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1、第 8 章 波形的发生和信号的转换自测题一、改错：改正图图 T8.1T8.1 所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。(a)(b)图图 T8.1T8.1解：解：(a)加集电极电阻 Rc及放大电路输入端的耦合电容。(b)变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同名端。二、试将图图 T8.2T8.2 所示电路合理连线，组成RC 桥式正弦波振荡电路。图图 T8.2T8.2解：解：、与相连，与 相连，与 相连，与相连。如解图解图 T8.2T8.2 所示。解图解图 T8.2T8.2三、已知图图 T8.3T8.3(a)所示方框图各点的波形如图(b)所
2、示，填写各电路的名称。电路 1 为 正弦波振荡电路，电路 2 为 同相输入过零比较器，电路 3 为 反相输入积分运算电路，电路 4 为同相输入滞回比较器。(a)(b)图图 T8.3T8.3四、试分别求出图图 T8.4T8.4 所示各电路的电压传输特性。(a)(b)图图 T8.4T8.4解：解：图(a)所示电路为同相输入的过零比较器；图(b)所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为UT=UZ。两个电路的电压传输特性如解图T8.5 所示。解图解图 T8.4T8.4五、电路如图图 T8.5T8.5 所示。图图 T8.5T8.5(1)分别说明 A1和 A2各构成哪种基本电路；(2)求出 uO1与
3、 uO的关系曲线 uO1=f(uO)；(3)求出 uO与 uO1的运算关系式 uO=f(uO1)；(4)定性画出 uO1与 uO的波形；(5)说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变？解解:(1)A1：滞回比较器；A2：积分运算电路。(2)根据uP1R1R21uO1uO(uO1uO)uN1 0R1 R2R1 R22可得：UT 8VuO1与 uO的关系曲线如解图解图 T8.5T8.5(a)所示。(3)uO与 uO1的运算关系式uO 1uO1(t2t1)uO(t1)2000uO1(t2t1)uO(t1)R4C(4)uO1与 uO的波形如解图解图 T8.5T8.5(b)所示。(5)要提
4、高振荡频率，可以减小R4、C、Rl或增大 R2。(a)(b)解图解图 T8.5T8.5习题8.18.1 判断下列说法是否正确，用“”和“”表示判断结果。(1)在图图 T8.1T8.1 所示方框图中，产生正弦波振荡的相位条件是FA。()oo(2)因为 RC 串并联选频网络作为反馈网络时的F 0，单管共集放大电路的A 0，满足正弦波振荡电路的相位条件FA 2n，故合理连接它们可以构成正弦波振荡电路。()(3)在 RC 桥式正弦波振荡电路中，若RC 串并联选频网络中的电阻均为R，电容均为 C，则其振荡频率fo1/RC。()1，就一定会产生正弦波振荡。()(4)电路只要满足AF(5)负反馈放大电路不可
5、能产生自激振荡。()(6)在 LC 正弦波振荡电路中，不用通用型集成运放作放大电路的原因是其上限截止频率太低。()8.28.2 判断下列说法是否正确，用“”和“”表示判断结果。(1)为使电压比较器的输出电压不是高电平就是低电平，就应在其电路中使集成运放不是工作在开环状态，就是仅仅引入正反馈。()(2)如果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，那么当它们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。()(3)输入电压在单调变化的过程中，单限比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。()(4)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。()8.38.3 选择合
6、适答案填入空内。A.容性B.阻性C.感性(1)LC 并联网络在谐振时呈(B)；在信号频率大于谐振频率时呈(A)；在信号频率小于谐振频率时呈(C)。(2)当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率时，石英晶体呈(B)；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈(C)；其余情况下，石英晶体呈(A)。(3)信号频率f fo时，RC 串并联网络呈(B)。8.48.4 判断图图 P8.4P8.4 所示各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。设图(b)中 C4容量远大于其它三个电容的容量。(a)(b)图图 P 8.4P 8.4解：解：图(a)所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路
7、输出电压和输入电压反o相(A 180)，且图中三级 RC 移相电路为超前网络，在信号频率为 0 到无穷大时相移为270o0o，因此存在使相移为180o的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率 fo，故可能产生正弦波振荡。图(b)所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相0(A 180)，且图中三级 RC 移相电路为滞后网络，在信号频率为 0 到无穷大时相移为-270o0o，因此存在使相移为180o的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率 fo，故可能产生正弦波振荡。8.58.5 电路如图图 P8.4P8.4 所示，试问：(1)若去掉两个电路中的 R2和 C3，则两
8、个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？(2)若在两个电路中再加一级RC 电路，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？解：解：(1)不能。因为图(a)所示电路在信号频率为0 到无穷大时相移为180o0o，图(b)所示电路在信号频率为 0 到无穷大时相移为 0o180o，在相移为180o时反馈量为，因而不可能产生正弦波振荡。(2)可能。因为存在相移为180o的频率，满足正弦波振荡的相位条件，且电路有可能满足幅值条件，因此可能产生正弦波振荡。8.68.6 电路如图图 P8.6P8.6 所示，试求解：(1)RW的下限值；(2)振荡频率的调节范围。图图 P8.6P8.6解：解：(1)根据起振条件Rf
9、 RW 2R,RW 2k故 Rw的下限值为 2k。(2)振荡频率的最大值和最小值分别为f0max8.78.7 电路如图图 P8.7P8.7 所示，稳压管起稳幅作用，其稳压值为6V。试估算：(1)输出电压不失真情况下的有效值；(2)振荡频率。解：解：(1)设输出电压不失真情况下的峰值为 Uom，此时UNUPUom由图可知：Uom UomUom111.6kHz，f0min145Hz。2R1C2(R1 R2)C1312UomUZ333UZ 9V。图图 P 8.7P 8.72Uom 6.36V2有效值为：Uo(2)电路的振荡频率:fo1 9.95Hz2RC8.88.8 电路如图图 P8.8P8.8 所
10、示。(1)为使电路产生正弦波振荡，标出集成运放的“+”和“-”；并说明电路是哪种正弦波振荡电路。(2)若 R1短路，则电路将产生什么现象？(3)若 R1断路，则电路将产生什么现象？(4)若 Rf短路，则电路将产生什么现象？(5)若 Rf断路，则电路将产生什么现象？解：解：(1)上“-”下“+。(2)输出严重失真，几乎为方波。(3)输出为零。图图 P 8.8P 8.8(4)输出为零。(5)输出严重失真，几乎为方波。8.98.9图图P8.9P8.9所示电路为正交正弦波振荡电路，它可产生频率相同的正弦信号和余弦信号。已知稳压管的稳定电压UZ=6V，Rl=R2=R3=R4=R5=R，Cl=C2=C。图
11、图 P8.9P8.9(1)试分析电路为什么能够满足产生正弦波振荡的条件；(2)求出电路的振荡频率；(3)画出uO1和uO2的波形图，要求表示出它们的相位关系，并分别求出它们的峰值。解：解：(1)在特定频率下，由 A2组成的积分运算电路的输出电压uO2超前输入电压uO190o，而由 A1组成的电路的输出电压uO1滞后输入电压uO290o，因而uO1和uO2互为依存条件，即存在 f0满足相位条件。在参数选择合适时也满足幅值条件，故电路在两个集成运放的输出同时产生正弦和余弦信号。(2)根据题意列出方程组：uP1 uN1R1uO1R1 R2uP1uO2uP1uO1 uP1 jC1R4R3uO2 uO1
12、uO11 R5jC2jR5C2或改写为：2uP1 uO12uP1uO1uO2 uP1 jRCjRC uO2 uO1解图解图 8.98.92解方程组，可得：(RC)2，或2。即f0RC12RC。(3)输出电压 u2最大值 U02max=UZ=6V对方程组中的第三式取模，并将0 2f022RC代入可得uO12 uO2，故Uo1max2Uo2max8.5V。若 uO1为正弦波，则 uO2为余弦波，如解图解图 8.98.9 所示。8.108.10分别标出图图P8.10P8.10所示各电路中变压器的同名端，使之满足正弦波振荡的相位条件。(a)(b)(c)(d)图图 P8.10P8.10解：图解：图 P8
13、.10P8.10 所示各电路中变压器的同名端如解图解图 P8.10P8.10 所示。(a)(b)(c)(d)解图解图 P8.10P8.108.118.11分别判断图图 P8.11P8.11所示各电路是否可能产生正弦波振荡。(a)(b)(c)(d)图图 P8.11P8.11解：解：(a)可能（电容三点式）(b)不能（电感与 Re 之间的连线应串入隔直电容）(c)不能（同(b)，同名端错误。）(d)可能（电容三点式）8.128.12改正图图 P8.11P8.11(b)、(c)所示两电路中的错误，使之有可能产生正弦波振荡。解：解：应在(b)所示电路电感反馈回路中加耦合电容。应在(c)所示电路放大电路
14、的输入端（基极）加耦合电容，且将变压器的同名端改为原边的上端和副边的上端为同名端，或它们的下端为同名端。改正后的电路如解图解图P8.11P8.11(b)、(c)所示。(b)(c)解图解图 P8.11P8.118.138.13试分别指出图图 P8.13P8.13所示电路中的选频网络、正反馈网络和负反馈网络，并说明电路是否满足正弦波振荡的条件。(a)(b)图图 P8.13P8.13解：解：在图(a)所示电路中，选频网络：C 和 L；正反馈网络：R3、C2和 Rw；负反馈网络：C 和 L。电路满足正弦波振荡的相位条件。在图(b)所示电路中，选频网络：C2和 L；正反馈网络：C2和 L；负反馈网络：R
15、8。电路满足正弦波振荡的相位条件。8.148.14 试分别求解图图 P8.14P8.14 所示各电路的电压传输特性。(a)(b)(c)(d)(e)图图 P8.14P8.14解：解：图(a)所示电路为单限比较器，uO UZ 18V，UT 3V,其电压传输特性如解图解图 P8.14P8.14(a)所示。图(b)所示电路为过零比较器，UOL UD 0.2V，UOH UZ 6V，UT 0V。其电压传输特性如解图解图 P8.14P8.14(b)所示。图(c)所示电路为反相输入的滞回比较器，uO UZ 6V。令uPR1R2uOUREF uN uIR1 R2R1 R2求出阈值电压：UT1 0V,UT 2 4
16、V其电压传输特性如解图解图 P8.14P8.14(c)所示。图(d)所示电路为同相输入的滞回比较器，uO UZ 6V。令uPR1R2uO1uI uN 3VR1 R2R1 R2求出阈值电压：UT11.5V,UT 2 7.5V其电压传输特性如解图解图 P8.14P8.14(d)所示。图(e)所示电路为窗口比较器，uO UZ 5V，UT 3V，其电压传输特性如解图解图 P8.14P8.14(e)所示。(a)(b)(c)(d)(e)解图解图 P8.14P8.148.158.15 已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图图 P8.15P8.15(a)、(b)、(c)所示，它们的输入电压波形均如图(d)所
17、示，试画出 uO1、uO2和 uO3的波形。(a)(b)(c)(d)图图 P8.15P8.15解：解：根据三个电压比较器的电压传输特性，画出在输入电压作用下它们的输出电压波形，如解图解图 P8.15P8.15 所示。解图解图 P8.15P8.158.168.16 图图 P8.16P8.16 所示为光控电路的一部分，它将连续变化的光电信号转换成离散信号（即不是高电平，就是低电平），电流 I 随光照的强弱而变化。(1)在 Al和 A2中，哪个工作在线性区？哪个工作在非线性区？为什么？(2)试求出表示 uO与 iI关系的传输特性。图图 P8.16P8.16解：解：(1)Al工作在线性区（电路引入了负
18、反馈）;A2工作在非线性区（电路仅引入了正反馈）。(2)uO1与 iI关系式为：uO1 iIR1100iIuO与 uOl的电压传输特性如解图解图 P8.16P8.16(a)所示(UT1 0.5V，UT 2 5.5V)，因此 uO与 iI关系的传输特性如解图解图 P8.16P8.16(b)所示。与UT1、UT 2所对应的iI1、iI 2分别为：5A和 55A。(a)(b)解图解图 P8.16P8.168.178.17 设计三个电压比较器，它们的电压传输特性分别如图图 P8.15P8.15(a)、(b)、(c)所示。要求合理选择电路中各电阻的阻值，限定最大值为50k。解：解：具有图图 P8.15P
19、8.15(a)所示电压传输特性的电压比较器为同相输入的单限比较器。输出电压uO UZ 6V，阈值电压：UT 2V，电路如解图解图 P8.17P8.17(a)所示。具有图图 P8.15P8.15(b)所示电压传输特性的电压比较器为反相输入的滞回比较器。输出电压uO UZ 6V；阈值电压：UT1 0V,UT 2 2V，说明电路输入有 UREF作用，根据：uPR1R2uOUREF uN uIR1 R2R1 R2列方程，令 R2=50k，可解出 Rl=10k，UREF=l.2V。电路如解图解图 P8.17P8.17(b）所示。具有 图图 P8.15P8.15(c)所示电压传输特性的电压比较器为窗口单限
20、比较器。输出电压UOL 0V,UOH 6V，阈值电压：UT1 0V,UT 2 2V。电路如解图解图 P8.17P8.17(c)所示。(a)(b)(c)解图解图 P8.17P8.178.188.18 在图图 P8.18P8.18 所示电路中，已知R1=10k，R2=20k，C=0.01F,集成运放的最大输出电压幅值为12V，二极管的动态电阻可忽略不计。(1)求出电路的振荡周期；(2)画出 uO和 uC的波形。图图 P8.18P8.18解图解图 P8.18P8.18解：解：(1)振荡周期：T (R1 R2)Cln3 3.3mS(2)脉冲宽度：T1 R1Cln31.1mSuO和 uC的波形如解图解图
21、 8.188.18 所示。8.198.19 图图 P8.19P8.19 所示电路为某同学所接的方波发生电路，试找出图中的三个错误，并改正。图图 P 8.19P 8.19解图解图 P8.19P8.19解：图解：图 P8.19P8.19 所示电路中有三处错误：(1)集成运放“+”、“”接反；(2)R、C 位置接反；(3)输出限幅电路无限流电阻。改正后的电路如解图解图 8.198.19 所示。8.208.20 波形发生电路如图图 P8.20P8.20 所示，设振荡周期为 T，在一个周期内uO1UZ的时间为 Tl，则占空比为 Tl/T；在电路某一参数变化时，其余参数不变。选择增大、不变或减小填入空内：
22、图图 P8.20P8.20当 R1增大时，uO1的占空比将，振荡频率将，uO2的幅值将；若 RWl的滑动端向上移动，则uO1的占空比将，振荡频率将，uO2的幅值将；若RW2的滑动端向上移动，则 uO1的占空比将，振荡频率将,uO2的幅值将。解：解：设 RWl、RW2在未调整前滑动端均处于中点，则应填入，；，；，。8.218.21 在图图 P8.20P8.20 所示电路中，已知 RWl的滑动端在最上端，试分别定性画出 RW2的滑动端在最上端和在最下端时uO1和 uO2的波形。解：解：uO1和 uO2的波形如解图解图 P8.21 所示。(a)RW2滑动端在最上端(b)RW2滑动端在最下端解图解图
23、P8.21P8.218.228.22 电路如图图 P8.22P8.22 所示，已知集成运放的最大输出电压幅值为12V,uI的数值在 uO1的峰-峰值之间。(1)求解 uO3的占空比与 uI的关系式；(2)设 uI2.5V，画出 uO1、uO2和 uO3的波形。图图 P8.22P8.22解：解：在图图 P8.22P8.22 所示电路中，Al和 A2组成矩形波一三角波发生电路。(1)在 A2组成的滞回比较器中，令uPR3R2uO2uO1 0R2 R3R2 R3求出阈值电压：UT R2UOM 6VR3在 Al组成的积分运算电路中，运算关系式为uO 1uO2(t2t1)uO(t1)RC在二分之一振荡周
24、期内，积分起始值：uO1(t1)UT 6V，终了值：uO1(t1)UT 6V，uO2 UOM 12V，1T(12)65710 102求出振荡周期：T 20mST6UI1求解脉冲宽度 T1：UI(UOM)1UT,T1RC2600T6UI求解占空比：1T12代入上式得：6 (2)uO1、uO2和 uO3的波形如解图解图 8.228.22 所示。解图解图 P8.22P8.228.238.23 试将正弦波电压转换为二倍频锯齿波电压，要求画出原理框图来，并定性画出各部分输出电压的波形。解：解：原理框图和各部分输出电压的波形如解图解图 P8.23P8.23 所示。解图解图 P8.23P8.238.248.
25、24 试分析图图 P8.24P8.24 所示各电路输出电压与输入电压的函数关系。(a)(b)图图 P8.24P8.24解：解：图示两个电路均为绝对值运算电路。运算关系式分别为(a)uO uI；(b)uORLuI。R18.258.25 电路如图图 P8.25P8.25 所示。(1)定性画出 uO1和 uO的波形；(2)估算振荡频率与uI的关系式。图图 P8.25P8.25解：解：(1)uO1和 uO的波形如解图 P8.26 所示。(2)求解振荡频率：首先求出电压比较器的阈值电压，然后根据振荡周期近似等于积分电路正向积分时间求出振荡周期，振荡频率是其倒数。UT UZ 8V；UT 1uIT UT；R
26、1CT 2UTR1C；uIf uI 0.625uI2UTR1C解图解图 P8.25P8.258.268.26 已知图图 P8.26P8.26 所示电路为压控振荡电路，晶体管T 工作在开关状态，当其截止时相当于开关断开，当其导通时相当于开关闭合，管压降近似为零；uI 0。(1)分别求解 T 导通和截止时 uO1和 uI的运算关系式 uO1=f(uI）;(2)求出 uO和 uO1的关系曲线 uO=f(uO1);(3)定性画出 uO和 uO1的波形；(4)求解振荡频率 f 和 uI的关系式。图图 P8.26P8.26解：解：(1)uOUZ时，T 导通时，此时 R1、R2中点接地，uN1 uP1R4u
27、I uI/3。R3 R41uI103uO1(t1t0)uO1(t0)uI(t1t0)uO1(t0)R2C345uO UZ时，T 截止时，2uI1103uO1(t2t1)uO1(t1)uI(t2t1)uO1(t1)(R1 R2)C345(2)uO和 uO1的关系曲线如解图解图 P8.26P8.26(a)所示。(3)uO和 uO1的波形如解图解图 P8.26P8.26(b)所示。(a)(b)解图解图 P8.26P8.26(4)首先求出振荡周期，然后求出振荡频率，如下：2U 900.9103TuIUT；T T3UT；f 1.1uI10 uIuI4528.278.27 试设计一个交流电压信号的数字式测
28、量电路，要求仅画出原理框图。解：解：原理框图如解图解图 P8.27P8.27 所示，各部分波形如图所示，数字频率计完成计数、译码、显示等功能。解图解图 P8.27P8.278.288.28 试将直流电流信号转换成频率与其幅值成正比的矩形波，要求画出电路来，并定性画出各部分电路的输出波形。解：解：首先将电流信号转换成电压信号，然后将电压信号接如图图 P8.25P8.25 所示压控振荡器的输入端，即可将直流电流信号转换成频率与其幅值成正比的矩形波，如解图解图 P8.28P8.28(a)所示，其波形如解图(b)所示。若输入电流与解图解图 P8.28P8.28(a)所示相反，则应将 uO3经比例系数为 1 的反相比例运算电路后，再接压控振荡器。(a)(b)解图解图 P8.28P8.28