电子技术345章答案康润生

第三章集成运算放大器集成运算放大器在科学领域获得了极为广泛应用。按其功能可分为信号运算电路、信号处理电路、信号发生电路等。本章重点讨论信号运算、信号处理和信号产生电路。学习本章内容，要求理解运算放大器在深度负反馈下的特点，在此基础上掌握运放外接反馈网络所构成的电路的分析和应用。本章基本要求1.正确理解集成运算放大器在深度负反馈条件下“虚短”和“虚断”的特点以及集成运放的主要参数；2．熟练掌握运放所构成的加减、比例、积分、微分等信号运算电路的分析方法；3．掌握电压比较器、有源滤波器的工作原理及应用；4．掌握振荡电路的振荡条件，RC正弦波振荡电路的原理；5．了解非正弦波振荡器的电路形式及原理。本章习题解析3－1图3-1所示电路中，1R=200k,FR=50k,2R=50k，3R=1k,求ufA及平衡电阻R，指出电路的运算功能及特点。解由“虚短”、“虚断”可得：u=_u=0i=_i=01i=Fi1Rui=—FoRu'又'ou=FFRRRR////R323ou由以上公式可得：ufA=iouu=)//R()//(3132FFFRRRRRR-13平衡电阻R=kRRRRF41)////(3213－2如图3-2所示电路，1R值已知，求iouu及R。图3-1题3-1图图3-2题3-2图解由“虚短”、“虚断”的性质可得：111u0RuRuoii——第一级运放的输出iou3u1又111u00uRRoo——1uoou—iouu3即iouu=-3平衡电阻R=1R//1R=21R3－3如图3-3所示电路，求iouu及R，指出第一级运算放大器的功能。解第一级运放构成了电压跟随器1uo=iu第二级为反相比例运算电路ou=—21uo=—2iu即iouu=—2R=1R//21R3－4如图3-4所示电路，求ou与1iu、2iu的函数关系。解第一级为电压跟随器，第二级为反相求和运算。iR1iu+12Rui=1u0Ro—)(2210iiuuu3－5如图3-5所示电路，写出ou与1iu、2iu的函数关系，并指出电路的运算功能。图3-3题3-3图图3-4题3-4图图3-5题3-5图解第一级是由运放构成的同相求和运算电路1uo=（1+115RR）(111RRR)1iu+（1+115RR）(111RRR)2iu=3)(21iiuu0u=1ou第二级为电压跟随器0u=3)(21iiuu3－6如图3-6所示电路，1iu=8V,2iu=4V,求ou。解1ou=—1iu0u=22iu—1ou=22iu+1iu=16V3－7如图3-7所示电路，求iouu。解设第一级运放的输出电压用1ou表示，根据“虚短”、“虚断”的性质可得101101101101226RuRuRuRuRuRuii整理得：120iuu3－8如图3-8所示电路，求iouu。图3-6题3-6图图3-7题3-7图图3-8题3-8图解设第一级运放的输出电压用1ou表示，根据“虚短”、“虚断”的性质可得015404201301uRRuRRuRuRui整理得:1354240)1)((RRRRRRuui3－9如图3-9所示电路，iu=2V,1R=10k,FC=1uF,OMU=15V。求输出电压ou的线性积分时间及积分区间ou的表达式。)0(CU=0。解第一级运放构成了电压跟随器1ou=iu由tCRUdtuCRuFiiF1101=-200t因此，线性积分时间T=0.075S3－10如图3-10所示电路，写出ou与1iu、2iu的函数关系。解第一级构成同相比例运算单元1ou=1112RRR1iu=31iu第二级构成了差分式减法运算电路ou=1o245uui=1i2125uui3－11如图3-11所示电路，iu=2V，1R=100k，FC=100uF，求ou=—10V时所需的积分时间。图3-9题3-9图图3-10题3-10图解由tCRUdtuCRuFiiF1101=—t1010010100263—=—0.2t当ou=—10V时，t=50s3－12在题3-11所示电路中，若输入电压的波形如图3-12所示，试画出积分输出电压的波形。OMU=10V。解tURCdtvCuiFiF1102.012111FtRCust时，V1.0111212VRCuustFtt时，所示：输出电压的波形如下图3－13如图3-14（a）、（b）、（c）、（d）所示电路，FR=1R=100k，OMU=10V，RU=2V，试画出输出特性曲线。解3-14(a)、(b)图为单门限电压比较器，其传输特性曲线分别如下图3-15(a)、(b)所示；3-14(c)图是由运放构成的反相滞回比较器，其中，V02100.10.2t/s图3-11题3-11图图3-12题3-12图图3-13输出电压0u的波形图3-14题3-13图VURRRUOMFT5)(11VURRRUOMFT5)(11其传输特性曲线如图3-15(c)所示。3-14(d)图是同相型滞回比较器，)(21111oiFoFFiuuRRRuRRRuU又VUOM10VRRRRRRUUFFFRT14)10(111VRRRRRRUUFFFRT6)10(111所以传输特性曲线如图3-15(d)所示。3－14图3-16（a）所示为比较器，图3-16（b）所示为输入电压波形，试求给(a)(b)02+1010ou/Viu/V02+1010ou/Viu/V(c)(d)0+5+1010ou/Viu/V50+146ou/Viu/V+1010图3-15电压传输特性曲线定电压并画出输出电压波形。已知OMU=15V。解当ttutti11100时，当1122110ttttuttti时，。该电路构成电压比较器VuVui1555.0100时，当VuVui1550时，当即：;15,520021VuVuttti此时，时，VuVutttti15,520221此时，时，输出电压波形如图3-17所示。3－15图3-18所示为高输入电阻测量电路，根据图中参数求0u与1iu、2iu的函数关系。解根据“虚短，虚断”的性质，可得：0;,212211IIuuuuii电阻上电流相等321,,RRR即：3213213210201RuuRuuRRRuuii))(1(21313202010iiuuRRRRuuu3－16在题3-9中，如果需把线性积分的时间增加10倍，应如何处理。（1R取值不变）图3-16题3-14图图3-18题3-15图图3-17输出电压0u的波形0+1515ou/Vt/S221tt解CF值增加10倍。3－17根据下面运算表达式画出对应的运算电路图，求出未知参数值。（1）ou=—3iu（FR=120k）；（2）ou=—（1iu+22iu）（FR=50k）；（3）ou=iu（FR=50k）；（4）ou=—200dtdui(1C=1uF)；（5）ou=—200dtui(FC=0.1uF)。解各表达式的运算电路图分别如下图3-19(1)、(2)、(3)、(4)、(5)所示其中图3-19(1)中iFuRRu10KRRRKRF30//,4011图3-19(2)中22110iiFiiFuRRuRRu;25,5021KRKRiiKKKR50//50//25图3-19(3)中iuuR01,图3-19(4)中dtduui2000uFC11(1)(2)Fi++1i1RRFRouiu1R2RRfR++ou1iu2iu(3)(4)(5)1R++iuRFCouC++RiuouFRR++FRiuou图3-19题3-17各表达式对应的电路图dtduCRuiF0MRF200图3-19(5)中dtuRCuiF102001FRCKR503－18如图3-20（a）所示电路中，1R=100k，FC=0.5uF，输入信号波形如图3-20（b）所示，试画出输出电压ou的波形。解时，st2.00dtudtudtuCRuiiiF20105.010100116310ttu402200Vust82.001时，2.02204.02.0010tuut时，02.04.0220802uVtUuuti82.022004.0206.04.0020时，6.04086.0206.0030ttUuuti时，输出电压波形如图3-21所示。3－19图3-22所示为测量电压的原理图，共有三挡：1V，10V，50V。输出端所图3-20题3-18图0+8ou/Vt/S0.20.40.6图3-21输出电压波形图接电压表的量程为0～5V，试计算电阻1R、2R、3R的值。解运放1A构成反相比例运算电路iuRMu101构成反向比例运算2AiuRuuu60010101;KRRVR200;51011161，档量程MRRVR2;10510102262，档量程MRRVR10;50510503363，档量程3－20图3-23所示为测量元件的原理图，试求当输出电压为-4V时被测电阻xR的值。解运算电路。该运放构成了反向比例VMRux1010MRVux4.040时，3－21试计算图3-24所示电路的输出电压范围，指出该电路的用途。解当滑动电阻触头到最上端时VuuVu6,60此时，输出图3-22题3-19图图3-23题3-20图图3-24题3-21图当滑动电阻触头到最末端时Vu9751.52412406'测量，该电路用于微小电压输出电压：VV6~9751.53－22分析图3-25所示报警电路的工作原理，指名pR、VD、1A、2A的用途。解2,AuuRPi输出高电平，三极管导通，报警灯亮；2,A否则输出低电平，三极管截止，报警灯不亮。1A电压跟随，2A电压比较,起到隔离缓冲作用；PR的目的是给定参考电压；VD二极管起到反向电压保护作用。第四章正弦波振荡电路本章的主要任务是学习正弦波振荡电路，包括振荡电路的类型、电路的组成和电路的工作原理，以及振荡电路的起振条件和平衡条件等。本章基本要求1．了解正弦波振荡电路的类型、电路的组成和工作原理。2．正确理解正弦波振荡电路的起振条件和平衡条件。3．正确理解LC振荡电路的选频特性。4．掌握RC桥式振荡器的特点、电路形式和工作原理。5．正确理解LC回路的选频特性及Q值大小对回路和影响。6．掌握RC振荡器的幅频特性和相频特性及振荡频率的计算方法。本章习题解析4－1变压器反馈式LC振荡电路如图4-1所示，其回路参数L=90MH，C=240pF，试求：（1）振荡频率f0；（2）标出振荡线圈L和反馈线圈L1在正确接法下的一对同名端；（3）画出图4-1所示电路的交流通路。图3-25题3-22图图4-1解(1)由012fLC可知，振荡频率为03121122901024010fLC＝34.24kHz(2)同名端如图4-1(a)所示。图4-1(a)图4-1(b)(3)图4-1所示电路的交流通路如图4-1(b)所示。4－2已知有一频率可调的LC振荡器，基频率调节范围为20～100kHz，振荡电路的电感L=0.25MH，试求电容C的变化范围。解由012fLC可知，22014CfL又020~100,0.25fkHzLmH所以min226310.014100100.2510CFmax226310.25420100.2510