2022年模拟电路第七章课后习题答案 .pdf

1 第七章 习题与思考题习题7-1 在图 P7-1 所示的放大电路中，已知R1=R2=R5=R7=R8=10k ， R6=R9=R10=20k： 试问 R3和 R4分别应选用多大的电阻； 列出 uo1、uo2和 uo的表达式； 设 uI1=3V， uI2=1V，则输出电压uo？解：kkRRR5)10/10(/213，kkRRR67.6)20/10(/6541111211010IIIouuuRRu，2226525 .1)20101()1(IIIouuuRRu，2121217932)5.1(1020)(IIIIooouuuuuuRRuVVuuuIIo9)1332(3221本题的意图是掌握反相输入、同相输入、差分输入比例运算电路的工作原理，估算三种比例电路的输入输出关系。习题7-2 在图 P7-2 所示电路中，写出其输出电压uO的表达式。解：IIIIouRRuRRuRRuRRu)1()()1(45124512本题的意图是掌握反相输入和同相输入比例电路的输入、输出关系。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页2 习题 7-3 试证明图P7-3 中，)(11221IIouuRRu）（解：1121)1(IouRRu)(1 ()1()1 ()1()1()1(122122112122111221221121IIIIIIIoouuRRuRRuRRuRRuRRRRuRRuRRu本题的意图是掌握反相输入和同相输入比例电路的输入、输出关系。习题7-4 在图 P7-4 所示电路中，列出uO的表达式。解：反馈组态应为深度电压串联负反馈，因此有uuufFA1IoRRIoufuuuRRuuRRuRRRRRARRRF)1()1(117373737373313若精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页3 习题7-5 列出图 P7-5 所示电路中输出电压uO的表达式。解：IOuRRu121IIIOOuRRRRuRRuRRRRuRRu51621256121562)1 ()1(IOOOuRRRRuuu516212本题的意图是掌握反相输入和同相输入比例运算电路的输入、输出关系。习题7-6 试设计一个比例运算放大器，实现以下运算关系：uO=0.5uI。请要求画出电路原理图，并估算各电阻的阻值。希望所用电阻的阻抗在20k至 200k的范围内。解：上图为实现本题目要求的一种设计方案，使5 .0)1()5.0(21ufufufAAA，即IOuu5.0。本题的意图是在深入掌握各种比例运算电路性能的基础上，采用适当电路实现给定的运算关系。以上只是设计方案之一。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页4 习题7-7 在图 7.2.5 所示的三运放数据放大器中，假设R1为阻值在1k10k之间可调的电位器，R2=R3=20k ，R4=R5=33k，R6=R7=100k，试估算电路的输出电压与输入电压之间的比例系数的可调范围。解：1121121)21()2/1(IIouRRuRRu2122132)21()2/1(IIouRRuRRuIIIoouRRuuRRuu)21()(21(12211221IooouRRRRuuRRu)21()(12462146输出电压与输入电压之间的比例系数即IOuuuA，当 R1 阻值为 1 k时，2 .124)12021 (33100uA，当 R1 阻值为 1 0k时，2 .15)102021 (33100uA。本题的意图是了解三运放数据放大器的特点，并学习估算其电压放大倍数。习题7-8 在图 P7.2.8 所示的T 型反馈网络比例电路中，已知R1=1M ， R2=330k， R3=510k，R4=1k，试列出电路的输出输入关系，并估算输入电阻Ri。图 7.2.5 图 7.2.8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页5 解：)()(342223322423RiiRiuRiRiuoiiio，24244422iRRiRiRiuMIoRuiiouRRRRRRuRRRRRiRiRRiRiuI1432324323223242222112)()(，143232RRRRRRuuAIouf，MRRif11本题的意图是了解T型反馈网络比例电路的特点，学习估算电压放大倍数和输入电阻。习题7-9 写出图 P7-9(a)和(b)所示运算电路的输入输出关系。解：（a）11110110IIOuuu3213213215210)210510)10(1010)2105101010(IIIIIIIIOOuuuuuuuuuu（b）32132144414)141(411)141 (14IIIIIIOuuuuuuu本题的意图是对比例电路及求和电路进行综合训练。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页6 习题7-10 试用集成运放组成一个运算电路，要求实现以下运算关系：3211.052IIIouuuu解：如上图所示，采用两级反相求和电路实现给定的运算关系，使第一级：)1.02(311IIOuuu；第二级：3212111.052)5(IIIIOOuuuuuu。本题的意图是对求和电路进行综合训练，学习用适当电路实现加法和减法的复合运算关系。习题7-11 在图 P7-11(a)电路中，已知R1=100k， R2=RF=200k， R =51k， uI1和 uI2的波形如图P7-11(b)所示，试画出输出电压uo的波形，并在图上标明相应电压的数值。解：212122112200200100200IIIIIFIFOuuuuuRRuRRu本题的意图是掌握求和电路的工作原理，并学习利用波形叠加的方法画求和电路输出电压波形。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页7 习题7-12 在图 7.4.1 所示的基本积分电路中，设ui=2sint(V) ，R=R =10k， C1F，试求 uo的表达式，并计算当f=10Hz 、100H z、1000Hz 和 10000Hz 时 uo的幅度 (有效值 )和相位，最后画出电路的幅频特性和相频特性。解：)90sin(200cos200cos10102cos2sin21164oIOttttRCdttRCdtuRCu依据此式可计算出当f=10Hz 、100H z、1000Hz 和 10000Hz 时 uo的幅度 (有效值 )和相位，如下表所示。图 7.4.1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页8 电路的幅频特性和相频特性如下图所示。本题的意图是，当积分电路的输入信号为正弦波时，通过分析其输入、输出关系，体会积分电路的移相作用，并学习画出积分电路的幅频特性和相频特性。习题7-13 设输入到图7.4.1 所示积分电路的uI(t)如图 P7-13 中所示，试画出相应的uo(t)波形图。设t=0 时 uo=0，R=R =10k ， C1F。Ui / V 414.122/2f / Hz 10 100 1000 10000 Uo / V 2.25 0.225 0.0225 0.00225 iOUU/1.59 0.159 0.0159 0.00159 dBUUiO/|/|lg204 -16 -36 -56 90O90O90O90O精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页9 解：)()()0(1000tUttRCuUdtuRCuOIOttIO t=(010)ms 期间，)(2001010264VttuO，当 t=10ms 时， uO=-2V。 t=(1020)ms 期间，)(2)01.0(2002)01.0(1010264VttuO当 t=20ms 时， uO=0。 uO 的波形见下图。本题的意图是，当积分电路的输入信号为矩形波时的输入、输出关系，学习画波形，并体会积分电路的波形变换作用。题7-14 图 P7-14 为一波形转换电路，输入信号 uI为矩形波。 设运算放大器为理想的，在 t=0时，电容器两端的初始电压为零。试进行下列计算，并画出uo1和 uo的波形。 t=0 时， uo1=? uo=? t=10ms 时， uo1=? uo=? t=20ms 时， uo1=? uo=? 将 uo1和 uo的波形画在下面。时间要对应并要求标出幅值，波形延长到t30ms。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页10 解：)()(100)()(1010)()()(1010010640100110tUttutUttutUttRCutUdtuRCuOIOIOIOttIOVtUttuuuRRuRRuOIFFO5.0)()(1005. 0) 1(102101010)1(010014401442011 t=0时，uO1=0,uO2=0.5V 。 t= （010）ms期间， uI=-1V,UO1(t0)=0 ，则)(100)1(1001VttuO，VttuO)5.0100(5.0)1(100t=10ms 时， uO1=1V，uO=-0.5V 。 t= （1020）ms期间， uI=1V,UO1(t0)=1V，则VttuO1)01.0(1001)01.0(11001，VttttuO5.0)(1005.01)(110000t=20ms 时， uO1=0，uO=0.5V 。 uO1和 uO的波形如下图所示，可见，积分电路将矩形波转换为三角波。本题的意图是对求和电路和积分电路进行综合训练，并通过画波形来体会积分电路的波形变换作用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页11 习题7-15 试分析图P7-15 电路中的各集成运放A1、A2、A3、A4分别组成何种运算电路，设电阻R1=R2=R3=R，试分别列出uo1、uo2、uo3和 uo的表达式。解： A1 、A2、A3 均组成电压跟随器，A4组成同相输入求和电路，因此332211IOIOIOuuuuuu)(310000321332211332211332211321321332211IIIORRRROIOIOIuuuIIIuuuuuuOOOuuuuRuuRuuRuuRuuRuuRuuRuuRuuRuuiiiiOIOIOIO虚短虚断本题的意图是训练运用“虚短”和“虚断”的基本概念，分析由多个电压跟随器组成的求和运算电路。习题7-16 在图 P7-16 中，设 A1、A2、A3、A4均为理想运放； A1、A2、 A3、A4各组成何种基本运算电路？ 分别列出uo1、uo2、 uo3和 uo4与输入电压uI1、 uI2、uI3之间的关系。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页12 解： A1：同相输入比例电路，A2：反相输入求和电路，A3：差分输入比例电路，A4：积分电路。1113)501001(IIOuuu，)2()100200200200(32322IIIIOuuuuu)23(2)2(32)(50100321321213IIIIIIOOOuuuuuuuuudtuuudtuuudtudtuuIIIIIIOOO)23(51)23(210110100101001101001010013213213633634本题的意图是对比例、求和、积分等各种运算电路进行综合训练。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页