电工学第10章习题.ppt

1、练 习 题,返 回,第 10 章 集成运算放大器习题,下一页,10.2.1 试判断图10.01所示两电路中标有Rf 的反馈电阻所形成的反馈（正、负、串联、并联、电压、电流）。,10.2.2 试分析第9章讨论的共集放大电路和共基放大电路中有无反馈，是什么反馈（正、负、直流、交流、串联、并联、电流、电压）？,10.5.1 在图10.5.1所示反相比例运算电路中，已知某集成运放的UCC=15V，UEE=15V，R1=10k， Rf=100k。(1) ui=10mV ；(2) ui= sint V ； (3) ui=3V；(4) ui=5V 。,10.5.2 在图10.02所示电路中，已知U=1.5V

2、，R1=3k，R2=2k，R3=4k，Rf=6k。求Uo 。,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,10.5.3 在图10.5.5 所示加法运算电路中， ui1和ui2的波形如图10.03 所示，R11=20k，R12=40k，Rf=40k。求平衡电阻R2 及输出电压 uo 的波形。,10.5.4 图10.04 所示为两级比例运算放大电路，求uo 与ui 的关系。,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,10.5.5 图10.05 所示电路中，已知Rf = 4R1，求uo 与ui1 和 ui2 的关系式 。,10.5.6 图10.06 所示为一反相比例运算

3、电路，试证明：,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,10.5.7 图10.07 所示为一加减混合运算电路，已知 R1= R2 = R3 = R4，R5 = Rf 。求此电路的输出电压uo 的表达式 。,10.5.8 求图10.08 所示电路中uo与ui 的关系式 。,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,10.5.9 图10.09 所示电路是广泛应用与自动调节系统中的比例积分微分电路。试求该电路uo与ui的关系式 。,10.5.10 图10.5.8 所示微分电路中， Rf = 500k， C =1F，ui =(2t sin1000t )V 。求：(1)

4、 uo ；(2) uo的最大值和最小值；(3) 画出uo 的波形。,10.5.11 图10. 5.9 所示积分电路中，R1=500k， C =0.5F，电路接通前电容未充电。当电路接通后，测得uo 从零下降到2mV 所需要的时间为1s ，求：输入的直流电压 Ui ，并画出输入和输出电压 的波形。,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,10.5.12 在图10.10 所示电路为应用运放来测量电压的原理电路。输出端接有满量程为5V、500 A的电压表。试分别计算出五种量程0.5V、1V、5V、10V、50V所对应的电阻值 R11 R15 。,10.5.13 图10. 11 是应

5、用运放测量小电流的原理电路。输出端接有满量程为5V、500A的电压表。试计算Rf1 Rf5 各电阻值 。,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,10.5.14 图10. 12 是应用运放测量电阻的原理电路。输出端接的电压表同上题。当电压表指示为4V 时，被测Rx 的阻值是多少？,10.6.1 图10. 13 所示为加到基本电压比较器反相输入端的输入电压ui 的波形，同相输入端接参考电压UR =3V。试画出对应的输出电压 uo 的波形。,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,10.6.2 一基本电压比较器，反相输入端加电压ui1，同相输入端加电压ui2，它

6、们的波形如图10. 14所示，试绘出输出电压 uo 的波形。,10.6.3 在图10.15 所 示电路中，集成运放的 UCC=UEE= 9V。求R2 以及下述两种情况下 的 uo1 和 uo2 ： (1) ui1=0.1V; ui2=0.2V; (2) ui1=0.1V; ui2=0.2V;,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,10.6.4 在图10. 6.4 所示迟滞比较器中，已知集成运放的输出饱和电压 UOM = 9V， ui = 8 sint V，UR = 3V， R2 =1k， Rf =5k。求该电路的上限和下限触发电压、迟滞宽度以及 uo 的波形。,10.7.1

7、 频率调节范围为 20Hz 200Hz 的RC 正弦波振荡器，电容 C = 0.27F，如果用双联可变电阻来调节振荡 频率，求可变电阻器阻值的调节范围。,10.7.2 在图10.16 所示RC 正弦波振荡电路中，R =1 k，C=10F， R1 =2 k，R2 =0.5 k，试分析： (1) 为了满足自励振荡的相位条件，开关应合向哪一端（合向某一端时，另一端接地）？ (2) 为了满足自励振荡的幅度条件，Rf 应等于多少？,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,（接上页）(3) 为了满足自励振荡的起振条件，Rf 应等于多少？(4) 振荡频率是多少？,10.7.3 图10.17

8、 是RC 正 弦波振荡电路组成的最简单 的电子琴电路。按下不同的 琴件（图中用开关表示）， 就能发出不同的琴音。已知 C 调八个基本音阶的频率如 表10.01所示，图中R1R2 。 试推导出计算其谐振频率 的公式，并求出电阻 R21 R28 。,返 回,上一页,下一页,第 10 章 集成运算放大器习题,练习题解答,【解】判断结果见表 10.2 所示。,10.2.1 试判断图10.01所示两电路中标有Rf 的反馈电阻所形成的反馈（正、负、串联、并联、电压、电流）。,返 回练习题集,下一题,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】都有反馈，分析结果见表 10.3 所示。,10.2.2 试分析第9

9、章讨论的共集放大电路和共基放大电路中有无反馈，是什么反馈（正、负、直流、交流、串联、并联、电流、电压）？,上一题,下一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 (1) ui =10 mV 时，,(2) ui = sint V 时，,10.5.1 在图10.5.1 所示反相比例运算电路中，已知某集成运放的UCC=15V，UEE=15V，R1=10k， Rf=100k。(1) ui=10mV ；(2) ui= sint V ； (3) ui=3V；(4) ui=5V 。,上一题,下一题,下一页,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,(3) ui = 3 V 时，若,

10、| uo | UEE ，这是不可能的，说明它已工作在于负饱和 区，故 uo =UOM =UEE = 15V。,(4) ui = 5 V 时，若,| uo | UCC ，这是不可能的，说明它已工作在于正饱和 区，故 uo = +UOM = +UCC = 15V。,上一页,下一题,上一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 左边两个 电路为反相比例运算 电路右边一个为减法 运算电路，且 ，故求得,10.5.2 在图10.02所示电路中，已知U=1.5V，R1=3k，R2=2k，R3=4k，Rf =6k。求Uo 。,上一题,下一题,返 回练习题集,下一页,第 10 章 集成运算

11、放大器习题,上一题,下一题,上一页,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 R2 = R11R12Rf,= 10 k,=2 ui1ui2 =2 (ui1 + ui2 ) 由此求得 uo 的波形如图10.6(d) 所示。,10.5.3 在图10.5.5 所示加法运算 电路中， ui1和ui2的波形如图10.03 所示，R11=20k，R12=40k， Rf=40k。求平衡电阻R2 及输出 电压 uo 的波形。,0,ui2,t /s,+2,2,上一题,下一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】,uo2 = uo2uo1,10.5.4 图10.04 所示为两级

12、比例运算放大电路，求uo 与ui 的关系。,上一题,下一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 前级电路为电压 跟随器，故 uo1 = ui1 后级电路利用叠加原理 分析。在uo1 = ui1单独作用时为 反相比例运算电路，故,在 ui2 单独作用时为同相比例运算电路，故,由此求得：,= 5 ui24 ui1,10.5.5 图10.05 所示电路中，已知Rf = 4R1，求uo 与ui1 和 ui2 的关系式 。,上一题,下一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 由于u+ = u = 0， “” 端为虚地端， Rf 和R4 可 视为并联，因而,即,

13、由于 uR4 = uRf =Rf if,因此,10.5.6 图10.06 所示为一反相比例运算电路，试证明：,上一题,下一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 利用叠加原理求解此 题。当ui1单独作用时：,当ui2单独作用时：,当ui3单独作用时， R1与R2 并联接地， R4与R5并联接地， 其上的电压 是从同相输入端输入的电压， 根据同相比例运算得：,10.5.7 图10.07 所示为一加减混合运算电路，已知 R1= R2 = R3 = R4，R5 = Rf 。求此电路的输出电压uo 的表达式 。,上一题,下一题,下一页,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器

14、习题,当ui2单独作用时，同理可得：,将R1 = R2 = R3 =R4 和R5 =Rf 代入，求得输出电压为： uo = uo1+ uo2 + uo3+ uo4,上一题,下一题,上一页,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 由于理想集成运放的净输 入电压和净输入电流为零，故： ui = R3 i3 i1 = i2 = i3 因此 uo = R1 i1 +R2 i2 +R3 i3,10.5.8 求图10.08 所示电路中uo与ui 的关系式 。,上一题,下一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 由于u+ = u = 0， “” 端为虚地端，因此,代入

15、上式，得：,10.5.9 图10.09 所示电路是广泛应用与自动调节系统中的比例积分微分电路。试求该电路uo与ui的关系式 。,上一题,下一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 (1),=500103 ( 21000 cos1000t ) mV =1+ 500 cos1000t mV,(2) Uomax = (1+ 500 ) mV = 499 mV Uomin = (1500 ) mV = 501 mV (3) uo 的波形如图10.13(b) 所示。,上一题,下一题,10.5.10 图10.5.8 所示微分电路中， Rf = 500k， C =1F，ui =(2t

16、sin1000t )V 。求：(1) uo ；(2) uo的最大值和最小值；(3) 画出uo 的波形。,图10.13,返 回练习题集,499 0 501,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】,= 4Ui t 2 mV = 4Ui Ui = 0.5mV,Ui 和uo 的波形如图10.14(b) 所示。,上一题,下一题,10.5.11 图10. 5.9 所示积分电路中，R1= 500k， C =0.5F，电路接通前电容未充电。当电路接通后，测得 uo 从零下降到2mV 所需要的时间为1s ，求：输入的直流电压 Ui ，并画出输入和输出电压 的波形。,图10.14,返 回练习题集,第 10 章

17、集成运算放大器习题,【解】 该电路采用的是 反相比例运算电路， 根据 ， 得：,上一题,下一题,10.5.12 在图10.10 所示电路为应用运放来测量电压的原理电路。输出端接有满量程为5V、500 A的电压表。试分别计算出五种量程0.5V、1V、5V、10V、50V所对应的电阻值 R11 R15 。,下一页,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,上一页,下一题,上一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 由于| uo | = Rf i ， 所以：,下一题,10.5.13 图10. 11 是应用运放测量小电流的原理电路。输出端接有满量程为5V、500A的电压表

18、。试计算Rf1 Rf5 各电阻值 。,下一页,上一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,上一题,下一题,上一页,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】由于 得：,上一题,下一题,10.5.14 图10. 12 是应用运放测量电阻的原理电路。输出端接的电压表同上题。当电压表指示为4V 时，被测Rx 的阻值是多少？,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 由于 uiUR 时， uo= +UOM uiUR 时，uo= UOM 因此求得 uo 的波形如图 10.18(b) 所示。,上一题,下一题,10.6.1 图10. 13 所示为加到基本电压比较器

19、反相输入端的输入电压ui 的波形，同相输入端接参考电压UR =3V。试画出对应的输出电压 uo 的波形。,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 把两个输入信号叠加在一起，画在 同一个坐标系中，如图10.20(a) 所示。 由于 ui1ui2 时，uo= +UOM ui1ui2 时，uo= UOM 因此求得 uo 的波形如图10.20(b) 所示。,上一题,下一题,10.6.2 一基本电压比较器，反相输入端加电压ui1，同相输入端加电压ui2，它们的波形如图10. 14所示，试绘出输出电压 uo 的波形。,UOM,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 R2

20、 = 3 k3 k3 k= 1k A1 是加法运算电路：,A2 是电压跟随器： uo1 = uo1=(ui1+ ui2 ) A2 是零比较器：,上一题,下一题,10.6.3 在图10.15 所示电路中，集成运放的UCC =UEE= 9V。求R2 以及下述两种情况下的 uo1 和 uo2 ： (1) ui1=0.1V; ui2=0.2V；(2) ui1=0.1V; ui2=0.2V;,=(ui1+ ui2 ),下一页,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,(1) ui1 = 0.1V，ui2 =0.2V 时， uo1 = ( 0.1 0.2 ) V = 0.1V uo2 = 9V (

21、2) ui1 =0.1V，ui2 = 0.2V 时， uo1 = (0.1+ 0.2 ) V = 0.1V uo2 =9V,上一页,下一题,上一题,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 上限触发电压为：,迟滞宽度为：U = UHUL = 3V uo 的波形如图10.22(b) 所示。,下限触发电压为：,= 4V,= 1V,上一题,下一题,10.6.4 在图10. 6.4 所示迟滞比较器中，已知集成运放的输出饱和电压 UOM = 9V， ui = 8 sint V，UR = 3V， R2 =1k， Rf =5k。求该电路的 上限和下限触发电压、迟滞宽度 以及 uo 的波形。,

22、返 回练习题集,图10.22,9 0 9,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 振荡频率 fn 为：,则可变电阻器阻值的变化范围为：,上一题,下一题,10.7.1 频率调节范围为 20Hz 200Hz 的RC 正弦波振荡器，电容 C = 0.27F，如果用双联可变电阻来调节振荡 频率，求可变电阻器阻值的调节范围。,返 回练习题集,第 10 章 集成运算放大器习题,【解】 (1) 正反馈才能满足自励 振荡的相位条件，因此， 开关S 应接在b 点。 (2) RC 串、并联反馈网络的正 反馈系数为：,上一题,下一题,10.7.2 在图10.23 所示RC 正弦波振荡电路中，R =1 k，C=10F，R1 =2 k，R2 =0.5 k，试分析：(1) 为了满足自励振荡的相位条件，开关应合向哪一端（合向某一端时，另一端接地）？(2) 为了满足自励振荡的幅度条件，Rf 应等于 多少？(3)