模擬電子電路讀圖題解

1、第十一章 模擬電子電路讀圖習(xí) 題 11.1 電路如圖P11.1所示，其功能是實(shí)現(xiàn)模擬計(jì)算，求解微分方程。 （1）求出微分方程； （2）簡(jiǎn)述電路原理。圖P11.1 解：（1）設(shè)A1、A3的輸出電壓分別為uO1、uO3。由于每個(gè)集成運(yùn)放均引入了負(fù)反饋，根據(jù)“虛斷” 和“虛短”可得下列關(guān)系式及微分方程： （2）當(dāng)參數(shù)選擇合適時(shí)，輸入合適uI，便可在輸出得到模擬解uO。 11.2 圖P11.2所示為反饋式穩(wěn)幅電路，其功能是：當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，輸出電壓基本不變。主要技術(shù)指標(biāo)為 （1）輸入電壓波動(dòng)20時(shí)，輸出電壓波動(dòng)小于0.1； （2）輸入信號(hào)頻率從502000Hz變化時(shí)，輸出電壓波動(dòng)小于0.1； （3）

2、負(fù)載電阻從10k變?yōu)? k時(shí)，輸出電壓波動(dòng)小于0.1。 要求： （1）以每個(gè)集成運(yùn)放為核心器件，說(shuō)明各部分電路的功能； （2）用方框圖表明各部分電路之間的相互關(guān)系； （3）簡(jiǎn)述電路的工作原理。 提示：場(chǎng)效應(yīng)管工作在可變電阻區(qū)，電路通過(guò)集成運(yùn)放A3的輸出控制場(chǎng)效應(yīng)管的工作電流，來(lái)達(dá)到調(diào)整輸出電壓的目的。圖P11.2 解：（1）A1：反相比例運(yùn)算電路；A2：半波精密整流電路；A3：二階低通濾波器；T：等效成可變電阻。（2）圖P11.2所示電路的方框圖如解圖P11.2所示。解圖P11.2 （3）當(dāng)參數(shù)選擇合適時(shí)，若ui幅值增大導(dǎo)致uO增大，則rds減小，使得uO1、uO2減小，從而使uO減小，趨于原

3、來(lái)數(shù)值。過(guò)程簡(jiǎn)述如下： uIuOrDSuO1uO2 uO 若ui幅值減小，則各物理量的變化與上述過(guò)程相反。 11.3 在圖P11.2所示電路中，參數(shù)如圖中所標(biāo)注。設(shè)場(chǎng)效應(yīng)管D-S之間的等效電阻為rds。 （1）求出輸出電壓uO與輸入電壓uI、rds的運(yùn)算關(guān)系式；說(shuō)明當(dāng)uI增大時(shí)，rds應(yīng)如何變化才能使uO穩(wěn)幅？ （2）當(dāng)uI為1kHz的正弦波時(shí)，定性畫出uO和uO2的波形。 （3）uO3是直流信號(hào)，還是交流信號(hào)，為什么？為使uO穩(wěn)幅，當(dāng)uI因某種原因增大時(shí)，uO3的幅值應(yīng)當(dāng)增大，還是減小，為什么？ （4）電位器RW的作用是什么？解：（1）列A1反相輸入端的節(jié)點(diǎn)電流方程可得 為了在uI 變化時(shí)u

4、O 基本不變，uI增大時(shí)rds應(yīng)減小。 （2）A2與D1、D2、R6等組成半波整流電路，uO2和uO的關(guān)系為 因此波形如解圖P11.3所示。（3）uO3為直流信號(hào)，因?yàn)锳3組成了 解圖P11. 3二階低通濾波器，所以u(píng)O3是uO2的平均值。 uI增大時(shí)uO3應(yīng)增大；因?yàn)橹挥衭O3增大rDS才會(huì)減小。 （4）調(diào)零。 11.4 在圖P11.2所示電路中，設(shè)場(chǎng)效應(yīng)管d-s之間的等效電阻為rds。為了使得輸入電壓uI波動(dòng)20時(shí)，輸出電壓uO波動(dòng)小于0.1，rds應(yīng)變化百分之多少？解：當(dāng)uI變化20時(shí)，uO變化0.1。根據(jù) ，此時(shí)（）變化0.5%，即變化0.5% 。 11.5 五量程電容測(cè)量電路如圖P1

5、1.5所示，CX為被測(cè)電容，輸出電壓uO是一定頻率的正弦波，uO經(jīng)AC/DC轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換，送入數(shù)字顯示器，即可達(dá)到測(cè)量結(jié)果。（1）以每個(gè)集成運(yùn)放為核心器件，說(shuō)明各部分電路的功能；（2）用方框圖表明各部分電路之間的相互關(guān)系；（3）簡(jiǎn)述電路的工作原理。圖P11.5 解：（1）A1：文氏橋振蕩電路；A2：反相比例運(yùn)算電路；A2：CAC（電容交流電壓）轉(zhuǎn)換電路；A4：帶通濾波器。（2）圖P11.5所示電路的方框圖如解圖P11.5所示。解圖P11.5 （3）文氏橋振蕩電路輸出頻率為f0的正弦波，經(jīng)反相比例運(yùn)算電路作用于被測(cè)電容，通過(guò)C-AC電路轉(zhuǎn)換成與電容容量成正比的交流電壓，再通過(guò)中心頻率為f0的

6、帶通濾波器輸出頻率為f0的交流信號(hào)，因此輸出交流電壓的幅值正比于電容容量。 為了保證在每個(gè)測(cè)量檔內(nèi)被測(cè)電容所轉(zhuǎn)換的輸出電壓最大值均相等，CAC電路在不同檔的反饋電阻阻值不同，容量越高的檔，阻值越小，以保證轉(zhuǎn)換系數(shù)的最大值基本不變。 可參考P575P576。 11.6 電路如圖P11.5所示，試求解： （1）uO1的頻率； （2）uO2與uO1的運(yùn)算關(guān)系式； （3）在五個(gè)量程中，uO3與uO2的各運(yùn)算關(guān)系式； （4）A4及其有關(guān)元件所組成的電路的中心頻率為多少？解：（1）uO1的頻率 （2）uO2與uO1的運(yùn)算關(guān)系式 （3）uO3與uO2的各運(yùn)算關(guān)系式 測(cè)量檔自低向高Rf分別為1M、100k、1

7、0k、1k、100。（4）帶通濾波器的中心頻率 11.7 電路如圖P11.5所示?；卮鹣铝袉?wèn)題： （1）在不同量程下，uO3與uO2轉(zhuǎn)換系數(shù)的最大值為多少？為什么這樣設(shè)計(jì)？簡(jiǎn)述理由。 （2）為什么uO1的頻率和由A4及其有關(guān)元件所組成的電路的中心頻率相同？簡(jiǎn)述理由。 （3）二極管D1D4的作用是什么？ 解：（1）在不同量程下，uO3與uO2轉(zhuǎn)換系數(shù)的最大值均為。 為了保證在每個(gè)測(cè)量檔內(nèi)被測(cè)電容所轉(zhuǎn)換的輸出電壓最大值均相等，以便作為所接A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入電壓，C-AC電路在不同檔的反饋電阻阻值不同，容量越高的檔，阻值越小，以保證轉(zhuǎn)換系數(shù)的最大值基本不變。 （2）為了濾去其它頻率的干擾和噪聲，便

8、于測(cè)量。 （3）二極管D1D4起限幅作用，D1、D2限制A2的輸出電壓幅值，D3、D4限制A3的凈輸入電壓幅值，以保護(hù)運(yùn)放。此外，在誤操作（即帶電操作）時(shí)，也為被測(cè)電容提供低阻放電回路，以保護(hù)測(cè)量電路。11.8 直流穩(wěn)壓電源如圖11.8所示。 （1）用方框圖描述電路各部分的功能及相互之間的關(guān)系； （2）已知W117的輸出端和調(diào)整端之間的電壓為1.25V，3端電流可忽略不計(jì)，求解輸出電壓UO1和UO2的調(diào)節(jié)范圍，并說(shuō)明為什么稱該電源為“跟蹤電源”？圖P11.8解：（1）方框圖如解圖P11.8所示。解圖P11.8 （2）輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為 因?yàn)樵谡{(diào)節(jié)R2時(shí)，UO2的數(shù)值始終和UO1保持相等，故稱之

9、為“跟蹤電源”。 11.9 電路如圖P11.8所示。已知W117的輸出端和調(diào)整端之間的電壓為1.25V，3端電流可忽略不計(jì)，輸出電流的最小值為5mA；1和2端之間電壓大于3V才能正常工作，小于40V才不至于損壞；晶體管T1飽和管壓降的數(shù)值為3V；電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10 。（1）求解輸出電壓UO1和UO2的調(diào)節(jié)范圍； （2）為使電路正常工作，在電網(wǎng)電壓為220V時(shí)，UI的取值范圍為多少？（3）若在電網(wǎng)電壓為220V時(shí)，UI32V，則變壓器副邊電壓有效值U2約為多少伏？ 解：（1）輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為 （2）根據(jù)方程組 輸入電壓的取值范圍為22.137.5V。 （3）變壓器副邊電壓有效值 11.10 電路如圖P11.8所示?；卮鹣铝袉?wèn)題