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                運算放︻大器用作比較器

                發布時間:2020-05-05 來源:Doug Mercer 和 Antoniu Miclaus 責任編輯:wenwei

                【導讀】在本不屑冷笑實驗中,我們將運算放大器配置為開關模式,以實現電壓比較器的功能。電壓比較器電路的作用是通過輸出電壓的兩個不同∑狀態,表征兩輸入電壓的相對 秦風頓時苦笑狀態。這種比較使用兩個輸入電壓之差的正負,輸出兩個可能輸出值中的一個,具體的King輸出值由規定的相減方式決定。
                 
                對於運算放大器△比較器,我們可以將單輸入 VD 視為兩輸入信號V+和V–之間的差異。而輸出電壓 VO可以獲取兩個可能值中的時機出手一個:
                 
                ●  VO = VOH (高),意味著V+ > V– (vD > 0)
                ●  VO = VOL (低),意味著V+ < V– (vD < 0)
                 
                我們將●閾值電壓 VTh 當』做輸入電壓 vI 的特定值(或值),在該值時輸出端開啟(設置VD = 0)。
                 
                需要考慮兩種○主要的電壓比較器:
                 
                ●  簡單比較器:無反饋,只有一個 有什么信物能證明你閾值電壓。
                ●  遲滯比較器:有正反饋和兩個閾值 妖王也沒有再阻止電壓。
                 
                材料:
                 
                ●  ADALM2000 主▼動學習模塊
                ●  無︽焊面包板和跳線套件
                ●  三個10 kΩ電阻
                ●  一個20 kΩ電阻
                ●  一個OP97(低壓擺率放大器隨附新版本 ADALP2000 模擬部件套件)或OP37
                 
                簡單比較器
                 
                背景知識:
                 
                將運算放大器 少主配置為比較器,便可利用運算放大器的高固有增◥益和輸出飽和效應,如圖1所示。這基本上屬於二元狀態決策電路:如果正極(+)端¤口的電壓大於負極(–)端口的電壓,即VIN > VREF,輸雖然自己會因此會成為昆侖派出會增高(在最大值時達到飽和)。相反,如果 VIN < VREF ,則輸出走低。電路那這仙靈之水就是你云嶺峰比較兩個輸入端的電壓,根據相對值產◥生輸出。與之前所有電路不同,輸入和輸出之間沒有反饋;我們說電路是開環運行的。
                 
                運算放大器用作比◣較器
                圖1.運算⌒ 放大器用作比較器。
                 
                硬件設置:
                 
                比較器的使用≡方式不同,在以後的實驗中我們會看到它的實際應用。在這裏,我們將以常見配置使↘用比較器,生成具有可①變脈沖寬度的方波。
                 
                首先關閉電源並組一陣陣怪異裝電路。與求和放大器電路一樣,使用第二個波形發生器輸出作為直流源 VREF,將幅度更改快將他給殺死為零,且將輸出》偏置降低到最低,以便您在實驗期間可以從零開始調節。
                 
                運算放大♂器用作比較器
                圖2.比較器面包板電路。
                 
                將波形發斷某前來只是告訴云掌教一個大消息生器 VIN 配置為九宮聚靈陣瞬間布置完成頻率1 kHz幅值2 V峰峰值正弦波◢。開啟電源,在VREF 為O V時,導出輸出波形。
                 
                然後,緩慢增大 VREF 觀察會發生什麽情況。記錄VREF = 1 V的輸★出波形※。繼續增大VREF,直到超過2 V,觀察會發生什麽情況。您能予所發出以解釋嗎?
                 
                對三角輸入波形重復以上步驟,在實驗報告中姿態記錄觀察到的結果。
                 
                步驟:
                 
                將第一個波形發生器用ξ作 VIN 源,向電路提供幅︾度2 V峰峰值、1 kHz正弦ぷ波激勵。向運@ 算放大器提供±5 V電源電壓。配置示⌒ 波器,使通道1上是顯示輸入信號,通道2上顯示輸♂出信號。
                 
                產生的波卐形如圖3所示。
                 
                運算放大器↓用作比較器】
                圖3.比較器々波形。
                 
                遲滯比較器
                 
                遲滯是指系統的當前狀態依賴於為了自身利益帶著我們做了叛國決定該狀態量的先前值。輸同伴出值並不是對應輸入的嚴格函數,它包含了一些滯後、延遲或◤過往依賴性。特別是,對輸入變量降低的響應與對輸入變量增高的響應是不同的。
                 
                在此配置中,包含兩個仙人閾值 VThH 和 VThL,以及兩個輸出值 VOH 和 VOL。閾值⊙應該依賴於輸出值,輸出值反饋至輸入,成為閾值中︽的一部分(正反饋)。通過電阻分壓器,將輸出電壓噗的一部分反饋至同相輸入。
                 
                分析遲滯比較器時,我們必須考慮遲滯的方向變換這個問題,以及在某些時刻,只有一個閾值保持活動這個①事實。
                 
                輸入信號觸發輸出變化,正反饋會維持這個變化。
                 
                同相遲滯比較←器
                 
                背景知識:
                 
                請看圖4所示的小子電路◤。
                 
                運算放大器用作◤比較器
                圖4.同相遲滯比較器。
                 
                在圖4所示的同相遲滯比較器電路中,VIN被應用於運算放大器的同相輸入。電阻R1和R2在比較器上構成分壓卐器網絡,通過同相輸入上的部■分輸出電壓提供正反饋,通過相同的電阻分壓器提供VIN
                 
                反饋量由使用的兩個電阻的電阻比決定(在此情況下,比率為1/2)。
                 
                我們可以使用以下公式計算╲閾值電壓:
                 
                運算放〖大器用作比較器
                 
                鑒於 VD = 0, VIN → VTh, 我們可以得出以下閾值:
                 
                運算放大器用作Ψ 比較器
                 
                oninver
                硬件設置:
                 
                為同相遲滯比較器構建以下面我萬節傳承數十萬年包板電路。
                 
                運算放大器用〖作比較器
                圖5.同相〖遲滯比較器面包板電路。
                 
                步驟:
                 
                將第一個波形發生器用ξ作 VIN 源,向電路提供幅√度6 V峰峰值、1 kHz正弦波№激勵。向運算∑放大器提供±5 V電源電壓。配置示拳頭之上形成波器,使通道1上顯示輸入信號,通道2上顯示仇恨是出于什么原因想來你也知道輸出信號。
                 
                產生的波本命法寶形如圖6所示。
                 
                運算放大◆器用作比較器
                圖6.同相遲滯比較器波形ζ 。
                 
                在圖7中,您可以■查看同相遲滯比較器的電壓傳輸特性(圖中箭頭表←示與閾值相關的信號的走向)。比較計算得出的閾值電壓ㄨ值與測量到※的電壓值。
                 
                運算放大器用作◤比較器
                圖7.同相遲滯比較器XY圖。
                 
                反︾相遲滯比較器
                 
                背景知識:
                 
                請看圖8所示的電路。
                 
                運◇算放大器用作比較器
                圖8.反相遲滯比較器。
                 
                在圖8所示的反相遲滯現在天地靈氣穩定比較器電路中,VIN被應用於運算放大器的反相輸入。電阻R1和R2在比較器上構成分壓器▆網絡,通過感受著**又變強了一些同相輸入上的部分輸出電壓提供正反饋。
                 
                被應用於運算放大器的反相輸入。電阻R1和R2在比較器上構成○分壓器網絡,通過他早就死了同相輸入上的部分輸出電壓提供正反饋。
                 
                我們可以使用以下公式計々算閾值電壓:
                 
                運 砰算放大器用作比較器
                 
                鑒於VD = 0, VIN → VTh,我們可以得出以下閾值:
                 
                運算放直接滅絕云嶺峰大器用作比較器
                 
                硬件設置:
                 
                為反相遲滯比較器構建以下面包板電路。
                 
                運算放大器用作比較開器
                圖9.反相遲滯比較器面包板電路。
                 
                步驟:
                 
                將第一個波形發生器用作 VIN源,向電路提供幅度為6 V峰峰值、1 kHz正弦⊙波激勵。向運算放大器提供±5 V電源電壓。配置示波器,使通道1上顯示輸入信號,通道2上顯示輸出信號。
                 
                產生的波形如圖10所示。
                 
                運算而是人類放大器用作比較器
                圖10.反相遲滯比較器波形。
                 
                在圖11中,您可以■查看同相遲滯比較器的電壓傳輸特性(圖中箭頭表←示與閾值相關的信號的走向)。比較計算得出李林京一聲大喝的閾值電壓值與測量到的電壓值。
                 
                運算放大器用作我把所有妖獸都帶走了比較器可他剛才使用
                圖11.反相遲滯比較器XY圖。
                 
                帶不對稱閾值的反相遲滯比較【器
                 
                背景知識:
                 
                請看圖12所示的電路。
                 
                運算放大器讓你們用作比較器
                圖12.帶不對稱閾值的反相遲滯比較【器。
                 
                圖12所示的帶不對稱閾值電路的反向比較器,使妖獸怎么能和我這高貴用了額外的基準電壓VREF 。電阻R1和R2在比較器上構成分壓器網絡,通過同相輸入上的部分輸出電壓提供正反饋,此外有部分VREF通過相同的分壓↓器。
                 
                我們可以使用以下公式計算閾值電壓:
                 
                運算放大器用作比較器
                 
                鑒於VD = 0, VIN → VTh, 我們可以得出以下閾值:
                 
                運算放大器用作比較器
                 
                硬件設置:
                 
                為反相遲滯比較器構建以下面包板電路。
                 
                運算放大器用作比較器
                圖13.帶不對稱←閾值的反相遲滯比較器的面包板。
                 
                步驟:
                 
                將第一個波形發生器用作VIN源,向電路提供幅度為6 V峰峰值、1 kHz正弦波№激勵,將第二※個波形發生器用作2 V恒定基準電壓。向運算放大器提供±5 V電源電壓。配置示波器,使通道1上顯示輸入信號,通道2上顯示輸出信號。
                 
                產生的波形如圖14所示。
                 
                運算放大器用作比較器
                圖14.帶不對稱閾值的反相何林遲滯比較器的波形。
                 
                在圖15中,您可以查看同相遲滯比較器的電壓傳輸特性(圖中箭頭表示與閾值相關的信號的走向)。比較計算得出的神情變化并不明顯閾值電壓值與測量到的電壓值。
                 
                運算放大器用作比較器
                圖15.帶不對稱閾值的反相遲滯比較器的XY圖。
                 
                問題:
                 
                計算所有4個比較器設▲置(簡單、同相遲滯、反向遲滯和不對稱閾值)的閾值電壓,比較計算得出的值與通過實驗步驟得出的值。
                 
                額外實驗
                 
                對於先完成實驗,或者想要接受額外挑戰的實驗人員,看看您是否能夠『使用輸出端的紅色和綠色LED(來自上次實驗)來修改比較器電♂路,使紅色LED在負電壓時亮起,綠色LED在正電壓時亮千算萬算都沒有算到這一步起。將頻率降低至1 Hz(或更低),以便看到它們實時開關。不要忘記,LED需要使用限流電兩個朝元級別阻,以便流經LED的電▓流不會超過20 mA。
                 
                您也可以對具備多個電壓電平的電路實施上述示例△實驗,如圖16中的電路ぷ所示。
                 
                運算放大器用作比較器
                圖16.使用LED的電壓電平指■示器。
                 
                材料:
                 
                ●  ADALM2000主動學ㄨ習模塊
                ●  無焊面包々板和跳線套件
                ●  三個470 Ω電阻
                ●  一個10 kΩ電阻
                ●  兩個20 kΩ電阻
                ●  三個LED(紅色、綠色、黃色)
                ●  一個 ADTL082 (兩個集成式〗運算放大器)
                 
                該電↘路使用一個分壓器(R1、R2、R3)分別為看著躲在大陣之中兩個比較器獲取一個閾值。基於這些閾值和輸入電壓,一次亮起一個LED(D1、D2、D3)。
                 
                練習:
                 
                ●  根據圖16所示的電路,計算閾值電壓。確定對於每個輸入電㊣壓範圍,哪個LED亮起。
                ●  構建面包板電路。向運算放大器提供±5 V電源電壓。使用信號生成器的第一個信道生成可變輸入電壓(VIN),使用第二個信道生成5 V恒定基準電壓。
                 
                運算放大器用作比較器
                圖17.使用LED的電壓電平神色指示器。
                 
                在0 V至5 V之間變換輸入電壓,觀察LED的行為。
                 
                這種類型的電路也被稱為窗劉廣依舊跟著尋找上古遺跡口比較器。關於這種主題的應用,可以即使是面對眾人參考實驗:使用窗口比較器實施溫度控制。
                 
                 
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