测控电路第五版李醒飞第五章习题答案

1第五章信号运算电路5-1推导题图5-43中各运放输出电压，假设各运放均为理想运放。(a)该电路为同相比例电路，故输出为：0.36VV3.02.01oU(b)该电路为反相比例放大电路，于是输出为：V15.03.021105ioUU(c)设第一级运放的输出为1oU，由第一级运放电路为反相比例电路可知：15.03.0*2/11oU后一级电路中，由虚断虚短可知，V5.0UU，则有：kUUkUUo50/10/1o于是解得：V63.0oU(d)设第一级运放的输出为1oU，由第一级运放电路为同相比例电路可知：V45.03.010/511oU后一级电路中，由虚断虚短可知，V5.0UU，则有：kUUkUUo50/10/1o于是解得：V51.0oU5-2试设计一个实现8i7i6i5i2i1io3151UUUUUUU运算的电路。Rui7ui8u-u+∞-++N3RRui6RR∞-++NRui3ui4u-u+∞-++N5RRui2ui1ui5RR图X5-1uo25-3由理想放大器构成的反向求和电路如图5-44所示。（1）推导其输入与输出间的函数关系4321,,,uuuufuo；（2）如果有122RR、134RR、148RR、k101R、k20fR，输入4321,,,uuuu的范围是0到4V，确定输出的变化范围，并画出ou与输入的变化曲线。（1）由运放的虚断虚短特性可知0UU，则有：fRuRuRuRuRu044332211于是有：44332211oURRURRURRURRUffff（2）将已知数据带入得到oU表达式：4321o25.05.02iiiiUUUUU函数曲线可自行绘制。5-4理想运放构成图5-45a所示电路，其中k10021RR、uF101C、uF52C。图5-54b为输入信号波形，分别画出1ou和2ou的输出波形。前一级电路是一个微分电路，故dtdUdtdUCRRiUiio//*1111输入已知，故曲线易绘制如图X5-2所示。图X5-2后一级电路是一个积分电路，故dtUdtUCRVoo1122out2/1则曲线绘制如图X5-3所示。图X5-335152535O51510.5Ot/sUo/V35152535O5150.5.5Ot/sUo1/V-0.535-5理想运算放大器构成图5-46所示电路，推导输入/输出关系，并说明电路作用。该电路为差分放大电路，故输出为：（具体推导过程可参考教材）)(i2i1gfuuRRuo该电路为差分放大电路，可有效抑制电路中的共模信号，有较大的共模抑制比5-6理想单电源运算放大器作为线路放大器使用时，经常需要用减法器电路，实现电平迁移，如图5-47所示为一理想运算放大器构成的电平迁移电路，试推导其输入/输出关系。该电路为差分放大电路，故电路的输出为：)(refigfuuRRuo5-7图5-48为图5-47所示的一种实用电路，根据电路所示参数，推导输入/输出关系，完成bmUUio运算，求其系数m、b?由：k1805k10''uuui可得：19/1519/18'iuu由k27k10''uuuo可得：'10/37uuo由以上可得：383795333iouu5-8图5-49为Pt100铂电阻的三线测温线路，TL431为2.5V的精密电压基准源，试分析线路工作原理，推导出ou与Pt100的关系，当Pt100电阻值从100Ω到178.5Ω变化时，对应温度变化0到200℃，要求线路输出0到2V的电压输出，说明1PR和2PR的作用。如何调整线路输出零点和满度？TL431提供电压源，Rp1所在电路提供运放的正相输入电压。根据运放特性得到(2.5-U+)/2.4k=（U+-Uo1）/Rt式中的U+可以通过调节Rp1进行调整。之后Uo1接一个反相放大器，得到最终的输出。通过上述分析，通过调节Rp1可以调节输出的零点，而调节Rp2则可以调节输出的饱4和度。5-9如何利用乘法器构成立方运算电路？图X5-4如图X5-4所示，首先经过一个对数电路，然后经过一个比例放大电路，最后接一个指数运算电路，即可完成立方运算电路。5-10将正弦信号Vsin15tui加到图5-50电路中，试分析电路的输出，并画出其波形。图X5-5输入信号波形图X5-6输出信号波形5-11在图5-35所示的调节器电路中为什么需要采用电平移动电路？调节器之所以要电平移位电路，是为了不要因为单电源而限制了输出，为了满足放大器的共模电压范围的要求，解决输出的直流偏置问题。5-12试说明图5-35中输入指示和给定指示中两个电流表的工作原理。输入显示：利用开关S5可以选择输入信号。当S5打下时，输入信号为以0V为基准的DC1~5V信号。当S5往上打时，则输入信号通过VS和电位器稳压在3V左右（在这一情况下，可配合开关S7进行标定功能）。但无论S5开关朝向，它们都送到N5的差动输入端，然后面板上的电表A1指示输入值。给定显示：调节器的输入信号与给定信号均是以0V为基准的DC1~5V信号；利用UI15V-15VUZ-UZUo5开关S6可以选择内或外给定信号。在接外给定信号时，给定信号为DC4~20mA电流信号IR，通过250Ω精密电阻RR转换为DC1~5V信号。在接内给定信号时，给定信号由稳压管VS上取出6V的基准电压，经电位器RPS分压后形成DC1~5V信号。无论采用内、外给定信号，它们都送到N6的差动输入端，然后面板上的电表A2指示给定值。在外给定时，S6还将外给定指示灯点亮。开关S7用来选择调节器的正、反作用。5-13在图5-39所示的比例积分（PI）运算电路中二极管VD起什么作用？VD管的作用是使运算放大器输出正向电压，三极管正常工作，输出反向电压时，起到截止的作用。5-14图5-51示为T型网络微分电路，反馈网络采用T型网络可以使用小阻值的精密电阻模拟大阻值的积分电阻，实现长周期的微分电路，试分析图示网络的传递函数。RUSCUSCRuopodgi/111100011010100086Susuoi371210101.1101.11SSSuuio5-15图5-52为一采用双T型网络的双重积分电路，试推导输入/输出关系。wcRwcRwcuwcRwcRRuoi112121211221wcRRRwcRRwcuuio5-16乘法器可以用于信号的调制解调，或者幅值调制及相位检波。图5-53为一信号倍频电路，输入正弦波，分析输出波形，并给出输入/输出关系式。22cos110sin101022221tAtAuuo65-17图5-54为模拟乘法器用于调制运算，根据其运算功能，分析输出ou？ttAtAtAzyyxxuout2122122121sinsin100100sin0sin105-18试设计一电能测量仪表，输入0到10V交流50Hz电压信号，0到1A交流电流信号，求其功率。分析题目要求，交流信号输入，先设计整流电路，将交流信号整流为直流信号，在用乘法电路求取。cos**uiP