窗口比較電路實驗
一、實驗目的
學習運算放大器作窗口式電壓比較器電路的應用
二、實驗內容
窗口比較電路實驗
三、實驗儀器
光電技術創新綜合實驗儀 一臺
熱釋電傳感器實驗模塊 一塊
雙蹤數字示波器 一臺
萬用表 一塊
連接導線 若干
四、實驗原理
當傳感器探測到人體輻射的紅外線信號并經放大后送給窗口比較器時，若信號幅度超過窗口比較器的上下限，系統將輸出高電平信號；無異常情況時則輸出低電平信號。在該比較器中，兩電阻及可調電位器W2用做參考電壓，兩個運算放大器用做比較，兩個二極管的主要作用是使輸出更穩定。窗口比較器的下限參考電壓為1.2V，通過調節W2后可使上限參考電壓為1.2V~3.8V。
當調節W2到一定值，即可確定窗口比較單元的上限參考電壓，當輸入窗口比較器的信號在上下門限參考電壓之內時，窗口比較輸出為低電平，否則輸出高電平。根據此電路設計方式，從而判定傳感器探測信號處理后是否在門限范圍內。
五、實驗注意事項
1、實驗過程中，嚴禁帶電插拔導線及元器件；
2、嚴禁將任何電源對地短接；
3、嚴格按照指導書要求實驗，如果發生異常情況，請立即關機斷電；
4、嚴禁隨意拆卸探測組件結構件，更不能觸摸探測器表面，以免造成性能損壞；
5、熱釋電探測組件結構件遠離熱源、空氣流動等環境變化較明顯的地方。
六、實驗步驟
窗口比較實驗：
1、將W2可調電位器順時針旋轉至底端。
2、將熱釋電探測組件結構件的紅、黃、黑三色插孔（紅色插孔—D；黃色插孔—S；黑色插孔—G）分別連接至“超低頻信號放大”單元的D（J1）、S（J2）、G（J3），連接J4至“窗口比較”單元的J6。
3、TP1及TP2為窗口比較器的上下門限電壓輸出端，TP3及 TP4為“窗口比較”單元的上、下比較器輸出端。
4、打開電源，按下“電源”開關K1，用萬用表測試TP1的電壓輸出值，逆時針調節W2（門限調節），觀察TP2輸出值變化情況，并記錄下來。
5、將W2順時針旋轉至底端，用示波器探頭1和探頭2分別測試TP3及TP4處的信號波形，觀察此時TP3輸出為低電平，TP4輸出為高電平。當用手垂直縱向切過透鏡前方時，觀察此時TP1及TP2的波形變化情況，并記錄下來。（注：示波器與實驗儀必須共地，若此時觀察波形變化不靈敏，可將組件前端透鏡取下來，再進行實驗）
6、逆時針調節W2，當用手垂直縱向切過探測器前方時，觀察此時TP3及TP4的波形變化情況。多測幾次，觀察波形變化現象，比較異同。
7、實驗完畢后，關閉電源，按下“電源”開關K1，拆除導線并放置好，還原實驗儀等相關設備。
二次開發設計實驗：
1、利用二次開發實驗模塊自行搭建電路，電路如圖3-1所示：
圖3-1 窗口比較電路
2、自行調試電路，調試步驟參考電路原理圖：
1）將W2順時針旋轉至底端。
2）將“熱釋電探測組件套筒”的紅、黃、黑三色插孔（紅色插孔—D；黃色插孔—S；黑色插孔—G）分別連接至“超低頻信號放大單元”的J1（D）、J2（S）、J3（G），連接J4至J6。
3）設計窗口比較器的上限參考電壓為1.2V～3.8V，下限參考電壓為1.2V。逆時針調節電位器W2，用萬用表測量TP1及TP2是否為標準值范圍內輸出。
4）將W2順時針旋轉至底端，用示波器探頭1和探頭2分別測試TP3及TP4處的信號波形，此時TP3輸出為低電平，TP4輸出為高電平。當用手垂直縱向切過透鏡前方時，觀察此時TP1及TP2相對同步變化。若逆時針調節W2時，重復之前操作，觀察到TP3及TP4有變化，則說明此單元電路正常。（注：示波器與實驗儀必須共地，若此時觀察波形變化不靈敏，可將組件前端透鏡取下來，再進行實驗）
該處電路的問題：
1）TP1及TP2測量值不符設計，可能是R14、R15及電位器W2阻值匹配誤差引起。
2）TP3及TP4無相對變化，說明此單元電路焊接可能有誤。
3、調試完畢后，參考“窗口比較實驗”的實驗步驟進行二次開發設計實驗，觀察實驗現象是否和模塊實驗現象一致。
七、實驗報告要求
1、觀察實驗現象，不要求記錄原始實驗數據；
2、分析說明窗口比較單元原理，嘗試畫出比較器單元原理圖。
八、思考題
在熱釋電紅外傳感器中，為什么要加窗口式電壓比較器電路？
