思考題與習(xí)題3-答案

1、思考題與習(xí)題33-1 填空：解：（1）集成運(yùn)放電路采用直接耦合的原因是（為了便于集成）； （2）集成運(yùn)放電路的輸入級(jí)采用差分放大電路的主要原因是為了（抑制零漂）；（3）集成運(yùn)放電路的中間級(jí)通常采用（共射）組態(tài)放大電路；（4）某集成運(yùn)放的共模增益和差模增益分別為2dB和100dB，它的共模抑制比為（98dB）； （5）理想集成運(yùn)放線(xiàn)性區(qū)有而非線(xiàn)性區(qū)沒(méi)有的特性是（虛短特性）。3-2 集成運(yùn)放有通用型、高阻型、高速型、低功耗型、高精度型、高壓型和大功率型等不同類(lèi)型。選擇：解：（1）放大微弱信號(hào)，應(yīng)選（高精度型）集成運(yùn)放； （2）放大變化緩慢的信號(hào)，應(yīng)選（通用型）集成運(yùn)放；（3）放大10100MHz的

2、信號(hào)，應(yīng)選（高速型）集成運(yùn)放；（4）遙控器中使用，應(yīng)選（低功耗型）集成運(yùn)放；（5）放大內(nèi)阻很大的信號(hào)，應(yīng)選（高阻型）集成運(yùn)放。3-3 根據(jù)要求選擇合適的反饋類(lèi)型或組態(tài)。解：（1）為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)選擇（直流負(fù)反饋）；（2）為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)選擇（電壓負(fù)反饋）；（3）為了將輸入電壓轉(zhuǎn)換為電流，應(yīng)選擇（電流串聯(lián)負(fù)反饋）；（4）為了提高輸入電阻，減小輸出電阻，應(yīng)選擇（電壓串聯(lián)負(fù)反饋）；（5）為了產(chǎn)生自激振蕩，應(yīng)選擇（正反饋）。3-4 一個(gè)負(fù)反饋放大電路的開(kāi)環(huán)增益，反饋系數(shù)， 試分別按照和計(jì)算電路的閉環(huán)增益，并比較兩種計(jì)算結(jié)果的誤差。若，重復(fù)以上計(jì)算，再次比較它們的計(jì)算結(jié)果，說(shuō)明后者的計(jì)算誤差為

3、什么比前者大？解：（1）， 此時(shí)二者誤差很小，約為0.1%。（2）， 此時(shí)二者誤差很大，高達(dá)50%。誤差之所以遠(yuǎn)比前者大，主要原因是后者運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益太小，不符合要求的深度負(fù)反饋條件。3-5 找出題3-5圖所示各電路中的反饋網(wǎng)絡(luò)元件，判斷它們的反饋極性和組態(tài)，并用Multisim軟件仿真電路的工作情況。 解：（1）圖a反饋網(wǎng)絡(luò)元件：R1、R2 反饋極性與組態(tài)：電壓串聯(lián)正反饋（2）圖b反饋網(wǎng)絡(luò)元件：R2 反饋極性與組態(tài)：電壓并聯(lián)負(fù)反饋（3）圖c反饋網(wǎng)絡(luò)元件：R1、R2 反饋極性與組態(tài)：電流串聯(lián)負(fù)反饋（4）仿真：略。3-6 反饋放大電路如題3-6圖所示。解：（1）找出電路中的級(jí)間反饋網(wǎng)絡(luò)元件，判斷

4、它們的反饋極性和組態(tài)；級(jí)間反饋網(wǎng)絡(luò)元件：R6、R7、R8 反饋極性與組態(tài)：電壓并聯(lián)負(fù)反饋（2）如果開(kāi)路，電路還能否正常放大？要求簡(jiǎn)單說(shuō)明理由：如果開(kāi)路，電路不能正常放大，因?yàn)榇藭r(shí)運(yùn)放處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)而構(gòu)成電壓比較器。（3）用Multisim軟件仿真電路的工作情況。略。3-7 反饋放大電路如題3-7圖所示。解：（1）計(jì)算該電路的電壓增益、： （2）試在級(jí)間引入負(fù)反饋，以改善放大電路的性能，并指出該級(jí)間負(fù)反饋的組態(tài)：級(jí)間負(fù)反饋的組態(tài)：電流并聯(lián)負(fù)反饋；（3）用Multisim軟件仿真電路的工作情況，說(shuō)明增加級(jí)間負(fù)反饋前、后電路電壓增益的變化情況：仿真略。增加級(jí)間負(fù)反饋后，電路的電壓增益變小了。3-8 反

5、饋放大電路如題3-8圖所示。解：（1）找出電路中的級(jí)間反饋網(wǎng)絡(luò)元件，判斷它們的反饋極性和組態(tài)：級(jí)間反饋網(wǎng)絡(luò)元件：R6、R7、R8、A3、R9、R10、R2；反饋極性與組態(tài)：電壓串聯(lián)負(fù)反饋；（2）推導(dǎo)與的關(guān)系式；（3）推導(dǎo)與的關(guān)系式，計(jì)算電路的電壓增益、輸入電阻和輸出電阻；， （4）分別用Multisim軟件仿真、和時(shí)電路的工作情況，觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。仿真略。、三種情況的仿真結(jié)果相同，都能正常放大；和兩種情況的仿真結(jié)果相同，都不能正常放大，因?yàn)榇藭r(shí)處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)而構(gòu)成電壓比較器。3-9 反饋放大電路如題3-9圖所示，已知。解：（1）判斷支路對(duì)構(gòu)成的反饋極性和組態(tài)：電壓并聯(lián)負(fù)反饋。（2）推導(dǎo)與、與

6、的關(guān)系式：對(duì)構(gòu)成反相比例運(yùn)算電路，因此、對(duì)構(gòu)成同相加法運(yùn)算電路。由于因此。（3）如果開(kāi)路，電路還能否正常放大？電路的電壓增益會(huì)如何變化？要求簡(jiǎn)單說(shuō)明理由，并用Multisim軟件仿真驗(yàn)證該結(jié)論：如果開(kāi)路，電路能正常放大，因?yàn)槿匀还ぷ髟诰€(xiàn)性區(qū)；電路的電壓增益將增大，因?yàn)樗コ酥返呢?fù)反饋，而負(fù)反饋會(huì)降低電壓增益；Multisim軟件仿真驗(yàn)證了這些結(jié)論。3-10 設(shè)計(jì)一個(gè)比例運(yùn)算電路，要求輸入電阻為20k，電壓增益為-50。解：由于電壓增益為負(fù)值，所以應(yīng)使用反相比例運(yùn)算電路形式，如題3-10圖所示。由于輸入電阻，因此，；由于電壓增益為，因此有；平衡電阻。3-11 某運(yùn)算電路如題3-11圖所示，試

7、推導(dǎo)電路的運(yùn)算表達(dá)式，并說(shuō)明電路的功能。解：功能：同相比例運(yùn)算電路。3-12 某運(yùn)算電路如題3-12圖所示，已知，試推導(dǎo)電路的運(yùn)算表達(dá)式，并說(shuō)明該電路的功能。解：功能：同相加法運(yùn)算電路。3-13 某運(yùn)算電路如題3-13圖所示，已知，試求電路的運(yùn)算表達(dá)式，并說(shuō)明該電路的功能。該電路與實(shí)現(xiàn)同樣功能的基本電路相比，具有什么優(yōu)點(diǎn)？ 解： 第一級(jí)為同相比例運(yùn)算電路，故第二級(jí)為減法運(yùn)算電路。uo1單獨(dú)作用（ui2接地）時(shí)為反相比例運(yùn)算電路，輸出當(dāng)ui2單獨(dú)作用（uo1接地）時(shí)為同相比例運(yùn)算電路，輸出據(jù)疊加定理，總輸出電壓 可見(jiàn)整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算功能。與實(shí)現(xiàn)同樣功能的基本電路相比，具有輸入電阻高的優(yōu)點(diǎn)。3

8、-14 某運(yùn)算電路如題3-14圖所示，試求該電路的運(yùn)算表達(dá)式，并說(shuō)明電路的功能。解：根據(jù)虛短特性和疊加定理，有可見(jiàn)整個(gè)電路實(shí)現(xiàn)加減運(yùn)算功能。3-15 某運(yùn)算電路如題3-15圖所示，試推導(dǎo)與的關(guān)系式，并說(shuō)明電路的功能。解：， ， ， 功能：同相差分比例運(yùn)算電路。3-16 某運(yùn)算電路如題3-16圖所示，分別說(shuō)出、構(gòu)成的各個(gè)單元電路的名稱(chēng)，并求電路的運(yùn)算表達(dá)式。假設(shè)、。解：構(gòu)成的單元電路名稱(chēng)：電壓跟隨器；構(gòu)成的單元電路名稱(chēng)：反相比例運(yùn)算電路；構(gòu)成的單元電路名稱(chēng)：減法運(yùn)算電路。電路的運(yùn)算表達(dá)式：， 3-17 某運(yùn)算電路如題3-17圖所示，試求該電路的運(yùn)算表達(dá)式，并說(shuō)明電路的功能。解：電路是反饋放大器結(jié)

9、構(gòu)，具有“虛短”（）和“虛斷”（）特性。首先列出和所在回路的電流方程兩式相減，整理后可得所以 即，輸出電壓是差模輸入電壓的積分。3-18 電壓比較器電路如題3-18圖所示。解：（1）確定它的閾值電壓UT：電路中的運(yùn)放工作在開(kāi)環(huán)模式，無(wú)虛短特性，但有虛斷特性。當(dāng)時(shí)，運(yùn)放輸出為，此時(shí)輸出端連接的穩(wěn)壓二極管正向?qū)?，輸出電壓；?dāng)時(shí)，運(yùn)放輸出為，此時(shí)輸出端連接的穩(wěn)壓二極管反向擊穿，工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，輸出電壓。閾值電壓是輸出跳變時(shí)對(duì)應(yīng)的值，可由求出值：（2）畫(huà)出它的電壓傳輸特性： 見(jiàn)題3-18解圖。（3）說(shuō)明電阻和穩(wěn)壓二極管的作用。在電路中起限流作用，保護(hù)穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管的作用是輸出限幅。3-19

10、由理想運(yùn)放A1、A2構(gòu)成的兩個(gè)比較器，能分別將如題3-19圖a所示的正弦電壓ui=6sint(V)整形為如題3-19圖b、題3-19圖c所示的uo1、uo2波形。 解：（1）說(shuō)明A1、A2分別構(gòu)成哪種類(lèi)型的比較器：A1構(gòu)成單限電壓比較器，A2構(gòu)成遲滯電壓比較器；（2）分別求出這兩個(gè)比較器的閾值電平： A1構(gòu)成單限電壓比較器，閾值電平A2構(gòu)成遲滯電壓比較器，閾值電平，。3-20 電壓比較器如題3-20圖所示，已知穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓。試畫(huà)出它的電壓傳輸特性曲線(xiàn)，并用Multisim軟件仿真電路的工作情況。 解： 不管輸入電壓的極性如何，穩(wěn)壓管都是穩(wěn)壓導(dǎo)通的，因此電路始終存在負(fù)反饋。由于門(mén)限電壓U

11、T=0，故構(gòu)成雙向限幅過(guò)零比較器，輸出電壓，電壓傳輸特性如題3-20解圖所示。3-21 根據(jù)使用需求，選擇集成運(yùn)放的應(yīng)用電路。解：（1）欲實(shí)現(xiàn)電壓增益，應(yīng)選用同相比例運(yùn)算電路。（2）某信號(hào)中疊加有3V直流電壓，欲去除該直流成分，應(yīng)選用高通濾波器電路。（3）欲比較兩個(gè)電壓信號(hào)的大小，且具有一定的抗干擾能力，應(yīng)選用遲滯比較器電路。 （4）欲將方波電壓轉(zhuǎn)換為三角波電壓，應(yīng)選用積分電路。（5）為了抑制高頻干擾，應(yīng)選用低通濾波器電路。（6）為了防止電網(wǎng)電壓的干擾，應(yīng)選用帶阻濾波器電路。（7）欲產(chǎn)生的正弦波信號(hào)，應(yīng)選用正弦波振蕩器電路。 3-22 設(shè)計(jì)一個(gè)一階有源低通濾波器電路，要求通帶增益，截止頻率，反饋電阻選擇，電容選擇。解：電路結(jié)構(gòu)