第6章信號(hào)運(yùn)算電路習(xí)題解答

1、第6章習(xí)題解答自測(cè)題6一、填空題1采用BJT工藝的集成運(yùn)放的輸入級(jí)是（ ）電路，而輸出級(jí)一般是（ ）電路。2在以下集成運(yùn)放的諸參數(shù)中，在希望越大越好的參數(shù)旁注明“”，反之則注明“”。（ ），（ ），（ ），（ ），（ ），（ ），（ ），SR（ ），（ ），（ ），（ ），（ ）。3集成運(yùn)放經(jīng)過(guò)相位補(bǔ)償后往往具有單極點(diǎn)模型，此時(shí)-3dB帶寬BW與單位增益帶寬BWG之間滿足關(guān)系式（ ）。4集成運(yùn)放的負(fù)反饋應(yīng)用電路的“理想運(yùn)放分析法則”由虛短路法則，即（ ）和虛開(kāi)路法則，即（ ）組成。5理想運(yùn)放分析法實(shí)質(zhì)是（ ）條件在運(yùn)放應(yīng)用電路中的使用。6圖T6-1a是由高品質(zhì)運(yùn)放OP37組成的（ ）放大器，閉

2、環(huán)增益等于（ ）倍。在此放大器中，反相輸入端稱為（ ）。電路中10k電位器的作用是（ ）。RP的取值應(yīng)為（ ）。7將圖T6-1a中電阻（ ）換成電容，則構(gòu)成反相積分器。此時(shí)uo（ ），應(yīng)取RP=（ ）。8將圖T6-1a中電阻（ ）換成電容，則構(gòu)成反相微分器。此時(shí)o（ ），RP應(yīng)?。?）。9圖T6-1b是（ ）放大器，閉環(huán)增益等于（ ）倍。應(yīng)取RP（ ）。10比較圖T6-1a和圖T6-1b兩種放大器，前者的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有（ ）電壓，缺點(diǎn)是（ ）較小。圖T61a 圖T61b11將圖T6-1b中的電阻（ ）開(kāi)路，電阻（ ）短路，電路即構(gòu)成電壓跟隨器。12負(fù)反饋運(yùn)放的輸出電壓與負(fù)載電阻幾乎無(wú)關(guān)的原因是（

3、）。13從正弦穩(wěn)態(tài)分析的觀點(diǎn)來(lái)觀察微分器和積分器，二者都是（ ）移相器。但微分器輸出電壓的振幅與輸入信號(hào)頻率成（ ），而積分器卻成（ ）。14用理想運(yùn)放分析法分別求圖T61c中4個(gè)運(yùn)放應(yīng)用電路的io 表達(dá)式。（ ） （ ） (a) (b)（ ） （ ） (c) (d)圖T61c解：1、差動(dòng)放大，互補(bǔ)射級(jí)輸出2、，3、4、，5、深度負(fù)反饋6、反相，虛地，調(diào)零， 解：閉環(huán)增益： 2點(diǎn)電位U2，3點(diǎn)電位U3， U2U30 RP取值： 7、， 解：RP取值： 8、， 解：RP取值： 9、同相，48， 解：閉環(huán)增益： RP取值： 10、共模輸入，輸入電阻11、，12、因電壓取樣深負(fù)反饋使負(fù)反饋運(yùn)放的輸出

4、電阻為零13、90o，正比，反比14、， 解：（a）： （b）： （c）： （d）： 二、現(xiàn)有電路：A. 反相比例運(yùn)算電路 B. 同相比例運(yùn)算電路C. 積分運(yùn)算電路 D. 微分運(yùn)算電路 E. 加法運(yùn)算電路 F. 乘方運(yùn)算電路 選擇一個(gè)合適的答案填入空內(nèi)。 （1）欲將正弦波電壓移相90O，應(yīng)選用 。 （2）欲將正弦波電壓轉(zhuǎn)換成二倍頻電壓，應(yīng)選用 。 （3）欲將正弦波電壓疊加上一個(gè)直流量，應(yīng)選用 。 （4）欲實(shí)現(xiàn)Au100的放大電路，應(yīng)選用 。 （5）欲將方波電壓轉(zhuǎn)換成三角波電壓，應(yīng)選用 。（6）欲將方波電壓轉(zhuǎn)換成尖頂波波電壓，應(yīng)選用 。解：（1）C （2）F （3）E （4）A （5）C （6）

5、D三、已知圖T63所示各電路中的集成運(yùn)放均為理想運(yùn)放，模擬乘法器的乘積系數(shù)k大于零。試分別求解各電路的運(yùn)算關(guān)系。圖T63解：圖（a）所示電路為求和運(yùn)算電路，圖（b）所示電路為開(kāi)方運(yùn)算電路。它們的運(yùn)算表達(dá)式分別為 習(xí)題66.1一個(gè)運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率為2V/s，要得到有效值為5V的正弦電壓輸出，輸入信號(hào)頻率最高不能超過(guò)多少？解： 此時(shí)輸出的最在斜率：，該值必須小于SR。即 · （Hz）KHz6.2分別選擇“反相”或“同相”填入下列各空內(nèi)。 （1） 比例運(yùn)算電路中集成運(yùn)放反相輸入端為虛地，而 比例運(yùn)算電路中集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電位等于輸入電壓。 （2） 比例運(yùn)算電路的輸入電阻大，而 比例運(yùn)算電

6、路的輸入電阻小。 （3） 比例運(yùn)算電路的輸入電流等于零，而 比例運(yùn)算電路的輸入電流等于流過(guò)反饋電阻中的電流。（4） 比例運(yùn)算電路的比例系數(shù)大于1，而 比例運(yùn)算電路的比例系數(shù)小于零。解： （1）反相，同相 （2）同相，反相 （3）同相，反相（4）同相，反相6.3填空： （1） 運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)Au1的放大器。 （2） 運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)Au0的放大器。 （3） 運(yùn)算電路可將三角波電壓轉(zhuǎn)換成方波電壓。 （4） 運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)函數(shù)YaX1bX2cX3，a、b和c均大于零。 （5） 運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)函數(shù)YaX1bX2cX3，a、b和c均小于零。（6） 運(yùn)算電路可實(shí)現(xiàn)函數(shù)YaX2。解：（1）同相比例 （2）反相

7、比例 （3）微分 （4）同相求和（5）反相求和 （6）乘方6.4設(shè)圖P6-4中的運(yùn)放是理想的，求輸出電壓的表達(dá)式。圖P6-4解： 是電壓跟隨器，利用迭加原理 ， 6.5電路如圖P6-5所示，集成運(yùn)放輸出電壓的最大幅值為±14V，填表。圖P6-5解： uO1(Rf /R) uI10 uI，uO2(1+Rf /R ) uI11 uI。當(dāng)集成運(yùn)放工作到非線性區(qū)時(shí)，輸出電壓不是14V，就是14V。uI/V0.10.51.01.5uO1/V151014uO2/V1.15.511146.6用運(yùn)放設(shè)計(jì)一個(gè)同相加法器，使其輸出為uo=6u1+4u2。解：由同相加法器公式推倒，可以得到：取，則 取 ，

8、則 由上式解得 解圖6.6設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)匯總：，電路圖如解圖6.6。6.7設(shè)計(jì)一個(gè)比例運(yùn)算電路， 要求輸入電阻Ri20k， 比例系數(shù)為100。解： 可采用反相比例運(yùn)算電路，電路形式如圖P6-2 (a)所示。R20k，Rf2M。6.8電路如圖P6-8所示，試求：圖P6-8 （1）輸入電阻；（2）比例系數(shù)。解：由圖可知Ri50k，uM2uI。 即 輸出電壓 6.9電路如圖P6-8所示，集成運(yùn)放輸出電壓的最大幅值為±14V，uI為2V的直流信號(hào)。分別求出下列各種情況下的輸出電壓。（1）R2短路；（2）R3短路；（3）R4短路；（4）R4斷路。解： （1）（2） （3）電路無(wú)反饋，uO14V（4）

9、6.10求圖P6-10電路的輸出電壓uo。假定運(yùn)放是理想的，且R1=R3，R2=R4。圖P6-10解： 由題意可知：由題設(shè)及，成立 又 ， 6.11試求圖P6-11所示各電路輸出電壓與輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系式。圖P611解： 在圖示各電路中，集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端所接總電阻均相等。各電路的運(yùn)算關(guān)系式分析如下：（a）（b） （c） （d） 6.12在圖P6-11所示各電路中，是否對(duì)集成運(yùn)放的共模抑制比要求較高，為什么？解： 因?yàn)榫泄材］斎胄盘?hào)，所以均要求用具有高共模抑制比的集成運(yùn)放。6.13在圖P6-11所示各電路中，集成運(yùn)放的共模信號(hào)分別為多少？要求寫出表達(dá)式。解： 因?yàn)榧蛇\(yùn)放同相輸

10、入端和反相輸入端之間凈輸入電壓為零，所以它們的電位就是集成運(yùn)放的共模輸入電壓。圖示各電路中集成運(yùn)放的共模信號(hào)分別為（a） （b）（c）（d）6.14求圖P6-14理想運(yùn)放電路的傳輸函數(shù)，并討論電路工作在什么頻率范圍時(shí)具有積分功能。在什么頻率范圍時(shí)有反相放大功能。圖P6-14解： 采用運(yùn)算法（拉氏變換）分析：顯然，當(dāng)，即MHz時(shí)，此時(shí)電路為積分器。當(dāng)，即MHz時(shí)，此時(shí)電路是反相放大器。6.15圖P6-15中運(yùn)放A1和A2是理想的。試求uo與ui的函數(shù)關(guān)系，并說(shuō)明該電路的功能。圖P6-15解：用拉氏變換分析。因?yàn)橥嘭?fù)反饋接法，由公式· · 由上式求得 上式反變換為 分析：該電

11、路用同相輸入實(shí)現(xiàn)反相積分器功能，優(yōu)點(diǎn)是輸入電阻。6.16要使圖P6-16中電路完成差動(dòng)積分功能，電路中各電阻應(yīng)滿足什么條件？圖P6-16解：由題意得：當(dāng)時(shí)，上式為，此時(shí)電路為差動(dòng)積分器。 6.17求圖P6-17電路的傳輸函數(shù)，并討論電路工作在什么頻率范圍時(shí)，該電路具有微分功能和放大功能。圖P6-17解：頻域分析如下：當(dāng)，即Hz時(shí)， ，電路為微分器當(dāng)，即Hz時(shí)，電路為反相放大器。6.18圖P6-18所示為恒流源電路，已知穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，試求負(fù)載電阻中的電流。圖P6-18解： mA6.19電路如圖P6-19所示。 （1）寫出uO與uI1、uI2的運(yùn)算關(guān)系式； （2）當(dāng)RW的滑動(dòng)端在最上端時(shí)，

12、若uI110mV，uI220mV，則uO？ （3）若uO的最大幅值為±14V，輸入電壓最大值 uI1max10mV，uI2max20mV，最小值均為0V，則為了保證集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，R2的最大值為多少？圖P6-19解：（1）A2同相輸入端電位 輸出電壓 或 （2）將uI110mV，uI220mV 代入上式，得uO100mV （3）根據(jù)題目所給參數(shù)，的最大值為20mV。若R1為最小值，則為保證集成運(yùn)放工作在線性區(qū)， 20mV時(shí)集成運(yùn)放的輸出電壓應(yīng)為14V，寫成表達(dá)式為 故 R1min143 R2maxRWR1min（100.143）k9.86 k6.20求圖P6-20反相負(fù)反饋運(yùn)放

13、的輸入電阻Ri，并對(duì)運(yùn)放A2的作用和對(duì)電路中電阻值的限制作出分析。圖P6-20解：由題意可得： · · 討論：電路功能：對(duì)放大器引入有源反饋網(wǎng)絡(luò)電流求和正反饋，故可以提高輸入電阻。對(duì)元件值的限制：由表式可知，當(dāng)時(shí)，。這意味著電路因正反饋過(guò)大將自激。6.21分別求解圖P6-21所示各電路的運(yùn)算關(guān)系。圖P6-21解：圖（a）所示為反相求和運(yùn)算電路；圖（b）所示的A1組成同相比例運(yùn)算電路，A2組成加減運(yùn)算電路；圖（c）所示的A1、A2、A3均組成為電壓跟隨器電路，A4組成反相求和運(yùn)算電路。（a）設(shè)R3、R4、R5的節(jié)點(diǎn)為M，則 （b）先求解uO1，再求解uO。 （c）A1、A2、A3的輸出電壓分別為uI1、uI2、uI3。由于在A4組成的反相求和運(yùn)算電路中反相輸入端和同相輸入端外接電阻阻值相等，所以 6.22試分別求解圖P6-22所示各電路的運(yùn)算關(guān)系。圖P6-22解：利用節(jié)點(diǎn)電流法，可解出各電路的運(yùn)算關(guān)系分別為： （a） （b） （c） （d） 6.23畫出利用對(duì)數(shù)運(yùn)算電路、指數(shù)運(yùn)算電路和加減運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)除法運(yùn)算的原理框圖。解： 答案如解圖6.6所示。解圖6.