信號(hào)運(yùn)算電路-習(xí)題解答

./第6章自測(cè)題、習(xí)題解答自測(cè)題一、填空題1．采用BJT工藝的集成運(yùn)放的輸入級(jí)是〔電路,而輸出級(jí)一般是〔電路。2．在以下集成運(yùn)放的諸參數(shù)中,在希望越大越好的參數(shù)旁注明"",反之則注明""?！?〔,〔,〔,〔,〔,〔,SR〔,〔,〔,〔,〔。3．集成運(yùn)放經(jīng)過(guò)相位補(bǔ)償后往往具有單極點(diǎn)模型,此時(shí)-3dB帶寬BW與單位增益帶寬BWG之間滿(mǎn)足關(guān)系式〔。4．集成運(yùn)放的負(fù)反饋應(yīng)用電路的"理想運(yùn)放分析法則"由虛短路法則,即〔和虛開(kāi)路法則,即〔組成。5．理想運(yùn)放分析法實(shí)質(zhì)是〔條件在運(yùn)放應(yīng)用電路中的使用。6．圖T6-1a是由高品質(zhì)運(yùn)放OP37組成的〔放大器,閉環(huán)增益等于〔倍。在此放大器中,反相輸入端②稱(chēng)為〔。電路中10k電位器的作用是〔。RP的取值應(yīng)為〔。7．將圖T6-1a中電阻〔換成電容,則構(gòu)成反相積分器。此時(shí)uo＝〔,應(yīng)取RP=8．將圖T6-1a中電阻〔換成電容,則構(gòu)成反相微分器。此時(shí)o＝〔,RP應(yīng)取〔。9．圖T6-1b是〔放大器,閉環(huán)增益等于〔倍。應(yīng)取RP＝〔。10．比較圖T6-1a和圖T6-1b圖T6－1a圖T6－1b11．將圖T6-1b中的電阻〔開(kāi)路,電阻〔短路,電路即構(gòu)成電壓跟隨器。12．負(fù)反饋運(yùn)放的輸出電壓與負(fù)載電阻幾乎無(wú)關(guān)的原因是〔。13．從正弦穩(wěn)態(tài)分析的觀點(diǎn)來(lái)觀察微分器和積分器,二者都是〔移相器。但微分器輸出電壓的振幅與輸入信號(hào)頻率成〔,而積分器卻成〔。14．用理想運(yùn)放分析法分別求圖T6－1c中4個(gè)運(yùn)放應(yīng)用電路的io表達(dá)式?！病?lt;a><b>〔〔<c><d>圖T6－1解：1、差動(dòng)放大,互補(bǔ)射級(jí)輸出2、,,,,,,,,,,,3、4、,5、深度負(fù)反饋6、反相,,虛地,調(diào)零,解：閉環(huán)增益：2點(diǎn)電位U2,3點(diǎn)電位U3,U2＝U3＝0RP取值：7、,,解：RP取值：8、,,解：RP取值：9、同相,48,解：閉環(huán)增益：RP取值：10、共模輸入,輸入電阻11、,12、因電壓取樣深負(fù)反饋使負(fù)反饋運(yùn)放的輸出電阻為零13、90o,正比,反比14、,,,解：〔a：〔b：〔c：〔d：二、現(xiàn)有電路：A.反相比例運(yùn)算電路B.同相比例運(yùn)算電路C.積分運(yùn)算電路D.微分運(yùn)算電路E.加法運(yùn)算電路F.乘方運(yùn)算電路選擇一個(gè)合適的答案填入空?！?欲將正弦波電壓移相＋90O,應(yīng)選用?！?欲將正弦波電壓轉(zhuǎn)換成二倍頻電壓,應(yīng)選用。〔3欲將正弦波電壓疊加上一個(gè)直流量,應(yīng)選用?！?欲實(shí)現(xiàn)Au＝－100的放大電路,應(yīng)選用?！?欲將方波電壓轉(zhuǎn)換成三角波電壓,應(yīng)選用?！?欲將方波電壓轉(zhuǎn)換成尖頂波波電壓,應(yīng)選用。解：〔1C〔2F〔3E〔4A〔5C〔6D三、已知圖T6－3所示各電路中的集成運(yùn)放均為理想運(yùn)放,模擬乘法器的乘積系數(shù)k大于零。試分別求解各電路的運(yùn)算關(guān)系。圖T6－3解：圖〔a所示電路為求和運(yùn)算電路,圖〔b所示電路為開(kāi)方運(yùn)算電路。它們的運(yùn)算表達(dá)式分別為習(xí)題66.1一個(gè)運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率為2V/μs,要得到有效值為5V的正弦電壓輸出,輸入信號(hào)頻率最高不能超過(guò)多少？解：此時(shí)輸出的最在斜率：,該值必須小于SR。即〔HzKHz6.2分別選擇"反相"或"同相"填入下列各空。〔1比例運(yùn)算電路中集成運(yùn)放反相輸入端為虛地,而比例運(yùn)算電路中集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電位等于輸入電壓?！?比例運(yùn)算電路的輸入電阻大,而比例運(yùn)算電路的輸入電阻小。〔3比例運(yùn)算電路的輸入電流等于零,而比例運(yùn)算電路的輸入電流等于流過(guò)反饋電阻中的電流?！?比例運(yùn)算電路的比例系數(shù)大于1,而比例運(yùn)算電路的比例系數(shù)小于零。解：〔1反相,同相〔2同相,反相〔3同相,反相〔4同相,反相6.3填空：〔1運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)Au＞1的放大器?！?運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)Au＜0的放大器?！?運(yùn)算電路可將三角波電壓轉(zhuǎn)換成方波電壓?！?運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)函數(shù)Y＝aX1＋bX2＋cX3,a、b和c均大于零?！?運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)函數(shù)Y＝aX1＋bX2＋cX3,a、b和c均小于零?！?運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)函數(shù)Y＝aX2。解：〔1同相比例〔2反相比例〔3微分〔4同相求和〔5反相求和〔6乘方6.4設(shè)圖P6-4中的運(yùn)放是理想的,求輸出電壓的表達(dá)式。圖P6-4解：是電壓跟隨器,利用迭加原理,,6.5電路如圖P6-5所示,集成運(yùn)放輸出電壓的最大幅值為±14V,填表。圖P6-5解：uO1＝<－Rf/R>uI＝－10uI,uO2＝<1+Rf/R>uI＝11uI。當(dāng)集成運(yùn)放工作到非線(xiàn)性區(qū)時(shí),輸出電壓不是＋14V,就是－14V。uI/V0.10.51.01.5uO1/V－1－5－10－14uO2/V1.15.511146.6用運(yùn)放設(shè)計(jì)一個(gè)同相加法器,使其輸出為uo=6u1+4u2。解：由同相加法器公式推倒,可以得到：取,,則取,則由上式解得解圖6.6設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)匯總：,,,,電路圖如解圖6.6。6.7設(shè)計(jì)一個(gè)比例運(yùn)算電路,要求輸入電阻Ri＝20kΩ,比例系數(shù)為－100。解：可采用反相比例運(yùn)算電路,電路形式如圖P6-2<a>所示。R＝20kΩ,Rf＝2MΩ。6.8電路如圖P6-8所示,試求：圖P6-8〔1輸入電阻；〔2比例系數(shù)。解：由圖可知Ri＝50kΩ,uM＝－2uI。即輸出電壓6.9電路如圖P6-8所示,集成運(yùn)放輸出電壓的最大幅值為±14V,uI為2V的直流信號(hào)。分別求出下列各種情況下的輸出電壓?！?R2短路；〔2R3短路；〔3R4短路；〔4R4斷路。解：〔1〔2〔3電路無(wú)反饋,uO＝－14V〔46.10求圖P6-10電路的輸出電壓uo。假定運(yùn)放是理想的,且R1=R3,R2=R4。圖P6-10解：由題意可知：由題設(shè)及,成立又,6.11試求圖P6-11所示各電路輸出電壓與輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系式。圖P6－11解：在圖示各電路中,集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端所接總電阻均相等。各電路的運(yùn)算關(guān)系式分析如下：〔a〔b〔c〔d6.12在圖P6-11所示各電路中,是否對(duì)集成運(yùn)放的共模抑制比要求較高,為什么？解：因?yàn)榫泄材］斎胄盘?hào),所以均要求用具有高共模抑制比的集成運(yùn)放。6.13在圖P6-11所示各電路中,集成運(yùn)放的共模信號(hào)分別為多少？要求寫(xiě)出表達(dá)式。解：因?yàn)榧蛇\(yùn)放同相輸入端和反相輸入端之間凈輸入電壓為零,所以它們的電位就是集成運(yùn)放的共模輸入電壓。圖示各電路中集成運(yùn)放的共模信號(hào)分別為〔a〔b〔c〔d6.14圖P6-14圖P6-14解：6.15圖P6-15中運(yùn)放A1和A2是理想的。試求uo與ui的函數(shù)關(guān)系,并說(shuō)明該電路的功能。圖P6-15解：用拉氏變換分析。因?yàn)橥嘭?fù)反饋接法,由公式由上式求得上式反變換為分析：該電路用同相輸入實(shí)現(xiàn)反相積分器功能,優(yōu)點(diǎn)是輸入電阻。6.16要使圖P6-16中電路完成差動(dòng)積分功能,電路中各電阻應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？圖P6-16解：由題意得：當(dāng)時(shí),上式為,此時(shí)電路為差動(dòng)積分器。6.17求圖P6-17電路的傳輸函數(shù),并討論電路工作在什么頻率圍時(shí),該電路具有微分功能和放大功能。圖P6-17解：頻域分析如下：當(dāng),即Hz時(shí),,電路為微分器當(dāng),即Hz時(shí),電路為反相放大器。6.18圖P6-18所示為恒流源電路,已知穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài),試求負(fù)載電阻中的電流。圖P6-18解：mA6.19電路如圖P6-19所示?！?寫(xiě)出uO與uI1、uI2的運(yùn)算關(guān)系式；〔2當(dāng)RW的滑動(dòng)端在最上端時(shí),若uI1＝10mV,uI2＝20mV,則uO＝？〔3若uO的最大幅值為±14V,輸入電壓最大值uI1max＝10mV,uI2max＝20mV,最小值均為0V,則為了保證集成運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū),R2的最大值為多少？圖P6-19解：〔1A2同相輸入端電位輸出電壓或〔2將uI1＝10mV,uI2＝20mV代入上式,得uO＝100mV〔3根據(jù)題目所給參數(shù),的最大值為20mV。若R1為最小值,則為保證集成運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū),＝20mV時(shí)集成運(yùn)放的輸出電壓應(yīng)為＋14V,寫(xiě)成表達(dá)式為故R1min≈143ΩR2max＝RW－R1min≈〔10－0.143kΩ≈9.86kΩ6.20求圖P6-20反相負(fù)反饋運(yùn)放的輸入電阻Ri,并對(duì)運(yùn)放A2的作用和對(duì)電路中電阻值的限制作出分析。圖P6-20解：由題意可得：討論：電路功能：對(duì)放大器引入有源反饋網(wǎng)絡(luò)——電流求和正反饋,故可以提高輸入電阻。對(duì)元件值的限制：由表式可知,當(dāng)時(shí),。這意味著電路因正反饋過(guò)大將自激。6.21分別求解圖P6-21所示各電路的運(yùn)算關(guān)系。圖P6-21解：圖〔a所示為反相求和運(yùn)算電路；圖〔b所示的A1組成同相比例運(yùn)算電路,A2組成加減運(yùn)算電路；圖〔c所示的A1、A2、A3均組成為電壓跟隨器電路,A4組成反相求和運(yùn)算電路?！瞐設(shè)R3、R4、R5的節(jié)點(diǎn)為M,則〔b先求解uO1,再求解uO?！瞔A1、A2、A3的輸出電壓分別為uI1、uI2、uI3。由于在A4組成的反相求和運(yùn)算電路中反相輸入端和同相輸入端外接電阻阻值相等,所以6.22試分別求解圖P6-22所示各電路的運(yùn)算關(guān)系。圖P6-22解：利用節(jié)點(diǎn)電流法,可解出各電路的運(yùn)算關(guān)系分別為：〔a〔b〔c〔d6.23畫(huà)出利用對(duì)數(shù)運(yùn)算電路、指數(shù)運(yùn)算電路和加減運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)除法運(yùn)算的原理框圖。解：答案如解圖6.6所示。解圖6.66.2