1、电路设计： OP 反向放大电路 2倍放大一性能指标：最小输入电压： 峰峰值大于 50mv输入频率：1KHZ输出电压：05V电路特性：滞回比较器二方案论证：本实验要求输入一个大于 50mv，1khz 的正弦波，输出电压 05的方波信号。之前我做过一个用运放做成正负极性对称的方波发生电路，然而本实验要求输出一个单极性方波信号，所以对于普通双电源供电的运放而言，输出会是一个双极性方波，所以不采用此方案。这里我们选用比较器做成矩形波发生电路，用比较器设计的电路开环增益更高，输入失调电压更小，共模输入电压范围更大，压摆率较高(使比较器响应速度更快) 且比较器为集电极开路输出，容易输出 TTL电平。另外运
2、放当比较器时输出不稳定，不一定能满足后级逻辑电路的要求。常用的比较器有：LM324、LM358、uA741、TL081234、OP07、OP27，而专业比较器有lm339、lm311 和 lm393，它们切换速度快，延迟时间小。且 LM311电压比较器设计运行在更宽的电源电压：从标准的15V 运算放大器到单 5V电源用于逻辑集成电路 。其输出兼容 RTL,DTL和 TTL以 MOS电路。Lm311 可以驱动继电器，开关电压高达 50V，电流高达 50mA。三. 系统硬件电路设计确定电路图常用的比较器电路有单限比较器，窗口比较器和滞回比较器,由于滞回比较器电路设计比较简单,且稳定性比较好,因此电
3、路设计采用滞回比较器; 多数比较器输出极为集电级开路结构,所以需要上拉电阻,需要在输出端与正电源间接一个上拉电阻,电路结构如下LM311芯片手册引脚图基本特性具体参数. 电路设计用 LM311比较器做成的滞回比较器,正极(+)输入端接输入信号,负极(-)输入通过R2/R1分压得到一个比较信号；通过两个输入信号的压值比较得到一个高低电平信号；LM311比较器输出极为集电级开路结构,需要在输出端和电源正极间接一个上拉电阻；由电路图可知，门限电压 ,-VUZ5-1-1阈值电压 ,-ZTHR21-1-3由题意可知，输入电压的最小幅值为 25mv,为使输入一个 25mv的信号也会有方波信号输出，则 ，也
4、即mvUTH5-RZ21-1-3若取 R1=100，由 1-1和 1-3公式可推出 R200k-1-4这里我们取 R2=1M；上拉电阻 R3的确定：上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。上拉电阻的阻值会影响逻辑电平转换上升/下降沿的速度。上拉电阻阻值过高会使上升速度减慢即响应速度降低。因此上拉电阻的取值要适当以下是上拉电阻的作用原理：四系统调试和分析电路仿真上图为仿真的电路图,通过该图,可以实现电压峰峰值为在 50mv,频率特性为 1khz的正弦交流信号输入，输出一个峰峰值为 5V的高低电平，如下为具体的仿真结果：下图是输入幅值为 50mv,频率为 1khz的交流信号下图为仿
5、真出来的输出波形（输入为绿色，输出为黄色），由图可观察到输入波形经过比较器，会脉冲产生一个 5V的方波信号方波信号实物电路图及结果分析上图是在信号源输入一个正弦信号，频率为 1khz的正弦信号，输入的电压幅值为 25mv,250mv,500mv，得到的输出信号幅值（4.84V）和波形基本不变遇到的问题及解决方案问题一、上拉电阻取不同值时，对输出波形影响很大，如果阻值偏差大些，会出现幅值偏大或偏小，或者会产生震荡，为什么？上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。1、上拉电阻的阻值会影响逻辑电平转换上升/下降沿的速度。上拉电阻阻值过高会使上升速度减慢即响应速度降低2、上拉电阻可以驱
6、动电路输出高低电平，提高输出电压的幅值。上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大；节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大，从电阻大，电流小3、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。所以选取上拉电阻阻值要适宜。通过实验可以得到，若取 R1=100，R2=1M 时，R3=18khz 时，输出波形效果最好。问题二、为什么用同级别的比较器比运放做成的比较器电路转换速率大很多？运放输入输出级采用推挽输出，可以接成负反馈电路通过,内部有相位补偿电路，使运放的转换速率减慢。而比较器不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两个输入端,但因为其内部没有相位补偿电路, 不需要反馈，直接比较两个输入端的量，如果同相输入大于反相，则输出高电平，否则输出低电平如果输入负反馈,电路不能稳定工作,内部无相位补偿电路.这也是比较器比运放速度快的原因。而比较器则十实验总结与提高通过这次做单极性比较器电路，我对变换电路-矩形波发生器有了更深的认识，不仅学会了用运放做成的比较器电路，而且学会了比较器电路，且掌握了产生单极性和双极性的方波。而且对比较器和运放的工作特性，内部原理的异同有了更多了解， 收益颇多。
