思考題與習(xí)題3-答案要點(diǎn)VIP

1、思考題與習(xí)題33-1 填空：解：(1)集成運(yùn)放電路采用直接耦合的原因是(為了便于集成)；(2)集成運(yùn)放電路的輸入級(jí)采用差分放大電路的主要原因是為了(抑制零漂)；(3)集成運(yùn)放電路的中間級(jí)通常采用(共射)組態(tài)放大電路；(4)某集成運(yùn)放的共模增益和差模增益分別為2db和100db,它的共模抑制比為(98db);(5)理想集成運(yùn)放線性區(qū)有而非線性區(qū)沒有的特性是(虛短特性)。3-2 集成運(yùn)放有通用型、高阻型、高速型、低功耗型、高精度型、高壓型和大功率型 等不同類型。選擇：解：(1)放大微弱信號(hào)，應(yīng)選(高精度型)集成運(yùn)放；(2)放大變化緩慢的信號(hào)，應(yīng)選(通用型)集成運(yùn)放；(3)放大10700mhz的信號(hào)

2、，應(yīng)選(高速型)集成運(yùn)放；(4)遙控器中使用，應(yīng)選(低功耗型)集成運(yùn)放；(5)放大內(nèi)阻很大的信號(hào)，應(yīng)選(高阻型)集成運(yùn)放。3- 3根據(jù)要求選擇合適的反饋類型或組態(tài)。解：(1)為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)選擇(直流負(fù)反饋)；(2)為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)選擇(電壓負(fù)反饋)；(3)為了將輸入電壓轉(zhuǎn)換為電流，應(yīng)選擇(電流串聯(lián)負(fù)反饋)；(4)為了提高輸入電阻，減小輸出電阻，應(yīng)選擇(電壓串聯(lián)負(fù)反饋)；(5)為了產(chǎn)生自激振蕩，應(yīng)選擇(正反饋)。523-4 一個(gè)負(fù)反饋放大電路的開環(huán)增益a = 10 ,反饋系數(shù) f=10 ,試分別按照a -1 af =和af定一計(jì)算電路的閉環(huán)增益，并比較兩種計(jì)算結(jié)果的誤差。若a=100

3、,1 aff2 一. .f =10 ,重復(fù)以上計(jì)算，再次比較它們的計(jì)算結(jié)果，說明后者的計(jì)算誤差為什么比前者 大？解：5_2(1) a =10 , f =1055a a1051051 af = =5t =3 : 99.9af = 1001 af 110 101 10f此時(shí)二者誤差很小，約為0.1%。(2) a =100 , f =10立a a1001001af = =2 = - 50af 1001 af 1 100 102f此時(shí)二者誤差很大，高達(dá) 50%誤差之所以遠(yuǎn)比前者大，主要原因是后者運(yùn)放的開環(huán)增益太小，不符合a 1af =七一要求的深度負(fù)反饋條件 1 + af 1 o1 af f3-5找出

4、題3-5圖所示各電路中的反饋網(wǎng)絡(luò)元件，判斷它們的反饋極性和組態(tài)，并用multisim軟件仿真電路的工作情況。(a)(c)(b)題3-5圖解：(1)圖 a反饋網(wǎng)絡(luò)元件：r、r2圖b反饋網(wǎng)絡(luò)元件：r(3)圖 c反饋網(wǎng)絡(luò)元件：r、r反饋極性與組態(tài)：電壓串聯(lián)正反饋反饋極性與組態(tài)：電壓并聯(lián)負(fù)反饋反饋極性與組態(tài)：電流串聯(lián)負(fù)反饋(4)仿真：略。3-6反饋放大電路如題 3-6圖所示。題3-6圖解：(1)找出電路中的級(jí)間反饋網(wǎng)絡(luò)元件，判斷它們的反饋極性和組態(tài)；級(jí)間反饋網(wǎng)絡(luò)元件：r、r、r反饋極性與組態(tài)：電壓并聯(lián)負(fù)反饋(2)如果r8開路，電路還能否正常放大？要求簡單說明理由：如果r開路，電路不能正常放大，因?yàn)榇藭r(shí)

5、運(yùn)放a處于開環(huán)狀態(tài)而構(gòu)成電壓比較器。(3)用multisim軟件仿真電路的工作情況。略。3-7反饋放大電路如題 3-7圖所示。解:(1)題3- 7圖ui計(jì)算該電路的電壓增益aufuo1、aufuououolr3,r iuiuiuouoo1uir3=auf2aufuolrluouoir3uiuorlr4ui01uir4rlr3rr1r415(2)試在級(jí)間引入負(fù)反饋，以改善放大電路的性能，并指出該級(jí)間負(fù)反饋的組態(tài):題3-7圖修改級(jí)間負(fù)反饋的組態(tài)：電流并聯(lián)負(fù)反饋；(3)用multisim軟件仿真電路的工作情況，說明增加級(jí)間負(fù)反饋前、后電路電壓增 益的變化情況：仿真略。增加級(jí)間負(fù)反饋后，電路的電壓增益

6、變小了。3- 8反饋放大電路如題 3- 8圖所示。r5題3-8圖解：(1)找出電路中的級(jí)間反饋網(wǎng)絡(luò)元件，判斷它們的反饋極性和組態(tài)：級(jí)間反饋網(wǎng)絡(luò)元件：r、r、r、a3、r、r10、r2;反饋極性與組態(tài)：電壓串聯(lián)負(fù)反饋；(2)推導(dǎo)u03與uo的關(guān)系式；r7uo3 - u 4 - u 3 一 二二uor6 r7(3)推導(dǎo)uo與u的關(guān)系式，計(jì)算電路的電壓增益、輸入電阻和輸出電阻；r2r2r7ui = u1 uo3 - uo& r(r2 r10)(r6 r7) uo (r2 r10)(r r7)auf = - =ttuir2r7n ,r0 =0(4)分別用multisim軟件仿真 r=r、r=0、r9

7、=0 r2 = 0和r0 =七時(shí)電路 的工作情況，觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。仿真略。r=ri、r=0、r=0三種情況的仿真結(jié)果相同，都能正常放大；r2 = 0和ri。=兩種情況的仿真結(jié)果相同，都不能正常放大，因?yàn)榇藭r(shí)a處于開環(huán)狀態(tài)而構(gòu)成電壓比較器。3- 9反饋放大電路如題 3- 9圖所示，已知 r = r。r題3-9圖解：(1)判斷a2支路對u構(gòu)成的反饋極性和組態(tài)：電壓并聯(lián)負(fù)反饋。(2)推導(dǎo)uo2與u。、uo與ui的關(guān)系式： ruo2u。構(gòu)成反相比例運(yùn)算電路，因此 uo2 = - uo = -uorui、uo2對uo構(gòu)成同相加法運(yùn)算電路。由于rruuiuo2 =0.5ui 0.5uo2 =0.5u

8、- 0.5uor r r rr=u = uo = 0. 5uok 1 -koor r因此 uo =0.5ui。(3)如果r,開路，電路還能否正常放大？電路的電壓增益會(huì)如何變化？要求簡單說明理由，并用 multisim軟件仿真驗(yàn)證該結(jié)論：如果r開路，電路能正常放大，因?yàn)閍仍然工作在線性區(qū)；電路的電壓增益將增大，因?yàn)樗コ?a2支路的負(fù)反饋，而負(fù)反饋會(huì)降低電壓增益；multisim軟件仿真驗(yàn)證了這些 結(jié)論。3-10設(shè)計(jì)一個(gè)比例運(yùn)算電路，要求輸入電阻為20kq,電壓增益為-50。解:由于電壓增益為負(fù)值，所以應(yīng)使用反相比例運(yùn)算電路形式，如題3-10圖所示。由于輸入電阻ri =r ,因此，r1 =20

9、kc ;由于電壓增益為au = -r3 = -50 ,因此有 rir3 =50r =1 0 ck0 ;平衡電阻 旦=電0 =201000球19.6kq。ifrf題3-10圖反相比例運(yùn)算電路3-11某運(yùn)算電路如題 3-11圖所示，試推導(dǎo)電路的運(yùn)算表達(dá)式，并說明電路的功能。 解：題3-11圖u_ =(r2 r3)/r“r2u0r4 (r2 r)rr2 r3-u 二 uir4 (r2 r3)/ r(qr3)r4(r2 r3 r) r5(r2a)uo =ui =uir(r2 r3)/r5r2r5功能：同相比例運(yùn)算電路。3-12某運(yùn)算電路如題 3-12圖所示，已知 r/r2 = r3r,試推導(dǎo)電路的運(yùn)算

10、表 達(dá)式，并說明該電路的功能。解:r2rr3u =ui1 ui2 =u_ =uor1r2r1r2r3r4uor3rr2ui1r1r2ui2題3-12圖功能：同相加法運(yùn)算電路。r6riui10-a1+uolr4-a2+3-13某運(yùn)算電路如題 3-13圖所示，已知r3/r, = r4/r6 ,試求電路的運(yùn)算表達(dá)式, 并說明該電路的功能。該電路與實(shí)現(xiàn)同樣功能的基本電路相比，具有什么優(yōu)點(diǎn)？r3zn題3-13圖解：第一級(jí)為同相比例運(yùn)算電路，故uo1 = (1) ui1r1第二級(jí)為減法運(yùn)算電路。uo1單獨(dú)作用（ui2接地）時(shí)為反相比例運(yùn)算電路，輸出,r6r3、r6uo =u01 =一(1) ui1r4rr

11、4當(dāng)ui2單獨(dú)作用（uo1接地）時(shí)為同相比例運(yùn)算電路，輸出r6uo = (1 , )ui2r4據(jù)疊加定理，總輸出電壓r3r4- =r1r6uiui $ r 5(1r6) 供- uo =(1r6)(ui2 - ui1)r4可見整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算功能。與實(shí)現(xiàn)同樣功能的基本電路相比，具有輸入電阻高的優(yōu)點(diǎn)。3-14 某運(yùn)算電路如題 3-14圖所示，試求該電路的 運(yùn)算表達(dá)式，并說明電路的功能。解：根據(jù)虛短特性和疊加定理，有ui2 ”rf10kor2200kor4u_ u 二-ui3r3r4r3r3r4ui410kor3ui3 -15kor4uo200ko題3-14圖eui3 34=20%30 ui,5

12、 2005 200205205uo =u yu1 .b)rf =u tu1 .ik) 200rr21010二 u - 20ui1 20u - 20ui2 20u； .= 41u - 20!- 20ui2=41 c200ui3 ui4)-20uii -20ui2 205205= 40ui3 ui4 - 20uii -20ui2可見整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)加減運(yùn)算功能。3-15某運(yùn)算電路如題 3-15圖所示，試推導(dǎo)uo與5的關(guān)系式，并說明電路的功能。題3-15圖解:u二=uh1=ui1， uq = u42=ui2， ui =ui1 ui2 ,uo=uo1- uo2u 二 一 u 2 uo1 - uo2一 ?r

13、3rr3r2ui1 - ui2 uo1 - uo2 一 ?r3rr3r2ui _ uor3 一 w r3r2r r3 ruo 二uir3功能：同相差分比例運(yùn)算電路。3-16某運(yùn)算電路如題3-16圖所示，分別說出a、4、a3構(gòu)成的各個(gè)單元電路的名 稱，并求電路的運(yùn)算表達(dá)式。假設(shè)r6 = r7、r8 = r9o解：a構(gòu)成的單元電路名稱：電壓跟隨器；4構(gòu)成的單元電路名稱：反相比例運(yùn)算電路；a3構(gòu)成的單元電路名稱：減法運(yùn)算電路。電路的運(yùn)算表達(dá)式:r2r8uii題3-16圖ui2uouo1 =ui1uo2r5r3ui2uo =-(uo2 -u01) = - (ui1r6r6r5ui2)r33-17 某運(yùn)

14、算電路如題 3-17圖所示，試求該電路的運(yùn)算表達(dá)式，并說明電路的功能。cui2r-一ui1ruoiic：題3-17圖解：電路是反饋放大器結(jié)構(gòu)，具有“虛短” (u+= u_)和“虛斷 (i + = i_ = 0) 特性。首先列出u1和ui2所在回路的電流方程ui1 - u _ c du m=ctdtui2 -u_ d(u_-uo)一 c兩式相減，整理后可得ui1 -ui2duo二 crdt1,、，,所以 uo = (ui1-ui2)dt rc即，輸出電壓是差模輸入電壓的積分。3-18電壓比較器電路如題 3-18圖所示。uiri1 hi20k qr25v ur20k qr3t2kqdzuouz=6

15、v題3-18圖解：(1)確定它的閾值電壓 ut：電路中的運(yùn)放工作在開環(huán)模式，無虛短特性，但有 虛斷特性。u _ = urui -u rrir2ui -5r2 =5i20 =2.5 0.5ui20 20當(dāng)u_ u+時(shí)，運(yùn)放輸出為-uom ,此時(shí)輸出端連接的穩(wěn)壓二極管正向?qū)?，輸出電?uo =-0.7v ;當(dāng)u_u+時(shí)，運(yùn)放輸出為 穩(wěn)壓狀態(tài)，出電壓 uo = 坨v 。+u om ,此時(shí)輸出端連接的穩(wěn)壓二極管反向擊穿，工作在閾值電壓ut是輸出跳變時(shí)對應(yīng)的uiut值，可由u_=u + =0求出ui值:2.5一 二-5v 0.5uo /v 八(2)畫出它的電壓傳輸特性:見題3-18解圖。(3)說明電阻

16、r和穩(wěn)壓二極管dz的作用。r3在電路中起限流作用，保護(hù)穩(wěn)壓二極管dz。穩(wěn)壓二極管dz的作用是輸出限幅。3-19由理想運(yùn)放ai、a2構(gòu)成的兩個(gè)比較器，能分別將如題題3-18解圖3-19圖a所示的正弦電壓ui=6sin uv)整形為如題3-19圖b、題3-19圖c所示的uo1、uo2波形。ui/v(c)題3-19圖解:(1)說明aa2分別構(gòu)成哪種類型的比較器：ai構(gòu)成單限電壓比較器，a2構(gòu)成遲滯電壓比較器；(2)分別求出這兩個(gè)比較器的閾值電平：ai構(gòu)成單限電壓比較器，閾值電平ut =6sin =4 24v4a2構(gòu)成遲滯電壓比較器，閾值電平ut+=6sin4=4.24v , ut =6sin更=t.

17、24v。4一 43-20電壓比較器如題 3-20圖所示,已知穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓u z = 6v 。試畫出它的電壓傳輸特性曲線，并用 multisim軟件仿真電路的工作情況。題3-20解圖ui+dz題3-20圖解：不管輸入電壓的極性如何，穩(wěn)壓管都是穩(wěn)壓導(dǎo)通的，因此電路始終存在負(fù)反饋。由于門限電壓ut=0,故構(gòu)成雙向限幅過零比較器，輸出電壓u。= uz =6v ,電壓傳輸特性如題3-20解圖所示。3-21根據(jù)使用需求，選擇集成運(yùn)放的應(yīng)用電路。解：(1)欲實(shí)現(xiàn)電壓增益 au =100,應(yīng)選用同相比例運(yùn)算電路。(2)某信號(hào)中疊加有 3v直流電壓，欲去除該直流成分，應(yīng)選用高通濾波器電路。(3)欲比較兩個(gè)電壓信號(hào)的大小，且具有一定的抗干擾能力，應(yīng)選用遲滯比較器電路。(4)欲將方波電壓轉(zhuǎn)換為三角波電壓，應(yīng)選用積分電路。(5)為了抑制高頻干擾，應(yīng)選用低通濾波器電路。(6)為了防止50hz電網(wǎng)電壓的干擾，應(yīng)選用帶阻濾波器電路。 (7)欲產(chǎn)生1khz的正弦波信號(hào)，應(yīng)選用正弦波振蕩器電路。3- 22 設(shè)計(jì)一個(gè)一階有源低通濾波器電路，要求通帶增益aum=5 ,截止頻率fh = 1000hz ,反饋電阻選擇40kc ,電容選擇0.1件。解：電路結(jié)構(gòu)如題3-22解圖所示。根據(jù)題意，rf =40