模擬電子技術(shù)習(xí)題解答

1、習(xí)題題 7-1 試從以下幾方面對有源濾波器和電壓比較器兩種信號處理電路進行比較： 電路中的集成運放工作在哪個區(qū)域（非線性區(qū)，線性區(qū)）； 集成運放的作用（開關(guān)元件，放大元件）； 電路中是否引入反饋以及反饋以及反饋的極性（開環(huán)，負反饋，正反饋）。解：有源濾波器：集成運放工作于線性區(qū)， 其作用是放大元件， 電路中一般引入負反饋甚至是深度負反饋；電壓比較器：集成運放工作于非線性區(qū)，其作用是開關(guān)元件，電路一般工作于開環(huán)狀態(tài)，或引入正反饋。 有些利用穩(wěn)壓管的比較器， 當(dāng)穩(wěn)壓管反向擊穿時引入深度負反饋。題 7-2 假設(shè)實際工作中提出以下要求， 試選擇濾波電路的類型（低通、 高通、帶通、帶阻）有效信號為20H

2、z至200kHz的音頻信號，消除其他頻率的干擾及噪聲； 抑制頻率低于100Hz 的信號； 在有效信號中抑制 50Hz 的工頻干擾； 抑制頻率高于20MHz 的噪聲。解：帶通；高通；帶阻；低通題 7-3試判斷圖P7-3 中的各種電路是什么類型的濾波器（低通、高通、 帶通還是帶阻濾波器，有源還是無源濾波，幾階濾波）。RiUi ClhRfUi*+.Uo(a)(b)oP7-3解：（a） 一階高通濾波器；（b）二階低通濾波器;（c）雙T帶阻濾波器（d）二階帶通濾波器題7-4在圖7-12（a所示的二階高通有源濾波電路中，設(shè)并示R=R產(chǎn)RF=10kQC=0.1仙F式估算通帶截止頻率f0和通帶電壓放大倍數(shù)Au

3、p,意畫出濾波電路的對數(shù)幅頻特性o解：（1）特征頻率f02 tRC2 3.14 1 0 1 03 0.1 10 6159Hz通帶電壓放大倍數(shù)Aup4 1 & 1R11010電路的等效品質(zhì)因數(shù)：Q3 A。2一 f 、2. f1 ( )j f0f01?1由：Au 一 f、21f1 () j f0Qf0設(shè)-3dB截止頻率，fp kf0,則有1 k2 jk 42由此解得 k=1.27,故 fp=1.27Xl59=202Hz(2)在 f=f 0處，Au=Aup=2 ,增益為 201g A 6dB在f=10fo處，增益為 40 6 34dB在f=100fo處，增益為 80 6 74dB對數(shù)幅頻特性

4、曲線如圖所示，曲線以 40dB/十倍頻的速度下降題7-5在圖7-17(a所示的過零比較器中，當(dāng) u=10sind時，試畫出u。的波形圖(在時間上要對應(yīng))。設(shè)Uz=±6V。答：圖略。題7-6在圖P7 6 (a所示的單限比較器電路中，假設(shè)集成運放為理想運放，參考電壓Uref=-3V,穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓 Uz= ± 5V,電阻R=20k QR2=30k Q : 試求比較器的門限電平，并畫出電路的傳輸特性； 若輸入電壓Ui是圖P7-8(b所示幅度為土 4V的三角波，試畫出比較器相應(yīng)的輸出電壓uo的波形。圖 P7-6解：門BM電平為：UtR1UREF 2V ,輸出特性如圖所示R2輸

5、出電壓波形如圖所示題7-7在圖P7-7(a所示電路中，設(shè)集成運放 Al、A2、A3、均為理想運放,且其最大輸出電壓為Uopp=±12VoAA2和A3各組成何種基本應(yīng)用電路?Ai、A2和A3各工作在線性區(qū)還是非線性區(qū)? 若輸入信號Ui=10sinoi(V),請在圖P7-9(b)h畫出相應(yīng)的 山八u02和U03的 波形，并在圖上標(biāo)出有關(guān)電壓的幅值。(b)圖 P7-7解：A1組成反相器，A2組成比較器，A3組成跟隨器（緩沖器）A1、A3工作在線性區(qū)，A2工作在非線性區(qū);題7-8在圖P7-8（a2路中，設(shè)Ai、A2均為理想運放，穩(wěn)壓管的Uz=±4V,電阻R2=R3=10kQ,電容C

6、=0.2p F,當(dāng)=0時電容上的電壓為零。輸入電壓 Ui是一個正弦波，如圖P7-8(b所示，試畫出相應(yīng)的Uoi和山2的波形，在圖上注明電壓 的幅值。(a)圖 P7-8解：A1過零比較器；A2積分電路A2:u+ = u-=0;U02UcUoi=iiR2= icRzUo2Uc1. .1，一，“，icdtUoidt Uo2(0)500 UoidtCR2ct=0ims 時，Uo2 = -500 x(-4)(t - 0) =2000tt=ims 時，Uo2=2000*0.001=2Vt=12ms 時，Uo2=-2000(t-0.001)+2t= 2ms 時,Uo2=-2000(0.002-0.001)+

7、2=0V圖 P7-9題7-9在圖P7-9所示的滯回比較器電路中，已知 Ri=68kQ,R2= 100k Q,RF=200k Q,R=2kQ,穩(wěn)壓管的Uz= ± 6V,參考電壓Uref = 8V,試估算其兩個門限電平Ut+和Ut ,以及門限寬度A Ut的值，并畫出滯回比較器的傳輸特性。解：Uref為參考電壓；輸出電壓為+Uz或-Uz； Ui為輸入電壓。當(dāng)U+ = U-時，輸出電壓的狀態(tài)發(fā)生改變。Rfu R2RfU refR200 ° 10016 1Uo8UoUoR2 RF3003003 3比較器有兩個不同的門限電平,故傳輸特性呈滯回形狀o當(dāng)UoUz,當(dāng)Ui逐漸增大時，使Uo由

8、+ Uz跳變?yōu)?Uz所需的門限電平Ut+Ut+R2UrefAuz 苴 1 6 22 =7.3V R2 RF3 33當(dāng)UoUz,當(dāng)Ui逐漸減小時，使Uo由-Uz跳變?yōu)?Uz所需的門限電平Ut-Ut-R2RFRFUREFR2R2RfUz16 1106=3.3V3回差（門限寬度）Ut :AUt = 7.3-3.3= 4V題7-10圖P7-10中是正向輸入滯回比較器的電路圖，試估算其兩個門限電平Ut+和Ut以及門限寬度AUt,并畫出正向輸入滯回比較器的傳輸特性。解：u- Uref=8V. ;RfR220010021u+ = Ui + Uo = Ui + Uo = _ Ui +- UoR2+RfR2 +

9、 Rf 100 + 200100 + 20033,、21當(dāng)u-=u+時跳變：8 = -Ui + - (iu z)o ,此時的Ui對應(yīng)門限電平： 333131Ut+ = 2 X8 + 3 X6) = 15V Ut- = 2 X(8-3 X6) = 9VAUT =15 9 = 6V題7-11在圖P7-14所示電路中 分析電路由哪些基本單元組成;uI2=0 設(shè)Uii=Ui2=0時，電容上的電壓 Uc=0, Uo=±12V,求當(dāng)Uii= 10V,時，經(jīng)過多少時間uo由+12V變?yōu)?12V。解：A1構(gòu)成的電路為積分電路，A2為比較電路Uo1UndtUi2dtR1CR2c1 36( uI1dtu

10、I2dt) 100 10 1 1010( uI1dtuI2dt)當(dāng) uI1= - 10V, uI2=0 時，uo110( uI1dtuI2dt) 100t當(dāng) u0=+12V 時，uR5 u。2VR4 R當(dāng) u u 時，即 100t>2V 時，uo=+12V 變?yōu)?uo=-12V100t=2, t=0.02s7-12設(shè)圖P7-12中各集成運放均為理想運放：分析A1、A2、A3、A4和A5是否“虛地”或“虛短”；各集成運放分別組成何種基本應(yīng)用電路? 根據(jù)電路參數(shù)值寫出Uo1、Uo2、Uo3和U04的表達式; 假設(shè) Uh=1V, Ui2 = 1V, Ui3= -0.5V, Uk=0.5V,試問

11、當(dāng) T=1s 時 u04 和Uo5分別等于多少？已知運放最大輸出為±15V,當(dāng)t=0時電容C上電壓為零。解：A1有虛地和虛短；A 2無虛地有虛短；A3無虛地有虛短；A4有虛地有虛短；A5不存在虛地，但又虛斷。Ai為反相求和運算電路，；A 2為電壓跟隨器,;A3為差分比例運算電路，；A4為積分電路，；A5為反相輸入過零比較器。Uol100Ui1100100100Ui2Ui350020Uii0.2比25ui3Uo2Ui4U03Uo4100”uo1 (1501u。3dt RC100、 100一)Uo250 50 1002八12八21 36 Uo3dt10 100 10 1 102%0.4u

12、i2 10ui3 2ui4Uo3dtUi1=1V,Ui2 =1V,U3= -0.5V, UQ0.5V 時,U01 Ui1 0.2Ui25Ui30.2 2.5 1.7V ;Uo2 Ui40.5V ;Uo32Ui10.4Ui2 10Ui32ui4 2 0.4 512.4uo410 u。3dt 24tUo5= -15V圖 P7-12當(dāng)t=1s時Uo4和Uo5分別等于Uo4=24V,題7-13將正弦信號u尸Umsinci分別送到圖P7-13(a)(b)和三個電路的輸入 端，試分別畫出它們的輸出電壓 Uo的波形，并在波形圖上標(biāo)出各處電壓值。已知Um=15V,而且: 圖(a升穩(wěn)壓管白穩(wěn)壓值Uz=±

13、;7V; 圖(b)中穩(wěn)壓管參數(shù)同上，且參考電壓Uref=6V, R = R2=10kQ;圖(c)中穩(wěn)壓管參數(shù)同上，且Uref=6VRi=8.2kQ, R2=50k Q,R=10k Qo(a)圖 P7-13解：圖(a)穩(wěn)壓管參數(shù)同上，且參考電壓 Uref=6V, R=R2=10kQ;-U RR2REF上口 0R1R2代入得到UiWUref6VR2當(dāng) 6V 時，Uo=+Uz=+7V;當(dāng) u>-6V 時，Uo=-Uz=-7V。波-15圖中穩(wěn)壓管參數(shù)同上，且 Uref=6V, R=8.2kQ , R2=50k Q,RF=10k Qo由圖可以看出URfU refR2RfR2R2RfUo；U- Ui

14、可求出上下門限電平分別為Rfut+ =urefR2 + RfR21050+ R2 + RfXS +X7 = 6.8V50+1050 + 10RfU T- = U ref -TR2 + Rf RR21050R2 + RU z =X6 X7 = -4.8Vf 50 +1050 + 10當(dāng)Ui>6.8V時，Uo將從+7V跳變?yōu)橐?V;當(dāng)Ui<-4.8V時，Uo將從一7V跳變?yōu)?7V.Vvf題7-14若將上題中的輸入信號加到圖 P7-14所示的雙限比較電路中，并設(shè)Ua=+10V, Ub=10V,集成運放 Ai、A2的最大輸出電壓 Uopp=±12V,極管的正向?qū)妷篣d = 0.7V,試畫