模電答案第八章

1、第8章 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換自測題一、改錯：改正圖T8.1所示各電路中的錯誤，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）。 (a) (b)圖T8.1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，改同名端。二、試將圖T8.2所示電路合理連線，組成RC橋式正弦波振蕩電路。圖T8.2 解：、與相連，與 相連，與 相連，與相連。如解圖T8.2所示。解圖T8.2三、已知圖T8.3(a)所示方框圖各點的波形如圖(b)所示，填寫各電路的名稱。電路1為 正弦波振蕩電路 ，電路2為 同相輸入過零比較器 ，電路3為 反相輸入積分

2、運算電路 ，電路4 為同相輸入滯回比較器 。 (a) (b)圖T8.3 四、試分別求出圖T8.4所示各電路的電壓傳輸特性。 (a) (b)圖T8.4 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，兩個閾值電壓為±UT =±UZ。兩個電路的電壓傳輸特性如解圖T8.5所示。解圖T8.4 五、電路如圖T8.5所示。 圖T8.5(1)分別說明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

3、變哪些電路參數(shù)，如何改變？解:(1)A1：滯回比較器；A2：積分運算電路。(2)根據(jù)可得：uO1與uO的關(guān)系曲線如解圖T8.5 (a)所示。(3) uO與uO1的運算關(guān)系式 (4) uO1與uO的波形如解圖T8.5(b)所示。(5)要提高振蕩頻率，可以減小R4 、C 、Rl 或增大R2。(a) (b) 解圖T8.5 習(xí)題8.1判斷下列說法是否正確，用“”和“×”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。( × )(2)因為RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)作為反饋網(wǎng)絡(luò)時的，單管共集放大電路的，滿足正弦波振蕩電路的相位條件，故合理連接它們可以構(gòu)成正弦波振蕩電路

4、。( × )(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。( × )(4)電路只要滿足，就一定會產(chǎn)生正弦波振蕩。( × )(5)負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，不用通用型集成運放作放大電路的原因是其上限截止頻率太低。( ) 8.2判斷下列說法是否正確，用“”和“×”表示判斷結(jié)果。(1) 為使電壓比較器的輸出電壓不是高電平就是低電平，就應(yīng)在其電路中使集成運放不是工作在開環(huán)狀態(tài)，就是僅僅引入正反饋。 ( )(2)如果一個滯回比較器的兩個閾值電壓和一個窗口比較

5、器的相同，那么當它們的輸入電壓相同時，它們的輸出電壓波形也相同。( × )(3)輸入電壓在單調(diào)變化的過程中，單限比較器和滯回比較器的輸出電壓均只躍變一次。( )(4)單限比較器比滯回比較器抗干擾能力強，而滯回比較器比單限比較器靈敏度高。( × )8.3選擇合適答案填入空內(nèi)。 A.容性 B.阻性 C.感性(1)LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時呈( B )；在信號頻率大于諧振頻率時呈( A )；在信號頻率小于諧振頻率時呈( C )。(2)當信號頻率等于石英晶體的串聯(lián)諧振頻率時，石英晶體呈( B )；當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，石英晶體呈 ( C )；其余情況下，

6、石英晶體呈( A )。(3)信號頻率時，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)呈( B )。8.4判斷圖P8.4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容量遠大于其它三個電容的容量。 (a) (b)圖P 8.4 解：圖(a)所示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩。因為共射放大電路輸出電壓和輸入電壓反相()，且圖中三級RC移相電路為超前網(wǎng)絡(luò)，在信號頻率為0到無窮大時相移為270o0o，因此存在使相移為180o 的頻率，即存在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率fo，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。因為共射放大電路輸出電壓和輸入電壓反相()，且圖中三級RC移相電路為滯后網(wǎng)絡(luò)，在信號頻率為0到

7、無窮大時相移為-270o0o，因此存在使相移為180o 的頻率，即存在滿足正弦波振蕩相位條件的頻率fo，故可能產(chǎn)生正弦波振蕩。8.5電路如圖P8.4所示，試問： (1)若去掉兩個電路中的R2和C3，則兩個電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩？為什么？(2)若在兩個電路中再加一級RC 電路，則兩個電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩？為什么？解：(1)不能。因為圖(a)所示電路在信號頻率為0到無窮大時相移為180o0o，圖(b)所示電路在信號頻率為0到無窮大時相移為0o180o，在相移為±180o時反饋量為，因而不可能產(chǎn)生正弦波振蕩。(2)可能。因為存在相移為±180o的頻率，滿足正弦波振蕩的相

8、位條件，且電路有可能滿足幅值條件，因此可能產(chǎn)生正弦波振蕩。8.6電路如圖P8.6所示，試求解：(1)RW的下限值；(2)振蕩頻率的調(diào)節(jié)范圍。 圖P8.6 解：(1)根據(jù)起振條件 故Rw 的下限值為2。 (2)振蕩頻率的最大值和最小值分別為 ， 。8.7電路如圖P8.7所示，穩(wěn)壓管起穩(wěn)幅作用，其穩(wěn)壓值為±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)設(shè)輸出電壓不失真情況下的峰值為Uom，此時由圖可知： 。 圖P 8.7 有效值為：(2)電路的振蕩頻率: 8.8電路如圖P8.8所示。(1)為使電路產(chǎn)生正弦波振蕩，標出集成運放的“+”和“-”；并說明電路是哪種

9、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)生什么現(xiàn)象？解：(1)上“-”下“+ " 。(2)輸出嚴重失真，幾乎為方波。(3)輸出為零。 圖P 8.8(4)輸出為零。(5)輸出嚴重失真，幾乎為方波。8.9圖P8.9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，Rl= R2= R3 = R4 = R5 = R， Cl = C2 = C。 圖P8.9(1)試分析電路為什么能夠滿足產(chǎn)生正弦波振

10、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，并分別求出它們的峰值。解：(1)在特定頻率下，由A2組成的積分運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滿足相位條件。在參數(shù)選擇合適時也滿足幅值條件，故電路在兩個集成運放的輸出同時產(chǎn)生正弦和余弦信號。(2)根據(jù)題意列出方程組：或改寫為： 解圖8.9解方程組，可得：，或。即。(3)輸出電壓u2最大值U02max =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8.9所示。8.10分別標出圖

11、P8.10所示各電路中變壓器的同名端，使之滿足正弦波振蕩的相位條件。 (a) (b) (c) (d)圖P8.10解：圖P8.10所示各電路中變壓器的同名端如解圖P8.10所示。 (a) (b) (c) (d) 解圖P8.108.11分別判斷圖P8.11所示各電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩。 (a) (b) (c) (d)圖P8.11解：(a)可能（電容三點式） (b)不能 （電感與Re之間的連線應(yīng)串入隔直電容）(c)不能（同(b)， 同名端錯誤。） (d)可能 （電容三點式）8.12改正圖P8.11(b)、(c)所示兩電路中的錯誤，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

12、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，且將變壓器的同名端改為原邊的上端和副邊的上端為同名端，或它們的下端為同名端。改正后的電路如解圖P8.11(b)、(c) 所示。 (b) (c)解圖P8.118.13試分別指出圖P8.13所示電路中的選頻網(wǎng)絡(luò)、正反饋網(wǎng)絡(luò)和負反饋網(wǎng)絡(luò)，并說明電路是否滿足正弦波振蕩的條件。 (a) (b)圖P8.13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 ；負反饋網(wǎng)絡(luò)：C和L。電路滿足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 ；負反饋網(wǎng)絡(luò)：R8。電路滿足正弦波振蕩的相位條件。8

13、.14試分別求解圖P8.14所示各電路的電壓傳輸特性。 (a) (b) (c) (d) (e)圖P8.14解：圖(a)所示電路為單限比較器，,其電壓傳輸特性如解圖P8.14 (a)所示。圖(b)所示電路為過零比較器，。其電壓傳輸特性如解圖P8.14(b)所示。圖(c)所示電路為反相輸入的滯回比較器，。令 求出閾值電壓：其電壓傳輸特性如解圖P8.14(c)所示。圖(d)所示電路為同相輸入的滯回比較器，。令 求出閾值電壓：其電壓傳輸特性如解圖P8.14(d)所示。圖(e)所示電路為窗口比較器， ，其電壓傳輸特性如解圖P8.14(e)所示。 (a) (b) (c) (d) (e)解圖P8.148.1

14、5 已知三個電壓比較器的電壓傳輸特性分別如圖P8.15(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。 (a) (b) (c) (d) 圖P8.15解：根據(jù)三個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P8.15 所示。 解圖P8.158.16 圖P8.16 所示為光控電路的一部分，它將連續(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 隨光照的強弱而變化。(1)在Al和A2中，哪個工作在線性區(qū)？哪個工作在非線性區(qū)？為什么？(2)試求出表示uO與iI 關(guān)系的傳輸特性。圖P8.16 解：(1)Al

15、工作在線性區(qū)（電路引入了負反饋）; A2工作在非線性區(qū)（電路僅引入了正反饋）。(2) uO1與iI 關(guān)系式為：uO與uOl的電壓傳輸特性如解圖P8.16(a)所示(，)，因此uO與iI 關(guān)系的傳輸特性如解圖P8.16 (b)所示。與、所對應(yīng)的、分別為：5和55。(a) (b) 解圖P8.168.17設(shè)計三個電壓比較器，它們的電壓傳輸特性分別如圖P8.15 (a)、(b)、(c)所示。要求合理選擇電路中各電阻的阻值，限定最大值為50k。解：具有圖P8.15 (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，閾值電壓： ，電路如解圖P8.17(a)所示。具有圖P8.15 (b)所

16、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；閾值電壓： ，說明電路輸入有UREF 作用，根據(jù)： 列方程，令R2 = 50k，可解出Rl = 10k，UREF = l.2V 。電路如解圖P8.17( b）所示。具有圖P8.15(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，閾值電壓：。電路如解圖P8.17(c)所示。 (a) (b)(c)解圖P8.178.18在圖P8.18所示電路中，已知R1=10k，R2=20k，C = 0.01F,集成運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。(1)求出電路的振蕩周期；(2)畫出uO 和uC 的波

17、形。 圖P8.18 解圖P8.18 解：(1)振蕩周期： (2)脈沖寬度：uO 和uC 的波形如解圖8.18 所示。8.19 圖P8.19所示電路為某同學(xué)所接的方波發(fā)生電路，試找出圖中的三個錯誤，并改正。 圖P 8.19 解圖P8.19解：圖P8.19所示電路中有三處錯誤：(1)集成運放“+”、“”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8.19 所示。8.20 波形發(fā)生電路如圖P8.20所示，設(shè)振蕩周期為T，在一個周期內(nèi)的時間為Tl，則占空比為Tl/ T ；在電路某一參數(shù)變化時，其余參數(shù)不變。選擇增大、不變或減小填入空內(nèi)：圖P8.20當R1增大時，

18、uO1的占空比將 ，振蕩頻率將 ，uO2的幅值將 ；若RWl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)RWl、RW2在未調(diào)整前滑動端均處于中點，則應(yīng)填入 ， ，；， ， ； ， ， 。8.21 在圖P8.20所示電路中，已知RWl的滑動端在最上端，試分別定性畫出RW2的滑動端在最上端和在最下端時uO1和uO2的波形。解：uO1和uO2的波形如解圖P8.21 所示。 (a)RW2滑動端在最上端 (b) RW2滑動端在最下端解圖P8.21 8.22 電路如圖P8.22所示，已知集成

19、運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)uI2.5V ，畫出uO1、uO2和uO3的波形。 圖P8.22解：在圖P8.22所示電路中，Al 和A2組成矩形波一三角波發(fā)生電路。(1)在A2組成的滯回比較器中，令 求出閾值電壓：在Al組成的積分運算電路中，運算關(guān)系式為 在二分之一振蕩周期內(nèi)，積分起始值：，終了值： ，代入上式得： 求出振蕩周期： 求解脈沖寬度T1： 求解占空比： (2) uO1、uO2和uO3的波形如解圖8.22 所示。解圖P8.22 8.23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P8.23 所示。解圖P8.23 8.24 試分析圖P8.24 所示各電路輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。 (a) (b)圖P8.24 解：圖示兩個電路均為絕對值運算電路。運算關(guān)系式分別為 (a) ； (b) 。8.25 電路如圖P8.25 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P8.25 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，然后根據(jù)振蕩周期近似等于積分電路正向積分時間求出振蕩周期，振