8章 波形的发生和信号的转换题解

第八章题解 1 第第八八章章 波波形形的的发发生生和和信信号号的的转转换换 8 1 判断图题 8 1 所示各电路是否可能产生正弦波振荡 简述理由 设图 b 中 C4容量远大于其它三个电容的容量 图题 8 1 解解 图 a 所示电路有可能产生正弦波振荡 因为共射放大电路输出电压 和输入电压反相 A 180 且图中三级移相电路为超前网络 在信号频率 为 0 到无穷大时相移为 270 0 因此存在使相移为 180 F 180 的频率 即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0 此时 A F 0 且在 f f0时有可能满足起振条件 1 故可能产FA 生正弦波振荡 图 b 所示电路有可能产生正弦波振荡 因为共射放大电路输出电压和输 入电压反相 A 180 且图中三级移相电路为滞后网络 在信号频率为0 到无穷大时相移为0 270 因此存在使相移为 180 F 180 的频率 即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0 此时 A F 360 且在 f f0时有可能满足起振条件 1 故可能产生FA 正弦波振荡 8 2 电路如图 8 2 所示 试用相位平衡条件判断哪个低拿路可能振荡 哪个 不能 并简述理由 第八章题解 2 图题 8 2 解解 a 断开反馈网络 RC 串并电路 并在的栅极加 极性 而 1 T 的漏极为 即的基极为 的射极也为 即 1 T 2 T 2 T 180 a 反馈 网络 RC 串并电路 当RC 网络谐振时 RC 1 0 AB VV 3 1 RC 网络呈阻性 因此 不 能振荡 0 f 360 fa b 断开反馈 即P 点 并在 输入端的 极性 则输出为 0 V 极性 或 的讨论与 a 一致 则或 360 a 0 f 0 f 0 fa 能振荡 360 8 3 电路如图题8 3 所示 试求解 1 RW的下限值 2 振荡频率的调节范围 图题 8 3 解解 1 根据起振条件 第八章题解 3 k 22 W Wf RRRR 故 RW的下限值为2k 2 振荡频率的最大值和最小值分 别为 Hz145 2 1 kHz6 1 2 1 21 min0 1 max0 CRR f CR f 8 4 电路如图题8 4 所示 1 试从相位平衡条件分析电路能否产生正弦波 振荡 2 若能振荡 和的值应有何关系 振荡频率是多少 为了稳幅 f R 1e R 电路中哪个电阻可以采用热敏电阻 其温度系数如何 图题 8 4 解解 1 断开栅极 则同8 2 题图 a 相同 可知 1 T 360 a 0 f 可能振荡 360 fa 2 文氏电桥 即RC 串并联 电路 这里 为了满 3 1 F RC 1 0 足振荡的幅度特性 则 故 1 FA 3 A 3 1 11 1 e f e ef R R R RR A 时 才能起振 这时 1 2 ef RR RC f 2 1 2 3 在起振过程中 要使输出频率为的电压逐渐增大 就应使振荡电路工作 f 于增幅振荡 但幅度足够后 再增大输出电压幅度 将出现非线性失真 1 FA 第八章题解 4 因此要限制输出幅度的继续增大 这里振荡后 上温度 1 1 e f R R A 1e R f R 升高 要使不增加 上要用正温度系数的热敏电阻或者用负温度系A 1e R f R 数的热敏电阻 8 5 设运放 A 是理想的 试分析图题8 5 所示正弦波振荡电路 1 为满足振荡条件 试在图中用 标出运放 A 的 同相端和反相端 2 为能起振 和两个电阻之和应大于何值 3 此电路的振荡频率 p R 2 R 4 试证明稳定振荡时输出电压的峰值为 f Z p om V RR R V 1 1 2 3 图题 8 5 解解 1 文 氏电桥应接在A 的 端 故 A 为上 下 2 起振条件 故 因此1 FA 3 1 F 31 1 2 R RR A p kRRR p 2 102 22 3 振荡频率 Hz RC f59 1 101 010102 1 2 1 63 4 当时 由于 故 即 omo VV 3 A om VVV 3 1 omN VV 3 1 om N P N RP V R V R R V V 3 1 11 RPZNom VVVV 第八章题解 5 8 6 分别标出图题8 6 所示各电路中变压器的同铭端 使之满足正弦波振 荡的相位条件 图题 8 6 解解 图题 8 6 所示各电路中变压器的同铭端如解图题8 6 所示 解图题 8 6 第八章题解 6 8 7 分别判断图题8 7 所示各电路是否满足正弦波振荡的相位条件 图题 8 7 解解 a 可能 b 不能 c 不能 d 可能 8 8 试分别指出图题8 8 所示两电路中的选频网络 正反馈网络和负反馈 网络 并说明电路是否满足正弦波振荡的相位条件 第八章题解 7 图题 8 8 解解 在图 a 所示电路中 选频网络 C 和 L 正反馈网络 R3 C2 和 RW 负反馈网络 C 和 L 电路满足正弦波振荡的相位条件 在图 b 所示电路中 选频网络 C2和 L 正反馈网络 C2和 L 负 反馈网络 R8 电路满足正弦波振荡的相位条件 8 9 两种石英晶体振荡器原理电路如图题8 9a b 所示 试说明它们属于 哪种类型的晶体振荡电路 为什么说这种电路结构有利于提高频率稳定度 图题 8 9 解解 图 8 9 a 是电感三点式晶体振荡电路 图 8 9 b 是电容三点式晶体振荡电路 适当调节晶体串联电容 可使晶体谐振频率与LC 谐振频率一致 又因为晶体 品质因数 Q 很高 更加大了振荡频率的稳定度 所以说这种电路结构有利于提高 频率稳定度 8 10 RC 文氏电桥振荡电路如图题8 10 所示 1 试说明石英晶体的作用 在电路产生正弦波振荡时 石英晶体是在串联还是并联谐振下工作 2 电 路中采用了什么稳幅措施 它是如何工作的 第八章题解 8 图题 8 10 解解 1 晶体和 C 串联 故晶体为串联谐振 晶体呈纯阻性质 输出频率 RC fo 2 1 2 同相比例放大电路电压增益 1 45 3 RrR R A DS V 当增大时 T 的栅极电平上升 将增大 将下降 当减小时 T O V DS r V A O V 的栅极电平下降 减小 将上升 因此能自动实现稳幅作用 二极管 DS r V A D 的作用是对进行整流滤波 在当小于 0 时 给 和提供 O V Z D o v 2 R 1 R 1 C 正电平 为栅极提供偏置电平 8 11 试分别求解图题8 11 所示各电路的电压传输特性 图题 8 11 解解 图 a 所示电路为单限比较器 uO UZ 8V UT 3V 其 电压传输特性如解图题8 11 a 所示 第八章题解 9 图 b 所示电路为过零比较器 UOL UD 0 2V UOL UZ 6V UT 0V 其电压传输特 性如解图 题 8 11 b 所示 图 c 所示电路为反相输入的滞回比较器 uO UZ 6V 令 INREF 21 2 O 21 1 P uuU RR R u RR R u 求出阈值电压 UT1 0 V UT2 4 V 其电压传输特性如解图题8 11 c 所示 图 d 所示电路为同相输入的滞回比较器 uO UZ 6V 令 V3 NO1 21 1 I 21 2 P uu RR R u RR R u 得出阈值电压 V5 7 V5 1 T2 T1 U U 其电压传输特性如解图题8 11 d 所示 图 e 所示电路为窗口比较器 uO UZ 5V UT 3V 其电 压传输特性如解图题8 11 e 所示 第八章题解 10 解图题 8 11 8 12 已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图题8 12 a b c 所示 它们的输入电压波形均如图 d 所示 试画出uO1 uO2和 uO3 的波形 图题 8 12 解解 根据三个电压比较器的电压传输特性画出在输入电压作用下它们的输出 电压波形 如解图题8 12 所示 第八章题解 11 解图题 8 12 8 13 图题 8 13 所示为光控电路的一部分 它将连续变化的光电信号转换成 离散信号 即不是高电平 就是低电平 电流 I 随光照的强弱而变化 1 在 A1和 A2中 哪个工作在线性区 哪个工作在非线性区 为什么 2 试求出表示uO与 i 关系的传输特性 图题 8 13 解解 1 A1工作在线性区 电路引入了负反馈 A2工作在非线性区 第八章题解 12 电路仅引入了正反馈 2 uO与 i 关系式为 uO1 iIR1 100iI uO与 uO1的电压传输特性如解图题8 13 a 所示 因此uO与 i 关系的 传输特性如解图题8 13 b 所示 解图题 8 13 8 14 波形发生电路如图题8 14 所示 设振荡周期为T 在一个周期内 uO1 UZ的时间为 T1 则占空比为T1 T 在电路某一参数变化时 其余参数不 变 选择 增大 不变或 减小填入空内 图题 8 14 当 R1增大时 uO1的占空比将 振荡频率将 uO2的幅值将 若 RW1的滑动端向上移动 则uO1的占空比将 振荡频率将 uO2的幅值将 若 RW2的滑动端向上移动 则uO1的占空比将 振荡频率将 uO2的幅值将 解解 设 RW1 RW2在未调整前滑动端均处于中点 则应填入 第八章题解 13 8 15 电路如图题8 15 所示 1 定性画出uO1和 uO的波形 2 估算振荡频率与uI的关系式 图题 8 15 解解 1 uO1和 uO的波形如解图题8 15 所示 2 求解振荡频率 首先求出电压比较器的阈值电压 然后根据振荡周期 近似等于积分电路正向积分时间求出振荡周期 振荡频率是其倒数 I 1T I I 1T TI 1 T T 625 0 2 2 1 V8 u CRU u f u CRU T UTu CR U UU Z 解图 8 15 8 16 图题 8 16 所示为一波形发生器电路 试说明它是由哪些单元电路组成的 第八章题解 14 各起什么作用 并定性画出A B C 各点的输出波形 题 8 16 解解 电路由 所代表的三级电路组成 级为文氏电桥振荡电路 1 A 2 A 3 A 1 A 作用是发生频率为的正弦波 级为过零比较器 当时 LC fo 2 1 2 A0 1 O V 时 因此为的方波 为积分 ZO VV 2 0 1 O V ZO VV 22O V LC fo 2 1 3 A 电路 由于为方波 故为三角波 都为电压跟随器 2O V 3O V 4 A 5 A 6 A 波形如图解8 16 所示 1OA VV 2OB VV 3OC VV 图解 8 16 8 17 试将直流电流信号转换成频率与其幅值成