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第六章 模电习题答案

第六章习题

一、填空选择

1、理想运算放大器的开环放大倍数Au为无穷大,输入电阻Ri为无穷大,输出电阻为Ro为零。

2、集成运算放大器有两个工作区间,分别为线性区和非线性区。

3、理想运放工作在线性区的条件下,有两个重要特性是虚断和虚短。

4、单值电压比较器有 1 个门限电压,迟滞电压比较器有 2 个门限电压。

5、电压传输特性如图6.1所示,参考电压是__-2______V,输出电压是___ 10_____V;输入信号加在____反相____输入端。

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图题

6.1

二、选择

1、工作在线性区的运算放大器应置于(a)状态。

a深度负反馈 b 开环 c正反馈

2、工作在非线性区的运算放大器具有(a)的特点

a虚断 b 虚短 c 虚断和虚短

3、下列关于迟滞电压比较器的说法,不正确的是(b)

a 迟滞电压比较器有两个门限电压

b 构成迟滞电压比较器的集成运算放大电路工作在线性区

c 迟滞电压比较器一定外加正反馈

d 迟滞电压比较器的输出电压只有两种可能

4、能将矩形波转变成三角波的电路是(c )

a 比例运算电路

b 微分运算电路

c 积分运算电路

d 加法电路 5、工作在开环状态下的电压比较器,其输出电压Uo 的大小由(c )决定。 a 运放的开环放大倍数 b 外电路参数 c 运放的工作电源 三、分析与计算题

1、电路 如题图6.1所示 ,集 成运放 输出电压 的最大幅 值为 ±14 V ,输出电压与输入电压的关系式 。

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图题6.1c c

(a )

引入的是负反馈,所以运放工作在线性区间。i

i 110U U R

R u f O ==

(b ) 引入的是负反馈,所以运放工作在线性区间。i i 211U U R

R R u f

o =+=

2、试求图题6.2各电路的输出电压与输入电压的关系式。

R 2

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U i

U U i2U i3U i4

(a ) (b )

图题6.2

解:(a)根据虚断特性 i 434U R R R u +=

+,o 2

11

U R R R u +=-

根据虚短特性-+=u u ,所以i 4

34

12o )1(U R R R R R U ++

= (b)当0i4i3==U U 时,电路转换为反相输入求和电路,输出

)(

i22

3i113o12U R R

U R R U +-= 当0i2i1==U U 时,电路转换为同相输入求和电路,输出

)////////)(//1(i46

456

4i365465213o34U R R R R R U R R R R R R R R U ++++

=

根据线性叠加原理,总输出为

o34o12o U U U +=

3、求如图题6.3所示电路中u o 与u i 的关系。

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4、求如图题6.4所示电路中u o 与u i 的关系。

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u o

u i

图题6.4

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制的精度。如图题6.5所示的电路为比例—积分调节器(简称

PI 调节器),试求PI 调节器的u o 与u i 的关系式。

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u i

u o

图题6.5

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u i

u o

6、试求图题6.6所示电路的o u 与i u 的关系式。

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R 2R 3

图题6.6

解:设T 型电阻网络交叉点的电位为U 因为电路为反相比例放大器,所以

21i R U R u -=

所以有

1i

2R u R U -

=

根据某点的输入电流等于其输出电流,有42

3R U

R U R U u o +=-,从而,输入与输出之间关系就出来了。

7、试求图题6.7所示同相积分器电路的o u 与i u 的关系式。

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图题6.7

8、求如图题6.8(a )、(b )所示有源滤波电路的频率特性,说明两个滤波电路各属于何种类型,并画出幅频特性曲线。

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u o

u i

u i

u o

(a) (b)

图题6.8

分析 本题两个电路都引入了电压并联负反馈,集成运算放大器工作在线性区,可应用“虚短”和“虚断”两条分析依据分析计算。

解 设输入电压u i 为正弦信号,则电流电压均可用相量表示。由于集成运算放大器工作在

线性区,故 +-=U U ,0==+

-I I 。 对图6.8(a )所示电路,有:

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9、在如图6.9所示的各电路中,运算放大器的12

OM

±

=

U V,稳压管的稳定电压U Z为6V,正向导通电压U D为0.7V,试画出各电路的电压传输特性曲线。

-5V

u i

u o

-5V

u i

u o

(a) (b)

图题6.9

解:对图(a)所示电路,5

-

=

+

u V,i u

u=

-

,故当输入电压5

i

-

<

u V时,输出电压

12

OM

o

+

=

+

=U

u V;当输入电压5

i

-

>

u V时,输出电压12

OM

o

-

=

-

=U

u V。电压传输特性如图(a)所示。

对图(b)所示电路,由于

i

u

u=

+

,5

-

=

-

u V,故当5

i

-

>

u V时,集成运算放大器的输出电压

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为+12V,稳压管处于反向击穿状态,6

Z

o

+

=

+

=U

u V;当5

i

-

<

u V

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时,集成运算放大器的输

出电压为-12V,稳压管正向导通,7.0

D

o

-

=

-

=U

u V。电压传输特性如图所示。

(a) (b)

u i(V)u

i

(V)

10、在如图6.10(a)所示的电路中,运算放大器的12

OM

±

=

U V,双向稳压管的稳定电压U Z为6V,参考电压U R为2V,已知输入电压u i的波形如图6.10(b)所示,试对应画出输出电压u o的波形及电路的电压传输特性曲线。

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u i U R

u

o

- (a) (b)

图题6.10

解 由于2R ==+U u V ,i u u =-,故当2i u V 时,集成运算放大器的输出电压为-12V ,经限幅电路限幅之后,输出电压6Z o -=-=U u V 。输入电压u i 和输出电压u o 的波形如图(a )所示,电路的电压传输特性曲线如图(b )所示。

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-

-

u i (V)

(a )输入电压u i 和输出电压u o 的波形 (b )电压传输特性曲线

11迟滞电压比较器电路如图题6.11所示,试画出传输特性和输出波形。

u i

u o

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图题6.11

解:输出高电平为8V ,低电平为-8V.

上门限为4V ,下门限为0V. 输入信号加在反相输入端。

12图题6.12所示为迟滞电压比较器电路,已知运放最大输出电压为±14V ,稳压管的稳定电压Z 6.3V U =,稳压管的导通电压D(on)0.7V U =,R 2V U =。试分别画出它们的传输特性并求出回差电压U ?。

U R 1u o

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u i

2

U 1u o

u i 2

图题6.12

解:(a)当-+=u u 时,输出处于临界状态,即将发生翻转。 根据虚断特性,R U u =-, 根据线性叠加原理,)(2

1

o i o 222i 222u u u R R R u R R R u +=+++=

+

所以,

R U u u =+)(2

1

o i ,o o i 42u u U u R -=-= 当V 7o -=u 时,V 11TH i ==U u ;当V 7o =u 时,V 3TL i -==U u 。 出回差电压U ?= V 14311TL TH =+=-U U 。传输特性如图7.20′(a)。 (b)当-+=u u 时,输出处于临界状态,即将发生翻转。 根据虚断特性,0=-u , 根据线性叠加原理,

o

R i o 22222R 22222i 22211

5

115111//5//5//5//55.055.0u U u u R R R R R U R R R R R u R R R u ++=+++++=

+ 所以,

011

5

115111o R i =++u U u ,10555o R o i --=--=u U u u 当V 7o -=u 时,V 25TH i ==U u ;当V 7o =u 时,V 45TL i -==U u 。 出回差电压U ?= V 704525TL TH =+=-U U 。传输特性如图7.20′(b)。

o

o

u i

u 7V

-7V

11V

-3V o o

u i

u 7V

-7V

25V

-45V