2022年模拟电子技术基础第四版课后答案第七章 .docx

精品_精品资料_第 7 章 信号的运算和处理可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_一、现有电路：自测题可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_A. 反相比例运算电路B. 同相比例运算电路C.积分运算电路D. 微分运算电路E.加法运算电路F.乘方运算电路挑选一个合适的答案填入空内.(1) 欲将正弦波电压移相 90o,应选用 C .(2) 欲将正弦波电压转换成二倍频电压,应选用 F .(3) 欲将正弦波电压叠加上一个直流量,应选用 E .(4) 欲实现 A u=- 100 的放大电路,应选用 A .(5) 欲将方波电压转换成三角波电压,应选用 C .(6) 欲将方波电压转换成尖顶波波电压,应选用 D .二、填空：(1) 为了防止 50Hz 电网电压的干扰进入放大器,应选用 带阻 滤波电路.(2) 已知输入信号的频率为10kH z 12 kHz ,为了防止干扰信号的混入,应选用 带通 滤波电路(3) 为了获得输入电压中的低频信号,应选用 低通 滤波电路.(4) 为了使滤波电路的输出电阻足够小,保证负载电阻变化时滤波特性不变,应选用 有源 滤波电路.三、已知 图 T7.3 所示各电路中的集成运放均为抱负运放,模拟乘法器的乘积系数k 大于零.试分别求解各电路的运算关系.a可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_b图 T7.3解： 图a所示电路为求和运算电路,图b 所示电路为开方运算电路.它们的运算表达式分别为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uI 1uI 2RfR4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_auO1Rf 1uI 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R1R2R1 / R2R3R4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_u1udt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_OO 1RCR2R3'R32可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_buO2u IR1uOR4R4kuO可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_OIuR2R4ukR1R3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_习题本章习题中的集成运放均为抱负运放.7.1 填空：(1) 同相比例 运算电路可实现Au 1 的放大器.(2) 反相比例 运算电路可实现Au 0 的放大器.(3) 微分 运算电路可将三角波电压转换成方波电压.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4同相求和 运算电路可实现函数YaX1bX2cX 3 , a、b 和 c 均大于零.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(5) 反相求和 运算电路可实现函数YaX1bX2cX 3 , a、b 和 c 均小于零.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_26乘方 运算电路可实现函数 YaX.7.2 电路如 图 P7.2 所示,集成运放输出电压的最大幅值为±14V,填表.ab图 P7.2uI/V uO1/VuO2/V解：uO1 Rf / RuI10uI .uO 21Rf / RuI11uI .当集成运放工作到非线性区时,输出电压不是+14V , 就是- 14V.uI/VuO1/V uO2/V-1-5-1011-1414可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_7.3 设计一个比例运算电路,要求输入电阻Ri20k,比例系数为 - 100.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： 可采纳反相比例运算电路,电路形式如图P7.2a所示.R20k.Rf2M.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_7.4 电路如 图 P7.4 所示,试求其输入电阻和比例系数.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： 由图可知 RiR150k,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ii,即uIuM可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R1R 2R1R2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uR2 u2uRMII1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_而uM R2uMuMuO R4R3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解得： uO52uM104uI图 P7.4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_7.5 电路如 图 P7.4 所示,集成运放输出电压的最大幅值为±14V, uI为 2V 的直流信号.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_分别求出以下各种情形下的输出电压：I1R2 短路.2 R 3 短路.3 R 4 短路.4 R 4 断路.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： 1 R2 短路时, uMR2 u R10 ,R 4 相当于开路 R 4 上无电流流过 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ uR3 u2u4V .OIIR1(2) R 3 短路时, uMuO ,R 4 对反馈网络无影响. uR2 u2u4V .OIIR1(3) R 4 短路时,电路无反馈. uO14V .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(4) R 4 断路时, uOR2R3uIR14u I8V .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_7.6 试求 图 P7.6 所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(a) bcd图 P7.6解： 在图示各电路中,集成运放的同相输入端和反相输入端所接总电阻均相等.各电路的运算关系式分析如下：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(a) uORfuI 1R1RfuI 2R2RfuI 3R32uI 12uI 25uI 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(b) uORfuI 1R1RfuI 2R2RfuI 3R310uI110uI 2uI 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(c) uORfuI 2R1uI 18uI 2uI 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(d) uORfuI 1R1RfuI 2R2RfuI 3R3RfuI 4R420uI 120uI 240uI 3uI 4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在图 P7.6 所示各电路中,集成运放的共模信号分别为多少？写出表达式.解：由于集成运放同相输入端和反相输入端之间净输入电压为零,所以它们的电位就是集成运放的共模输入电压.图示各电路中集成运放的共模信号分别为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_auICuI 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_b uICR3R2R3u I 2R2R2R3u I 310 u111I 211uI 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_cuICRfR1RfuI 28uI 29可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_duICR4R3R4uI 3R3R3R4uI 4401u I 34141u I 4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 P7.8 所示为恒流源电路, 已知稳压管工作在稳压状态,试求负载电阻中的电流.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： I LuPU ZR2R20.6 mA.图 P7.8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_电路如 图 P7.9 所示.(1) 写出 uO 与 uI1 、 u I 2 的运算关系式.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(2) 当 RW 的滑动端在最上端时,假设uI 110mV , uI 220mV ,就uO =？可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(3) 假设 uO 的最大幅值为 ±14V,输入电压最大值为了保证集成运放工作在线性区,R2 的最大值为多少？图 P7.9解： 1A2 同相输入端电位Rfu I 1 max10mV, uI 2max20mV ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uP 2uN 2u I 2RuI 110uI 2u I1 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_输出电压u1R2 u101R2 uu可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ORP 2RI 2I 111可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_或uO10 RWR1uI 2uI 1 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(2) 将 uI 110mV , uI 220mV代入上式,得 uO100mV .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(3) 依据题目所给参数,uI 2uI1 的最大值为 20mV .假设 R1 为最小值,就为保证可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_集成运放工作在线性区,uI 2uI 1 =20 mV 时集成运放的输出电压应为14V ,写成表达式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_RW为u10uu10102014可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_OI 2I 1R1minR1min可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_故 R1min143可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R2maxRWR1min100.143k9.86k可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_分别求解 0 所示各电路的运算关系.abc0解： 图a所示为反相求和运算电路.图b所示的 A1 组成同相比例运算电路,A2 组成加减运算电路.图 c 所示的 A1、A2、A3 均组成为电压跟随器电路,A4 组成反相求和运算电路.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(a) 设 R3、 R4、R5 的节点为 M,就可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uR uI 1u I 2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_M3R1R2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_iiiu I 1uI 2uM可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R4R3R5R1R2R5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uuiRRRR3 R4 uI 1uI 2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_OMR4434R5R1R2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(b) 先求解uO1,再求解uO .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uO 1u1R3 u R1I 1R5 u1R5 uR5 1R3 u1R5 u1R5 uu可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_OO1R4I 2I 1I 2R4R4R1R4I 2I 1R4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(c) A1、A2、A3 的输出电压分别为uI1 、uI2、uI3,由于在 A4 组成的反相求和运算电路中反相输入端和同相输入端外接电阻阻值相等,所以可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ORuR4uuu10uuu可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_I 1I 2I 31I 1I 2I 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在 1a 所示电路中,已知输入电压uI 的波形如图 b 所示,当 t=0 时 uC =0.试画出输出电压 uO 的波形.(a) b图 P7.11可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： 输出电压的表达式为uO1RCtt2uI dtuOt1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1当 uI 为常量时：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uu1OI t2t1 RCuO t1 105110 7uI t 2t1uO t1100u It2t1uO t1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_假设 t=0 时 uO =0 .就当 t=5mS 时, uO310055 10V2.5V .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_当 t=15mS 时, uO100 51010 3 2.5V2.5V .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_因此输出波形如 1 所示.解图 P7.11已知 2 所示电路输入电压uI 的波形如 图 P7.11 b 所示,且当 t=0 时 uC =0 .试画出输出电压 uO 的波形.图 P7.12解图 P7.12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： 图中可见,uNuPuI ,uICduCC d u IuO 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_duOduIu IRdtdt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_即：.输出电压与输入电压的运算关系为：dtdtRC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_u tu1u tu0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_OIICRC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_或： u（Ot ） 100uI tuIuC 0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_设当 t=0 时, uC =0.分段画出波形如2 所示.试分别求解 3 所示各电路的运算关系.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(a) bcd3解： 利用节点电流法,可解出各电路的运算关系分别为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ a uR2 u1u dtu100 u dt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_OIIII可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R1R1CduC1duI可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ b 设两电容的充电电流为: iC1C1dtdt方向向右 ,就可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uiR1idt RC duIC1 u10 3 du I2u可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_O c 反相端： uOC 2u NuCuP1IIdtC2dt1uP dt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_RC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_同相端： uu1u IuP dt1u dt1u dt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_PCIPCRRCRC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_代入上式,得1uOuI 11RCuI 2uI dt103u I dt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ d uOdt100uI 10.5uI 2 dt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_CR1R2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_12在 4 所示电路中,已知RRR'RfR100k, C1F .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_4(1) 试求出 uO 与 uI 的运算关系.(2) 设 t=0 时 uO=0 ,且 uI 由零跃变为 -1V,试求输出电压由零上升到6V 所需要的时间.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： 1由于 A2 构成电压跟随器,电容上的电压uCuO . A 1 为求差运算电路,利用叠可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_加原理,求出其输出电压：uRf u1Rf RuuuO1IOOI可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_R1电容的电流： iCR1R2uO1uORuI利用了上式可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_RR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_因此,输出电压： uu1i dt1u dt10 u dt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_OCCIICRC可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2 uO10uI t110 1t1V10t1V6V ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_故 t l S.即经 0.6 秒输出电压到达 6V.试求出 5 所示电路的运算关系.图 P7.15解： 设 A2 的输出为 uO2.由于 R1 的电流等于 C 的电流,所以：1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uO 2R1Cu I dt2 u I dt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_又由于 A2 组成以 uO 为输入的同相比例运算电路,所以：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_uO 21R2 u R3O2uO可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_比较以上两式,得：uOuI dt在 6 所示电路中,已知uI1= 4V , uI2 =1V .答复以下问题：6(1) 当开关 S 闭合时,分别求解A 、B 、C 、D和 uO 的电位.(2) 设 t =0 时 S 打开,问经过多长时间uO= 0 .解： 1 对 A 1 、A 2 而言,都工作在同相比例运算状态,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ UBuN 1uP1uI 14V . UCuN 2uP 2uI 21V .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于三个 R 从上而下流过同一电流iRU BU C3,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_RR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ U AU B33R7V . U DU CR RR2V .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_当开关 S 闭合时, A 3 输出RuO30 ,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ uO1U DR2U D4V .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2 t =0 时 S 打开, A 3 为积分电路,uO 31U A dtR CU At R C140t .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_11可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于 A 4 为求差电路, uO2U DuO 34VuO3140t4 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_令上式为零,求出t28.6mS .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为了使 图 P7.17 所示电路实现除法运算,1标出集成运放的同相输入端和反相输入端.2 求出 uO 和 uI1、uI2 的运算关系式.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 P7.17解： 1为了保证电路引入负反馈,A 的上端为 “+,”下端为 “- .”2依据模拟乘法器输出电压和输入电压的关系和节点电流关系,可得u'ku u0.1u u.OOI 2OI 2uuuRu'R 0.1u uI 1PNOOI 2RRfRRf可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以 uO10RRf uI 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_RuI 2求出 图 P7.18 所示各电路的运算关系.ab图 P7.18解： 电路 a实现求和、除法运算,电路b 实现一元三次方程.它们的运算关系式分别O为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(a) u'R u I 1uI 2 ku u,uR 3 uI 1u I 2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_O3R1R2OI 3kuI 3R1R2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(b) uOR4 uR4IIR1R2ku2R4 k2u3 .R3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_I在以下各种情形下,应分别采纳哪种类型低通、高通、带通、带阻的滤波电路.(1) 抑制 50Hz 沟通电源的干扰.(2) 处理具有 1Hz 固定频率的有用信号. 3从输入信号中取出低于2kHz 的信号. 4抑制频率为 100kHz 以上的高频干扰.解： 1带阻滤波器.2 带通滤波器3低通滤波器4 低通滤波器试说明 0 所示各电路属于哪种类型的滤波电路,是几阶滤波电路.(a) bcd0解： 图a所示电路为一阶高通滤波器.图b 所示电路二阶高通滤波器.图c 所示电路二阶带通滤波器.图 d所示电路二阶带阻滤波器.设一阶 HPF和二阶 LPF 的通带放大倍数均为2 ,通带截止频率分别为100 Hz和 2k Hz .试用它们构成一个带通滤波电路,并画出幅频特性.解： 低通滤波器的通带截止频率为2kHz, 高通滤波器的通带截止频率为100Hz.将两个滤波器串联,就构成一个带通滤波电路.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_其通带放大倍数为： 幅频特性如 1 所示.AuP4 .通带增益20 lgAuP12可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解图 P7.21在图 P364所示电路中,已知通带放大倍数为2 ,截止频率为 1kHz , C 取值为 1 F.试选取电路中各电阻的阻值.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： 由于通带放大倍数Aup2,所以 Q1, Au2 .ff P可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于 fof p12RC,代入数据,得出：R160k.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为使得集成运放同相输入端和反相输入端所接电阻相等,就R1R24R640k.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_试分析 图 P7.23 所示电路的输出 uO1、 uO2 和 uO3 分别具有哪种滤波特性LPF、HPF 、BPF 、BEF .图 P7.23解： 以 uO1 为输出是高通滤波器,以uO2 为输出是带通滤波器,以uO3 为输出是低通滤波器.补充 1. 分别推导出 补图 P7.1 所示各电路的传递函数,并说明它们属于哪种类型的滤波电路.(a) b补图 P7.1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解： 利用节点电流法可求出它们的传递函数.在图 a所示电路中可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Au sR2sR2CR11sR1C1.故其为高通滤波器.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_在图 b所示电路中sCAu s11R2/ R2sCsCR1R2R111.sR2C可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_故其为低通滤波器.可编辑资料 - - - 欢迎下载