2022年模电训练题及答案第二章 .pdf

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1、【1】电路如图(a)所示。设为A理想的运算放大器，稳压管DZ的稳定电压等于5V。（1）若输入信号的波形如图(b)所示，试画出输出电压的波形。（2）试说明本电路中稳压管的作用。图(a) 图(b) 【相关知识】反相输入比例器、稳压管、运放。【解题思路】（1）当稳压管截止时，电路为反相比例器。（2）当稳压管导通后，输出电压被限制在稳压管的稳定电压。【解题过程】（1）当时，稳压管截止，电路的电压增益故输出电压当时，稳压管导通，电路的输出电压被限制在，即。根据以上分析，可画出的波形如图 (c)所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共

2、15 页图(c) （2）由以上的分析可知，当输入信号较小时，电路能线性放大；当输入信号较大时稳压管起限幅的作用。【2】在图 (a)示电路中，已知, ，设 A 为理想运算放大器，其输出电压最大值为，试分别求出当电位器的滑动端移到最上端、中间位置和最下端时 的输出电压的值。 反馈类型？图(a) 【相关知识】反相输入比例器。【解题思路】当时电路工作闭环状态； 当时电路工作开环状态。【解题过程】（1）当的滑动端上移到最上端时，电路为典型的反相输入比例放大电路。输出电压精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 15 页（2）当的滑动端处在中

3、间位置时，画出输出端等效电路及电流的参考方向如图 (b)所示。图中。图(b) 由图可知以上各式联立求解得代入有关数据得（3）当的滑动端处于最下端时， 电路因负反馈消失而工作在开环状态。此时，反相输入端电位高于同相输入端电位，运放处于负饱和状态。输出电压。【3】电压电流转换电路如图所示，已知集成运放为理想运放，R2R3R4R7R，R52R。求解 iL与 uI之间的函数关系。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 15 页【相关知识】集成运放工作在线性区的特点，“ 虚短” 和“ 虚断” 的分析方法，基本运算电路的识别。【解题思路】（

4、1） 由图判断出集成运放A1和 A2分别引入的局部电压反馈为负反馈。（2） 识别集成运放A1和A2分别组成的基本运算电路类型。（3） 根据运算电路类型以及 “ 虚短” 和“ 虚断” 的分析方法分别求解uO1以及uO2的表达式，从而得到iL与 uI之间的函数关系。【解题过程】以 uI和 uO为输入信号， A1、R1、R2和 R3组成加减运算电路，其输出电压以 uO1为输入信号， A2、R4和 R5组成反相比例运算电路，其输出电压负载电流因此可见，通过本电路将输入电压转换成与之具有稳定关系的负载电流。【方法总结】由集成运放组成的多级放大电路的解题方法总结：（1） 首先判断各个集成运放分别引入的局部

5、电压反馈的极性。（2） 若引入的反馈为负反馈，则识别各个集成运放所组成的基本运算电路类型。根据运算电路类型以及 “ 虚短” 和“ 虚断” 的分析方法逐级求解输出电压的表达式。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 15 页【4】在图 (a)所示电路中，设电路的输入波形如图(b)所示，且在时,。（1）试在理想的情况下，画出输出电压的波形。（2）若，运放的电源电压为15V , 画出在上述输入下的输出电压的波形。图(a) 图(b) 【相关知识】积分器、运放的传输特性。【解题思路】当积分器的输出电压小于运放的最大输出电压时，运放工作于线

6、性状态；当积分器的输出电压等于运放的最大输出电压之后，运放进入饱和状态， 只要输入电压极性不变，输出电压不会变化。【解题过程】（1）由图 (a)可知，该电路为运放组成的积分电路，所以输出电压当时, 已知当时当时精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 15 页当时同理，当当时当当时画出输出电压的波形如图 (c)所示。图(c) （2）若时当时已知运放的电源电压为15V，那么，电路的输出电压的最大值。但，这是不可能的，故电路在某个时刻已处于饱和状态。当时,令解上式得当时，令解得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳

7、总结 - - - - - - -第 6 页，共 15 页同理，当时，令解之得当可求得画出输出电压的波形如图 (d)所示。图（d）【常见的错误】当积分器的输出电压等于运放的最大输出输出电压之后，运放将处于饱和状态。这一点往往被忽视。【5】如图所示的理想运放电路，可输出对“ 地” 对称的输出电压和。设，。（1）试求/。（2）若电源电压用 15V，电路能否正常工作？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 15 页【相关知识】（1）运放特性。（2）反相输入比例运算电路。【解题思路】分析各运放组成哪种单元电路，根据各单元电路输出与输入关系

8、，推导出总的输出电压的关系式。【解题过程】（1）由图可知，运放 A1 和 A2 分别组成反相输入比例运算电路。故（2） 若电源电压用 15V， 那么，运放的最大输出电压， 当时，。运放 A1 和 A2 的输出电压均小于电源电压，这说明两个运放都工作在线性区，故电路能正常工作。【6】电路如图所示，设运放均有理想的特性，写出输出电压与输入电压、的关系式。【相关知识】运放组成的运算电路。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 15 页【解题思路】分析各运放组成哪种单元电路，根据各单元电路输出与输入关系，推导出总的输出电压的关系式。【解

9、题过程】由图可知，运放 A1、A2 组成电压跟随器。，运放 A4 组成反相输入比例运算电路运放 A3 组成差分比例运算电路以上各式联立求解得：【7】在图示电路中，假设 A 为理想运放，电容初始电压为零。现加入UI11V、UI22V、UI3 3V 的直流电压。试计算输出电压UO从 0V 上升到 10V 所需的时间。【相关知识】加法器、积分器。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 15 页【解题思路】先根据电容两端电压与电容电流的表达式推导输出电压与电容电流的关系，再利用运放输入端 “ 虚短” 、“ 虚断” 的结论推导各个输入电压

10、与电容电流的关系，从而可得到输出电压与积分时间的关系式。【解题过程】根据电容两端电压与电容电流的关系式得而故当从 0V 上升到 10V， 则【8】在实际应用电路中，为了提高反相输入比例运算电路的输入电阻，常用图示电路的 T 型电阻网络代替一个反馈电阻。 设，。（1）求（2）若用一个电阻替换图中的 T 型电阻网络，为了得到同样的电压增益，应选多大的阻值？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 15 页【相关知识】反相输入比例器。【解题思路】根据运放输入端 “ 虚短” 、“ 虚断” 的结论推导输入电压与输出电压之间的关系式。【解题

11、过程】（1）为分析方便，标出各支路的电路参考方向如图所示。因为电路的同相输入端接地。所以由式得代入式得由、式得故代入有关数据得（2）若用一个反馈电阻代替 T 型电阻网络，那么为了得到同样的增益，应选电阻由此可见，若用一个反馈电阻代替 T 型电阻网络时，的阻值远大于 T型电阻网络中的元件阻值。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 15 页【9】理想运放电路如图所示，试求输出电压与输入电压的关系式。【相关知识】加法器、减法器。【解题思路】由图可知，本电路为多输入的减法运算电路，利用叠加原理求解比较方便。【解题过程】当时当时利用叠

12、加原理可求得上式中，运放同相输入端电压于是得输出电压精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 15 页【10】电路如图(a)所示。设运放均为理想运放。（1）为使电路完成微分运算，分别标出集成运放A1、A2的同相输入端和反相输入端；（2）求解输出电压和输入电压的运算关系图(a) 图(b) 【相关知识】负反馈，运算电路的基本特点，积分运算电路，微分运算电路，在反馈通路采用运算电路来实现其逆运算的方法。【解题思路】（1）根据集成运放在组成运算电路时的基本特点即引入深度电压负反馈，标出 A1、A2的同相输入端和反相输入端，使其引入负反馈

13、。（2）先分析与之间的积分运算关系，然后根据“虚短”、“虚断”方法求解与之间的微分运算关系。【解题过程】（1）由图可知，以 uO作为输入，以 uO2作为输出， A2、R3和 C 组成积分运算电路，因而必须引入负反馈，A2的两个输入端应上为 “ ” 下为“ ” 。利用瞬时极性法确定各点的应有的瞬时极性，就可得到 A1的同相输入端和反相输入端。设 uI对“ 地” 为“ ” ，则为使 A1引入负反馈， uO2的电位应为 “ ” ，即 R1的电流等于 R2的电流；而为使 uO2的电位为 “ ” ，uO的电位必须为 “ ” 。因此， uO与 uI同相，即 A1的输入端上为 “ ” 、下为 “ ” 。电路

14、的各点电位和电流的瞬时极性、A1和 A2的同相输入端和反相输入端如图(b)所标注。（2）A2的输出电压即（1）由于A1两个输入端为“虚地”，即，即将上式代入式（ 1）可得输出电压精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 15 页【11】反相输入比例运算放大电路如图(a)所示，已知集成运放的开环增益Aod2000，输入电阻 rid10 k? ，电阻 Rf100k? ，R110k? ，R2R1/Rf。问：（1）的实际值是多少？和理想条件（Aod ，rid ）下的值比，相对误差是多少？（2）如果要求误差在 0.1以下，集成运放的Aod至少应为多少？设R1、Rf不变。图(a) 【相关知识】（1）运放的低频等效电路。（2）非理想运放电路的分析方法。【解题思路】根据非理想运放的低频等效模型对电路进行分析。【解题过程】(1) 根据题意，画出运放的低频等效电路，如图(b)所示。由图可知：图(b) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 15 页以上各式联立求解得在理想条件下相对误差为（2）若要求，则将数据代入上式，得Aod31000精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 15 页