第6章-集成运算放大器的应用课后习题及答案.docx

第6章 集成运算放大器的应用一 填空题1、反相比例电路中，集成运放的反相输入端为 点，而同相比例电路中集成运放两个输入端对地的电压基本上等于 电压。2、对数和指数电路是利用二极管的电流和电压之间存在 。3、将正弦波转换为矩形波，应采用 ；将矩形波转换为三角波，应采用 ；将矩形波转换为尖脉冲，应采用 。4、滞回比较器具有特性，因此，它具有强的特点。5、电压比较器的集成运放常常工作在 ；常用的比较器有比较器、比较器和比较器。答案：1、接地、电源 2、指数关系 3、过零比较器、积分电路、微分电路 4、滞回，抗干扰性 5、非线性区，单限、滞回、窗口二 选择题1、为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用_滤波电路（ ） A.低通 B.高通 C.带通 D带阻2、若从输入信号中抑制低于3kHZ的信号，应选用_滤波电路（ ）A.低通 B.高通 C.带通 D带阻3、若从输入信号中取出低于3kHZ的信号，应选用_滤波电路（ ）A.低通 B.高通 C.带通 D带阻4、若从有噪声的信号中提取2kHZ3kHZ的信号进行处理，应选用_滤波电路（ ）A.低通 B.高通 C.带通 D带阻5、在下列电路中，_电路能将正弦波电压移相+900。（ ） A.反相比例运算电路 B.同相比例运算电路 C.积分运算电路6、在下列电路中，_电路能将正弦波电压转换成二倍频电压。（ ） A.加法运算电路 B.乘方运算电路 C.微分运算电路 7、在下列电路中，能在正弦波电压上叠加一个直流量的电路为（ ）A.加法运算电路 B.积分运算电路 C.微分运算电路 8、在下列电路中，能够实现电压放大倍数为-90的电路为（ ）A.反相比例运算电路 B.同相比例运算电路 C.积分运算电路答案：1、D 2、B 3、A 4、C 5、C 6、B 7、A 8、A三 判断题1、差分比例电路可以实现减法运算。（ ） 2、比例、积分、微分等信号运算电路中，集成运放工作在线性区；而有源滤波器、电压比较器等信号处理电路中，集成运放工作在非线性区。（ ） 3、在运算电路中，集成运放的反相输入端均为虚地。（ ） 4、凡是运算电路都可以利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。（ ）5、各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。（ ）6、只要集成运放引入正反馈，就一定工作在非线性区。（ ）7、一般情况下，在电压比较器中，集成运放不是工作在开环状态，就是引入了正反馈。（ ）8、集成运放工作在非线性区时，输出电压值只有两种值。（ ）9、单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。（ ）10、当一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同时，在它们输入电压相同的情况下，它们的输出电压波形也相同。（ ）答案：1、 2、× 3、× 4、 5、× 6、× 7、 8、 9、× 10、×四 计算题6.1在图P6.1所示的放大电路中，已知 （1）试问 和 分别应选用多大的电阻？（2）列出 、 和 的表达式；（3）设 ， ，则输出电压图P6.1 题6.1的图解： 为保证A1和A2两个输入端的对地平衡，有： 运放A1构成的电路为反相比例电路；A2构成的电路为同相比例电路；A3构成的电路为差分比例电路。所以有： 当，时，输出电压为：6.2 分析图P6.2（a）(b)（c）所示电路中两个理想集成运放分别构成何种基本运算电路，并写出输入输出关系表达式。(a)（b）（c）（d）图P6.2 题6.2的图解：（a）A1构成的电路为同相比例电路，A2构成的电路为反-同相比例电路，则有： 则（b）A1构成的电路为反相比例电路，A2构成的电路为反相求和电路，则则（c）A构成的电路为求和电路，则6（d）A1：反相输入求和电路；A2：电压跟随器；A3：差分输入求和电路。6.3试用集成运放组成一个运算电路，要求实现以下运算关系：解：可以采用两级反相求和电路实现给定的运算关系第一级 第二级 电路如图Pd6.1所示图Pd6.1 题6.3答案图6.4 在图P6.3（a）所示电路中：（1） 写出的表达式；（2）设、的波形如图6.3（b）所示，试画出的波形。在图上标出t=1s和t=2s时的值。设t=0时电容上的电压为零。（a）（b）P6.3 题6.4的图解： A1构成的电路为反相比例电路，A2构成的电路为积分电路，则 的波形图Pd6.2所示，其中t=1s时，t=2s时，图Pd6.2 题6.4答案图6.5试分别写出图P6.4所示各电路的输入电压及输出电压的关系表达式。(a) (b)（c） （d）图P6.4 题6.5的图解：利用节点电流法，可以解除各电路的运算关系分别如下：（a）（b）（c）(d)6.6电路如图P6.5所示,其中R=RW=10 K，Rp=100 K。（1）写出该电路的输入输出关系表达式；（2）当滑动变阻器RW滑动端在最上端的时候，ui1=10mV, ui2=20mV,求输出电压uo;(3)若uo的最大幅值为±14V，输入电压最大值ui1max =10V，ui2max=20V，最小值均为0V，则为了保证集成运放工作在线性区，R2的最大值为多少？解：（1） A2同相输入端电位输出电压或（2） 将ui1=10mV, ui2=20mV代入上式得uo=100mV;（3）根据题目所给参数，ui2- ui1的最大值为20mV。若R1为最小值，则为保证集成运放工作在线性区，ui2- ui1-20mV时集成运放的输出电压应为±14V，写成表达式为故6.7 在图P6.6所示电路中，已知ui1=4V, ui2=1V, R1=50 K。C=1uF。试回答下列问题：（1）当开关S闭合时，分别求A、B、C和D的电位；（2）设t=0时，S打开，问经过多长时间，输出电压uo为零。图P6.5 题6.6的图图P6.6 题6.7的图解：（1）（2）因为 uo = 2uD -uo3 ，2uD=-4V ，所以当uo3=-4V时，uo才为零，即6.8分析图P6.7电路实现何种运算，并求输入电压和输出电压之间的关系表达式。图P6.7 题6.8的图解：由图可知A1组成对数电路，故A2组成反相比例运算电路A3组成指数运算电路6.9分析图P6.8中各电路分别实现何种运算，写出输出电压及各输入电压之间的关系表达式。(a) （b）C (c) （d）图P6.8 题6.6的图解：（a）基本除法电路（b）实现一元三次方程(c) 实现求和除法电路(d)实现除法运算6.10试说明图P6.9所示电路各属于哪种类型的滤波器，是几阶滤波器。（a） （b）（c） （d）图P6.9 题6.10的图解：图（a）所示电路为一阶滴通滤波器；图（b）所示电路为二阶高通滤波器；图（c）所示电路为二阶带通滤波器；图（d）所示电路为二阶带阻滤波器；6.11求出图P6.10（a）（b）所示电路的传递函数，并说明该电路属于哪种类型的滤波器。（a） （b）P6.10 题6.11的图解：利用节点电流法可求出它们的传递函数。（a）故其为高通滤波器（b）故其为低通滤波器6.12已知某有源滤波电路的传递函数如下：（1）定性分析该电路的滤波特性（低通、高通、带通或带阻）。（2）求出通带增益Aup、特征频率f0及等效品质因数Q。解：（1）由电路的传递函数可得令 则 由于当f趋于无穷大时，电压放大倍数趋于-1，所以该滤波器为高通滤波器。（2）由以上分析可知6.13电路图P6.11所示，A1、A2、A3均为理想集成运放，其最大输出电压为。（1） 集成运放A1、A2、A3各组成何种基本应用电路？（2）集成运放A1、A2、A3各工作在线性区还是非线性区？（3）若输入信号，对应画出相应的、和的波形，并在图中标出有关电压的幅值。P6.11题6.13的图解： A1：反相比例电路；A2：过零电压比较器；A3：电压跟随器。、 A1：线性区；A2：非线性区；A3：线性区。 波形如图Pd6.3 图Pd6.3 题6.13答案图6.14如图P6.12（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，稳压管的反向击穿电压，电阻，：（1）试求比较器的门限电平，并画出电路的传输特性；（2）若输入电压是图（b）所示幅度为的三角波，试画出比较器相应的输出电压的波形。（a） （b）图P6.12 题6.14的图解： 门限电平为：传输特性如图图Pd6.4所示图Pd6.4 题6.14答案图 图 Pd6.5 题6.14答案图 输出电压波形如下图Pd6.5所示：6.15 如图P6.13所示的滞回比较器电路中，已知，稳压管的，参考电压，试估算其两个门限电平和，以及门限宽度的值，并画出滞回比较器的传输特性。图P6.13 题6.15的图解：本题意图是理解滞回比较器的工作原理和传输特性，学习估算滞回比较器的门限电平和门限宽度。图 Pd6.6 题6.15答案图6.16将正弦信号分别送到图P6.14（a）、（b）和（c）三个电路的输入端，试分别画出它们的输出电压的波形，并在波形上标出各处的电压值。已知，且：（1）图（a）中稳压管的稳压值；（2）图（b）中稳压管参数同上，且参考电压，；（3）图（c）稳压管参数同上，且，。图P6.14 题6.16的图解：本题是对三种比较器的对比。输出电路图略（a）过零比较器，UT=0V；（b）求和型单限比较器，（c）滞回比较器，6.17若将正弦信号加到图P6.15所示电路中，并设，集成运放A1、A2的最大输出电压，二极管的正向导通电压，试画出对应的输出电压波形，并说明该电路是何种电路。图P6.15 题6.17的图 图 Pd6.7 题6.17答案图解：由电路分析可知UTH=+10V，UTL=-10V当uI>10V或uI<-10V时，uO=（12-0.7）V=11.3V当-10V<uI<+10V,uO=0V。故该电路为双限比较器，其输出电压波形如图Pd6.7所示。6.18图P6.16所示电路中，设集成运放均为理想运放，其最大输出电压=±10V。 （1）分析、和各组成何种基本应用电路； （2）分别说明它们是否满足“虚地”或“虚短”的条件；（3）已知为正弦波，峰值为2V。试画出、和的波形，并标上各电压的幅值。设t=0时，电容C上的电压为零。图P6.16 题6.18的图解：（1）A1为同相输入比例电路，A2为过零比较器，A3为反相输入积分电路；（2） A1虚短，A2虚地，A3即不虚地也不虚短；（3） 、和的波形如图Pd6.8所示，其中uo1=3uI， uo1幅值为6V。当uo1>0时， uo2=-10V；当<0时， uo2=+10V；当t=0.5m时，uo3的幅值为V图 Pd6.8 题6.19答案图6.19试分别求出图P6.17所示电路的电压传输特性。（a） （b）(c) (d) 图P6.17 题6.19的图解：图（a）为同相输入滞回比较器，（b）为反相输入的滞回比较器 (c)为单限比较器（d）为窗口比较器，其传输特性如下图所示。图P6.17（a）所示电路传输特性 图P6.17（b）所示电路传输特性图P6.17（c）所示电路传输特性 图P6.17（d）所示电路传输特性图 Pd6.9 题6.19答案图第 7 页