實驗(三)運算放大器:比較器電路 通訊三甲 B09422037 邱創駿.

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1 實驗(三)運算放大器:比較器電路 通訊三甲 B 邱創駿

2 實驗電路架構:理想放大器

3 理想OPA元件可設定之參數值 理想放大器元件沒有Vcc+及Vcc-，元件的預設值為Vcc+=15V、Vcc-=-15V，若需要更改電源Vcc+及Vcc-可點選元件進入設定值VNEG(Vcc-)及VPOS(Vcc+)欄位更改(欄位中為斜線的表示可以依使用者需求做更改)。

4 更改理想元件對照: 更改前輸出電壓極限可到15V與-15V 更改後輸出電壓極限只可到5V與-5V

5 PSPICE模擬:理想放大器

6 PSPICE模擬:理想放大器 輸入Vin為綠色弦波:波峰為+2V而波谷-2V 輸出Vout為紅色方波:波峰為+5V而波谷為-5V

7 PSPICE模擬:理想放大器 我們將圖形轉成輸入輸出曲線，此時X軸為Vin=V+而Y軸為Vout，
而V-為接地，我們可以看到當V+>V-時，即V+>0時此時Vo電壓就會上升至5V因為這個模擬元件為理想OP所以上升至5V時幾乎不需要時間幾乎是V+>一>0時就立刻上升至5V， 而V+<V-時一樣會立刻下降至-5V。

8 實驗電路架構:uA741

9 PSPICE模擬:uA741

10 PSPICE模擬:uA741 輸入Vin為藍色弦波:波峰為+2V而波谷-2V 輸出Vout為黃色方波:波峰為+4.61V而波谷為-4.61V

11 PSPICE模擬:uA741 我們將圖形轉成輸入輸出曲線，此時X軸為Vin=V+而Y軸為Vout，
而V-為接地，我們可以看到當V+>V-時，即V+>0時此時Vo電壓就會上升至4.58V而因為實際OP上升時需要時間所以我們會發現V+=303mV時Vo才上升至4.58V而當V+>V-時Vo會下降至-4.58V，此時一樣需要一段時間，所以當V+=-303mV時才下降至-4.58V。

12 討論 Q:請比較及討論uA741 comparator與 Ideal Comparator輸入輸出轉移曲線 (Transfer function)不同之處。 A:從上圖中可看到2者的轉移曲線，理想的OP電壓上升時直線上升，完全沒有消耗任何時間，但理想OP在電壓上升時需要消耗時間，圖形上升呈現斜直線緩慢上升。

13 理論分析:比較器動作原理 根據理想OP放大器Vo以及Aod定 義: 、 我們得知
但實際上的OP放大器不可能將Vo放大到+∞及-∞，OP的Vo的極限為Vcc+以及Vcc-的值(理想的情況下)而實際上的OP放大器uA741的Vo更是會降個1~2V。

14 討論: Q:為何實驗時信號產生器AFG3000需要 設定成2Vpp？而不是4Vpp？
A:所有的信號產生器定義為內阻為50Ω，當外接負載為50Ω時，信號產生器輸出的才是儀表上設定的值，根據分壓定理，RL分到電壓只有原來的一半，所以內部電壓為設定值的2倍，但在接上OP放大器時，此時OP放大器的阻抗遠大於50Ω(大約1MΩ)所以此時根據分壓定理我們知道必須將AFG3000的amp設定值調降為一半才能符合這次的實驗設定。

15 實驗截取圖: 輸入Vin為黃色弦波:波峰為+2V而波谷-2V 輸出Vout為綠色方波:波峰為+4.6V而波谷為-3.2V

16 實驗截取圖: