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第八章习题参考答案1. 设图8.58中A 均为理想运算放大器，试求各电路的输出电压。
(a)U o2Ωk 10Ωk 20(b)2V(c)U o3图8.58 题1图1． 解答：对图（a ），根据运放虚短、虚断的特点可以得到Ω-=Ω-k 1002k 2021o U 进一步可以求得V 61o =U对图（b ），根据运放虚短、虚断的特点可以得到Ω-=Ω-k 20V2k 100V 22o U 进一步可以求得V 62o =U对图（c ），根据运放的虚短、虚断特性容易求得V 2o3=U2. 电路如图8.59所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V ，U i为2V 的直流信号，分别求出下列各种情况下的输出电压。
（1）R 2短路；（2）R 3短路；（3）R 4短路；（4）R 4断路。
o图8.59 题2图2． 解答：（1）02=R 时可以得到⎪⎩⎪⎨⎧-==1i3o M 0R U R U U ，求得V 4o-=U（2）03=R 时可以得到⎪⎩⎪⎨⎧=-=-=M oi 12M V4UU U R R U（3）04=R 时2R 支路无电流，放大电路相当于开环应用， V 14o -=U （4）∞=4R 时可以得到V 8i 132o -=+-=U R R R U3. 如图8.60所示电路，设A 为理想集成运算放大器。
（1） 写出U o 的表达式；（2）若R f =3k Ω，R 1=1.5k Ω，R 2=1k Ω，稳压管VZ 的稳定电压值U Z =1.5V ，求U o 的值。
图8.60 题3图3．解答：（1）图中的集成运算放大器组成了同相比例运算电路，其输出电压表达式为P 1f N 1f o 11U R R U R R U ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 当稳压管VZ 的稳定电压值V 10Z<U 时，Z P U U =，输出电压表达式为Z 1f o 1U R R U ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+= 当稳压管VZ 的稳定电压值V 10Z>U 时，k P U U =，输出电压表达式为k 1f o 1U R R U ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=（2）V 10V 5.1Z<=U ，故输出电压表达式为Z 1f o 1U R R U ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=将Ω=k 3f R ，Ω=k 5.11R ，V 5.1Z =U 代入上式得V5.4V 5.1k 5.1k 31o =⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛ΩΩ+=U4. 如图8.61所示电路中，A 为理想运算放大器，已知R 1=R w =10k Ω，R 2=20k Ω，U i =1V ，输出电压的最大值为±12V ，试分别求出当电位器R w 的滑动端移到最上端、中间位置和最小端时的输出电压U o 的值。
解：⑴ UO (AV) = U2 =9 V (2)将成为半波整流，UO (AV) = U2 = V⑶如果VO 】极性接反，可能岀现什么问题？6负半周二极管VD 「VD3导通，员载矩路，产生极大的电流，可能造成二极管和变压器烧毁(4)如果四个二极管全部接反，则UO (AV) =- U2 =-9 V题目分析 VD.、VD 、VD 「VD 〈组成了单相桥式整流电路・R 口和R*分别与其组成整流 电路、方向相反。
题目解答 通过电路国可知，血爪八对地为正,U"、zz 对地为负。
当珀=冷严2DV 时,UcKA V n =-«<xw =0・ 45X 40v= 18V当蚣严22V ・％ = 】8V 时Qws =0.45X(22十 18) = 18VU{KAY )$ = ~Ugv>i = —18 V波形如幫10-2图所示°解：在图(3)所示电路中，G 上电压极性为上“ + ”下“ 一”,数值为一 倍压：G 上电压极性为右“ + ”左“一”，数值为二倍压：G 上电压极性为上 “ + ”下“一”，数值为三倍压。
负载电阻上为三倍压。
在图(b)所示电路中，G 上电压极性为上“一”下“ + ”，数值为 一倍压；G 上电压极性为上“ + ”下“一”，数值为一倍压：G 、G 上电压极 性均为右“ + ”左“一”，数值均为二倍压。
负载电阻上为四倍压。
解：兄中的电流和稳压管中的最大电流为(1) 为保证空载时稳压管能够安全工作R 、- 乞-600Q(‘/Hmax — ' Z maJ ，Z max(2) 负载电流的最大值U\-Uza 39 ~ 50mA =- = 40mA Uz负载电阻的变化范用^Lmin = = 250Q* Lniax（4 ） T ：的b 、cfc2路； （5）凡短路。
解：（1）整流电路：几〜D 仁滤波电路：G ；调整管：「、T=；基准电压电 路：R 、D'z 、R 、D 二：比较放大电路：A ：取样电路：乩、凡、用。
习题题 8-1 试用相位平衡条件和幅度平衡条件，判断图P8-1中各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。
（a ） （b ）（c ） （d ）EE（e ）8-1解：(a)不能振荡，o o A F 18090~90o ϕϕ==+-因，而，故不能满足相位平衡条件。
(b) 不能振荡，虽然电路能够满足相位平衡条件，但当oF 0ϕ=时，13F =，而电压跟随器的1A =，故不能同时满足幅度平衡条件。
(c) 不能振荡，o o oA F F 180RC 0~180180o ϕϕϕ==因，两节电路的，但当接近时，其输出电压接近于零，故不能同时满足幅度平衡条件。
图 P8-1(d) 不能振荡，放大电路为同相接法，A 0oϕ=，选频网络为三节RC 低通电路，o o F 0~270ϕ=-，但欲达到o F 0ϕ=，只能使频率f=0。
(e)可能振荡，差分放大电路从VT2的集电极输出时A 0oϕ=，而选频网络为RC 串并联电路，当f=f0时，oF 0ϕ=，满足相位平衡条件。
题 8-2 中图P8-2电路中① 将图中A 、B 、C 、D 四点连接，使之成为一个正弦波振荡电路，请将连线画在图上。
② 根据图中给定的电路参数，估算振荡频率f o 。
③ 为保证电路起振，R 2应为多大？A B解：① B 与C 连接；A 与D 连接 ②036111061Hz 2π2 3.147.5100.0210f RC -===⨯⨯⨯⨯⨯=1.06kHz ③保证电路起振，同相比例放大倍数大于3，即2113R R +>，R 2=20kΩ 题 8-3 在图P8-3中① 判断电路是否满足正弦波振荡的相位平衡条件。
如不满足，修改电路接线使之满足(画在图上)。
② 在图示参数下能否保证起振荡条件？如不能，应调节哪个参数，调到什么值？③ 起掁以后，振荡频率f o =?④ 如果希望提高振荡频率f o ，可以改变哪些参数，增大还是减小？ ⑤ 如果要求改善波形，减小非线性失真，应调节哪个参数，增大还是减小？图 P8-2VT 1VT2C 1 C 2 C 3 C R R b12 R b11R e1 R F R b21R b22R C R e2R c2 +V CCU o. ＋＋＋0.01μF3kΩ 4.7kΩR c1 3kΩ 0.01μF2.7kΩ本题意图是掌握文氏电桥RC 振荡电路的工作原理及其振荡频率和起振条件的估算方法。
模拟电子技术作业答案
班级_________ _ 学号_____ __ 姓名_____________
第8章 信号产生电路
1．某学生连接一个如图1所示的文氏电桥振荡器，
但电路不振荡，请你帮他找出错误，
并在图中加以改正，要求不增、减元器件。
图1 图2
解：电阻R 1和R 2阻值选择有误，不满足起振条件，可将它们的阻值互换。
集成运放A 输入端正、负极性有误，可将其极性互换。
2．设图2所示电路中的A 1、A 2均为理想运放，请回答下列问题：
（1）为使该电路有可能产生正弦波振荡，试分别用“＋”、“－”号标出A 1的同相输入端和反相输入端；
（2）若采用一只负温度系数的热敏电阻R t 来稳定该电路输出振幅，试问R t 应取代电路中的哪只电阻？
解：1．上“－”、下“＋” 2．R t 取代R f
3．电路如图3
所示，试用相位平衡条件判断哪个能振荡，哪个不能，说明理由。
(a) (b)
(c) (d)
图3
解：（a）可能（b）不能（c）不能（d）可能
应在（b）所示电路电感反馈回路中加耦合电容。
应在（c）所示电路放大电路的输入端（基极）加耦合电容，且将变压器的同铭端改为原边的上端和副边的上端为同铭端，或它们的下端为同铭端。
改正后的电路如图所示。
第八章波形的发生和信号的转换自测题一、(1)v (2)x ( 3)X (4)X二、(a)加集电极电阻R c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，改同铭端。
三、④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相连，②与⑦相连。
四、(1)正弦波振荡电路(2)同相输入过零比较器(3)反相输入积分运算电路(4)同相输入滞回比较器五、图(b)中土U T=± 0.5 U Z。
习题8.1(i)V (2 )X (3 )X (4 )X (5)X (6) V8.2(i)x (2 )V (3 )V (4 )X (5)V (6 )x8.3(i) A (2) B (3) C六、(2)(3) U o(4)(5)减小(1) A iR4CZuI:积分运算电路。
U oi(t2 -t i) U o(t i) =-2000u oi(t2 -t i) U o(t i)R4、8.4 (1) B A C (2) B C A (3) B8.5 (a )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( $ A =-180°),而三级移相电路为超前网络，最大相移为+270°,因此存在使相移为+ 180° ( $ F =+ 180°)的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率 f o (此时$ A + $ F = 0°)；且在f = f o时有可能满足起振条件 AF > 1，故可能产生正弦波振荡。
(b )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 ($ A =- 180°), 而三级移相电路为滞后网络，最大相移为一270°,因此存在使相移为一180° ( $ F =+ 180°)的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f ° (此时$ A + $ F =- 360°);且在f = f °时有可能满足起振条件 AF > 1，故可能产生正弦波振荡。
第8章信号处理电路一、填空题1．有源滤波电路中的集成运放工作在区，集成运放的作用是作为元件，电路中通常引入一个。
2．电压比较器中的集成运放工作在区，集成运放的作用是作为元件，集成运放一般工作在状态，或引入一个（如滞回比较器）。
3. 信号处理电路中，为了在有效信号中抑制50Hz的工频干扰，应该选用滤波器；为了抑制频率高于20MHz的噪声，应该选用滤波器。
4. 信号处理电路中，为了保证有效信号为20Hz至200kHz的音频信号，而消除其他频率的干扰及噪声，应该选用滤波器；为了抑制频率低于100Hz的信号，应该选用滤波器。
二、选择题1. 信号处理电路中，为了在有效信号中抑制50Hz的工频干扰，应该选用哪种滤波器？（）A、高通滤波器B、低通滤波器C、带通滤波器D、带阻滤波器2. 信号处理电路中，为了抑制频率高于20MHz的噪声，应该选用哪种滤波器？（）A、高通滤波器B、低通滤波器C、带通滤波器D、带阻滤波器3. 信号处理电路中，为了保证有效信号为20Hz至200kHz的音频信号，而消除其他频率的干扰及噪声，应该选用哪种滤波器？（）A、高通滤波器B、低通滤波器C、带通滤波器D、带阻滤波器4. 信号处理电路中，为了抑制频率低于100Hz的信号，应该选用哪种滤波器？（）A、高通滤波器B、低通滤波器C、带通滤波器D、带阻滤波器三、大题（共5题）1. 在如图所示的电路中，已知稳压管的稳压值为U Z = ±7V，将正弦信号u I = 15sin wt送到该电路的输入端，(1)试求比较器的门限电平，并画出电路的传输特性；(2)试画出输出电压u O的波形。
2. 在下图(a)所示的单限比较器电路中，假设集成运放为理想运放，参考电压U REF = -3V，稳压管的反向击穿电压U Z = ±5V，电阻R1 = 20kΩ，R2 = 30kΩ。
(1)试求比较器的门限电平，并画出电路的传输特性；(2)若输入电压u I是下图(b)所示幅度为±4V的三角波，试画出比较器相应的输出电压u O的波形。
第8章 波形的发生和信号的转换习题8.9图P8.9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±U Z =±6V ，R l = R 2= R 3 = R 4 = R 5 = R ， C l = C 2 = C 。
图P8.9(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1O u 和2O u 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：(1)在特定频率下，由A 2组成的积分运算电路的输出电压2O u 超前输入电压1O u 90o ，0102520101025252111u u R j c u u u jR j c R c ωωω=-=-=而由A 1组成的电路的输出电压1O u 滞后输入电压2O u 90o ，因而1O u 和2O u 互为依存条件，即存在f 0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：111112P N O R u u u R R ==⋅+12111143P O P O P u u u u u j C R R ω--+=-⋅010252010*******(111)u u R j c u u u j R j c R c ωωω=-=-=11252521O O O u u u R j C j R C ωω=-⋅=-或改写为：112P O u u =11212P O O P u u u u j RC ω--=-⋅21O O j RC u u ω⋅=- 解图8.9解方程组，可得：2()2RC ω=，或2RC ω=。
即012f RCπ=。
(3)输出电压u 2最大值U 02max =U Z =6V 对方程组中的第三式取模，并将00222f RCωπ==代入可得122O O u u =，故1max 2max 28.5o o U U V =≈。
第8章波形的发生和信号的转换自测题一、改错：改正图T8.1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T8.1解：(a)加集电极电阻R c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T8.2所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。
图T8.2解：④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相连，②与⑦相连。
如解图T8.2所示。
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T8.3所示各电路的电压传输特性。
(a) (b)图T8.4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±U T =±U Z。
两个电路的电压传输特性如解图T8.5所示。
解图T8.4T8.5所示。
图T8.5分别说明A1和A2各构成哪种基本电路；求出u O1与u O的关系曲线u O1=f(u O)；求出u O与u O1的运算关系式u O=f(u O1)；定性画出u O1与u O的波形；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？(1)A1：滞回比较器；A2：积分运算电路。
解图T8.5(a)(b)图P 8.4 解：图(a)所示电路有可能产生正弦波振荡。
因为共射放大电路输出电压和输入电压反相()，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180o A ϕ=-为＋270o ~0o ，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f o ，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()，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-0180A ϕ=-270o ~0o ，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f o ，故可能产生正弦波振荡。
8.5电路如图P8.4所示，试问：(1)若去掉两个电路中的R 2和C 3，则两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：(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＋180o ~0o ，图(b)所示电路在信号频率为0到无穷大时相移为0o ~−180o ，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。
8.6电路如图P8.6所示，试求解：(1)R W 的下限值；(2)振荡频率的调节范围。
图P8.6解：(1)根据起振条件图P 8.7Hz图P 8.8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R3 = R4 = R5 = R，C l = C2 = C。
图P8.9试分析电路为什么能够满足产生正弦波振荡的条件；求出电路的振荡频率；画出和的波形图，要求表示出它们的相位关系，并分别求出它们的峰值。
1O u 2O u 解：(1)在特定频率下，由A 2组成的积分运算电路的输出电压解图8.9。
12RCπ=(a) (b)(c) (d)图P8.10解：图P8.10所示各电路中变压器的同名端如解图P8.10所示。
(a) (b)(c) (d)解图P8.108.11分别判断图P8.11所示各电路是否可能产生正弦波振荡。
(a) (b)(c) (d)图P8.11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（①同(b)，②同名端错误。
）(d)可能（电容三点式）8.12改正图P8.11(b)、(c)所示两电路中的错误，使之有可能产生正弦波振荡。
解：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P8.11(b)、(c) 所示。
(b) (c)解图P8.118.13试分别指出图P8.13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P8.13解：在图(a)所示电路中，选频网络：C 和L ；正反馈网络：R 3、C 2和R w ；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：C 2和L ；正反馈网络：C 2和L ；负反馈网络：R 8。
电路满足正弦波振荡的相位条件。
8.14试分别求解图P8.14所示各电路的电压传输特性。
(a) (b)(c) (d)(e)图P8.14解：图(a)所示电路为单限比较器，，,其电压传输特性如18O Z u U V =±=±3T U V =-(a) (b) (c)(d) (e)解图P8.14已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图P8.15(a)、(b)所示，试画出u O1、u O2和u O3的波形。
(a) (b)(c) (d)图P8.15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P8.15所示。
解图P8.158.16 图P8.16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A l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u O与i I关系的传输特性。
图P8.16(1)A l 工作在线性区（电路引入了负反馈）; A 2工作在非线性区（电路仅引入了正(2) u O1与i I 关系式为：11100O I Iu i R i ==的电压传输特性如解图P8.16(a)所示(，0.5U V = 5.5U =(a) (b)解图P8.16设计三个电压比较器，它们的电压传输特性分别如图P8.15 求合理选择电路中各电阻的阻值，限定最大值为50k Ω。
P8.15 (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2U V =(a) (b)(c)解图P8.178.18在图P8.18所示电路中，已知R 1=10k Ω，R 2=20k Ω，C = 0.01μF ,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u O 和u C 的波形。
图P8.18 解图P8.18解：(1)振荡周期： 12()ln 3 3.3T R R C mS≈+≈(2)脉冲宽度：11ln 3 1.1T R C mS≈≈∴u O 和u C 的波形如解图8.18 所示。
8.19 图P8.19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。
减小填入空内：图P8.20增大时，u O1的占空比将，振荡频率将，u O2的幅值将的滑动端向上移动，则u O1的占空比将，振荡频率将的滑动端向上移动，则u O1的占空比将，振荡频率将解：设R W l、R W2在未调整前滑动端均处于中点，则应填入②(a)R W2滑动端在最上端(b) R W2滑动端在最下端解图P8.21电路如图P8.22所示，已知集成运放的最大输出电压幅值为峰值之间。
求解u O3的占空比与u I的关系式；＝2.5V，画出u O1、u O2和u O3的波形。
I图P8.22P8.22所示电路中，A l 和A 2组成矩形波一三角波发生电路。
组成的滞回比较器中，令3222323P O R R u u R R R R =⋅+++求出阈值电压：236T OM R U U V R ±=±⋅=±组成的积分运算电路中，运算关系式为3的波形如解图8.22 所示。
解图P8.22解图P8.238.24 试分析图P8.24 所示各电路输出电压与输入电压的函数关系。
(a)(b)图P8.24 图示两个电路均为绝对值运算电路。
运算关系式分别为(a) ； (b) 。
O I u u =1L O I R u u R =电路如图P8.25 所示。
(1) 定性画出u 和u 的波形；(2)估算振荡频率与图P8.25(1) u O 1和u O 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。
解图P8.25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；u I > 0 。
的运算关系式 u O 1 =f ( u I ）;图P8.26解：(1)时，T 导通时，此时R 1、R 2中点接地，O Z u U =。
41134/3N P I I R u u u u R R ===+∴3110101010110()()()()345I O O I O u u t t u t u t t u t R C =⋅-+=-+(a) (b)解图P8.26首先求出振荡周期，然后求出振荡频率，如下：； ；∴310452I T T u U =⋅⋅-32900.910TI I U T u u ⨯== 1.1I f u ≈解图P8.27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(a)(b)解图P8.28。
