測控電路第五版李醒飛第五章習題答案

第5章 信號運算電路5-1推導題圖5-43中各運放輸出電壓，假設各運放均為理想運放。(a)該電路為同相比例電路，故輸出為：(b)該電路為反相比例放大電路，于是輸出為：(c)設第一級運放的輸出為，由第一級運放電路為反相比例電路可知：后一級電路中，由虛斷虛短可知，則有：于是解得：(d)設第一級運放的輸出為，由第一級運放電路為同相比例電路可知：后一級電路中，由虛斷虛短可知，則有：于是解得：Rui7ui8u-u+-+N3RRui6RR-+NRui3ui4u-u+-+N5RRui2ui1ui5RR圖X5-1uo5-2試設計一個實現(xiàn)運算的電路。5-3由理想放大器構成的反向求和電路如圖5-44所示。（1） 推導其輸入與輸出間的函數(shù)關系；（2） 如果有、，輸入的范圍是0到4V，確定輸出的變化范圍，并畫出與輸入的變化曲線。（1） 由運放的虛斷虛短特性可知，則有：于是有：（2） 將已知數(shù)據(jù)帶入得到表達式：函數(shù)曲線可自行繪制。5-4理想運放構成圖5-45a所示電路，其中、。圖5-54b為輸入信號波形，分別畫出和的輸出波形。前一級電路是一個微分電路，故輸入已知，故曲線易繪制如圖X5-2所示。35152535O5150.5.5Ot/sUo1/V-0.5圖X5-2后一級電路是一個積分電路，故則曲線繪制如圖X5-3所示。35152535O51510.5Ot/sUo/V圖X5-35-5理想運算放大器構成圖5-46所示電路，推導輸入/輸出關系，并說明電路作用。該電路為差分放大電路，故輸出為：（具體推導過程可參考教材）該電路為差分放大電路，可有效抑制電路中的共模信號，有較大的共模抑制比5-6理想單電源運算放大器作為線路放大器使用時，經(jīng)常需要用減法器電路，實現(xiàn)電平遷移，如圖5-47所示為一理想運算放大器構成的電平遷移電路，試推導其輸入/輸出關系。該電路為差分放大電路，故電路的輸出為：5-7圖5-48為圖5-47所示的一種實用電路，根據(jù)電路所示參數(shù)，推導輸入/輸出關系，完成運算，求其系數(shù)m、b?由：可得：由可得：由以上可得：5-8圖5-49為Pt100鉑電阻的三線測溫線路，TL431為2.5V的精密電壓基準源，試分析線路工作原理，推導出與Pt100的關系，當Pt100電阻值從100到178.5變化時，對應溫度變化0到200，要求線路輸出0到2V的電壓輸出，說明和的作用。如何調整線路輸出零點和滿度？TL431提供電壓源，Rp1所在電路提供運放的正相輸入電壓。根據(jù)運放特性得到(2.5-U+)/2.4k = （U+ -Uo1）/Rt式中的U+可以通過調節(jié)Rp1進行調整。之后Uo1接一個反相放大器，得到最終的輸出。通過上述分析，通過調節(jié)Rp1可以調節(jié)輸出的零點，而調節(jié)Rp2則可以調節(jié)輸出的飽和度。5-9如何利用乘法器構成立方運算電路？圖X5-4如圖X5-4所示，首先經(jīng)過一個對數(shù)電路，然后經(jīng)過一個比例放大電路，最后接一個指數(shù)運算電路，即可完成立方運算電路。5-10將正弦信號加到圖5-50電路中，試分析電路的輸出，并畫出其波形。UI15V-15V圖X5-5 輸入信號波形UZ-UZUo圖X5-6 輸出信號波形5-11在圖5-35所示的調節(jié)器電路中為什么需要采用電平移動電路？調節(jié)器之所以要電平移位電路，是為了不要因為單電源而限制了輸出，為了滿足放大器的共模電壓范圍的要求，解決輸出的直流偏置問題。5-12試說明圖5-35中輸入指示和給定指示中兩個電流表的工作原理。輸入顯示：利用開關S5可以選擇輸入信號。當S5打下時，輸入信號為以0V為基準的DC 15V信號。當S5往上打時，則輸入信號通過VS和電位器穩(wěn)壓在3V左右（在這一情況下，可配合開關S7進行標定功能）。但無論S5開關朝向，它們都送到N5的差動輸入端，然后面板上的電表A1指示輸入值。給定顯示：調節(jié)器的輸入信號與給定信號均是以0V為基準的DC 15V信號；利用開關S6可以選擇內(nèi)或外給定信號。在接外給定信號時，給定信號為DC 420mA電流信號IR，通過250精密電阻RR轉換為DC 15V信號。在接內(nèi)給定信號時，給定信號由穩(wěn)壓管VS上取出6V的基準電壓，經(jīng)電位器RPS分壓后形成DC 15V信號。無論采用內(nèi)、外給定信號，它們都送到N6的差動輸入端，然后面板上的電表A2指示給定值。在外給定時，S6還將外給定指示燈點亮。開關S7用來選擇調節(jié)器的正、反作用。5-13在圖5-39所示的比例積分（PI）運算電路中二極管VD起什么作用？VD管的作用是使運算放大器輸出正向電壓，三極管正常工作，輸出反向電壓時，起到截止的作用。5-14圖5-51示為T型網(wǎng)絡微分電路，反饋網(wǎng)絡采用T型網(wǎng)絡可以使用小阻值的精密電阻模擬大阻值的積分電阻，實現(xiàn)長周期的微分電路，試分析圖示網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)。5-15圖5-52為一采用雙T型網(wǎng)絡的雙重積分電路，試推導輸入/輸出關系。5-16乘法器可以用于信號的調制解調，或者幅值調制及相位檢波。圖5-53為一信號倍頻電路，輸入正弦波，分析輸出波形，并給出輸入/輸出關系式。5-17圖5-54為模擬乘法器用于調制