模拟电子技术习题解答

1、习题题 7-1 试从以下几方面对有源滤波器和电压比较器两种信号处理电路进行比较： 电路中的集成运放工作在哪个区域（非线性区，线性区）； 集成运放的作用（开关元件，放大元件）； 电路中是否引入反馈以及反馈以及反馈的极性（开环，负反馈，正反馈）。解：有源滤波器：集成运放工作于线性区， 其作用是放大元件， 电路中一般引入负反馈甚至是深度负反馈；电压比较器：集成运放工作于非线性区，其作用是开关元件，电路一般工作于开环状态，或引入正反馈。 有些利用稳压管的比较器， 当稳压管反向击穿时引入深度负反馈。题 7-2 假设实际工作中提出以下要求， 试选择滤波电路的类型（低通、 高通、带通、带阻）有效信号为20H

2、z至200kHz的音频信号，消除其他频率的干扰及噪声； 抑制频率低于100Hz 的信号； 在有效信号中抑制 50Hz 的工频干扰； 抑制频率高于20MHz 的噪声。解：带通；高通；带阻；低通题 7-3试判断图P7-3 中的各种电路是什么类型的滤波器（低通、高通、 带通还是带阻滤波器，有源还是无源滤波，几阶滤波）。RiUi ClhRfUi*+.Uo(a)(b)oP7-3解：（a） 一阶高通滤波器；（b）二阶低通滤波器;（c）双T带阻滤波器（d）二阶带通滤波器题7-4在图7-12（a所示的二阶高通有源滤波电路中，设并示R=R产RF=10kQC=0.1仙F式估算通带截止频率f0和通带电压放大倍数Au

3、p,意画出滤波电路的对数幅频特性o解：（1）特征频率f02 tRC2 3.14 1 0 1 03 0.1 10 6159Hz通带电压放大倍数Aup4 1 & 1R11010电路的等效品质因数：Q3 A。2一 f 、2. f1 ( )j f0f01?1由：Au 一 f、21f1 () j f0Qf0设-3dB截止频率，fp kf0,则有1 k2 jk 42由此解得 k=1.27,故 fp=1.27Xl59=202Hz(2)在 f=f 0处，Au=Aup=2 ,增益为 201g A 6dB在f=10fo处，增益为 40 6 34dB在f=100fo处，增益为 80 6 74dB对数幅频特性

4、曲线如图所示，曲线以 40dB/十倍频的速度下降题7-5在图7-17(a所示的过零比较器中，当 u=10sind时，试画出u。的波形图(在时间上要对应)。设Uz=±6V。答：图略。题7-6在图P7 6 (a所示的单限比较器电路中，假设集成运放为理想运放，参考电压Uref=-3V,稳压管的反向击穿电压 Uz= ± 5V,电阻R=20k QR2=30k Q : 试求比较器的门限电平，并画出电路的传输特性； 若输入电压Ui是图P7-8(b所示幅度为土 4V的三角波，试画出比较器相应的输出电压uo的波形。图 P7-6解：门BM电平为：UtR1UREF 2V ,输出特性如图所示R2输

5、出电压波形如图所示题7-7在图P7-7(a所示电路中，设集成运放 Al、A2、A3、均为理想运放,且其最大输出电压为Uopp=±12VoAA2和A3各组成何种基本应用电路?Ai、A2和A3各工作在线性区还是非线性区? 若输入信号Ui=10sinoi(V),请在图P7-9(b)h画出相应的 山八u02和U03的 波形，并在图上标出有关电压的幅值。(b)图 P7-7解：A1组成反相器，A2组成比较器，A3组成跟随器（缓冲器）A1、A3工作在线性区，A2工作在非线性区;题7-8在图P7-8（a2路中，设Ai、A2均为理想运放，稳压管的Uz=±4V,电阻R2=R3=10kQ,电容C

6、=0.2p F,当=0时电容上的电压为零。输入电压 Ui是一个正弦波，如图P7-8(b所示，试画出相应的Uoi和山2的波形，在图上注明电压 的幅值。(a)图 P7-8解：A1过零比较器；A2积分电路A2:u+ = u-=0;U02UcUoi=iiR2= icRzUo2Uc1. .1，一，“，icdtUoidt Uo2(0)500 UoidtCR2ct=0ims 时，Uo2 = -500 x(-4)(t - 0) =2000tt=ims 时，Uo2=2000*0.001=2Vt=12ms 时，Uo2=-2000(t-0.001)+2t= 2ms 时,Uo2=-2000(0.002-0.001)+

7、2=0V图 P7-9题7-9在图P7-9所示的滞回比较器电路中，已知 Ri=68kQ,R2= 100k Q,RF=200k Q,R=2kQ,稳压管的Uz= ± 6V,参考电压Uref = 8V,试估算其两个门限电平Ut+和Ut ,以及门限宽度A Ut的值，并画出滞回比较器的传输特性。解：Uref为参考电压；输出电压为+Uz或-Uz； Ui为输入电压。当U+ = U-时，输出电压的状态发生改变。Rfu R2RfU refR200 ° 10016 1Uo8UoUoR2 RF3003003 3比较器有两个不同的门限电平,故传输特性呈滞回形状o当UoUz,当Ui逐渐增大时，使Uo由

8、+ Uz跳变为-Uz所需的门限电平Ut+Ut+R2UrefAuz 苴 1 6 22 =7.3V R2 RF3 33当UoUz,当Ui逐渐减小时，使Uo由-Uz跳变为+Uz所需的门限电平Ut-Ut-R2RFRFUREFR2R2RfUz16 1106=3.3V3回差（门限宽度）Ut :AUt = 7.3-3.3= 4V题7-10图P7-10中是正向输入滞回比较器的电路图，试估算其两个门限电平Ut+和Ut以及门限宽度AUt,并画出正向输入滞回比较器的传输特性。解：u- Uref=8V. ;RfR220010021u+ = Ui + Uo = Ui + Uo = _ Ui +- UoR2+RfR2 +

9、 Rf 100 + 200100 + 20033,、21当u-=u+时跳变：8 = -Ui + - (iu z)o ,此时的Ui对应门限电平： 333131Ut+ = 2 X8 + 3 X6) = 15V Ut- = 2 X(8-3 X6) = 9VAUT =15 9 = 6V题7-11在图P7-14所示电路中 分析电路由哪些基本单元组成;uI2=0 设Uii=Ui2=0时，电容上的电压 Uc=0, Uo=±12V,求当Uii= 10V,时，经过多少时间uo由+12V变为-12V。解：A1构成的电路为积分电路，A2为比较电路Uo1UndtUi2dtR1CR2c1 36( uI1dtu

10、I2dt) 100 10 1 1010( uI1dtuI2dt)当 uI1= - 10V, uI2=0 时，uo110( uI1dtuI2dt) 100t当 u0=+12V 时，uR5 u。2VR4 R当 u u 时，即 100t>2V 时，uo=+12V 变为 uo=-12V100t=2, t=0.02s7-12设图P7-12中各集成运放均为理想运放：分析A1、A2、A3、A4和A5是否“虚地”或“虚短”；各集成运放分别组成何种基本应用电路? 根据电路参数值写出Uo1、Uo2、Uo3和U04的表达式; 假设 Uh=1V, Ui2 = 1V, Ui3= -0.5V, Uk=0.5V,试问

11、当 T=1s 时 u04 和Uo5分别等于多少？已知运放最大输出为±15V,当t=0时电容C上电压为零。解：A1有虚地和虚短；A 2无虚地有虚短；A3无虚地有虚短；A4有虚地有虚短；A5不存在虚地，但又虚断。Ai为反相求和运算电路，；A 2为电压跟随器,;A3为差分比例运算电路，；A4为积分电路，；A5为反相输入过零比较器。Uol100Ui1100100100Ui2Ui350020Uii0.2比25ui3Uo2Ui4U03Uo4100”uo1 (1501u。3dt RC100、 100一)Uo250 50 1002八12八21 36 Uo3dt10 100 10 1 102%0.4u

12、i2 10ui3 2ui4Uo3dtUi1=1V,Ui2 =1V,U3= -0.5V, UQ0.5V 时,U01 Ui1 0.2Ui25Ui30.2 2.5 1.7V ;Uo2 Ui40.5V ;Uo32Ui10.4Ui2 10Ui32ui4 2 0.4 512.4uo410 u。3dt 24tUo5= -15V图 P7-12当t=1s时Uo4和Uo5分别等于Uo4=24V,题7-13将正弦信号u尸Umsinci分别送到图P7-13(a)(b)和三个电路的输入 端，试分别画出它们的输出电压 Uo的波形，并在波形图上标出各处电压值。已知Um=15V,而且: 图(a升稳压管白稳压值Uz=±

13、;7V; 图(b)中稳压管参数同上，且参考电压Uref=6V, R = R2=10kQ;图(c)中稳压管参数同上，且Uref=6VRi=8.2kQ, R2=50k Q,R=10k Qo(a)图 P7-13解：图(a)稳压管参数同上，且参考电压 Uref=6V, R=R2=10kQ;-U RR2REF上口 0R1R2代入得到UiWUref6VR2当 6V 时，Uo=+Uz=+7V;当 u>-6V 时，Uo=-Uz=-7V。波-15图中稳压管参数同上，且 Uref=6V, R=8.2kQ , R2=50k Q,RF=10k Qo由图可以看出URfU refR2RfR2R2RfUo；U- Ui

14、可求出上下门限电平分别为Rfut+ =urefR2 + RfR21050+ R2 + RfXS +X7 = 6.8V50+1050 + 10RfU T- = U ref -TR2 + Rf RR21050R2 + RU z =X6 X7 = -4.8Vf 50 +1050 + 10当Ui>6.8V时，Uo将从+7V跳变为一7V;当Ui<-4.8V时，Uo将从一7V跳变为+7V.Vvf题7-14若将上题中的输入信号加到图 P7-14所示的双限比较电路中，并设Ua=+10V, Ub=10V,集成运放 Ai、A2的最大输出电压 Uopp=±12V,极管的正向导通电压Ud = 0.7V,试画