8章知識資料波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換題解

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。PAGE1第頁/共頁第八章波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換自測題一、判斷下列說法是否準(zhǔn)確，用“√”或“×”表示判斷結(jié)果。（1）在圖T8.1所示方框圖中，若φF＝180°，則惟獨(dú)當(dāng)φA＝±180°時(shí)，電路才干產(chǎn)生正弦波振蕩。（）圖T8.1（2）只要電路引入了正反饋，就一定會產(chǎn)生正弦波振蕩。（）（3）凡是振蕩電路中的集成運(yùn)放均工作在線性區(qū)。（）（4）非正弦波振蕩電路與正弦波振蕩電路的振蕩條件徹低相同。（）解：（1）√（2）×（3）×（4）×二、改錯(cuò)：改正圖T8.2所示各電路中的錯(cuò)誤，使電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩。要求不能改變放大電路的基本接法（共射、共基、共集）。圖T8.2解：（a）加集電極電阻Rc及放大電路輸入端的耦合電容。（b）變壓器副邊與放大電路之間加耦合電容，改同銘端。三、試將圖T8.3所示電路合理連線，組成RC橋式正弦波振蕩電路。圖T8.3解：④、⑤與⑨相連，③與⑧相連，①與⑥相連，②與⑦相連。如解圖T8.3所示。解圖T8.3四、已知圖T8.4（a）所示方框圖各點(diǎn)的波形如圖（b）所示，填寫各電路的名稱。電路1為，電路2為，電路3為，電路4為。圖T8.4解：正弦波振蕩電路，同相輸入過零比較器，反相輸入積分運(yùn)算電路，同相輸入滯回比較器。五、試分離求出圖T8.5所示各電路的電壓傳輸特性。圖T8.5解：圖（a）所示電路為同相輸入的過零比較器；圖（b）所示電路為同相輸入的滯回比較器，兩個(gè)閾值電壓為±UT＝±0.5UZ。兩個(gè)電路的電壓傳輸特性如解圖T8.5所示解圖T8.5六、電路如圖T8.6所示。圖T8.6（1）分離說明A1和A2各構(gòu)成哪種基本電路；（2）求出uO1與uO的關(guān)系曲線uO1＝f（uO）；（3）求出uO與uO1的運(yùn)算關(guān)系式uO＝f（uO1）；（4）定性畫出uO1與uO的波形；（5）說明若要提高振蕩頻率，則可以改變哪些電路參數(shù)，如何改變。解：（1）A1：滯回比較器；A2：積分運(yùn)算電路。按照，可得uO1與uO的關(guān)系曲線如解圖T8.6（a）所示。uO與uO1的運(yùn)算關(guān)系式解圖T8.6（4）uO1與uO的波形如解圖T8.6（b）所示。（5）要提高振蕩頻率，可以減小R4、C、R1或增大R2。習(xí)題8.1判斷下列說法是否準(zhǔn)確，用“√”或“×”表示判斷結(jié)果。（1）在圖T8.1所示方框圖中，產(chǎn)生正弦波振蕩的相位條件是φF＝±φA。（）（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φF＝0°，單管共集放大電路的φA＝0°，滿意正弦波振蕩的相位條件φA＋φF＝2nπ（n為整數(shù)），故合理銜接它們可以構(gòu)成正弦波振蕩電路。（）（3）在RC橋式正弦波振蕩電路中，若RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)中的電阻均為R，電容均為C，則其振蕩頻率f0＝1/RC。（）（4）電路只要滿意，就一定會產(chǎn)生正弦波振蕩。（）（5）負(fù)反饋放大電路不可能產(chǎn)生自激振蕩。（）（6）在LC正弦波振蕩電路中，不用通用型集成運(yùn)放作放大電路的緣故是其上限截止頻率太低。（）解：（1）√（2）×（3）×（4）×（5）×（6）√8.2判斷下列說法是否準(zhǔn)確，用“√”或“×”表示判斷結(jié)果。（1）只要集成運(yùn)放引入正反饋，就一定工作在非線性區(qū)。（）（2）當(dāng)集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，輸出電壓不是高電平，就是低電平。（）（3）普通情況下，在電壓比較器中，集成運(yùn)放不是工作在開環(huán)狀態(tài)，就是僅僅引入了正反饋。（）（4）倘若一個(gè)滯回比較器的兩個(gè)閾值電壓和一個(gè)窗口比較器的相同，那么當(dāng)它們的輸入電壓相同時(shí)，它們的輸出電壓波形也相同。（）（5）在輸入電壓從充足低逐漸增大到充足高的過程中，單限比較器和滯回比較器的輸出電壓均只躍變一次。（）（6）單限比較器比滯回比較器抗干擾能力強(qiáng)，而滯回比較器比單限比較器靈巧度高。（）解：（1）×（2）√（3）√（4）×（5）√（6）×8.3現(xiàn)有電路如下：RC橋式正弦波振蕩電路LC正弦波振蕩電路石英晶體正弦波振蕩電路挑選合適答案填入空內(nèi)，只需填入A、B或C。（1）制作頻率為20Hz～20kHz的音頻信號發(fā)生電路，應(yīng)選用。（2）制作頻率為2MHz～20MHz的接收機(jī)的本機(jī)振蕩器，應(yīng)選用。（3）制作頻率異常穩(wěn)定的測試用信號源，應(yīng)選用。解：（1）A（2）B（3）C8.4挑選下面一個(gè)答案填入空內(nèi)，只需填入A、B或C。A．容性B．阻性C．感性（1）LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時(shí)呈，在信號頻率大于諧振頻率時(shí)呈，在信號頻率小于諧振頻率時(shí)呈。（2）當(dāng)信號頻率等于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率或并聯(lián)諧振頻率時(shí)，石英晶體呈；當(dāng)信號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；其余情況下石英晶體呈。（3）當(dāng)信號頻率f＝f0時(shí)，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)呈。解：（1）BAC（2）BCA（3）B8.5判斷圖P8.5所示各電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩，簡述理由。設(shè)圖（b）中C4容量遠(yuǎn)大于其它三個(gè)電容的容量。圖P8.5解：圖（a）所示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。因?yàn)楣采浞糯箅娐份敵鲭妷汉洼斎腚妷悍聪啵é誂＝－180?），且圖中三級移相電路為超前網(wǎng)絡(luò)，在信號頻率為0到無窮大時(shí)相移為＋270?～0?，因此存在使相移為＋180?（φF＝＋180?）的頻率，即存在滿意正弦波振蕩相位條件的頻率f0（此時(shí)φA＋φF＝0?）；且在f＝f0時(shí)有可能滿意起振條件＞1，故可能產(chǎn)生正弦波振蕩。圖（b）所示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。因?yàn)楣采浞糯箅娐份敵鲭妷汉洼斎腚妷悍聪啵é誂＝－180?），且圖中三級移相電路為滯后網(wǎng)絡(luò)，在信號頻率為0到無窮大時(shí)相移為0?～－270?，因此存在使相移為－180?（φF＝－180?）的頻率，即存在滿意正弦波振蕩相位條件的頻率f0（此時(shí)φA＋φF＝－360?）；且在f＝f0時(shí)有可能滿意起振條件＞1，故可能產(chǎn)生正弦波振蕩。8.6電路如圖P8.5所示，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。因?yàn)閳D（a）所示電路在信號頻率為0到無窮大時(shí)相移為＋180°～0°，圖（b）所示電路在信號頻率為0到無窮大時(shí)相移為0°～－180°，在相移為±180°時(shí)反饋量為0，因而不可能產(chǎn)生正弦波振蕩。（2）可能。因?yàn)榇嬖谙嘁茷椤?80°的頻率，滿意正弦波振蕩的相位條件，且電路有可能滿意幅值條件，因此可能產(chǎn)生正弦波振蕩。8.7電路如圖P8.7所示，試求解：（1）RW的下限值；（2）振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。圖P8.7解：（1）按照起振條件kΩ。故RW的下限值為2kΩ。（2）振蕩頻率的最大值和最小值分別為8.8電路如圖P8.8所示，穩(wěn)壓管DZ起穩(wěn)幅作用，其穩(wěn)定電壓±UZ＝±6V。試估算：（1）輸出電壓不失真情況下的有效值；（2）振蕩頻率。解：（1）輸出電壓不失真情況下的峰值是穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，故其有效值（2）電路的振蕩頻率圖P8.88.9電路如圖P8.9所示。（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。（2）若R1短路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？（3）若R1斷路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？（4）若RF短路，則電路將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？（5）若RF斷路，則電路將產(chǎn)生圖P8.9什么現(xiàn)象？解：（1）上“－”下“＋”（2）輸出嚴(yán)重失真，幾乎為方波。（3）輸出為零。（4）輸出為零。（5）輸出嚴(yán)重失真，幾乎為方波。8.10圖P8.10所示電路為正交正弦波振蕩電路，它可產(chǎn)生頻率相同的正弦信號和余弦信號。已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓±UZ＝±6V，R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R，C1＝C2＝C。圖P8.10（1）試分析電路為什么能夠滿意產(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，并分離求出它們的峰值。解：（1）在特定頻率下，由A2組成的積分運(yùn)算電路的輸出電壓超前輸入電壓90o，而由A1組成的電路的輸出電壓滯后輸入電壓90o，因而和互為依存條件，即存在f0滿意相位條件。在參數(shù)挑選合適時(shí)也滿意幅值條件，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。（2）解方程組：可得正實(shí)根，求出。（3）輸出電壓u2最大值UO2max＝UZ＝6V對方程組中的第三式取模，并將代入可得，故。若uO1為正弦波，則uO2為余弦波，如解圖8.10所示。解圖P8.108.11分離標(biāo)出圖P8.11所示各電路中變壓器的同銘端，使之滿意正弦波振蕩的相位條件。圖P8.11解：圖P8.11所示各電路中變壓器的同銘端如解圖P8.11所示。解圖P8.118.12分離判斷圖P8.12所示各電路是否滿意正弦波振蕩的相位條件。圖P8.12解：（a）可能（b）不能（c）不能（d）可能8.13改正圖P8.12（b）（c）所示兩電路中的錯(cuò)誤，使之有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。解：應(yīng)在（b）所示電路電感反饋回路中加耦合電容。應(yīng)在（c）所示電路放大電路的輸入端（基極）加耦合電容，且將變壓器的同銘端改為原邊的上端和副邊的上端為同銘端，或它們的下端為同銘端。改正后的電路如解圖P8.13所示。解圖P8.138.14試分離指出圖P8.14所示兩電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)和負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)，并說明電路是否滿意正弦波振蕩的相位條件。圖P8.14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)：R3、C2和RW；負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)：C和L。電路滿意正弦波振蕩的相位條件。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。電路滿意正弦波振蕩的相位條件。8.15試分離求解圖P8.15所示各電路的電壓傳輸特性。圖P8.15解：圖（a）所示電路為單限比較器，uO＝±UZ＝±8V，UT＝－3V，其電壓傳輸特性如解圖P8.15（a）所示。圖（b）所示電路為過零比較器，UOL＝－UD＝－0.2V，UOL＝＋UZ＝＋6V，UT＝0V。其電壓傳輸特性如解圖P8.15（b）所示。圖（c）所示電路為反相輸入的滯回比較器，uO＝±UZ＝±6V。令求出閾值電壓UT1＝0VUT2＝4V其電壓傳輸特性如解圖P8.15（c）所示。圖（d）所示電路為同相輸入的滯回比較器，uO＝±UZ＝±6V。令得出閾值電壓其電壓傳輸特性如解圖P8.15（d）所示。圖（e）所示電路為窗口比較器，uO＝±UZ＝±5V，±UT＝±3V，其電壓傳輸特性如解圖P8.15（e）所示。解圖P8.158.16已知三個(gè)電壓比較器的電壓傳輸特性分離如圖P8.16（a）、（b）、（c）所示，它們的輸入電壓波形均如圖（d）所示，試畫出uO1、uO2和uO3的波形。圖P8.16解：按照三個(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，如解圖P8.16所示。解圖P8.168.17圖P8.17所示為光控電路的一部分，它將延續(xù)變化的光電信號轉(zhuǎn)換成離散信號（即不是高電平，就是低電平），電流I隨光照的強(qiáng)弱而變化。（1）在A1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i關(guān)系的傳輸特性。圖P8.17解：（1）A1工作在線性區(qū)（電路引入了負(fù)反饋）；A2工作在非線性區(qū)（電路僅引入了正反饋）。（2）uO與i關(guān)系式為uO1＝－iIR1＝－100iIuO與uO1的電壓傳輸特性如解圖P8.17（a）所示，因此uO與i關(guān)系的傳輸特性如解圖P8.17（b）所示。解圖P8.178.18設(shè)計(jì)三個(gè)電壓比較器，它們的電壓傳輸特性分離如圖P8.16（a）、（b）、（c）所示。要求合理挑選電路中各電阻的阻值，限定最大值為50kΩ。解：具有圖P8.16（a）所示電壓傳輸特性的電壓比較器為同相輸入的單限比較器。輸出電壓uO＝±UZ＝±6V，閾值電壓UT＝2V，電路如解圖P8.18（a）所示。具有圖P8.16（b）所示電壓傳輸特性的電壓比較器為反相輸入的滯回比較器。輸出電壓uO＝±UZ＝±6V；閾值電壓UT1＝0V，UT2＝2V，說明電路輸入有UREF作用，按照列方程，令R2＝50kΩ，可解出R1＝10kΩ，UREF＝1.2V。電路如解圖P8.18（b）所示。具有圖P8.16（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UOL＝0V，UOH＝6V，閾值電壓UT1＝0V，UT1＝2V。電路如解圖P8.18（c）所示。解圖P8.188.19在圖P8.19所示電路中，已知R1＝10kΩ，R2＝20kΩ，C＝0.01μF，集成運(yùn)放的最大輸出電壓幅值為±12V，二極管的動態(tài)電阻可忽略不計(jì)。（1）求出電路的振蕩周期；（2）畫出uO和uC的波形。圖P8.19解圖P8.19解：（1）振蕩周期T≈（R1＋R2）Cln3≈3.3mS（2）脈沖寬度T1≈R1Cln3≈1.1mSuO和uC的波形如解圖8.19所示。8.20圖P8.20所示電路為某學(xué)生所接的方波發(fā)生電路，試找出圖中的三個(gè)錯(cuò)誤，并改正。圖P8.20解圖P8.20解：圖P8.20所示電路中有三處錯(cuò)誤：（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。改正后的電路如解圖8.20所示。8.21波形發(fā)生電路如圖P8.21所示，設(shè)振蕩周期為T，在一個(gè)周期內(nèi)uO1＝UZ的時(shí)光為T1，則占空比為T1/T；在電路某一參數(shù)變化時(shí)，其余參數(shù)不變。挑選①增大、②不變或③減小填入空內(nèi)：圖P8.21當(dāng)R1增大時(shí)，uO1的占空比將，振蕩頻率將，uO2的幅值將；若RW1的滑動端向上移動，則uO1的占空比將，振蕩頻率將，uO2的幅值將；若RW2的滑動端向上移動，則uO1的占空比將，振蕩頻率將，uO2的幅值將。解：設(shè)RW1、RW2在未調(diào)節(jié)前滑動端均處于中點(diǎn)，則應(yīng)填入②，①，③；②，①，②；③，②；②。8.22在圖P8.21所示電路中，已知RW1的滑動端在最上端，試分離定性畫出RW2的滑動端在最上端和在最下端時(shí)uO1和uO2的波形。解：uO1和uO2的波形如解圖8.22所示。（a）RW2滑動端在最上端（b）RW2滑動端在最下端解圖8.228.23電路如圖P8.23所示，已知集成運(yùn)放的最大輸出電壓幅值為±12V，UI的數(shù)值在uO1的峰峰值之間。（1）求解uO3的占空比與UI的關(guān)系式；（2）設(shè)UI＝2.5V，畫出uO1、uO2和uO3的波形。圖P8.23解：在圖P8.23所示電路中，A1和A2組成矩形波-三角波發(fā)生電路.（1）在A2組成的滯回比較器中，令求出閾值電壓在A1組成的積分運(yùn)算電路中，運(yùn)算關(guān)系式為在二分之一振蕩周期內(nèi)，積分起始值uO1(t1)＝－UT＝－6V，終了值uO1(t1)＝－UT＝6V，uO2＝－UOM＝－12V，代入上式求出振蕩周期T＝20mS求解脈沖寬度T1：求解占空比：（2）uO1、uO2和uO3的波形如解圖8.23所示。解圖P8.238.24試將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為二倍頻鋸齒波電壓，要求畫出原理框圖來，并定性畫出各部分輸出電壓的波形。解：原理框圖和各部分輸出電壓的波形如解圖P8.24所示。解圖P8.248.25試分析圖P8.25所示各電路輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。圖P8.25解：圖示兩個(gè)電路均為絕對值運(yùn)算電路。運(yùn)算關(guān)系式分離為8.26電路如圖P8.26所示。（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。圖P8.26解：（1）uO1和uO的波形如解圖P8.26所示。（2）求解振蕩頻率：首先求出電壓比較器的閾值電壓，然后按照振蕩周期近似等于積分電路正向積分時(shí)