模拟电子技术第七章习题解答
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习题
题 7-1 试从以下几方面对有源滤波器和电压比较器两种信号处理电路进行比较:
① 电路中的集成运放工作在哪个区域(非线性区,线性区)；
② 集成运放的作用（开关元件，放大元件）；
③ 电路中是否引入反馈以及反馈以及反馈的极性（开环，负反馈，正反馈).
解：有源滤波器：
集成运放工作于线性区，其作用是放大元件,电路中一般引入负反馈甚至是深度负反馈;
电压比较器：
集成运放工作于非线性区，其作用是开关元件，电路一般工作于开环状态,或引入正反馈。有些利用稳压管的比较器，当稳压管反向击穿时引入深度负反馈。
题 7—2 假设实际工作中提出以下要求，试选择滤波电路的类型（低通、高通、带通、带阻）
① 有效信号为20Hz至200kHz的音频信号,消除其他频率的干扰及噪声；
② 抑制频率低于100Hz的信号；
③ 在有效信号中抑制50Hz的工频干扰；
④ 抑制频率高于20MHz的噪声。
解:①带通；②高通；③带阻;④低通
题 7-3 试判断图P7—3中的各种电路是什么类型的滤波器(低通、高通、带通还是带阻滤波器,有源还是无源滤波，几阶滤波）。
A
Ui . Uo . RF
R1
C
R
R R
C C + . Ui
- + . Uo
-
（a） （b)
C C
R R
2C + . Uo
- + . Ui
- R － 2
Ui . R
C C
R1
R2 R3
RF
Uo
.
A
（c）
（d）
解：（a）一阶高通滤波器；（b）二阶低通滤波器；
(c）双T带阻滤波器（d）二阶带通滤波器
题 7—4 在图7—12(a)所示的二阶高通有源滤波电路中,设R=R1=RF=10kΩ，C=0。1μF，试估算通带截止频率f0和通带电压放大倍数Aup，并示意画出滤波电路的对数幅频特性。
解：（1）特征频率 03611159Hz2π23.1410100.110fRC
通带电压放大倍数
Fup011011210RAAR
电路的等效品质因数：0113QA
由：u200111()AffjfQf•得：uf20021()Affjff
设-3dB截止频率,p0fkf，则有21kk2j
由此解得k=1。27,故fp=1.27×159=202Hz
（2）在f=f0处,Au=Aup=2，增益为u20lg6dBA
在f=10f0处,增益为40634dB
在f=100f0处,增益为80674dB
对数幅频特性曲线如图所示,曲线以40dB/十倍频的速度下降 图 P7-3
题 7-5 在图7-17(a）所示的过零比较器中，当uI=10sinωt时，试画出uo的波形图（在时间上要对应).设Uz=±6V。
答：图略。
题 7-6 在图P7－6 （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UREF=－3V,稳压管的反向击穿电压Uz=±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uI是图P7—8（b）所示幅度为±4V的三角波,试画出比较器相应的输出电压uo的波形.
R1 R2 UREF
uI
A uO VDz
(a）
（b）
解：①：门限电平为:1TREF22VRUUR，输出特性如图所示
②输出电压波形如图所示。 图 P7-6
题 7-7 在图P7-7（a)所示电路中，设集成运放A1、A2、A3、均为理想运放,且其最大输出电压为UOPP=±12V.① A1、A2和A3各组成何种基本应用电路？
② A1、A2和A3各工作在线性区还是非线性区?
③ 若输入信号Ui=10sinωt（V)，请在图P7-9(b)上画出相应的uo1、uo2和uo3的波形，并在图上标出有关电压的幅值。
10kΩ 20kΩ
20kΩ
10kΩ
±6V A1 A2 A3 R uI uO3 uO2 uO1
（a)
（b）
解:①A1组成反相器，A2组成比较器,A3组成跟随器（缓冲器)
②A1、A3工作在线性区，A2工作在非线性区； 图 P7-7
③
题 7-8 在图P7—8(a)电路中，设A1、A2均为理想运放,稳压管的Uz＝±4V，电阻R2=R3=10kΩ,电容C=0。2μF，当t=0时电容上的电压为零.输入电压uI是一个正弦波，如图P7—8(b)所示，试画出相应的uo1和uo2的波形，在图上注明电压的幅值。
uO1 uO2 C VDz
R1 R2
R3 A1 A2 uI
(a）
(b）
解 ：A1过零比较器；A2积分电路
A2:u+=u-=0； o2Cuu uo1=i1R2=iCR2 图 P7-8
o2CCo1o2o1211dd(0)500duuitutUutCRC
t=0~1ms时，0)-(-4)(t×-500=2ou=2000t
t=1ms时, uo2=2000＊0.001=2V
t=1～2ms时， uo2=-2000（t-0.001）+2
t=2ms时, uo2=-2000(0.002—0。001）+2=0V
uI UREF RF
A R
VDz uO R1
R2
题 7—9 在图P7—9所示的滞回比较器电路中，已知R1=68kΩ，R2＝100kΩ，RF=200kΩ,R＝2kΩ，稳压管的Uz＝±6V，参考电压UREF＝8V，试估算其两个门限电平UT+和UT－，以及门限宽度ΔUT的值，并画出滞回比较器的传输特性。
解：UREF为参考电压；输出电压为+Uz或-Uz；UI为输入电压.
当U+=U—时，输出电压的状态发生改变.
F2REFooo2F2F200100161830030033RRuUuuuRRRR 图 P7-9
比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状.
当oz,uU当UI逐渐增大时，使Uo由+Uz跳变为—Uz所需的门限电平UT+
F2T+REFZ2F2F161226333RRUUURRRR=7。3V
当oz,uU当UI逐渐减小时，使Uo由-Uz跳变为+Uz所需的门限电平UT—
F2T-REFZ2F2F161106333RRUUURRRR=3.3V
回差（门限宽度）TU：
VUT4=3.3-3.7=Δ
题 7—10 图P7—10中是正向输入滞回比较器的电路图，试估算其两个门限电平UT+和UT－以及门限宽度ΔUT,并画出正向输入滞回比较器的传输特性.
uI
UREF RF
A R
VDz uO R1 R2
解：-REFuU=8V;
ofiffuRRRuRRRu+++=222+=oioiuuuu31+32=200+100100+200+100200 图 P7-10
当u-=u+ 时跳变: oziUu)±(31+32=8，此时的uI对应门限电平：
VUT15=)6×31+8(×23=+ VUT9=)6×31-8(×23=-
VUT6=915=Δ
题 7-11 在图P7—14所示电路中
① 分析电路由哪些基本单元组成；
② 设uI1=uI2=0时，电容上的电压Uc=0，uo=±12V，求当uI1=－10V，uI2=0时，经过多少时间uo由+12V变为-12V。
100kΩ
100kΩ uI1
uI2 R1
R2 R3
10kΩ
2kΩ R4
R5 10kΩ uO A1 A2 1μF
解:①A1构成的电路为积分电路，A2为比较电路
②o1I1I2I1I23612I1I2111dd(dd)1001011010(dd)uututututRCRCutut
当uI1=－10V，uI2=0时，o1I1I210(dd)100uututt
当uo=+12V时，5o452VRuuRR
当uu时，即100t>2V时,uo=+12V变为uo=-12V
100t=2,t=0.02s
7-12 设图P7—12中各集成运放均为理想运放： 图 P7-11
① 分析A1、A2、A3、A4和A5是否“虚地”或“虚短”；
② 各集成运放分别组成何种基本应用电路？
③ 根据电路参数值写出uo1、uo2、uo3和uo4的表达式；
④ 假设uI1＝1V，uI2＝－1V,uI3=－0。5V，uI4=0.5V,试问当T=1s时uo4 和uo5 分别等于多少？已知运放最大输出为±15V，当t=0时电容C上电压为零。
解：①A1有虚地和虚短;A 2无虚地有虚短；A3无虚地有虚短;A4有虚地有虚短；A5不存在虚地,但又虚断。
②A1为反相求和运算电路,；A 2为电压跟随器，；A3为差分比例运算电路,；A4为积分电路,；A5为反相输入过零比较器。
③ o1i1i2i3i1i2i31001001000.2510050020uuuuuuu
o2i4uu
o3o1o2o1o2i1i2i3i4100100100(1)2220.4102505050100uuuuuuuuu
o4o3o3o33611dd10d10010110uutututRC
④uI1＝1V，uI2＝－1V，uI3=－0。5V，uI4=0。5V时，o1i1i2i30.2510.22.51.7Vuuuu；o2i40.5Vuu；
o3i1i2i3i420.410220.4512.4uuuuu
o4o310d24uutt
当t=1s时uo4 和uo5 分别等于uo4=24V，uo5= -15V
uI1
uI2
uI3 100kΩ
500kΩ
20kΩ 100kΩ
100kΩ 1μF
100kΩ
100kΩ 10kΩ
10kΩ
100kΩ 50kΩ
50kΩ uO1 uO3 uO4 uO5
uO2 A1 A3
A2 A4 A5
uI4
题 7-13将正弦信号uI=Umsinωt分别送到图P7-13（a)、（b)和(c)三个电路的输入端，试分别画出它们的输出电压uo的波形，并在波形图上标出各处电压值。已知Um=15V，而且： 图 P7-12
