模擬電子技術基礎第四版(童詩白)課后答案第七章

1、第7章 信號的運算和處理自測題一、現有電路：A.反相比例運算電路 B.同相比例運算電路C.積分運算電路 D.微分運算電路E.加法運算電路 F.乘方運算電路選擇一個合適的答案填入空內。(1)欲將正弦波電壓移相90o，應選用( C )。(2)欲將正弦波電壓轉換成二倍頻電壓，應選用( F )。(3)欲將正弦波電壓疊加上一個直流量，應選用( E )。(4)欲實現A u=100 的放大電路，應選用( A )。(5)欲將方波電壓轉換成三角波電壓，應選用( C )。(6)欲將方波電壓轉換成尖頂波波電壓，應選用( D )。二、填空：(1)為了避免50Hz 電網電壓的干擾進入放大器，應選用( 帶阻 )濾波電路。

2、(2)已知輸入信號的頻率為10kHz 12kHz ，為了防止干擾信號的混入，應選用( 帶通 )濾波電路(3)為了獲得輸入電壓中的低頻信號，應選用( 低通 )濾波電路。(4)為了使濾波電路的輸出電阻足夠小，保證負載電阻變化時濾波特性不變，應選用( 有源 )濾波電路。三、已知圖T7.3所示各電路中的集成運放均為理想運放，模擬乘法器的乘積系數k大于零。試分別求解各電路的運算關系。 (a) (b)圖T7.3解：圖(a)所示電路為求和運算電路，圖(b)所示電路為開方運算電路。它們的運算表達式分別為： (a) (b) 習題本章習題中的集成運放均為理想運放。7.1填空：(1) ( 同相比例 )運算電路可實現

3、Au1 的放大器。(2) ( 反相比例 )運算電路可實現Au0 的放大器。(3) ( 微分 )運算電路可將三角波電壓轉換成方波電壓。(4)( 同相求和 )運算電路可實現函數，a、b和c均大于零。(5) ( 反相求和 )運算電路可實現函數，a、b和c均小于零。(6)( 乘方 )運算電路可實現函數。7.2電路如圖P7.2所示，集成運放輸出電壓的最大幅值為±14V，填表。 (a) (b)圖P7.2uI/V0.10.51.01.5uO1/VuO2/V 解： ； 。當集成運放工作到非線性區(qū)時，輸出電壓不是+14V , 就是-14V。 uI/V0.10.51.01.5uO1/V-1-5-10-1

4、4uO2/V1.15.511147.3 設計一個比例運算電路，要求輸入電阻，比例系數為-100。解：可采用反相比例運算電路，電路形式如圖P7.2(a)所示。 ； 。 7.4電路如圖P7.4所示，試求其輸入電阻和比例系數。解：由圖可知，而 解得： 圖P7.47.5電路如圖P7.4所示，集成運放輸出電壓的最大幅值為±14V，為2V的直流信號。分別求出下列各種情況下的輸出電壓：(1)R2短路； (2) R 3短路； (3) R 4短路； (4) R 4斷路。解：(1) R2短路時，R 4相當于開路（R 4上無電流流過）。；(2) R 3短路時，R 4對反饋網絡無影響。；(3) R 4短路時

5、，電路無反饋。 ；(4) R 4斷路時，。7.6試求圖P7.6所示各電路輸出電壓與輸入電壓的運算關系式。(a) (b) (c) (d) 圖P7.6 解：在圖示各電路中，集成運放的同相輸入端和反相輸入端所接總電阻均相等。各電路的運算關系式分析如下：(a) (b) (c) (d) 7.7在圖P7.6所示各電路中，集成運放的共模信號分別為多少？寫出表達式。解：因為集成運放同相輸入端和反相輸入端之間凈輸入電壓為零，所以它們的電位就是集成運放的共模輸入電壓。圖示各電路中集成運放的共模信號分別為：(a) (b) (c) (d) 7.8圖P7.8所示為恒流源電路，已知穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，試求負載電阻中的電

6、流。解：。圖P7.87.9電路如圖P7.9所示。(1)寫出與、的運算關系式；(2)當RW的滑動端在最上端時，若，則=？(3)若的最大幅值為±14V，輸入電壓最大值，為了保證集成運放工作在線性區(qū)，R2的最大值為多少？圖P7.9解：(1) A2同相輸入端電位輸出電壓 或 (2) 將， 代入上式，得。(3) 根據題目所給參數，的最大值為20mV 。若R1為最小值，則為保證集成運放工作在線性區(qū)，=20mV時集成運放的輸出電壓應為14V ，寫成表達式為故7.10分別求解圖P7.10所示各電路的運算關系。 (a) (b) (c) 圖P7.10解：圖(a)所示為反相求和運算電路；圖(b)所示的A1

7、組成同相比例運算電路，A2組成加減運算電路；圖(c)所示的A1、A2、A3均組成為電壓跟隨器電路，A4組成反相求和運算電路。(a)設R3、R4、R5的節(jié)點為M ，則 (b)先求解，再求解。 (c)A1、A2、A3的輸出電壓分別為uI1、uI2、uI3，由于在A4組成的反相求和運算電路中反相輸入端和同相輸入端外接電阻阻值相等，所以7.11在圖P7.11(a)所示電路中，已知輸入電壓uI的波形如圖(b)所示，當t=0時uC =0。試畫出輸出電壓uO的波形。 (a) (b)圖P7.11 解：輸出電壓的表達式為當uI為常量時：若t=0時uO =0；則當t=5mS時，。 當t=15mS時，。因此輸出波形

8、如解圖P7.11所示。解圖P7.11 7.12已知圖P7.12所示電路輸入電壓uI的波形如圖P7.11 (b)所示，且當t=0時uC =0。試畫出輸出電壓uO 的波形。 圖P7.12 解圖P7.12 解：圖中可見，即：；輸出電壓與輸入電壓的運算關系為：或：設當t=0時，uC =0。分段畫出波形如解圖P7.12所示。7.13試分別求解圖P7.13所示各電路的運算關系。 (a) (b) (c) (d) 圖P7.13 解：利用節(jié)點電流法，可解出各電路的運算關系分別為：( a ) ( b ) 設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 ) 7.14在圖P7.1

9、4所示電路中，已知，。圖P7.14(1)試求出uO與uI的運算關系。(2)設t=0時uO=0，且uI由零躍變?yōu)?1V，試求輸出電壓由零上升到6V 所需要的時間。解：(1)因為A2構成電壓跟隨器，電容上的電壓。A1為求差運算電路，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 = 0.6S。即經0.6 秒輸出電壓達到6V 。7.15試求出圖P7.15 所示電路的運算關系。 圖P7.15 解：設A2的輸出為uO2。因為R1的電流等于C 的電流，所以：又因為A2組成以uO為輸入的同相比例運算電路，所以： 比較以上兩式，得：7.16在圖P7.16所示電路中，已知

10、uI1= 4V ，uI2=1V ?；卮鹣铝袉栴}：圖P7.16(1)當開關S 閉合時，分別求解A 、B 、C 、D 和uO的電位；(2)設t =0時S 打開，問經過多長時間uO= 0 ? 解：(1) 對A1、A2而言，都工作在同相比例運算狀態(tài)，；。由于三個R從上而下流過同一電流，；。當開關S 閉合時，A3輸出， 。 (2) t =0時S 打開，A3為積分電路，；因為A4為求差電路，。 令上式為零，求出 。7.17為了使圖P7.17所示電路實現除法運算，(1)標出集成運放的同相輸入端和反相輸入端；(2)求出uO和uI1、uI2的運算關系式。 圖P7.17解：(1)為了保證電路引入負反饋，A 的上端

11、為“+”，下端為“ ”。(2)根據模擬乘法器輸出電壓和輸入電壓的關系和節(jié)點電流關系，可得 ； 所以7.18求出圖P7.18所示各電路的運算關系。 (a) (b)圖P7.18解：電路(a)實現求和、除法運算，電路(b)實現一元三次方程。它們的運算關系式分別為:(a) ， (b) 。7.19在下列各種情況下，應分別采用哪種類型（低通、高通、帶通、帶阻）的濾波電路。 (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； (3)從輸入信號中取出低于2kHz 的信號； (4)抑制頻率為100kHz 以上的高頻干擾。解：(1)帶阻濾波器； (2)帶通濾波器(3)低通濾波器 (4

12、)低通濾波器 7.20試說明圖P7.20所示各電路屬于哪種類型的濾波電路，是幾階濾波電路。(a) (b) (c) (d) 圖P7.20解：圖(a)所示電路為一階高通濾波器。 圖(b)所示電路二階高通濾波器。圖(c)所示電路二階帶通濾波器。 圖(d)所示電路二階帶阻濾波器。7.21設一階HPF 和二階LPF的通帶放大倍數均為2 ，通帶截止頻率分別為100 Hz 和2k Hz 。試用它們構成一個帶通濾波電路，并畫出幅頻特性。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。將兩個濾波器串聯，就構成一個帶通濾波電路。其通帶放大倍數為： 。 通帶增益 幅頻特性如解圖P7.21 所示。 解圖P7.217.22在圖7.3.9 （P364）所示電路中，已知通帶放大倍數為2 ，截止頻率為1kHz , C 取值為1F。試選取電路中各電阻的阻值。解：因為通帶放大倍數,所以。因為，代入數據，得出：。為使得集成運放同相輸入端和反相輸入端所接電阻相等，則。7.23試分析圖P7.23所示電路的輸出uO1、 uO2和uO3分別具有哪種濾波特