸出方波的最大上升時(shí)間為40us,根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 方波前后沿的上升下降時(shí)間不大于半個(gè)周期的1/10,計(jì)算可得信號的最大周期為800us,即輸入正弦波得到最高頻率為1.25KHZ.2、 畫出遲滯比較器的輸入輸出波形示

3、意圖，并在圖上解釋怎樣才能在示波器上正確讀出上限閾值電平和下限閾值電平。答：Ch1接輸入信號，ch2接輸出信號，兩通道接地，分別調(diào)整將兩個(gè)通道的零基準(zhǔn)線，使其重合。用示波器的游標(biāo)功能，通道選擇ch1,功能選擇電壓，測出交點(diǎn)位置處電壓即對應(yīng)上限和下限閾值。3、 查閱LM311的數(shù)據(jù)手冊，列表記錄其主要參數(shù)，并做簡單解釋。參數(shù)條件最小值典型值最大值輸入失調(diào)電壓(mv)2.07.5輸入失調(diào)電流(nA)6.050輸入偏置電流(nA)100250電壓增益(V/mV)40200響應(yīng)時(shí)間(ns)200飽和電壓(V)0.751.5選通開關(guān)電流(mA)1.53.0輸出漏電流(nA)0.250輸入電壓范圍(V)-

4、14.513.8-14.715.04、 完成必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)的電路設(shè)計(jì)和理論計(jì)算。答：1）LM741構(gòu)成單門限電壓比較器：2）LM311構(gòu)成單門限電壓比較器：3）遲滯電壓比較器：四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 單門限電壓比較器：(I) 用LM741構(gòu)成一個(gè)單門限電壓比較器，基準(zhǔn)電平為0V，要求輸出高低電平為±6V，供電電壓為±12V，輸入頻率為KHZ的正弦波，用示波器觀察輸入、輸出信號波形，并用坐標(biāo)紙定量記錄（提示：可以使用穩(wěn)壓管）。1） 基準(zhǔn)電平0V時(shí)單門限比較器輸入、輸出信號波形圖(f= 1khz )2） 限電壓比較器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表（頻率 1khz ）輸入信號輸出信號幅度頻率基準(zhǔn)電壓

5、周期峰峰值上升時(shí)間下降時(shí)間高電平低電平幅度寬度幅度寬度20v1khz0v1ms14.8v<18s<18s7.8v53.9s7.046.4s3） 結(jié)果分析：實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的電壓傳輸特性有一個(gè)小的滯回，體現(xiàn)在輸入輸出波形上就是有上升時(shí)間和下降時(shí)間，是因?yàn)?41內(nèi)部并非理想電路，其受轉(zhuǎn)換速率的影響。輸出信號的幅度并非準(zhǔn)確的，這是因?yàn)榉€(wěn)壓管有一定的正向?qū)▔航担瑢?shí)際的穩(wěn)壓值應(yīng)為6+0.76.7V(II) 輸入信號改為100HZ的正弦波，用示波器的X-Y顯示方式測試比較器的傳輸特性，改變基準(zhǔn)電壓為±1V，觀察傳輸特性曲線的變化，并用坐標(biāo)紙定量記錄顯示的曲線。基準(zhǔn)電壓0基準(zhǔn)電壓1基準(zhǔn)電壓

6、-1(III) 將輸入信號改為KHZ的正弦波，重復(fù)(I)的內(nèi)容，將測得結(jié)果與(I)進(jìn)行分析比較。1） 基準(zhǔn)電平0V時(shí)單門限比較器輸入、輸出信號波形圖(f= 5khz )2） 基準(zhǔn)電平0V時(shí)單門限比較器傳輸特性曲線(f= 5khz )3）電壓比較器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表（頻率 5khz )輸入信號輸出信號幅度頻率基準(zhǔn)電壓周期峰峰值上升時(shí)間下降時(shí)間高電平低電平幅度寬度幅度寬度20v5khz00.2ms14.8v15.5us15.5us7.8v113us-7v87us4結(jié)果分析：隨著頻率越來越高，回差變大，傳輸特性曲線開始傾斜，是受轉(zhuǎn)換速率的影響。(IV) 將LM741改為LM311，重復(fù)（III），將測得結(jié)

7、果與（III）進(jìn)行分析比較。1） 基準(zhǔn)電平0V時(shí)LM311單門限比較器輸入、輸出信號波形圖2） 基準(zhǔn)電平0V時(shí)LM311單門限比較器傳輸特性曲線3）限電壓比較器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表、輸入信號輸出信號幅度頻率基準(zhǔn)電壓周期峰峰值上升時(shí)間下降時(shí)間高電平低電平幅度寬度幅度寬度20V5KHZ0V200us14.4v1.735us0.375us7.40v108.3us-7.0v99.20us4結(jié)果分析：LM311是專用的電壓比較器，其內(nèi)部有一定的補(bǔ)償電路，可消除回差的影響，同時(shí)提高轉(zhuǎn)換速率，體現(xiàn)在上升時(shí)間和下降時(shí)間比741大大減小。2、 遲滯比較器：(I) 用LM741設(shè)計(jì)一個(gè)遲滯電壓比較器，當(dāng)輸入電壓高于7V時(shí)

8、輸出為-6V，輸入電壓低于3V時(shí)輸出為6V，運(yùn)放供電電壓為±12V。1）設(shè)計(jì)原理圖2）設(shè)計(jì)過程(II) 分別輸入1KHZ和10KHZ的正弦波，用示波器觀測輸入、輸出信號波形，并用坐標(biāo)紙定量記錄顯示的信號波形，比較并分析它們的結(jié)果。3）輸入信號輸出信號計(jì)算值幅度Vvpp頻率khz周期ms峰峰值閾值電平高電平低電平回差電壓中心電壓上限v下限v幅度v寬度s幅度v寬度s201114.87.52.27.8668-7.003335.34.8520100.114.89.8-0.17.869.3-6.830.49.94.85（4）輸入、輸出信號波形圖（f=1KHZ）5）輸入、輸出信號波形圖（f=10KHZ）(III) 輸入信號改為100HZ的正弦波，用示波器的X-Y顯示方式測試比較器的傳輸特性，并用坐標(biāo)紙定量記錄顯示的曲線。 6）遲滯比較器傳輸特性曲線圖7）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析：簡單的門限比較器在兩個(gè)輸入端之間的電壓超過門限電壓時(shí)，輸出狀態(tài)將發(fā)生改變，由于實(shí)際輸入時(shí)電壓不穩(wěn)定，選擇遲滯比較器，選擇合適的回差電壓，可以減少干擾，提高電路的穩(wěn)定性。五、思考題1. 試推導(dǎo)具有滯回特性的的同相輸入電平檢測器的VUT、VLT、VCTR和VH的公式。答：上限閾值電壓下限閾值