实验原理
电压比较器（简称为比较器）是对输入信号进行鉴幅和比较的集成器件，它可将模拟信号转换成二值
信号，即只有高电平和低电平两种状态的离散信号。
可用作模拟电路和数字电路的接口，也可用作波形产生和变换电路等。
比较器看起来像是开路结构中的运算放大器，但比较器和运算放大器在电气性能参数方面有许多不同之处。
运算放大器在不加负反馈时，从原理上讲可以用作比较器，但比较器的响应速度比运算放大器快，传输延迟时间比运算放大器小，而且不需外加限幅电路就可直接驱动TTL、CMOS等数字集
成电路。
但在要求不高情况下也可以考虑将某些运算放大器（例如：
LM324、LM358、卩A741、TL081、
OPO7、OP27等）当作比较器使用。
常见的比较器电路有过零比较器、门限比较器、滞回比较器、窗口比较器和三态比较器等。
常用的电压比较器有：
LM339、LM393、LM311等。
比较器看起来像是运算放大器的开环应用，运算放大器在不加负反馈时，从原理上讲可以用作比较器，
但比较器和运算放大器之间有许多明显的不同之处。
因此只有在特殊的情况下，可将运算放大器当作比较
器使用。
运算放大器是一种为在负反馈条件下工作所设计的电子器件，其设计重点是保证在负反馈条件下的稳
定性，压摆率和最大带宽等。
通常运算放大器的开环增益非常高，在开环情况下只能处理输入差分电压非常小的信号。
运算放大器的响应时间与比较器相比会慢得多。
比较器的输入为两路模拟信号，输出为二进制数字信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。
有时也将比较器称为1位A/D转换器。
与运算放大器一样，比较器输入级也具有诸多特性，如失调电压、偏置电流以及共模电压范围。
只有当其影响到开关点时，这些参数的值才会引起我们的关注。
A.集电极开路输出：
集电极开路输出比较器使用时需要外接上拉电阻R_PLL,上拉电阻与逻辑电源
Vs+相连，逻辑电源的电压值，决定了比较器的可输出电压值。
采用集电极开路输出的比较器可与各种逻
辑器件系列连接，并可实现线与逻辑。
B.集电极/发射极开路输出：
集电极/发射极开路输出比较器使用时需要外接上拉或下拉电阻R_PLL。
C.漏极开路输出：
漏极开路输出比较器使用时需要外接上拉电阻R_PLL，采用上拉电阻与逻辑电源
Vs+相连，逻辑电源的电压值，决定了比较器的可输出电压值。
采用集电极开路输出的比较器可与各种逻
辑器件系列连接，并可实现线与逻辑。
D.推挽式输出：
推挽输出不需要外接上拉电阻器，其输出逻辑电平取决于比较器的电源电压。
三、主要仪器设备
集成运算电路实验板、通用运算放大器LM339、LM393、LM311、电阻电容等元器件、MS8200G型数
字多用表；XJ4318型双踪示波器；XJ1631数字函数信号发生器；DF2172B型交流电压表；HY3003D-3型可调式直流稳压稳流电源。
四、实验数据记录、处理与分析
1【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。
当输入电压三？
？
址时，输出？
？
址=?
?
_；反之，当输入电压＞?
?
址时,
输出?
?
ut=?
缶。
实验仿真:
实验记录:
2【基本单门限比较器电路】
单门限比较器的输入信号Vin接比较器的同相输入端，反相输入端接参考电压Vref（门限电平）。
当
输入电压Vin>Vref时，输出为高电平VOH;当输入电压Vin实验仿真
实验记录（由于实验室没有如仿真第一幅图的输入信号，故在实验时用正弦信号代替，并做仿真如上所示）
3【正基准电压的单电源比较器电路】
实验仿真
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实验记录
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。
4【迟滞比较器电路】
迟滞比较器具有迟滞回线形状，两个门限电电压，分别称为上门限电压VTH和下门限电压VTL，
两者差为门限宽度或迟滞宽度，即？
？
？
?
=?
?
?
?
7?
?
?
?
?
当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VTH时，比较器输出从低的VOL至幅的VOH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。
5
【窗口比较器电路】
窗口比较器又称为双限比较器。
窗口比较器的特点是当输入信号单方向变化时，可使输出电压Vout
跳变两次，即窗口比较器提供了两个阈值和两种输出稳定状态可用来判断Vin是否处于上下两个门限电压
之间。
实验仿真
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+-I
6【方波发生电路】
由比较器可构成音频方波振荡器，改变电容器C1的电容量可改变输出方波的频率。
实验仿真
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五、思考题及实验心得
【实验心得】
（一）在做运放实验时，接线需要小心谨慎，特别是对于偏置电压的接入，一定要判断清楚恒压源的正负
极才能接入。
否则一旦出现线路接错，很容易就会烧掉运放。
（二）对于集成运放基本运算电路实验，在做实验前先进行软件仿真了解其基本特性是一个很好的方法。
这样能够使得自己在自己动手做实验对于实验结果有一定的预期，不但可以提高做实验的效率，而且也是减小实验失误的有效方法之一。
（三）三角波、方波发生器的产生可以由比较器+RC电路或者比较器+积分器（由积分器A1与滞回比
较器A2等组成的三角波、方波发生器电路如上图所示。
在一般使用情况下，和V@2都接地。
只有在方
波的占空比不为50%，或三角波的正负幅度不对称时，可通过改变和V@2的大小和方向加以调整。
）来
实现，具体采用哪种方式，应该具体问题具体分析，找到最适合的方法。
用比较器+积分器方法时要注意
对称调节点V+1和零位调节点V@2。
（四）实验前应检验电路元器件，包括是否损坏，以及标称值与实际值的差异。
我们不能轻易相信电阻的色环等标称值，有些元器件由于长时间放置，老化，或者本身就具有较大的误差，标称值与实际值有很大的差别，元器件的实际值在实验前均需重新测定，否则直接做实验很容易出现较大误差甚至错误，而且不利于实验矫正。
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