模電課后習(xí)題第八章

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 習(xí)題八 8-1 由三個(gè)理想運(yùn)放組成的電路如圖題8-1所示，=5，=0時(shí)，積分電容上的電壓為零，試畫出對應(yīng)的、和的波形，并在圖上標(biāo)出幅值的大小。 C 0.5uF R1 10k R2 20k R4 R3 100k ±5V 圖題8-1 解： 圖題解8-1 本電路由三級運(yùn)放組成，第一級是反相輸入比例放大電路，輸入為=5，根據(jù)反相放大器的工作特性，可得： ＝= 其波形如圖題解8-1（b）所示。 第二級為過零比較器，信號由反相輸入端輸入，輸出端用穩(wěn)壓管雙向限幅，電壓為±5V，故的波形如圖題解8-1

2、（c）所示。 第三級為積分電路，其輸入信號為方波，積分電路的輸出可分段算出： 當(dāng)t＝0～0.1s，＝5V時(shí)，0.1s末的為 ＝ ＝＝－10V 當(dāng)t＝0.1～0.2s，＝－5V時(shí)，0.2s時(shí)的為 ＝－10＝－10－＝0V 因此，可得的波形如圖題解8-1（d）所示。 8-2 試求圖題8-2所示振蕩電路的振蕩頻率和滿足振幅起振條件所需的最小值，運(yùn)放為理想運(yùn)放。 Rf R2 R1 10K Rf R4 10K R3 10K C1 C2 0.01uF 0.01uF 5K 圖8.24 解： 振蕩器的震蕩頻率由RC串并聯(lián)

3、連選項(xiàng)頻網(wǎng)絡(luò)確定。在選頻網(wǎng)絡(luò)中，，C=0.01, ，由此可得 放大器有兩級構(gòu)成，增益為 當(dāng)時(shí)， 為滿足振幅起振條件，則A>3據(jù)此可以滿足振幅起振條件所需的R1的最小值，則>3，Rf >=17.22k Rf 的最小值為17.22k 8-3 正弦波振蕩電路如圖8.25所示，已知=4k，=5k，在0~5k范圍內(nèi)可調(diào)，設(shè)運(yùn)放是理想的，振幅穩(wěn)定后二極管的動(dòng)態(tài)電阻近似為=500，求的阻值。 R1 4K Rp R 10K R 10K R2 5K C 0.1uF C 0.1uF D1 D2 圖8.25 解

4、： 振蕩達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí) 即Rf=Rp +rd//R2=2R1 Rp=2R1 -rd//R2=2′4000-500′5000/(500+5000)=7545 8-4 設(shè)運(yùn)放是理想的，試分析圖題8-4所示正弦波振蕩電路： （1）為滿足振蕩條件，試在圖中用＋、－標(biāo)出運(yùn)放的同相端和反相端； （2）為能起振，和兩個(gè)電阻之和應(yīng)大于何值？ （3）此電路的振蕩頻率=？ （4）試證明穩(wěn)定振蕩時(shí)輸出電壓的峰值為 R 10K R1 5.1K R2 R 10K Rp C 0.01uF C 0.01uF ±=±6V 圖8.26

5、 解： （1）選頻網(wǎng)絡(luò)接同相輸入端，負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)接反相輸入端， （2） 為能起振，必須滿足 所以有： RP +R2 > 2R1 （3） （4）當(dāng)震蕩穩(wěn)定時(shí)，放大器閉環(huán)增益為3，所以，輸出電壓達(dá)到峰值Uom時(shí)，有 U+ = 1/3Uom 而 U+ = U- = (Uom-UZ)R1/(R!+RP) 即 (Uom-UZ)R1/(R!+RP)=1/3Uom, 所以解得 Uom=3R1UZ/(2R1-Rp) 8-5 一比較器電路如圖題8-5所示，設(shè)運(yùn)放是理想的，且= -2V，=12V，試求門限電壓值，畫出比較器的傳輸特性。 R1 1

6、0K R2 10K R3 2K ± 圖題8-5 解 =0 ； 令=得 Uth= -Uref = 2V 當(dāng)u1> -2V時(shí)，> 0，uo= -UZ = -12V 當(dāng)u1 < -2V時(shí)，< 0，uo= UZ = 12V 據(jù)此可作出該比較起的傳輸特性，如圖所示： u1/V UZ -UZ u0/V 2 0 圖題8-5 8-6 設(shè)運(yùn)放為理想器件，試求圖題8-6所示電壓比較器的門限電壓，并畫出它的傳輸特性曲線，圖中=9V，=2k，=6k，=2k。 R1 R2 R3 A ±

7、 圖題8-6 解： =0 ； 令=，得 所以，當(dāng)= +UZ時(shí)，可得上門限電壓為 = -3V 當(dāng)= -UZ時(shí)，可得上門限電壓為 = 3V 傳輸特性圖如圖解題8-6所示。 9 -9 u0/V u1/V -3 3 0 圖解題8-6 8-7 圖題8-7所示電路為方波-三角波產(chǎn)生電路，試求其振蕩頻率，并畫出、的波形。圖中=8V，=5k，=30k，=2k，=5k，=0.05uF。 A2 R3 R2 R1 R C ±

8、 圖題8-7 解： -1.33 1.33 -8 t 8 圖解題8-7 ,的波形如圖 的幅度為= UZ = 8V 的幅度為=1.33V A R1 R RL VD1 VD2 VD4 VD3 + - 8-8 用集成運(yùn)放組成的精密整流電路如圖題8-8所示。試分析它的工作原理，并求出輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系。 圖題8-8 解： 設(shè)集成運(yùn)放A滿足理想化條件，

9、 當(dāng)ui > 0時(shí)，uo為負(fù)，此時(shí)，VD1與VD4導(dǎo)通，VD2和VD3截止。通過負(fù)載RL的電流： 當(dāng)ui<0時(shí)，uo為正，此時(shí)，VD2和VD3導(dǎo)通，VD1與VD4截止。通過負(fù)載RL的電流： 因此，負(fù)載上獲得單極性信號，即完成整流任務(wù)。輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為： A R1 R2 Rf 8-9 試分析具有遲滯特性的比較器電路，電路如圖題8-9（a）所示，輸入三角波如圖8.31（b）所示。設(shè)輸出飽和電壓=±10V，畫出輸出波形圖。圖中，=50k，=100k。 （b） (a) 圖題8-9 解： t t 5 10/3 -

10、10/3 10 -10 ui(V） uo(V） 輸出波形如圖解題8-9: 圖解題8-9 8-10 由理想運(yùn)放組成的電路如圖題8-10（a）所示，輸入信號為三角波，波形如圖8-10（b）所示，試畫出對應(yīng)的輸出波形。 +2V A R1 R2 R3 ±6V （b） (a) 題8-10 解： 波形圖如圖解題8-10所示。 uo(V） -6 6 2 t t ui(V） -4 4

11、 圖解題8-10 8-11 遲滯比較器的電路如圖題8-11所示，圖中穩(wěn)壓管的雙向限幅值為=±6V，=15k，=30k。 （1）試畫出電路的傳輸特性。 （2）畫出幅值為5V的正弦信號所對應(yīng)的輸出電壓波形。(此題答案與題8-10同，故略。） R R1 R2 C UZ A R1 R2 R3 ±UZ 圖題8-11 圖題8-12 8-12 理想運(yùn)放組

12、成的矩形波發(fā)生電路如圖題8-12所示，已知=±6V，=10k，=20k，=6.7k，=0.01uF，求電路振蕩周期T。 解： T 8-13 三角波發(fā)生電路如圖題8-13所示。 （1）說明電路的組成。 （2）定性畫出的波形，并標(biāo)出幅值。 A1 A2 R2 R R1 ± 圖題8-13 解：(1)A1為滯回電壓比較器，A2為反相積分器，組成多諧振蕩器。 （2） 波形圖如圖解題8-13所示： uo(V)） （R1/R2)UZ t - (R1/R2)Uz

13、 圖解題8-13 8-14 在下列幾種情況下，應(yīng)分別采用哪種類型的濾波電路（低通、高通、帶通、帶阻）？ （1）有用信號頻率為100Hz； （2）有用信號頻率低于400Hz； （3）希望抑制50Hz交流電源的干擾； （4）希望抑制500Hz以下的信號。 解： (1) 帶通 (2) 低通 (3) 帶阻 (4) 高通 8-15 設(shè)運(yùn)放為理想器件。在下列幾種情況下，它們應(yīng)分別屬于哪種類型的濾波電路（低通、高通、帶通、帶阻）？并定性畫出其幅頻特性。 （1）理想情況下，當(dāng)= 0和→∞時(shí)的電壓增益相等，且不為零； （2）直流

14、電壓增益就是它的通帶電壓增益； （3）在理想情況下，當(dāng)→∞時(shí)的電壓增益就是它的通帶電壓增益； （4）在=0和→∞時(shí)，電壓增益都等于零。 解： （1） f = 0，和f = ∞時(shí)，Au(f)不等于0，故0 < fL < fH < ∞時(shí)，Au(f) = 0，故為帶阻； （2） f=0，Au(f)不等于0，且有通帶中Au(f) = Au(f)，通帶包括f=0的情況，故0f

15、必有0

16、 如圖：為低通濾波器，為特征角頻率，也稱-3ｄＢ截止頻率。 0.707 圖解題8-16 8-17 在圖8-26所示的低通濾波電路中，設(shè)=10k，=5.86k，=100k，==0.1uF，試計(jì)算截止角頻率和通帶電壓增益。 解： 重畫圖8-26如圖如下 A 圖解題8-17（重畫圖8-26） 相同比例放大器電路： 由KCL定律：，故 整理后得： ，其中，=

17、當(dāng) <<1時(shí)，電壓增益=1+5.68/10=1.568為通帶增益 當(dāng)=，為-3dB截止頻率： 其波特圖： -40dB/十倍頻程 4 1 0 100 圖解題8-17 注意是二階極點(diǎn)，故過后，幅頻曲線下降40dB/十倍頻程。 8-18 已知截止頻率=500Hz，試選擇和計(jì)算如圖8-26所示二階低通濾波電路的參數(shù)。 解： 因?yàn)?，所以 工程上，所用估計(jì)方法，一般C取1uF以下，R取KΩ數(shù)量級，故此處取C1 = C2 = 0.1mF 則 如圖中電路， 于是=1.586，

18、 同時(shí)，為使運(yùn)放的二輸入端電阻對稱，以減小失調(diào)電壓，應(yīng)有：R1//Rf=2R 因此得R1=17.23kΩ，Rf=10.10kΩ 9-19 設(shè)A為理想運(yùn)放，試寫出圖題8-19所示電路的傳遞函數(shù)，指出這是一個(gè)什么類型的濾波電路。R1 Rf C 圖題8-19 解： 由于運(yùn)放同相端接地，所以有 由KLC定律可知，即 于是 所以有 令，則，則 當(dāng)0<<<1,時(shí)，，當(dāng)>>1時(shí)， 當(dāng)=1時(shí)， 因此， 。 由上分析可知，該電路為高通濾波器 A R1 Rf C1 Cf 8-20 設(shè)A為理想運(yùn)放，試寫出圖題8-20所示電

19、路的傳遞函數(shù)，指出這是一個(gè)什么類型的濾波電路。 圖題8-20 解： 與上一題類似，只是用代替 所以，該電路為帶通濾波器。 8-21 影響開關(guān)電容濾波器頻率響應(yīng)的時(shí)間常數(shù)決定于什么？為什么時(shí)鐘頻率通常比濾波器的工作頻率（例如截止頻率）要大得多（例如/>100）？ 解： 開關(guān)電容濾波器如圖（a），.其等效電路為（b） （a） (b) （1） 由于故頻率響應(yīng)和（即、的采樣頻率）以及有關(guān)，而不是僅取決于。 （2） >>>> 因?yàn)殚_關(guān)速度應(yīng)比上充電

20、的速度高很多，這樣在時(shí)鐘階段，輸入源ui的變化很小，可以忽略，認(rèn)為沒有變化；接下來，在時(shí)鐘階段，電容接至運(yùn)算放大器的輸入端，將先前的電荷轉(zhuǎn)移到上，如果比信號頻率高得多，即非常短，則可以認(rèn)為上述過程是連續(xù)的，相當(dāng)于ui連續(xù)地向C2供電。否則，將出現(xiàn)信號的斷續(xù)情況，相當(dāng)于引入了較大的開關(guān)噪聲。因此必須有時(shí)鐘頻率通常比濾波器的工作頻率（例如截止頻率）要大得多。 22.開關(guān)電容濾波器與一般RC有源濾波電路相比有何主要優(yōu)點(diǎn)？ 解： 1） 開關(guān)電容濾波器(SCF)電路其核心部分由模擬開關(guān)、電容器和運(yùn)算放大器組成，其傳輸函數(shù)系統(tǒng)特性取決于電容容量比的準(zhǔn)確性，易于用MOS工藝實(shí)現(xiàn)。 2） RC

21、時(shí)間常數(shù)由電容比和時(shí)鐘常數(shù)確定: 由于電容比的精確度可達(dá)到0.1%，而且，由晶體時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘頻率準(zhǔn)確且穩(wěn)定，所以，頻率參數(shù)可以精確的得到，無需再設(shè)計(jì)調(diào)諧系數(shù)。也即只需改變輸入方波的頻率，即可調(diào)諧濾波器的中心頻率或者低通頻率。而且便于程序控制。 3） 由等效電阻的計(jì)算公式可以看出lOMΩ電阻可由1pF的電容和100kHz的時(shí)鐘，所占的芯片面積只是(50μm)，因此，這種開關(guān)電容方法大大簡化了芯片面積。 4） 開關(guān)電容電路省去了離散信號處理器中的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，因此，可以用z變換的方法處理開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)。 參考文獻(xiàn) [1]華中理工大學(xué)電子學(xué)教研室編，康華光主編，陳大欽副主編.電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分（第四版）. 北京：高等教育出版社，1999.6； [2]李啟炎 李維波.模擬信號處理. 北京：中國電力出版社，2005； [3]徐海軍 蘇智信.電子技術(shù)基礎(chǔ)同步輔導(dǎo) 模擬部分. 北京：航空工業(yè)出版社，2004.9 專心---專注---專業(yè)