【正文】 第7章 信號(hào)的運(yùn)算和處理習(xí)題本章習(xí)題中的集成運(yùn)放均為理想運(yùn)放。(4)( 同相求和 )運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)函數(shù)，a、b和c均大于零。14V，填表。解：可采用反相比例運(yùn)算電路，(a)所示。14V，為2V的直流信號(hào)?！?；(3) R 4短路時(shí)，電路無反饋。各電路的運(yùn)算關(guān)系式分析如下：(a) (b) (c) (d) ，集成運(yùn)放的共模信號(hào)分別為多少？寫出表達(dá)式。若R1為最小值，則為保證集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，=20mV時(shí)集成運(yùn)放的輸出電壓應(yīng)為＋14V ，寫成表達(dá)式為故。試畫出輸出電壓uO的波形。 (b)所示，且當(dāng)t=0時(shí)uC =0。 (a) (b) (c) (d) 解：利用節(jié)點(diǎn)電流法，可解出各電路的運(yùn)算關(guān)系分別為：( a ) ( b ) 設(shè)兩電容的充電電流為:(方向向右),則( c )反相端：同相端： 代入上式，得( d ) ，已知。A1為求差運(yùn)算電路，利用疊加原理，求出其輸出電壓：電容的電流：（利用了上式）因此，輸出電壓：(2)，故tl = 。因?yàn)镽1的電流等于C 的電流，所以：又因?yàn)锳2組成以u(píng)O為輸入的同相比例運(yùn)算電路，所以： 比較以上兩式，得：，已知uI1= 4V ，uI2=1V 。 (2) t =0時(shí)S 打開，A3為積分電路，；因?yàn)锳4為求差電路，∴。(2)根據(jù)模擬乘法器輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系和節(jié)點(diǎn)電流關(guān)系，可得 ； 所以。 (1)抑制50Hz 交流電源的干擾； (2)處理具有1Hz 固定頻率的有用信號(hào)； (3)從輸入信號(hào)中取出低于2kHz 的信號(hào)； (4)抑制頻率為100kHz 以上的高頻干擾。圖(c)所示電路二階帶通濾波器。解：低通濾波器的通帶截止頻率為2kHz， 高通濾波器的通帶截止頻率為100Hz。 （P364）所示電路中，已知通帶放大倍數(shù)為2 ，截止頻率為1kHz , C 取值為1μF。為使得集成運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端所接電阻相等，則。在圖(a)所示電路中 。第8章 波形的發(fā)生和信號(hào)的轉(zhuǎn)換習(xí)題，用“√”和“”表示判斷結(jié)果。( )(4)電路只要滿足，就一定會(huì)產(chǎn)生正弦波振蕩。(1) 為使電壓比較器的輸出電壓不是高電平就是低電平，就應(yīng)在其電路中使集成運(yùn)放不是工作在開環(huán)狀態(tài)，就是僅僅引入正反饋。( )。，簡述理由。圖(b)所示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。180o時(shí)反饋量為，因而不可能產(chǎn)生正弦波振蕩。，試求解：(1)RW的下限值；(2)振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。6V。(1)為使電路產(chǎn)生正弦波振蕩，標(biāo)出集成運(yùn)放的“+”和“”；并說明電路是哪種正弦波振蕩電路。 圖P (4)輸出為零。UZ =177。在參數(shù)選擇合適時(shí)也滿足幅值條件，故電路在兩個(gè)集成運(yùn)放的輸出同時(shí)產(chǎn)生正弦和余弦信號(hào)。若uO1為正弦波，則uO2為余弦波。 (a) (b) (c) (d)解：(a)可能（電容三點(diǎn)式） (b)不能 （電感與Re之間的連線應(yīng)串入隔直電容）(c)不能（①同(b)， ②同名端錯(cuò)誤。(b)、(c) 所示。在圖(b)所示電路中，選頻網(wǎng)絡(luò)：C2和L；正反饋網(wǎng)絡(luò)：C2和L ；負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)：R8。圖(b)所示電路為過零比較器。圖(d)所示電路為同相輸入的滯回比較器。 (a) (b) (c) (d) 解：根據(jù)三個(gè)電壓比較器的電壓傳輸特性，畫出在輸入電壓作用下它們的輸出電壓波形， 所示。 A2工作在非線性區(qū)（電路僅引入了正反饋）。要求合理選擇電路中各電阻的阻值，限定最大值為50kΩ。輸出電壓；閾值電壓： ，說明電路輸入有UREF 作用，根據(jù)： 列方程，令R2 = 50kΩ，可解出Rl = 10kΩ，UREF = 。(c)所示。 解：(1)振蕩周期： (2)脈沖寬度：∴uO 和uC 所示。 ，設(shè)振蕩周期為T，在一個(gè)周期內(nèi)的時(shí)間為Tl，則占空比為Tl/ T ；在電路某一參數(shù)變化時(shí)，其余參數(shù)不變。解： 所示。 解：，Al 和A2組成矩形波一三角波發(fā)生電路。 所示各電路輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。(1) 定性畫出uO1和uO的波形；(2)估算振蕩頻率與uI的關(guān)系式。(1)分別求解T導(dǎo)通和截止時(shí) uO1和uI的運(yùn)算關(guān)系式 uO1 =f ( uI ）。 ∴時(shí)，T截止時(shí)，(2) (a)。 (3)定性畫出uO和uO1的波形；(4)求解振蕩頻率f和 uI 的關(guān)系式。(2)求解振蕩頻率：首先求出電壓比較器的閾值電壓，然后根據(jù)振蕩周期近似等于積分電路正向積分時(shí)間求出振蕩周期，振蕩頻率是其倒數(shù)。運(yùn)算關(guān)系式分別為 (a) ； (b) 。 ，要求畫出原理框圖來，并定性畫出各部分輸出電壓的波形。12V , uI的數(shù)值在uO1的峰峰值之間。解：設(shè)RWl、RW2在未調(diào)整前滑動(dòng)端均處于中點(diǎn)，則應(yīng)填入② ，① ，③；②，① ，② ； ③ ，② ，② 。 圖P 解：：(1)集成運(yùn)放“+”、“?”接反；( 2 ) R、C 位置接反；(3)輸出限幅電路無限流電阻。12V ，二極管的動(dòng)態(tài)電阻可忽略不計(jì)。(c)所示電壓傳輸特性的電壓比較器為窗口單限比較器。輸出電壓，閾值電壓： ，(a)所示。與、所對(duì)應(yīng)的、分別為：5和55。(1)在Al和A2中，哪個(gè)工作在線性區(qū)？哪個(gè)工作在非線性區(qū)？為什么？(2)試求出表示uO與iI 關(guān)系的傳輸特性。圖(e)所示電路為窗口比較器， ，(e)所示。圖(c)所示電路為反相輸入的滯回比較器。 (a) (b)解：在圖(a)所示電路中，選頻網(wǎng)絡(luò)：C和L；正反饋網(wǎng)絡(luò)：RC2和Rw ；負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)：C和L。解：應(yīng)在(b)所示電路電感反饋回路中加耦合電容。 (a) (b) (c) (d)解：。即。 (1)試分析電路為什么能夠滿足產(chǎn)生正弦波振蕩的條件；(2)求出電路的振蕩頻率；(3)畫出和的波形圖，要求表示出它們的相位關(guān)系，并分別求出它們的峰值。，它可產(chǎn)生頻率相同的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)。(2)輸出嚴(yán)重失真，幾乎為方波。解：(1)設(shè)輸出電壓不失真情況下的峰值為Uom，此時(shí)由圖可知： ∴。 (2)振蕩頻率的最大值和最小值分別為 ， 。因?yàn)榇嬖谙嘁茷?77。，試問： (1)若去掉兩個(gè)電路中的R2和C3，則兩個(gè)電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩？為什么？(2)若在兩個(gè)電路中再加一級(jí)RC 電路，則兩個(gè)電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩？為什么？解：(1)不能。 (a) (b)圖P 解：圖(a)所示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。(2)當(dāng)信號(hào)頻率等于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率時(shí)，石英晶體呈( B )；當(dāng)信號(hào)頻率在石英晶體的串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率之間時(shí)，石英晶體呈 ( C )；其余情況下，石英晶體呈( A )。( )(3)輸入電壓在單調(diào)變化的過程中，單限比較器和滯回比較器的輸出電壓均只躍變一次。( )(6)在LC正弦波振蕩電路中，不用通用型集成運(yùn)放作放大電路的原因是其上限截止頻率太低。( )(2)因?yàn)镽C串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)作為反饋網(wǎng)絡(luò)時(shí)的，單管共集放大電路的，滿足正弦波振蕩電路的相位條件，故合理連接它們可以構(gòu)成正弦波振蕩電路。在圖(b)所示電路中。補(bǔ)充1. 所示各電路的傳遞函數(shù)，并說明它們屬于哪種類型的濾波電路。解：因?yàn)橥◣Х糯蟊稊?shù),所以。其通帶放大倍數(shù)為： 。 和二階LPF的通帶放大倍數(shù)均為2 ，通帶截止頻率分別為100 Hz 和2k Hz 。(a) (b) (c) (d) 解：圖(a)所示電路為一階高通濾波器。它們的運(yùn)算關(guān)系式分別為:(a) ， (b) 。，(1)標(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端；(2)求出uO和uIuI2的運(yùn)算關(guān)系式。由于三個(gè)R從上而下流過同一電流，∴；。 所示電路的運(yùn)算關(guān)系。(2)設(shè)t=0時(shí)uO=0，且uI由零躍變?yōu)?V，試求輸出電壓由零上升到＋6V 所需要的時(shí)間。 解：圖中可見，即：；∴輸出電壓與輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系為：或：設(shè)當(dāng)t=0時(shí)，uC =0。 當(dāng)t=15mS時(shí)。(a)設(shè)RRR5的節(jié)點(diǎn)為M ，則 (b)先求解，再求解。14V，輸入電壓最大值，為了保證集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，R2的最大值為多少？解：(1) A2同相輸入端電位輸出電壓 或 (2) 將， 代入上式，得。圖示各電路中集成運(yùn)放的共模信號(hào)分別為：(a) (b) (c) (d) ，已知穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，試求負(fù)載電阻中的電流。解：(1) R2短路時(shí)，R 4相當(dāng)于開路（R 4上無電流流過）。 ，試求其輸入電阻和比例系數(shù)。當(dāng)集成運(yùn)放工作到非線性區(qū)時(shí)，輸出電壓不是+14V , 就是14V。(6)( 乘方 )運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)函數(shù)。(2) ( 反相比例 )運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)Au＜0 的放大器。 解：若增大，則產(chǎn)生下列過程： 說明電路對(duì)共模信號(hào)有負(fù)反饋?zhàn)饔?。?）電路中引入了哪種反饋？測(cè)試晶體管穿透電流的原理是什么？（2）選擇合適的R，在Multisim環(huán)境下測(cè)試晶體管的穿透電流。圖(b)所示電路中通過CR3引入了正反饋，作用是提高第二級(jí)跟隨范圍，增大放大倍數(shù)，使輸出的正方向電壓有可能高于電源電壓。因?yàn)楦鶕?jù)密勒定理，等效在基極與地之間的電容比實(shí)際電容大得多，因此容易消振。因?yàn)樵跁r(shí)，附加相移為45o；在時(shí)，附加相移為135o；在時(shí)，附加相移為225o。(a)所示放大電路的波特圖如圖(b)所示。(1)試通過電阻引入合適的交流負(fù)反饋，使輸入電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出電流。，引入合適的負(fù)反饋，分別達(dá)到下列目的，要求畫出電路圖來。試問：(1)；(2)若A的相對(duì)變化率為20%，則的相對(duì)變化率為多少？解：(1)因?yàn)锳F =200 1 ，所以：(2)根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)，可知： ，其基本放大電路的電壓放大倍數(shù)的相對(duì)變化率為10%，%，試問F和各為多少？解：由 ，得： 。14V。解：(a)電壓并聯(lián)負(fù)反饋；(b) 電壓串聯(lián)負(fù)反饋；(e)電流并聯(lián)負(fù)反饋；(f)電流串聯(lián)負(fù)反饋。圖(e) 引入了交、直流負(fù)反饋。(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) 解：圖(a)所示電路中引入了直流負(fù)反饋。( )(3)反饋量僅僅決定于輸出量。 而所謂閉環(huán)是指( B ) (2)在輸入量不變的情況下，若引入反饋后( D )，則說明引入的反饋是負(fù)反饋。試分別求出電路的和，并畫出波特圖。 解：(1)決定電路下限頻率的是Ce ，因?yàn)樗诨芈返牡刃щ娮枳钚?。解?1)電壓放大倍數(shù)的表達(dá)式： (2)和分別為：； ∵，∴