《2022年模拟电子技术基础第四版课后答案第七章 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年模拟电子技术基础第四版课后答案第七章 .pdf（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、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.乘方运算电路选择一个合适的答案填入空内。(1)欲将正弦波电压移相90o，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 Au=- 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)为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用( 带阻)滤波电路。
2、(2)已知输入信号的频率为10kHz12kHz，为了防止干扰信号的混入，应选用( 带通)滤波电路(3)为了获得输入电压中的低频信号，应选用( 低通)滤波电路。(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，应选用 ( 有源)滤波电路。三、已知 图 T7.3 所示各电路中的集成运放均为理想运放，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) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页(b) 图 T7.3 解： 图(a)所示电路为求和运算电路，图(b)所示电路为开方运算电路。它们的运算
3、表达式分别为：(a) 12413121234()(1)/fIIOfIRuuRuRuRRRRRR11OOuu dtRC(b) 23322144OIOORRRuuukuRRR2413OIR RuukRR精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 16 页习题本章习题中的集成运放均为理想运放。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123YaXbXcX，a、b 和
4、c 均大于零。(5) ( 反相求和)运算电路可实现函数123YaXbXcX，a、b 和 c 均小于零。(6)( 乘方)运算电路可实现函数2YaX。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解：1(/)10OfIIuRR uu；2(1/)11OfIIuRR uu。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
5、算电路，要求输入电阻20iRk，比例系数为 - 100。解： 可采用反相比例运算电路，电路形式如图P7.2(a)所示。20Rk；2fRM。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 16 页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150iRRk，121221,2IMRRMIIuuiiRRRuuuRQ即而243MOMMuuuuRRR解得：52104OMIuuu图 P7.4 7.5 电路如 图 P7.4 所示，集成运放输出电压的最大幅值为 14V，Iu为 2V 的直流信号。分别求出下列各种情况下的输出
6、电压：(1)R2短路；(2) R 3短路；(3) R 4短路；(4) R 4断路。解： (1) R2短路时，210MIRuuR，R 4相当于开路（R 4上无电流流过） 。3124OIIRuuuVR；(2) R 3短路时，OMuu，R 4对反馈网络无影响。2124OIIRuuuVR；(3) R 4短路时，电路无反馈。14OuV；(4) R 4断路时，23148OIIRRuuuVR。7.6 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页(a) (b) (c) (d) 图
7、 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：(a)123123123225fffOIIIIIIRRRuuuuuuuRRR(b)1231231231010fffOIIIIIIRRRuuuuuuuRRR(c) 21211()8()fOIIIIRuuuuuR(d) 123412341234202040ffffOIIIIIIIIRRRRuuuuuuuuuRRRR7.7 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：因为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
8、压。图示各电路中集成运放的共模信号分别为：(a) 3ICIuu(b)32232323231011111ICIIIIRRuuuuuRRRR精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页(c) 22189fICIIfRuuuRR(d) 34343434344014141ICIIIIRRuuuuuRRRR7.8 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：220.6PZLuUImARR。图 P7.87.9 电路如 图 P7.9 所示。(1)写出Ou与1Iu、2Iu的运算关系式；(2)当 RW的
9、滑动端在最上端时，若mVuI101，mVuI202，则Ou=？(3)若Ou的最大幅值为 14V，输入电压最大值mVuI10max1，mVuI20max2，为了保证集成运放工作在线性区，R2的最大值为多少？图 P7.9 解： (1) A2同相输入端电位222121()10()fPNIIIIRuuuuuuR输出电压2222111(1)10(1)()OPIIRRuuuuRR精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页或21110()WOIIRuuuR(2) 将mVuI101，mVuI202代入上式，得100OumV。(3) 根据题
10、目所给参数，21()IIuu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，21()IIuu=20mV 时集成运放的输出电压应为14V ，写成表达式为211min1min1010()102014WOIIRuuuRR故1min143R2max1min(100.143)9.86WRRRkk7.10 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。精选学习
11、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 16 页(a)设 R3、 R4、R5的节点为M ，则12312()IIMuuuRRR43512125IIMRRRuuuiiiRRR43412434512()()IIOMRR RuuuuiRRRRRR(b)先求解1Ou，再求解Ou。3111(1)OIRuuR555355121221444144(1)(1)(1)(1)()OOIIIIIRRRRRRuuuuuuuRRRRRR(c)A1、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
12、值相等，所以41231231()10()OIIIIIIRuuuuuuuR7.11 在图 P7.11(a)所示电路中，已知输入电压uI的波形如图 (b)所示，当t=0 时 uC =0。试画出输出电压uO的波形。(a) (b) 图 P7.11 解： 输出电压的表达式为2111( )tOIOtuu dtutRC当 uI为常量时：2112112115711()( )()( )100()( )1010OIOIOIOuu ttutu ttutu ttutRC若 t=0 时 uO =0；则当 t=5mS 时，310055 102.5OuVV。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
13、 - - - - - -第 8 页，共 16 页当 t=15mS 时，3 100( 5)1010( 2.5)2.5OuVV。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。图 P7.12解图 P7.12 解： 图中可见，NPIuuu，()CIOIdud uuuCCRdtdt即：OIIduduudtdtRC；输出电压与输入电压的运算关系为：1( )(0)OIICutuu tuRC或：100(0)OIICuu tuu（t ）设当 t=0 时，
14、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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页(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：( a ) 2111100OIIIIRuuu dtuu dtRRC( b ) 设两电容的充电电流为:111CIduduiCCdtdt(方向向右 ),则311221()102IIOIIduCduuiRidtRCuuCdtCdt( c )反相端：1ONCPPuuuuu dtRC同
15、相端：111IPPCIPuuuudtu dtu dtCRRCRC代入上式，得3110OIIuu dtu dtRC( d ) 1212121()100 (0.5)IIOIIuuudtuudtCRR7.14 在图 P7.14 所示电路中，已知12100fRRRRRk，1CF。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页图 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)因为 A2构成电压跟随器，电容上的电压COu
16、u。 A1为求差运算电路，利用叠加原理，求出其输出电压：1112(1)ffOIOOIRRRuuuuuRRRR电容的电流：1OOICuuuiRR（利用了上式）因此，输出电压：1110OCCIIuui dtu dtu dtCRC(2)11110 10( 1)106OIuu tt Vt VV，故 tl = 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。因为 R1的电流等于C 的电流，所以：2112OIIuu dtu dtRC又因为 A2组成以 uO为输入的同相比例运算电路，所以：223(1)2OOO
17、RuuuR精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页比较以上两式，得：OIuu dt7.16 在图 P7.16 所示电路中，已知uI1= 4V ，uI2=1V 。回答下列问题：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 A1、A2而言，都工作在同相比例运算状态，1114BNPIUuuuV；2221CNPIUuuuV。由于三个 R 从上而下流过同一电流3BCRUUiRR，37ABUURVR；32DC
18、UURVR。当开关 S 闭合时， A3输出30Ou，(1)24ODDRuUUVR。(2) t =0 时 S 打开， A3为积分电路，3111140AOAUuU dtttRCRC；因为 A4为求差电路，33241404ODOOuUuVut。令上式为零，求出28.6tmS。7.17 为了使 图 P7.17 所示电路实现除法运算，(1)标出集成运放的同相输入端和反相输入端； (2)求出 uO和 uI1、 uI2的运算关系式。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页图 P7.17 解： (1)为了保证电路引入负反馈，A 的上端
19、为 “+”，下端为 “- ”。(2)根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220.1OOIOIuku uu u；12( 0.1)IPNOOIffRRuuuuu uRRRR所以1210()fIOIRRuuRu7.18 求出 图 P7.18 所示各电路的运算关系。(a) (b) 图 P7.18 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为: (a) 123312()IIOOIuuuRku uRR，312312()IIOIRuuukuRR精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13
20、页，共 16 页(b) 223444123OIIIRRRuukuk uRRR。7.19 在下列各种情况下，应分别采用哪种类型（低通、 高通、 带通、 带阻）的滤波电路。(1)抑制 50Hz 交流电源的干扰；(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(b)所示电路二阶
21、高通滤波器。图(c)所示电路二阶带通滤波器。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：4uPA&。通带增益20lg12uPA&幅频特性如 解图 P7.21 所示。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16 页解图 P7.21 7.22 在
22、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 1F。试选取电路中各电阻的阻值。解： 因为通带放大倍数2upA&,所以1,2PuffQA&。因为12opffRC，代入数据，得出：160Rk。为使得集成运放同相输入端和反相输入端所接电阻相等，则124640RRRk。7.23 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（LPF、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 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页解： 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2211( )11uRsR CAssRCRsC。故其为高通滤波器。在图 (b)所示电路中22211211/()1( )1uRRRsCsCAsRRsRC。故其为低通滤波器。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页