電子教案-《模擬電子技術(shù)》習(xí)題詳解第4章電子課件

1、第4章集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用4.1 由理想運(yùn)放構(gòu)成的反相比例運(yùn)算電路如圖E4.1所示.圖中Ri=10k,Rf=30k試估算它的電壓放大倍數(shù)和輸入電阻,并估算R2的取值.解：如圖E4.1所示電路3010RiRi=10kR2=R1/Rf=(10/30)k=7.5k圖E4.14.2 由理想運(yùn)放構(gòu)成的同相比例運(yùn)算電路如圖E4.2所示.圖中R1=3k,假設(shè)希望它的電壓放大彳夸數(shù)為7,試估算電阻Rf、R2的取值.圖E4.2解：如圖E4.2所示電路(Avf1)R1=(71)3k=18kR2=R/Rf=(318)k2.57k4.3 由理想運(yùn)放構(gòu)成的同相比例運(yùn)算電路如圖E4.2所示.如集成運(yùn)放的最大輸出電壓為

2、12V,電阻R1=10k,Rf=390k,R2=R1/Rf,輸入電壓等于0.2V,試求以下各情況下的輸出電壓vO:(1)正常情況；(2)電阻R1開路.解：如圖E4.2所示電路(1) vo=(1二)VI=(1+饕)0.2V=8VR10(2) i+=i=if=0；vo=v=v+=vi=0.2V4.4 由理想運(yùn)放構(gòu)成的運(yùn)算電路如圖E4.4所示.圖中,R1=R2=Rf=10k,vi1=2V,vi2=3V,V1=V2=2V,試求輸出電壓vo的值.即(kQf品lOOkQkt2F,JZ氤62VA.+(b)圖E4.4解：如圖E4.4所示電路,相對(duì)于圖a、圖b(a)Rf(耳Vi1R、R2Vi2)10(210所示

3、電路分別有:103V1V10b方法一將由R1、Vi1、Vi2、R2構(gòu)成的一端口網(wǎng)作戴維南等效電路變換,有典型的反相輸入比例運(yùn)算電路.R/=Ri/R2=(10/10)k=5kViVi1Vl2(210R2)V3VVoRViR1053V6V方法由疊加定理,有Vo*守1Rfr/r2VI2)1010/102)V6V4.5由理想運(yùn)放構(gòu)成的放大電路如圖E4.5所示.試證實(shí)E4.5所示電路是由運(yùn)放構(gòu)成的電流一一電壓變換電路,即輸出電壓Vo與輸入電流ii的關(guān)系為vo=Rfii.t圖E4.5解答：如果信號(hào)源能夠輸出足夠的電流信號(hào)源內(nèi)阻很大,在集成運(yùn)放放大電路中引入電壓并聯(lián)負(fù)反應(yīng),即可構(gòu)成電流一電壓變換電路,如圖E

4、4.5所示.在理想運(yùn)放的條件下,輸入電阻Rif=0,v-=v+=0,ii=if=即vo=-Rfii可見,輸出電壓Vo與輸入電流ii成線性關(guān)系.應(yīng)當(dāng)指出,實(shí)際電路Rif不可能為零,或者信號(hào)源內(nèi)阻不可能無窮大,所以Rs比Rif大得越多,電流一電壓的變換精度越高.4.6由理想運(yùn)放構(gòu)成的運(yùn)算電路如圖20k,R6=100k,vii=vi2=10mV,vi3解答：如圖E4.6所示電路./R.R3,.、VO1(VI1VI2)RiR2尸6R6VO(VO1VI3)R4R5即R3R3、R6Vo(Vi1Vi2)R1R2R420100201(V111010101E4.6所小.圖中,R1=R2=R4=10k,R3=R5

5、=60mV,試求vo與vi的關(guān)系式及vo的數(shù)值.2020(20102010)mV40mV1010100100(4060)mV100mV1020R6Vi3R3R6-Vi1R3RR6Vi3VI2RR1R4R2R4R5VI2100VI320Vi120Vi25M320(20102010560)mV100mVE4.7所示,試求:4.7由理想運(yùn)放構(gòu)成的放大電路如圖(1)VO與VZ的關(guān)系式;(2)假設(shè)Vi=12V,vz=8V,R1=20k,Rf=10k,那么vo=?圖E4.7解答：如圖(1)VoE4.7所示電路Rf一VzR1/c、Rf10.(2)VoVz84VR1204.8試分別設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)算關(guān)系的集成

6、運(yùn)放運(yùn)算電路,畫出電路圖并標(biāo)出元件數(shù)值.設(shè)所采用的集成運(yùn)放是理想的.(Rf=39k(Rf=20k有:(3)(4)(5)vo=(VII+0.1vi2)vo=2viivO100解答：相對(duì)于+4VI2vZdt1、2、(3)、(Rf=10k(Rf=10k(Cf=0.1F)4、5所列要求分別選取反相比例運(yùn)算電路,如圖E4.8.1所示,圖中圖E4.8.1-oRf=39kRfR1=A-Avf3939K19.5K2A+R2=R1Rf=(19.5/39)k=13k選取同相比例運(yùn)算電路,如圖E4.8.2所示,圖中圖E4.8.25KRf=20kR(3)(4)R2=R1/Rf=(5/20)kAAJ+選取反相加法運(yùn)算電

7、路,如圖E4.8.3所示,圖中Rf=10kRfR1=KRf10K10K110K100K0.1R3=R1/R2/Rf=(10/100/10)選取如圖E4.8.4所示電路,圖中=4.76k圖E4.8.3Rf=10kRf-vMR4Rf2_VI2R1R3R4Rf25K芻a圖E4.8.4取R1=R3,5KR1=R3=10K2R2=R1/Rf=(5/10)k=3.33kR5=R/R3/Rf=5/5/10k=2k5選取積分運(yùn)算電路,如圖E4.8.5所示,圖中Cf=0.1F1 1Ri6100K100Cf1000.110R2=R1=100k4.9由理想運(yùn)放構(gòu)成的根本積分電路及輸入波形vi,如圖E4.9a、b所示

8、,vi的周期T=4s、幅值為2V.集成運(yùn)放的最大輸出電壓Vom=10V,假設(shè)試畫出,當(dāng)電阻、電容分別為以下數(shù)值時(shí),相應(yīng)的輸出電壓AhiAaXI的0圖E4.8.5t=0時(shí)積分電容上的電壓等于零.VO的波形.(1) R1=1M,Cf=1F;(2) R1=1M,Cf=0.5F;(3) R1=1M,Cf=0.05F圖E4.91、2、3所列各種條件分別有:解答：如圖E4.9所示電路,相對(duì)于在07s時(shí)間段內(nèi),vi=2V,Vct00,當(dāng)t=1s時(shí),有vO11122dtVVRCf0RCf在13s時(shí)間段內(nèi),vi=2V,Vct1sVo1,當(dāng)t=3s時(shí),有VO2RCf31(2)dtVvO12V266V110110V

9、O2(,110611062)V2VvO1211060.5106V4VvO24V4(664)V11060.5106(3)V0121VV66V100.051040V顯然,Vo已超出VOM=10V的范圍,應(yīng)有VO1M10V2RCft01266-t11100.0510當(dāng)ti=0.25s,即當(dāng)t=t1=0.25s時(shí),電路已進(jìn)入反向飽和區(qū),有vo1=-10V.VO2M10V-2RCt02vc|t1s2t6621100.05101V10V當(dāng)t1=1.5s,即當(dāng)t=t2=1.5s時(shí),VO2=10Vo電路已進(jìn)入正向飽和區(qū),有v03M2t3210Vt33Vet3s133V10V0.050.05當(dāng)t3=3.5s,即

10、當(dāng)t=t3=3.5s時(shí),電路已進(jìn)入反向飽和區(qū),有VO3=10Vo由此可畫出在(1)、(2)和(3)情況下,輸出電壓Vo相應(yīng)的波形分別如圖E4.9.1中的(b)、(c)所示.圖E4.9.14.10 積分運(yùn)算電路如圖E4.10(a)所示,A為理想運(yùn)放,試求：(1) Vo與VI1、VI2的關(guān)系式；VI1、VI2的波(2)假設(shè)R1=1k,R2=2k,Cf=1F,vom=10V,且t=0時(shí),vc=0,形如圖E4.10(b)所示,試畫出vo的波形,并標(biāo)明電壓的數(shù)值.I圖E4.10解答：如圖E4.10所示電路(1)求解vo與vI1、vi2的關(guān)系式,有:方法一由節(jié)點(diǎn)電流法,有iIicvI1R2iIdtCfvI

11、1(RvI2)dtR2方法二由疊加定理,1voR1CfvI1dt1R2CfvI2dt方法三由戴維南定理,Riz=R1/R2,vIVovIdtRCfR2-vI1R1R2RR2RRCfRvI2R1R2R2vI1R1R2R1R1vI2)dtR21vI1dtRCf1R2CfvI2dt由求解出的Vo與VI1、VI2的關(guān)系式,有:RGvI1dtRzCfvI2dt-111031106v-dt121031106vI2dt1000vMdt500vI2dt在t=(02)ms時(shí)間段內(nèi),vh=1V、vI2=0,vc|t00,vo1=-1000vI1A(ms)V=1xt(ms)Vt=2ms即輸出電壓vo在12ms期間,

12、從零開始,以一1V/ms的速度向負(fù)方向增長(zhǎng).當(dāng)時(shí),vo1=-2V.在t2ms以后,vI1=1V,vI2=2V,vc(o)=vct2ms=2V,貝Uvo2=1000vI1(tt.)500vI2(tt.)+vc(o)=1000X1X(t10)500X(2)X(tt0)+vc(0)=vc(0)2V即當(dāng)t2ms以后,輸出電壓為一條數(shù)值為一2V的直線.由此,有輸出電壓vo的對(duì)應(yīng)波形如圖E4.10.1所示.圖E4.10.1E4.114.11 由雙電源供電改為單電源供電使用的集成運(yùn)放小信號(hào)交流放大電路,如圖所示.當(dāng)輸入電壓vi=30、萬sinmV時(shí),試求輸出電壓vo的有效值.E4.11.1所示,那么解答：圖E4.11所示電路的交流等效電路如圖八,R,100一10Af1-111Vo=ViAvf=30X11mV=330mV+f(J+15V)*圖E4.11圖E4.11.14.12一階有源低通濾波電路如圖E4.12所示.,A為理想運(yùn)放,R=10KRf=150K,R=100K,C=0.033F,試求:(1)通帶電壓放大倍數(shù)Avf；(2)通帶上限截止頻率fH.圖E4.12解答：如圖E4.12所示電路(1)通常放大倍數(shù)取決于由電阻組成的負(fù)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò),有Rf150AvpAvf1116R10136Hz48.25Hz23.14100100.03310*4.13試設(shè)計(jì)一個(gè)語音信號(hào)放大