习题解答(001)

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1、 287 第四篇 第 1 章习题 题 4.1.1 试分别画出图题 4.1.1 所示各电路的电压传输特性曲线。 图题 4.1.1 解： (a) 电路是同相输入的单限比较器，其电压传输特性如图解 4.1.1（ a）所示。 (b) 电路是反相输入的过零比较器，其电压传输特性如图解 4.1.1（ b）所示。 (c) 电路是反相输入的滞回比较器，由于oo vvv 31231332)( ， 当 zo Vv 时，4THV V；当 zo Vv 时， 0TLV V，所以电压传输特性如图解 4.1.1（ c）所示。 (d) 电路是同相输入的滞回比较器，由于 3211212)( oI vRR RvRR Rv V，当

2、6ov V 时， 5.1 ITL vV V；当 6ov V 时， 5.7 ITH vV V。所以电压传输特性如 288 图解 4.1.1（ d ）所示。 (e) 是一个窗窗口比较器，当 3Iv V 时， LVv 001 ， 002 Vv ， D1 导电、 D2 截止， 50 v V；当 VvV I 33 时， HVv 001 、 HVv 002 ， D1 截止、 D2 截止， 50v V；当 3Iv V时， HVv 001 、 LVv 002 ， D1 截止， D2 导电， 50 v V。其电压传输特性如图解 4.1.1（ e）所示。 其中的 (e)R1 和 R2 应该有参数，否则当某个运放输

3、出低电平时，不一定能断定稳压管击穿， 即输出负电平要具体分析， 经计算应取 R1=10K， R2=5K 时，上述传输特性画的正确。而运放输出都是高电平时，两只二极管都截止，正向稳压管击穿，输出为 +5V。 289 题 4.1.2 已知三个电压比较器的电压传输特性如图题 4.1.2（ a）、（ b）、（ c）所示，它们的输入电压波形如图（ d），试画出 vO1、 vO2和 vO3的波形。 图题 4.1.2 解： 1ov 、 2ov 和 3ov 的波形分别如图 (a)、 (b)和 (c)所示。 290 题 4.1.3 波形变换电路如图题 4.1.3（ a） 所示，其输入电压 vS的波形如图（ b）

4、，试在图（ b）上画出输出电压 vO 的波形。 图题 4.1.3 解： 题目中的电路是带稳压管反馈式限幅的基本比较器，其阈值电平 VT=3.6V，高电平输出电压 VOH=5 3.6=1.4V，低电平输出电压 VOL= 3.6-0.7= 4.3V。所以输出电压 ov 的波形如图所示。 题 4.1.4 在图题 4.1.4(a) (c)电路中，设输入信号 vs=2sin t V，稳压管 DZ1、 DZ2 的稳压值均为 4V，二极管正向压降为 0.7V，试画出各电路输出电压波形，并指出各电路的特点。 291 图题 4.1.4 解： 图中各电路都具有反馈回路，而且都有稳压二极管，解题时是放大器还是比较器

5、容易混淆。 (a) 电路是具有输出限幅的反相放大器，电路中通过电阻引入了负反馈，因此构成了运算电路，其中稳压管的作用是输出电压限幅。 输出电压为： ttvRRv So s i n6s i n233 1 11 （ V） 而 1ov 的限幅值为（ VZ+VD） = 4.7V，其波形如图 (a)所示。 (b) 电路是具有反馈式输出限幅的过零比较器。当 0Sv 时， 7.402 v V；当 0Sv 时，7.402 v V。 2ov 的波形如图 (b)所示。 (c) 电路是具有输出限幅的滞回比较器。 3ov 的波形如图 (c)所示。当 3ov 为高电平 7.4 V 时，二极管 D1 导电， D2 截止，

6、阈值电平为 7.0)( V V；当 3ov 为低电 平 7.4 V 时，二极管D1 截止， D2 导电，阈值电平为 7.0)( V V。 当 Sv 增大到 7.0Sv V 时， 3ov 从 7.0 V 翻转到 4.7V；而当 Sv 减少到7.0Sv V 时， 3ov 从 7.4 V 翻转到 4.7V。 波形图如图 (c)所示。 292 题 4.1.5 图题 4.1.5 所示电路为方波 -三角波产生电路。 （ 1）试求其振荡频率，并画出 vO1、 vO2的波形。 （ 2）若要产生不对称的方波和锯齿波时，电路应如何改进？可用虚线画在原电路图上。 图题 4.1.5 解： (1) 01v 、 02v

7、的波形如图所示。 36321 10326.015 1.510047.0101.544 RRRCT （ S），所以 Tf 10 3067Hz （ 2） 若要产生不对称的方波和锯齿波，电路有多种改进方法。例如可以在运放 A2 的同相端接上一个可调电源，如参见题 4.1.7 所示。 293 题 4.1.6 图题 4.1.6 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（即高、低电平信号），电流 I 随光照的强弱而变化。 (1) 在 A1 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 VO 与 I 关系的传输特性。 图题 4.1.6 解：（ 1） A

8、1 引入负反馈，构成电流 电压变换电路， A1 工作在线性区。 A2 引入正反馈，是一个反相的滞回比较器，比较器输出接有限幅稳压管，所以电路工作在非线性区。 （ 2） A1 的输出电压为： 11 RIvo 。 当 5.5564334341 RR RRR RVv THo V 时，输出 o=-5V； 294 当 5.0)5(64334341 RR RRR RVv TLo V 时，输出 o=+5V。 所以，当 mAVI 055.0100 5.5 时， 输出 o=-5V；当 mAVI 005.0100 5.0 时，输出 o=+5V。 o 和 I 之间的传输特性如图所示。 题 4.1.7 波形发生器的原

9、理电路如图题 4.1.7 所示。 (1) 当调节 Rw，使 vS=0 时，分别画出 vO1和 vO2的波形，并求两个电压波形的幅度比； (2) 写出 vO2波形的频率 f 的表达式； (3) 当 vS在小范围内变动时 (例如调节 Rw 使 vS 0)，对 vO2 波形有何影响 ?试定性说明之。 图题 4.1.7 解： （ 1）当调节 RW，使 0Sv 时 ， vO1输出为方波，幅度为 VZ； vO2为三角波，其幅度为 295 ZVRR12。两个电压波形的幅度之比为：2121 RRVVmomo 。 vO1和 vO2的波形如图 (a)所示。 （ 2） vO2波形的频率 f 可以从波形图中求取。 )

10、0()()( 1)( 020 014302 vdtvvCRRtv T SZZZ VRRTCRR VVRR 124312 2)( 所以，1243 )(4 RRCRRT ，21430 )(41 RRCRRf （ 3）当调节 Rw，使 vS0 时，由于在 ZVv 01 期间，电容 C 的充电电流减小，而在 ZVv 01期间，电容器 C 的放电电流增大，使得 vO2波形出现不对称的三角波（ T1 T2），其波形如图（ b）所示。并由图可得： ZSZZ VRRTCRR VVVRR 1214312 )(ZSZZ VRRTCRR VVVRR 1224312 )(所以：SZZ VV CRRVRRT )(2 4

11、3121 SZZ VV CRRVRRT )(2 43122 显然，如果 vS 0，则 vO2 的波形将 T2 T1，而表达式互换。 296 题 4.1.8 集成定时器可以连接成脉冲宽度调制电路，如图题 4.1.8 所示，试画出调制后的输出电压 vO 波形。 图题 4.1.8 解： 因为集成定时器的第 5 条引脚外加电压之后，定时电容的充电和放电时间就随之变化， 297 实现了脉冲宽度的调制作用。输出波形如图所示。 题 4.1.9 用集成定时器组成的过电压监视电路如图题 4.1.9 所示， vx是被监视电压，试说明电路实现监视的原理。 图题 4.1.9 解： 在该电路中， CC7555 与电阻、

12、电容构成多谐振荡器，其中引脚 1 是 CC7555 的接地端。当被监视电压 xv 小于设定值（ VZ+VBE）时，三极管 T 截止， CC7555 的引脚 1 悬空，发光二极管不亮。当被监视的电压 xv 大于设定值（ VZ+VBE）时，三极管 T 饱和导电， CC7555的引脚 1 接地， CC7555 组成的多谐振荡器振荡，管脚 3 将输出脉冲波，因此，发光二极管闪烁发光而报警。 题 4.1.10 (1) 选用 CC7555 型集成定时器设计一个要求产生 20 S 延时时间的脉冲电路，其电路参数为 VDD=5V， VOL=0V， R=91k ； (2) 如果 VOL=0.2V，试用上述参数求

13、此时的输出脉宽。 298 解： (1) 延时电路是一个单稳态触发器，单稳态的输出脉宽就是延迟时间。其电路如图所示： 因为单日稳的延迟时间近似为， RCT 1.1 所以 pFRTC w 20010911.1 10201.1 36 （ 2）如果 V0L=0.2V，则输出脉冲宽度为 sRCRCVVVVRCTCCCCOLCCw3.191210200109106.106.1)5312.05l n (32ln3 题 4.1.11 图题 4.1.11 所示为一简易触摸开关电路。当手摸金属片时，发光二极管亮，经过一定时间后，发光二极管自动熄灭。试说明其工作原理，并问发光二极管能亮多 长时间？ 299 图题 4

14、.1.11 解： 用集成定时器 555 构成单稳态触发器，单手触模金属片时，相当于低触发端输入低电平，所以 555 输出翻转为高电平，发光二极管亮。此时，电路内部的放电管截止，电源经电阻 R 对电容充电，当电容器上的电压超过高触发端 6V 所需要的电平时，输出变为低电平，指示灯熄灭。所以发光二极管亮的时间为： t =Tw 1.1RC=1.1 200 103 50 10-6=11 秒 题 4.1.12 由 CC7555 构成的单稳电路如图题 4.1.12 所示， vI为 1kHz 的方波信号，其幅度为 5V。 (1) 画出 vI、 v2、 vC及 vO 的波形； (2) 计算输出脉冲的宽度。 图

15、题 4.1.12 解： （ 1）图中 RC 为电路中的定时元件，输入电路中的 2K 和 0.01F 为微分电路，将宽脉冲输入变为窄脉冲触发。当 555 定时器的低触发输入 2v 为高电平时，电路处于稳定状态，此时输出 0v 为低电平，内部的放电管导电，电容两端建立不起电压 即 0Cv ，此时，高触发端 6v 也为低电平，内部触发器 R=S=0，所以，集成定时器 555 的输出状态保持不变，处于稳定状态。 当低触发端 2v 加入负脉冲后，电路立刻进入暂稳态：输出翻转为高电平，内部放电管 300 截止， VDD 通过电阻 R 向电容器 C 充电，当该电压上升至DDC Vv 32时，输出 0v 回到低电平。同时内部放电管导电，电容器上 电压通过放电管较快地放电，直至 0Cv ，电路状态返回到了稳态。所以有波形如图所示： （ 2） 根据一阶 RC 电路的过度过程，可以求得输出脉冲