第6章 集成运算放大器的应用课后习题及答案.doc

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1、第6章 集成运算放大器的应用一 填空题1、反相比例电路中,集成运放的反相输入端为 点,而同相比例电路中集成运放两个输入端对地的电压基本上等于 电压。2、对数和指数电路是利用二极管的电流和电压之间存在 。3、将正弦波转换为矩形波,应采用 ;将矩形波转换为三角波,应采用 ;将矩形波转换为尖脉冲,应采用 。4、滞回比较器具有特性,因此,它具有强的特点。5、电压比较器的集成运放常常工作在 ;常用的比较器有比较器、比较器和比较器。答案:1、接地、电源 2、指数关系 3、过零比较器、积分电路、微分电路 4、滞回,抗干扰性 5、非线性区,单限、滞回、窗口二 选择题1、为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器

2、,应选用_滤波电路( ) A.低通 B.高通 C.带通 D带阻2、若从输入信号中抑制低于3kHZ的信号,应选用_滤波电路( )A.低通 B.高通 C.带通 D带阻3、若从输入信号中取出低于3kHZ的信号,应选用_滤波电路( )A.低通 B.高通 C.带通 D带阻4、若从有噪声的信号中提取2kHZ3kHZ的信号进行处理,应选用_滤波电路( )A.低通 B.高通 C.带通 D带阻5、在下列电路中,_电路能将正弦波电压移相+900。( ) 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6、在下列电路中,_电路能将正弦波电压转换成二倍频电压。( ) A.加法运算电路 B.乘方运算电路 C

3、.微分运算电路 7、在下列电路中,能在正弦波电压上叠加一个直流量的电路为( )A.加法运算电路 B.积分运算电路 C.微分运算电路 8、在下列电路中,能够实现电压放大倍数为-90的电路为( )A.反相比例运算电路 B.同相比例运算电路 C.积分运算电路答案:1、D 2、B 3、A 4、C 5、C 6、B 7、A 8、A三 判断题1、差分比例电路可以实现减法运算。( ) 2、比例、积分、微分等信号运算电路中,集成运放工作在线性区;而有源滤波器、电压比较器等信号处理电路中,集成运放工作在非线性区。( ) 3、在运算电路中,集成运放的反相输入端均为虚地。( ) 4、凡是运算电路都可以利用“虚短”和“

4、虚断”的概念求解运算关系。( )5、各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。( )6、只要集成运放引入正反馈,就一定工作在非线性区。( )7、一般情况下,在电压比较器中,集成运放不是工作在开环状态,就是引入了正反馈。( )8、集成运放工作在非线性区时,输出电压值只有两种值。( )9、单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强,而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。( )10、当一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同时,在它们输入电压相同的情况下,它们的输出电压波形也相同。( )答案:1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、四 计算题6.1在图P6.1所示的放大电路中,已知

5、 (1)试问 和 分别应选用多大的电阻?(2)列出 、 和 的表达式;(3)设 , ,则输出电压图P6.1 题6.1的图解: 为保证A1和A2两个输入端的对地平衡,有:, 运放A1构成的电路为反相比例电路;A2构成的电路为同相比例电路;A3构成的电路为差分比例电路。所以有: , 当,时,输出电压为: 6.2 分析图P6.2(a)(b)(c)所示电路中两个理想集成运放分别构成何种基本运算电路,并写出输入输出关系表达式。(a)(b)(c)(d)图P6.2 题6.2的图解:(a)A1构成的电路为同相比例电路,A2构成的电路为反-同相比例电路,则有:, 则(b)A1构成的电路为反相比例电路,A2构成的

6、电路为反相求和电路,则,则 (c)A构成的电路为求和电路,则6(d)A1:反相输入求和电路;A2:电压跟随器;A3:差分输入求和电路。 6.3试用集成运放组成一个运算电路,要求实现以下运算关系:解:可以采用两级反相求和电路实现给定的运算关系第一级 第二级 电路如图Pd6.1所示图Pd6.1 题6.3答案图6.4 在图P6.3(a)所示电路中:(1) 写出的表达式;(2)设、的波形如图6.3(b)所示,试画出的波形。在图上标出t=1s和t=2s时的值。设t=0时电容上的电压为零。(a)(b)P6.3 题6.4的图解: A1构成的电路为反相比例电路,A2构成的电路为积分电路,则 的波形图Pd6.2

7、所示,其中t=1s时,t=2s时,图Pd6.2 题6.4答案图6.5试分别写出图P6.4所示各电路的输入电压与输出电压的关系表达式。(a) (b)(c) (d)图P6.4 题6.5的图解:利用节点电流法,可以解除各电路的运算关系分别如下:(a)(b)(c)(d)6.6电路如图P6.5所示,其中R=RW=10 K,Rp=100 K。(1)写出该电路的输入输出关系表达式;(2)当滑动变阻器RW滑动端在最上端的时候,ui1=10mV, ui2=20mV,求输出电压uo;(3)若uo的最大幅值为14V,输入电压最大值ui1max =10V,ui2max=20V,最小值均为0V,则为了保证集成运放工作在

8、线性区,R2的最大值为多少?解:(1) A2同相输入端电位输出电压或(2) 将ui1=10mV, ui2=20mV代入上式得uo=100mV;(3)根据题目所给参数,ui2- ui1的最大值为20mV。若R1为最小值,则为保证集成运放工作在线性区,ui2- ui1-20mV时集成运放的输出电压应为14V,写成表达式为故6.7 在图P6.6所示电路中,已知ui1=4V, ui2=1V, R1=50 K。C=1uF。试回答下列问题:(1)当开关S闭合时,分别求A、B、C和D的电位;(2)设t=0时,S打开,问经过多长时间,输出电压uo为零。图P6.5 题6.6的图图P6.6 题6.7的图解:(1)

9、(2)因为 uo = 2uD -uo3 ,2uD=-4V ,所以当uo3=-4V时,uo才为零,即6.8分析图P6.7电路实现何种运算,并求输入电压和输出电压之间的关系表达式。图P6.7 题6.8的图解:由图可知A1组成对数电路,故A2组成反相比例运算电路A3组成指数运算电路6.9分析图P6.8中各电路分别实现何种运算,写出输出电压与各输入电压之间的关系表达式。(a) (b)(C (c) (d)图P6.8 题6.6的图解:(a)基本除法电路(b)实现一元三次方程(c) 实现求和除法电路(d)实现除法运算6.10试说明图P6.9所示电路各属于哪种类型的滤波器,是几阶滤波器。 (a) (b)(c)

10、 (d)图P6.9 题6.10的图解:图(a)所示电路为一阶滴通滤波器;图(b)所示电路为二阶高通滤波器;图(c)所示电路为二阶带通滤波器;图(d)所示电路为二阶带阻滤波器;6.11求出图P6.10(a)(b)所示电路的传递函数,并说明该电路属于哪种类型的滤波器。(a) (b)P6.10 题6.11的图解:利用节点电流法可求出它们的传递函数。(a)故其为高通滤波器(b)故其为低通滤波器6.12已知某有源滤波电路的传递函数如下:(1)定性分析该电路的滤波特性(低通、高通、带通或带阻)。(2)求出通带增益Aup、特征频率f0及等效品质因数Q。解:(1)由电路的传递函数可得令 则 由于当f趋于无穷大

11、时,电压放大倍数趋于-1,所以该滤波器为高通滤波器。(2)由以上分析可知, , 6.13电路图P6.11所示,A1、A2、A3均为理想集成运放,其最大输出电压为。(1) 集成运放A1、A2、A3各组成何种基本应用电路?(2)集成运放A1、A2、A3各工作在线性区还是非线性区?(3)若输入信号,对应画出相应的、和的波形,并在图中标出有关电压的幅值。P6.11题6.13的图解: A1:反相比例电路;A2:过零电压比较器;A3:电压跟随器。、 A1:线性区;A2:非线性区;A3:线性区。 波形如图Pd6.3 图Pd6.3 题6.13答案图6.14如图P6.12(a)所示的单限比较器电路中,假设集成运

12、放为理想运放,参考电压,稳压管的反向击穿电压,电阻,:(1)试求比较器的门限电平,并画出电路的传输特性;(2)若输入电压是图(b)所示幅度为的三角波,试画出比较器相应的输出电压的波形。(a) (b)图P6.12 题6.14的图解: 门限电平为:传输特性如图图Pd6.4所示 图Pd6.4 题6.14答案图 图 Pd6.5 题6.14答案图 输出电压波形如下图Pd6.5所示:6.15 如图P6.13所示的滞回比较器电路中,已知,稳压管的,参考电压,试估算其两个门限电平和,以及门限宽度的值,并画出滞回比较器的传输特性。图P6.13 题6.15的图解:本题意图是理解滞回比较器的工作原理和传输特性,学习估算滞回比较器的门限电平和门限宽度。图 Pd6.6 题6.15答案图6.16将正弦信号分别送到图P6.14(a)、(b)和(c)三个电路的输入端,试分别画出它们的输出电压的波形,并在波形上标出各处的电压值。已知,且:(1)图(a)中稳压管的稳压值;(2)图(b)中稳压管参数同上,且参考电压,;(

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