數(shù)電4篇1章習(xí)題解答

./第四篇第1章習(xí)題題4.1.1試分別畫出圖題4.1.+-圖題4+-解：<a>電路是同相輸入的單限比較器,其電壓傳輸特性如圖解4.1.1〔a所示。<b>電路是反相輸入的過零比較器,其電壓傳輸特性如圖解4.1.1〔b所示。<c>電路是反相輸入的滯回比較器,由于,當(dāng)時(shí),V；當(dāng)時(shí),V,所以電壓傳輸特性如圖解4.1.1〔c所示。<d>電路是同相輸入的滯回比較器,由于V,當(dāng)V時(shí),V；當(dāng)V時(shí),V。所以電壓傳輸特性如圖解4.1.1〔d所示<e>是一個(gè)窗窗口比較器,當(dāng)V時(shí),,,D1導(dǎo)電、D2截止,V；當(dāng)時(shí),、,D1截止、D2截止,V；當(dāng)V時(shí),、,D1截止,D2導(dǎo)電,V。其電壓傳輸特性如圖解4.1.1〔e所示。??＊其中的<e>R1和R2應(yīng)該有參數(shù),否則當(dāng)某個(gè)運(yùn)放輸出低電平時(shí),不一定能斷定穩(wěn)壓管擊穿,即輸出負(fù)電平要具體分析,經(jīng)計(jì)算應(yīng)取R1=10K,R2=5K時(shí),上述傳輸特性畫的正確。而運(yùn)放輸出都是高電平時(shí),兩只二極管都截止,正向穩(wěn)壓管擊穿,輸出為+5V。題4.1.2已知三個(gè)電壓比較器的電壓傳輸特性如圖題4.1.2〔a、〔b、〔c所示,它們的輸入電壓波形如圖〔d,試畫出vO1、vO2和vO3的波形。圖題4.1.解：、和的波形分別如圖<a>、<b>和<c>所示。題4.1.3波形變換電路如圖題4.1.3〔a所示,其輸入電壓vS的波形如圖〔b,試在圖〔b上畫出輸出電壓v圖題4.1.解：題目中的電路是帶穩(wěn)壓管反饋式限幅的基本比較器,其閾值電平VT=3.6V,高電平輸出電壓VOH=5－3.6=1.4V,低電平輸出電壓VOL=－3.6-0.7=－4.3V。所以輸出電壓的波形如圖所示。題4.1.4在圖題4.1.4<a>～<c>電路中,設(shè)輸入信號(hào)vs=2sinωtV,穩(wěn)壓管DZ1、DZ2的穩(wěn)壓值均為4V,二極管正向壓降為圖題4.解：圖中各電路都具有反饋回路,而且都有穩(wěn)壓二極管,解題時(shí)是放大器還是比較器容易混淆。<a>電路是具有輸出限幅的反相放大器,電路過電阻引入了負(fù)反饋,因此構(gòu)成了運(yùn)算電路,其中穩(wěn)壓管的作用是輸出電壓限幅。輸出電壓為：〔V而的限幅值為±〔VZ+VD=±4.7V,其波形如圖<a>所示。<b>電路是具有反饋式輸出限幅的過零比較器。當(dāng)時(shí),V；當(dāng)時(shí),V。的波形如圖<b>所示。<c>電路是具有輸出限幅的滯回比較器。的波形如圖<c>所示。當(dāng)為高電平V時(shí),二極管D1導(dǎo)電,D2截止,閾值電平為V；當(dāng)為低電平V時(shí),二極管D1截止,D2導(dǎo)電,閾值電平為V。當(dāng)增大到V時(shí),從V翻轉(zhuǎn)到－4.7V；而當(dāng)減少到V時(shí),從V翻轉(zhuǎn)到＋4.7V。波形圖如圖<c>所示。題4.1.5圖題4〔1試求其振蕩頻率,并畫出vO1、vO2的波形?！?若要產(chǎn)生不對(duì)稱的方波和鋸齒波時(shí),電路應(yīng)如何改進(jìn)？可用虛線畫在原電路圖上。圖題4解：<1>、的波形如圖所示?！睸,所以3067Hz〔2若要產(chǎn)生不對(duì)稱的方波和鋸齒波,電路有多種改進(jìn)方法。例如可以在運(yùn)放A2的同相端接上一個(gè)可調(diào)電源,如參見題4.1.7所示。題4.1.6圖題4.1.6所示為光控電路的一部分,它將連續(xù)變化的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散信號(hào)〔即高、低電平信號(hào),電流<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VO與I關(guān)系的傳輸特性。圖題4.1.解：〔1A1引入負(fù)反饋,構(gòu)成電流—電壓變換電路,A1工作在線性區(qū)。A2引入正反饋,是一個(gè)反相的滯回比較器,比較器輸出接有限幅穩(wěn)壓管,所以電路工作在非線性區(qū)。〔2A1的輸出電壓為：。當(dāng)V時(shí),輸出υo=-5V；當(dāng)V時(shí),輸出υo=+5V。所以,當(dāng)時(shí),輸出υo=-5V；當(dāng)時(shí),輸出υo=+5V。υo和I之間的傳輸特性如圖所示。題4.1.7波形發(fā)生器的原理電路如圖題4<1>當(dāng)調(diào)節(jié)Rw,使vS=0時(shí),分別畫出vO1和vO2的波形,并求兩個(gè)電壓波形的幅度比；<2>寫出vO2波形的頻率f的表達(dá)式；<3>當(dāng)vS在小圍變動(dòng)時(shí)<例如調(diào)節(jié)Rw使vS＞0>,對(duì)vO2波形有何影響?試定性說明之。圖題4.1.7解：〔1當(dāng)調(diào)節(jié)RW,使時(shí),vO1輸出為方波,幅度為±VZ；vO2為三角波,其幅度為。兩個(gè)電壓波形的幅度之比為：。vO1和vO2的波形如圖<a>所示。〔2vO2波形的頻率f可以從波形圖中求取。所以,,〔3當(dāng)調(diào)節(jié)Rw,使vS>0時(shí),由于在期間,電容C的充電電流減小,而在期間,電容器C的放電電流增大,使得vO2波形出現(xiàn)不對(duì)稱的三角波〔T1＞T2,其波形如圖〔b所示。并由圖可得：所以：顯然,如果vS＜0,則vO2的波形將T2＞T1,而表達(dá)式互換。題4.1.8集成定時(shí)器可以連接成脈沖寬度調(diào)制電路,如圖題4.1.8所示,試畫出調(diào)制后的輸出電壓v圖題4.1.解：因?yàn)榧啥〞r(shí)器的第5條引腳外加電壓之后,定時(shí)電容的充電和放電時(shí)間就隨之變化,實(shí)現(xiàn)了脈沖寬度的調(diào)制作用。輸出波形如圖所示。題4.1.9用集成定時(shí)器組成的過電壓監(jiān)視電路如圖題4.1.9所示,v圖題4.1.解：在該電路中,CC7555與電阻、電容構(gòu)成多諧振蕩器,其中引腳1是CC7555的接地端。當(dāng)被監(jiān)視電壓小于設(shè)定值〔≈VZ+VBE時(shí),三極管T截止,CC7555的引腳1懸空,發(fā)光二極管不亮。當(dāng)被監(jiān)視的電壓大于設(shè)定值〔≈VZ+VBE時(shí),三極管T飽和導(dǎo)電,CC7555的引腳1接地,CC7555組成的多諧振蕩器振蕩,管腳3將輸出脈沖波,因此,發(fā)光二極管閃爍發(fā)光而報(bào)警。題4.1.10<1>選用CC7555型集成定時(shí)器設(shè)計(jì)一個(gè)要求產(chǎn)生20μS延時(shí)時(shí)間的脈沖電路,其電路參數(shù)為VDD=5V,VOL=0V,R=91kΩ；<2>如果VOL=0.2V,試用上述參數(shù)求此時(shí)的輸出脈寬。解：<1>延時(shí)電路是一個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,單穩(wěn)態(tài)的輸出脈寬就是延遲時(shí)間。其電路如圖所示：因?yàn)閱稳辗€(wěn)的延遲時(shí)間近似為,所以〔2如果V0L=0.2V,則輸出脈沖寬度為題4.1.11圖題4圖題4.1.11解：用集成定時(shí)器555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器,單手觸模金屬片時(shí),相當(dāng)于低觸發(fā)端輸入低電平,所以555輸出翻轉(zhuǎn)為高電平,發(fā)光二極管亮。此時(shí),電路部的放電管截止,電源經(jīng)電阻R對(duì)電容充電,當(dāng)電容器上的電壓超過高觸發(fā)端所需要的電平時(shí),輸出變?yōu)榈碗娖?指示燈熄滅。所以發(fā)光二極管亮的時(shí)間為：=Tw≈1.1RC=1.1×200×103×50×10-6=11秒題4.1.12由CC7555構(gòu)成的單穩(wěn)電路如圖題4.1.12所示,vI為1<1>畫出vI、v2、vC及vO的波形；<2>計(jì)算輸出脈沖的寬度。圖題4.1.12解：〔1圖中RC為電路中的定時(shí)元件,輸入電路中的2K和0.01μF為微分電路,將寬脈沖輸入變?yōu)檎}沖觸發(fā)。當(dāng)555定時(shí)器的低觸發(fā)輸入為高電平時(shí),電路處于穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)輸出為低電平,部的放電管導(dǎo)電,電容兩端建立不起電壓即,此時(shí),高觸發(fā)端也為低電平,部觸發(fā)器R=S=0,所以,集成定時(shí)器555的輸出狀態(tài)保持不變,處于穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)?shù)陀|發(fā)端加入負(fù)脈沖后,電路立刻進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)：輸出翻轉(zhuǎn)為高電平,部放電管截止,VDD通過電阻R向電容器C充電,當(dāng)該電壓上升至?xí)r,輸出回到低電平。同時(shí)部放電管導(dǎo)電,電容器上電壓通過放電管較快地放電,直至,電路狀態(tài)返回到了穩(wěn)態(tài)。所以有波形如圖所示：〔2根據(jù)一階RC電路的過度過程,可以求得輸出脈沖的寬度：因?yàn)樗?題4.1.13圖題4.1.13所示是由CC7555連接成的多諧振蕩器,試畫出vC和v圖題4.1.解：合上電源,為0,為輸出高電平,然后電容器經(jīng)R和C充電。當(dāng)充電至為時(shí),輸出變?yōu)榈碗娖?。隨后電容器上的電壓經(jīng)R和輸出端放電,電壓下降,當(dāng)降至?xí)r,輸出又翻轉(zhuǎn)為高電平,電容器又充電。如皮周而復(fù)始,產(chǎn)生振蕩。其波形如圖所示：其中,,題4.1.14圖題4.1.14所示是CC7555構(gòu)成的另一種多諧振蕩器,圖中R=1kΩ。<1>試分析振蕩原理,并畫出vC1、vC2及vO的波形；<2>計(jì)算振蕩周期T。圖題4.1.14解：〔1當(dāng)合上電源后瞬間,,輸出〔高電平,部放電管截止。此時(shí),電源VDD通過R、D1對(duì)電容器C1充電,充電時(shí)間常數(shù)為RC1；同時(shí)電源通過R2、RW2、C2充電,充電時(shí)間為〔R2+RW2C2。顯然C1比C2充電快,C1較快充到電源電壓,而C2充到2/3VDD時(shí),電路狀態(tài)產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)〔由輸出高電平翻轉(zhuǎn)為低電平0〔可見充電過程由C2決定電路翻轉(zhuǎn)；此時(shí),部放電管導(dǎo)電。電路翻轉(zhuǎn)成低電平后,由于部放電管導(dǎo)電,所以C1和C2都要通過放電管放電,電容器C1通過R1、RW1和部放電管放電,時(shí)間為〔R1+RW1+RDSC1；C2通過二極管D2和部放電管放電,時(shí)間〔RDSC2,〔RDS是部放電管溝道電阻。顯然電容器C2放電快,它較快的放電到0,C1放電慢,當(dāng)C1電壓放到1/3VDD時(shí),電路狀態(tài)又翻轉(zhuǎn)到高電平"1"。以后的過程將重復(fù),輸出為矩形波,畫出的波形如圖所示?！?由C2的充電過程求輸出脈沖的高電平時(shí)間T1。同理：所以,題4.1.15圖題4.1.15所示電路中設(shè)A為理想運(yùn)放,最大的輸出電壓為±12V,VREF為2〔1試畫出vO1、vO2、vO3的波形；〔2推導(dǎo)輸出電壓vO3和參考電壓VREF之間的函數(shù)關(guān)系。圖題4.1.解：<1>、和的波形如圖所示。圖中的V,V。〔2V〔當(dāng)時(shí),V〔當(dāng)時(shí)題4.1.16已知