2022年模拟电子技术基础第四版课后答案第七章.docx
精选学习资料 - - - - - - - - - 第 7 章 信号的运算和处理自测题一、现有电路：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 D.微分运算电路E.加法运算电路 F.乘方运算电路挑选一个合适的答案填入空内；1 欲将正弦波电压移相90 o,应选用 C ；2 欲将正弦波电压转换成二倍频电压,应选用 F ；3 欲将正弦波电压叠加上一个直流量,应选用 E ；4 欲实现 A u=- 100 的放大电路,应选用 A ；5 欲将方波电压转换成三角波电压,应选用 C ；6 欲将方波电压转换成尖顶波波电压,应选用 D ；二、填空：1 为了防止 50Hz 电网电压的干扰进入放大器,应选用 带阻滤波电路； 带通滤2 已知输入信号的频率为10kH z 12kHz ,为了防止干扰信号的混入,应选用波电路3 为了获得输入电压中的低频信号,应选用 低通滤波电路；应选用 有源4 为了使滤波电路的输出电阻足够小,保证负载电阻变化时滤波特性不变,滤波电路；三、已知 图 T7.3 所示各电路中的集成运放均为抱负运放,模拟乘法器的乘积系数 k 大于零；试分别求解各电路的运算关系；a 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - b 图 T7.3 解： 图a所示电路为求和运算电路,图 式分别为：b所示电路为开方运算电路；它们的运算表达名师归纳总结 a u O1R fu I1u I21RfR 2R 3R 4R 4uI3第 2 页,共 16 页R 1R 2R 1/b u O1 RCu dt' u OR 3ku2 OuO2R 2uIR 3R 1R 4R 4u OR R 2 4kR R 3u I- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 习题本章习题中的集成运放均为抱负运放；7.1 填空：1 同相比例 运算电路可实现 Au1 的放大器；2 反相比例 运算电路可实现 Au0 的放大器；3 微分 运算电路可将三角波电压转换成方波电压；4 同相求和 运算电路可实现函数 Y aX 1 bX 2 cX ,a、b 和 c 均大于零；5 反相求和 运算电路可实现函数 Y aX 1 bX 2 cX 3,a、b 和 c 均小于零；26 乘方 运算电路可实现函数 Y aX；7.2 电路如 图 P7.2 所示,集成运放输出电压的最大幅值为±14V,填表；a b 图 P7.2 uI/V0.1 0.5 1.0 1.5 uO1/VuO2/V名师归纳总结 解：u O1Rf/R uI10u ；u O21Rf/R uI11 u ；第 3 页,共 16 页当集成运放工作到非线性区时,输出电压不是+14V , 就是 - 14V；uI/V0.1 0.5 1.0 1.5 uO1/V-1 -5 -10 -14 uO2/V1.1 5.5 11 14 7.3 设计一个比例运算电路,要求输入电阻iR20k,比例系数为 - 100；解： 可采纳反相比例运算电路,电路形式如图P7.2a所示；R20 k；R f2M；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 7.4 电路如 图 P7.4 所示,试求其输入电阻和比例系数；解： 由图可知iRR 150k,图 P7.4 QiR 1iR2,即uIu MR 1R 2uMR 2uI2u IR 1而uMuMuMR 3u OR 2R 4解得：u O52 uM104u I7.5 电路如 图 P7.4 所示,集成运放输出电压的最大幅值为±14V,u 为 2V 的直流信号；分别求出以下各种情形下的输出电压：1R2 短路；2 R 3 短路；3 R 4 短路；4 R 4 断路；解： 1 R2 短路时,u M R 2 u I 0,R 4 相当于开路（ R 4上无电流流过） ；R 1u O R 3 u I 2 u I 4 V；R 12 R 3 短路时,u M u O,R 4 对反馈网络无影响；u O R 2 u I 2 u I 4 V；R 13 R 4 短路时,电路无反馈；u O 14 V ；4 R 4 断路时,u O R 2 R 3 u I 4 u I 8 V；R 17.6 试求 图 P7.6 所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - a b c d 图 P7.6 解： 在图示各电路中,集成运放的同相输入端和反相输入端所接总电阻均相等；各电路的运算关系式分析如下：au OR fuI1Rfu I2R fuI32 uI112 uI25 u I33240 uI3u I4R 1R 2R 3bu OR fu I1R fuI2R fu I310 u I10 u I2uIR 1R 2R 3c u ORfu I2u I18 u I2uI1Rfu I420 uI120 u IR 1R fR fd u OR fuI1uI2u I3R 1R 2R 3R 47.7 在图 P7.6 所示各电路中,集成运放的共模信号分别为多少？写出表达式；解：由于集成运放同相输入端和反相输入端之间净输入电压为零,所以它们的电位就是集成运放的共模输入电压；图示各电路中集成运放的共模信号分别为：名师归纳总结 a u ICuI3R 3uI2R 2R 2R 3uI310uI21u I3第 5 页,共 16 页buICR 3R 21111- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - c u ICR 1R fRfu I28u I29d u ICR 3R 4R 4uI3R 3R 3R 4uI440uI31uI441417.8 图 P7.8 所示为恒流源电路,已知稳压管工作在稳压状态,试求负载电阻中的电流；解：ILu PUZ0.6 mA；R 2R 2图 P7.87.9 电路如 图 P7.9 所示；1 写出uO与uI1、uI2的运算关系式；220mV,就uO=？mV,为2 当 RW 的滑动端在最上端时,如uI110mV,u I203 如uO的最大幅值为 ±14V,输入电压最大值u I1max10mV,u I2max了保证集成运放工作在线性区,R2 的最大值为多少？图 P7.9 名师归纳总结 解： 1 A2 同相输入端电位I2uI110uI2u I1第 6 页,共 16 页uP2uN2RfuR输出电压u O1R 2uP2101R 2uI2uI1R 1R 1- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 或u O10R WuI2uI1R 12 将 u I 1 10 mV,u I 2 20 mV 代入上式,得 u O 100 mV ；3 依据题目所给参数, u I 2 u I 1 的最大值为 20mV ；如 R1 为最小值,就为保证集成运放工作在线性区, u I 2 u I 1 =20mV 时集成运放的输出电压应为14V ,写成表达式为u O 10 R W u I 2 u I 1 10 10 20 14R 1min R 1min故 R 1min 143R 2max R W R 1min 10 0.143 k 9.86 k7.10 分别求解 图 P7.10 所示各电路的运算关系；a b c 图 P7.10 解： 图a所示为反相求和运算电路；图b所示的 A1 组成同相比例运算电路,A2 组成加减运算电路；图 c 所示的 A1、A2、A3 均组成为电压跟随器电路,A4 组成反相求和运算电路；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - a设 R3、 R4、R5 的节点为 M ,就uMR 3uI1uI2uMR R 4uI1uI2I21R 5u I2uI1R 1R 2iR 4iR 3iR 5uI1uI2R 1R 2R 5uOuMiR 4R 4R 3R 4R 5R 1R 2b先求解u O1,再求解u ；R 51R 3uI11R 5R 4uuO11R 3uI1R 1uOR 5u O11R 5uI2R 4R 4R 4R 1R 4cA1、A2、A3 的输出电压分别为uI1、uI2、uI3,由于在 A4 组成的反相求和运算电路中反相输入端和同相输入端外接电阻阻值相等,所以u OR 4uI1uI2u I310uI1uI2uI3R 17.11 在图 P7.11a所示电路中,已知输入电压 试画出输出电压 uO 的波形；uI的波形如图 b所示,当 t=0 时 uC =0；a b 图 P7.11 名师归纳总结 解： 输出电压的表达式为u O1t2u dtu O 100 u t2t 1u O 第 8 页,共 16 页RCt 1当 uI 为常量时：10517u t2t 1u O u O1u t2t 1u O RC10如 t=0 时 uO =0；就10055 103V2.5 V ；当 t=5mS 时,uO- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 当 t=15mS 时,u O 100 510103 2.5V2.5 V ；因此输出波形如 解图 P7.11 所示；解图 P7.11 7.12 已知 图 P7.12 所示电路输入电压uI 的波形如 图 P7.11 b 所示,且当t=0 时 uC =0 ；试画出输出电压uO 的波形；解图 P7.12 图 P7.12解： 图中可见,u NuPu ,u ICdu CCd u Idtu ORdt即：du Odu Iu I；输出电压与输入电压的运算关系为：dtdtRCu O u I1u tu C0RC或：u（t ）100u tuIuC0设当 t=0 时, uC =0；分段画出波形如解图 P7.12 所示；7.13 试分别求解 图 P7.13 所示各电路的运算关系；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - a b c d 图 P7.13 解： 利用节点电流法,可解出各电路的运算关系分别为：名师归纳总结 a uOR 2uI1u dtu I100u dt1F ；第 10 页,共 16 页R 1R C b 设两电容的充电电流为:iC 1du C1C 1du I方向向右 ,就dtdtuOiR1idtRC 1duIC 1uI103duI2 uIC2dtC2dt c 反相端：u OuNu Cu P1u dtRC同相端：uPu C1uIu Pdt1u dt I1u dt PCRRCRC代入上式,得u O1u dt3 10u dtRC d u O1uI1uI2dt100 uI10.5 uI2dtCR 1R 27.14 在图 P7.14 所示电路中,已知R 1R 2' RR fR100 k,C- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 图 P7.14 1试求出 uO 与 uI 的运算关系；2设 t=0 时 uO=0,且 uI 由零跃变为 -1V,试求输出电压由零上升到6V 所需要的时间；解： 1由于 A2构成电压跟随器,电容上的电压 u C u ； A 1为求差运算电路,利用叠加原理,求出其输出电压：u O1RfuI1RfR 2RRu Ou Ou I10u dt IR 1R 1电容的电流：i Cu O1Ru Ou I（利用了上式）R因此,输出电压：u Ou C1i dt C1u dt ICRC2uO10 u t 1 10 1t V10t V6 V ,故 t l = 0.6S；即经 0.6 秒输出电压达到6V ；7.15 试求出 图 P7.15 所示电路的运算关系；图 P7.15 解： 设 A2 的输出为 uO2；由于 R1 的电流等于C 的电流,所以：u O21u dt2u dtR C又由于 A2 组成以 uO 为输入的同相比例运算电路,所以：名师归纳总结 u O21R 2uO2 u O第 11 页,共 16 页R 3- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 比较以上两式,得：u Ou dt7.16 在图 P7.16 所示电路中,已知uI1= 4V ,uI2=1V ；回答以下问题：图 P7.16 1当开关 S 闭合时,分别求解A 、B 、C 、D 和 uO的电位；2设 t =0 时 S 打开,问经过多长时间 uO= 0 . 解： 1 对 A 1、A 2 而言,都工作在同相比例运算状态,UBu N1u P1uI14 V ；UCu N2u P2uI21 V ；UAt140 t；由于三个 R 从上而下流过同一电流iRUBUC3,3R2 VRUAUB3R7 V；UDUCR；RR当开关 S 闭合时, A 3输出uO30,u O1R UD2 UD4 V；R2 t =0 时 S 打开, A 3 为积分电路,uO31U dtR CR C由于 A 4为求差电路,uO2 UDu O34 VuO3140 t4；令上式为零,求出t28.6 mS；7.17 为了使 图 P7.17 所示电路实现除法运算,端； 2求出 uO 和 uI1、 uI2 的运算关系式；1标出集成运放的同相输入端和反相输入名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 P7.17 解： 1为了保证电路引入负反馈,A 的上端为 “ +”,下端为 “ - ”；2依据模拟乘法器输出电压和输入电压的关系和节点电流关系,可得' u Oku uI20.1 u uI2；RRf 0.1 u uI2uI1uPuNRu'RRfOR所以u O10RR fuI1RuI27.18 求出 图 P7.18 所示各电路的运算关系；a b 图 P7.18 为: 解： 电路 a实现求和、除法运算,电路b实现一元三次方程；它们的运算关系式分别a ' u OR3uI1uI2ku uI3,uOR3uI1uI2R 1R 2ku I3R 1R 2名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - b u OR 4uIR 42 ku IR 42 k u3；R 1R 2R 3I7.19 在以下各种情形下,应分别采纳哪种类型（低通、 高通、 带通、 带阻）的滤波电路；1抑制 50Hz 沟通电源的干扰；2处理具有 1Hz 固定频率的有用信号；3从输入信号中取出低于 2kHz 的信号；4抑制频率为 100kHz 以上的高频干扰；解： 1带阻滤波器；2带通滤波器3低通滤波器 4 低通滤波器7.20 试说明 图 P7.20 所示各电路属于哪种类型的滤波电路,是几阶滤波电路；a b c d 图 P7.20 解： 图a所示电路为一阶高通滤波器；图c所示电路二阶带通滤波器；图b所示电路二阶高通滤波器；图 d所示电路二阶带阻滤波器；7.21 设一阶 HPF 和二阶 LPF 的通带放大倍数均为2 ,通带截止频率分别为100 Hz和 2k Hz ；试用它们构成一个带通滤波电路,并画出幅频特性；解： 低通滤波器的通带截止频率为2kHz, 高通滤波器的通带截止频率为100Hz；将两个滤波器串联,就构成一个带通滤波电路；其通带放大倍数为：A& uP4；通带增益20lgA& uP12幅频特性如 解图 P7.21 所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解图 P7.21 7.22 在图 7.3.9 （P364）所示电路中, 已知通带放大倍数为2 ,截止频率为1kHz , C 取值为 1 F；试选取电路中各电阻的阻值；解： 由于通带放大倍数A& up2,所以Q1,A&ffP2；LPF 、由于fofp21,代入数据,得出：R160 k；RC为使得集成运放同相输入端和反相输入端所接电阻相等,就R 1R 24R640k7.23 试分析 图 P7.23 所示电路的输出uO1、 uO2 和 uO3 分别具有哪种滤波特性（HPF 、BPF 、BEF . 图 P7.23 解： 以 uO1 为输出是高通滤波器,以uO2 为输出是带通滤波器,以uO3 为输出是低通滤波器；补充 1. 分别推导出 补图 P7.1 所示各电路的传递函数,并说明它们属于哪种类型的滤 波电路；a b 补图 P7.1 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解： 利用节点电流法可求出它们的传递函数；在图 a所示电路中A u R 1R 21sR C sRC；1故其为高通滤波器；1sC在图 b所示电路中A u R 21/R 2R 211；sCsCR 1R 1sR C故其为低通滤波器；名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 16 页
