測(cè)控電路第五版李醒飛第五章習(xí)題答案

第5章 信號(hào)運(yùn)算電路5-1推導(dǎo)題圖5-43中各運(yùn)放輸出電壓，假設(shè)各運(yùn)放均為理想運(yùn)放。(a)該電路為同相比例電路，故輸出為：(b)該電路為反相比例放大電路，于是輸出為：(c)設(shè)第一級(jí)運(yùn)放的輸出為，由第一級(jí)運(yùn)放電路為反相比例電路可知：后一級(jí)電路中，由虛斷虛短可知，則有：于是解得：(d)設(shè)第一級(jí)運(yùn)放的輸出為，由第一級(jí)運(yùn)放電路為同相比例電路可知：后一級(jí)電路中，由虛斷虛短可知，則有：于是解得：Rui7ui8u-u+-+N3RRui6RR-+NRui3ui4u-u+-+N5RRui2ui1ui5RR圖X5-1uo5-2試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算的電路。5-3由理想放大器構(gòu)成的反向求和電路如圖5-44所示。（1） 推導(dǎo)其輸入與輸出間的函數(shù)關(guān)系；（2） 如果有、，輸入的范圍是0到4V，確定輸出的變化范圍，并畫(huà)出與輸入的變化曲線。（1） 由運(yùn)放的虛斷虛短特性可知，則有：于是有：（2） 將已知數(shù)據(jù)帶入得到表達(dá)式：函數(shù)曲線可自行繪制。5-4理想運(yùn)放構(gòu)成圖5-45a所示電路，其中、。圖5-54b為輸入信號(hào)波形，分別畫(huà)出和的輸出波形。前一級(jí)電路是一個(gè)微分電路，故輸入已知，故曲線易繪制如圖X5-2所示。35152535O5150.5.5Ot/sUo1/V-0.5圖X5-2后一級(jí)電路是一個(gè)積分電路，故則曲線繪制如圖X5-3所示。35152535O51510.5Ot/sUo/V圖X5-35-5理想運(yùn)算放大器構(gòu)成圖5-46所示電路，推導(dǎo)輸入/輸出關(guān)系，并說(shuō)明電路作用。該電路為差分放大電路，故輸出為：（具體推導(dǎo)過(guò)程可參考教材）該電路為差分放大電路，可有效抑制電路中的共模信號(hào)，有較大的共模抑制比5-6理想單電源運(yùn)算放大器作為線路放大器使用時(shí)，經(jīng)常需要用減法器電路，實(shí)現(xiàn)電平遷移，如圖5-47所示為一理想運(yùn)算放大器構(gòu)成的電平遷移電路，試推導(dǎo)其輸入/輸出關(guān)系。該電路為差分放大電路，故電路的輸出為：5-7圖5-48為圖5-47所示的一種實(shí)用電路，根據(jù)電路所示參數(shù)，推導(dǎo)輸入/輸出關(guān)系，完成運(yùn)算，求其系數(shù)m、b?由：可得：由可得：由以上可得：5-8圖5-49為Pt100鉑電阻的三線測(cè)溫線路，TL431為2.5V的精密電壓基準(zhǔn)源，試分析線路工作原理，推導(dǎo)出與Pt100的關(guān)系，當(dāng)Pt100電阻值從100到178.5變化時(shí)，對(duì)應(yīng)溫度變化0到200，要求線路輸出0到2V的電壓輸出，說(shuō)明和的作用。如何調(diào)整線路輸出零點(diǎn)和滿度？TL431提供電壓源，Rp1所在電路提供運(yùn)放的正相輸入電壓。根據(jù)運(yùn)放特性得到(2.5-U+)/2.4k = （U+ -Uo1）/Rt式中的U+可以通過(guò)調(diào)節(jié)Rp1進(jìn)行調(diào)整。之后Uo1接一個(gè)反相放大器，得到最終的輸出。通過(guò)上述分析，通過(guò)調(diào)節(jié)Rp1可以調(diào)節(jié)輸出的零點(diǎn)，而調(diào)節(jié)Rp2則可以調(diào)節(jié)輸出的飽和度。5-9如何利用乘法器構(gòu)成立方運(yùn)算電路？圖X5-4如圖X5-4所示，首先經(jīng)過(guò)一個(gè)對(duì)數(shù)電路，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)比例放大電路，最后接一個(gè)指數(shù)運(yùn)算電路，即可完成立方運(yùn)算電路。5-10將正弦信號(hào)加到圖5-50電路中，試分析電路的輸出，并畫(huà)出其波形。UI15V-15V圖X5-5 輸入信號(hào)波形UZ-UZUo圖X5-6 輸出信號(hào)波形5-11在圖5-35所示的調(diào)節(jié)器電路中為什么需要采用電平移動(dòng)電路？調(diào)節(jié)器之所以要電平移位電路，是為了不要因?yàn)閱坞娫炊拗屏溯敵?，為了滿足放大器的共模電壓范圍的要求，解決輸出的直流偏置問(wèn)題。5-12試說(shuō)明圖5-35中輸入指示和給定指示中兩個(gè)電流表的工作原理。輸入顯示：利用開(kāi)關(guān)S5可以選擇輸入信號(hào)。當(dāng)S5打下時(shí)，輸入信號(hào)為以0V為基準(zhǔn)的DC 15V信號(hào)。當(dāng)S5往上打時(shí)，則輸入信號(hào)通過(guò)VS和電位器穩(wěn)壓在3V左右（在這一情況下，可配合開(kāi)關(guān)S7進(jìn)行標(biāo)定功能）。但無(wú)論S5開(kāi)關(guān)朝向，它們都送到N5的差動(dòng)輸入端，然后面板上的電表A1指示輸入值。給定顯示：調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)與給定信號(hào)均是以0V為基準(zhǔn)的DC 15V信號(hào)；利用開(kāi)關(guān)S6可以選擇內(nèi)或外給定信號(hào)。在接外給定信號(hào)時(shí)，給定信號(hào)為DC 420mA電流信號(hào)IR，通過(guò)250精密電阻RR轉(zhuǎn)換為DC 15V信號(hào)。在接內(nèi)給定信號(hào)時(shí)，給定信號(hào)由穩(wěn)壓管VS上取出6V的基準(zhǔn)電壓，經(jīng)電位器RPS分壓后形成DC 15V信號(hào)。無(wú)論采用內(nèi)、外給定信號(hào)，它們都送到N6的差動(dòng)輸入端，然后面板上的電表A2指示給定值。在外給定時(shí)，S6還將外給定指示燈點(diǎn)亮。開(kāi)關(guān)S7用來(lái)選擇調(diào)節(jié)器的正、反作用。5-13在圖5-39所示的比例積分（PI）運(yùn)算電路中二極管VD起什么作用？VD管的作用是使運(yùn)算放大器輸出正向電壓，三極管正常工作，輸出反向電壓時(shí)，起到截止的作用。5-14圖5-51示為T(mén)型網(wǎng)絡(luò)微分電路，反饋網(wǎng)絡(luò)采用T型網(wǎng)絡(luò)可以使用小阻值的精密電阻模擬大阻值的積分電阻，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期的微分電路，試分析圖示網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)。5-15圖5-52為一采用雙T型網(wǎng)絡(luò)的雙重積分電路，試推導(dǎo)輸入/輸出關(guān)系。5-16乘法器可以用于信號(hào)的調(diào)制解調(diào)，或者幅值調(diào)制及相位檢波。圖5-53為一信號(hào)倍頻電路，輸入正弦波，分析輸出波形，并給出輸入/輸出關(guān)系式。5-17圖5-54為模擬乘法器用于調(diào)制