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习题题7-1试从以下几方面对有源滤波器和电压比较器两种信号处理电路进行 比较： 电路中的集成运放工作在哪个区域（非线性区，线性区）；集成运放的作用（开关元件，放大元件）； 电路中是否引入反馈以及反馈以及反馈的极性 （开环，负反馈，正反馈）,解：有源滤波器：集成运放工作于线性区，其作用是放大元件，电路中一般引入负反馈甚至是 深度负反馈；电压比较器：集成运放工作于非线性区，其作用是开关元件，电路一般工作于开环状态，或引入正反馈。有些利用稳压管的比较器，当稳压管反向击穿时引入深度负反馈。题7-2假设实际工作中提出以下要求，试选择滤波电路的类型（低通、高通、 带通、带阻）有效信号为20Hz至200kHz的音频信号，消除其他频率的干扰及噪声； 抑制频率低于100Hz的信号；在有效信号中抑制50Hz的工频干扰； 抑制频率高于20MHzI勺噪声。解：带通；高通；带阻；低通题7-3试判断图P7-3中的各种电路是什么类型的滤波器（低通、高通、带 通还是带阻滤波器，有源还是无源滤波，几阶滤波 ）。(a)(b)R3图 P7-3解：（a） 一阶高通滤波器；（b）二阶低通滤波器；（c）双T带阻滤波器（d）二阶带通滤波器题7-4在图7-12（a）所示的二阶高通有源滤波电路中，设R=R=R=10kQ , C=n F,试估算通带截止频率f0和通带电压放大倍数Aup,并示意画出滤波电路的对数幅频特性o解：（1）特征频率fo12 tRC1 36 159Hz2 3.14 1 0 1 03 0.1 10 6通带电压放大倍数RfR1010电路的等效品质因数：Q13 Ao?1由：Au f、21 ( ) jf。行：1 f Q f02,f 、2. f(一)j 一f0f0设-3dB截止频率，fp kf,则有1 k2 jk 友由此解得 k=,故 fp= X 159=202Hz(2)在 f=f 0处，Au=Aup=2 增益为 201g Au 6dB在f=10f处，增益为 40 6 34dB在f=100f。处，增益为 80 6 74dB对数幅频特性曲线如图所示，曲线以 40dB/十倍频的速度下降题7-5在图7-17(a)所示的过零比较器中，当 ui=10sin cot时，试画出Uo 的波形图(在时间上要对应)。设以=6V。答：图略。题7-6在图P7 6 (a)所示的单限比较器电路中，假设集成运放为理想运放，参考电压URe= 3V,稳压管的反向击穿电压 U= 5V,电阻R=20kQ , R=30kQ : 试求比较器的门限电平，并画出电路的传输特性； 若输入电压ui是图P7-8(b)所示幅度为土 4V的三角波，试画出比较器相 应的输出电压uo的波形。(a)图 P7-6解：门BM电平为：UtR2U REF2V ,输出特性如图所示输出电压波形如图所示题7-7在图P7-7(a)所示电路中，设集成运放 A、A、A 均为理想运放,且其最大输出电压为UOp=12V。Ai、A和A3各组成何种基本应用电路Ai、A和A各工作在线性区还是非线性区 若输入信号U=10sin cot(V),请在图P7-9(b)上画出相应的ui、U02和Uo3的波形，并在图上标出有关电压的幅值。(b)图 P7-7解：A1组成反相器，A2组成比较器，A3组成跟随器(缓冲器)A1、A3工作在线性区，A2工作在非线性区；十I。CUO2图 P7-8解：A1过零比较器；A2积分电路题7-8在图P7-8(a)电路中，设Ai、儿均为理想运放，稳压管的 U=4V,电阻R=R=i0kQ,电容C=pF,当t=0时电容上的电压为零。输入电压 Ui是的幅值。(a)个正弦波，如图P7-8(b)所示，试画出相应的Uoi和Uo2的波形，在图上注明电压UIAiVDzA2:u+=U-=0;un2UcUoi=i iR2=i cR02 CUo2 Uc iCdtCr2cu01dt Uo2(0)500 u01dtt= 01ms时,uo2 = -500 X-4)(t - 0) =2000tt=1ms时，Uo2=2000*=2Vt=12ms 时，Uo2=-2000+2图P7-9寸t= 2msUo2=-2000F 11 LzLIO一VD7-9 在图P7-9所示的滞回比较器电路中，已知R=68kQ, R2 = 100kQ,R=200kQ , R= 2kQ,稳压管的 U= 6V,参考电压 Uref= 8V,试估算其两个门 限电平UT+和UT ,以及门BM宽度A UT的值，并画出滞回比较器的传输特性。解：URef为参考电压；输出电压为+UZ或-U; U为输入电压。当U+=U时，输出电压的状态发生改变。_UR2RfrefR2R2RfUo200 o 100 - 8 Uo3003001631一 Uo3比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状。当uoUz,当U逐渐增大时，使U由+U跳变为-U所需的门限电平UT+Ut+ -Uref-Uz 坦 1 622 =R2 RfR2 Rf3 33当uoUz,当U逐渐减小时，使U由-UZ跳变为+U所需的门限电平UT-Ut-R2RFRFUREFR2R2RfUz163103回差（门限宽度）AUt = 7.3-3.3= 4V题7-10图P7-10中是正向输入滞回比较器的电路图，试估算其两个门限电平U4口 U以及门限宽度ALT,并画出正向输入滞回比较器的传输特性。解：u- U ref =8V ;Rfu+R2 + RfUiR2200100+ Uo =Ui + UoR2 + Rf100 + 200100 + 200=-Ui + u3321当U-=U+时跳变：8=Ui+-(划z)o,此时的Ui对应门限电平： 333131U T+ = - X(8 + - X6) = 15V Ut- = - X(8 - X6) = 9VAUt =15 9 = 6V题7-11在图P7-14所示电路中 分析电路由哪些基本单元组成； 设 Uii=ui2=0 时，电容上的电压 UC=0, Uo=12V,求当 Uii =- 10V, Ui2=0 时, 经过多少时间Uo由+12V变为-12V。Uo11BC解：A1构成的电路为积分电路，A2为比较电路u11dt1R2Cu12dt1 36( uMdtui2dt) 100 103 1 10 6111210( u11dtu12dt)当 un=-10V, ui2=0 时，uo110( u11dtu12dt) 100t当 uo=+12V时，uRuo2VR4 R5当 u u 时，即 100t2V 时，uo=+12V变为 uo=-12V100t=2, t=7-12设图P7-12中各集成运放均为理想运放：分析A、A2、玲、A和A是否“虚地”或“虚短”；各集成运放分别组成何种基本应用电路 根据电路参数值写出u01、u2、uo3和u04的表达式； 假设 ui1=1V, ui2= 1V, ui3 = - , ui4=,试问当 T=1s 时 uo4 和 uo5 分别等于多少已知运放最大输出为 15V,当t=0时电容C上电压为零解：A1有虚地和虚短；A 2无虚地有虚短；A3无虚地有虚短；A4有虚地有虚短；A5不存在虚地，但又虚断。A1为反相求和运算电路，；A 2为电压跟随器，；A3为差分比例运算电路，；A4为积分电路，；A5为反相输入过零比较器。Uo2Uo3Uo4100Uo1Ui1100100Ui2500100大7 Ui320Ui10.2Ui25Ui3Ui4100U501RC01(1u。3dt100100)50 )50 100Uo22Uo1 2Uo22Ui1 0.4Ui2 10Ui3 2Ui41 100 103 1 10 6u。3dt10u。3dt Ui1 = 1V,Ui2 = 1V,U01 Ui10.2Ui253310.2 2.5 1.7V ; Uo2Ui40.5V ;Uo32Ui10.4Ui2 10Ui32Ui4 2 0.4 5 12.4Uo410 u。3dt 24t当 t=1s 时 Uo4 和 Uo5 分别等于 Uo4=24V, Uo5= -15V题7-13将正弦信号u尸Usin cot分别送到图P7-13(a)、(b)和(c)三个电路 的输入端，试分别画出它们的输出电压Uo的波形，并在波形图上标出各处电压值。已知U=15V,而且： 图(a)中稳压管的稳压值UZ=7V; 图(b)中稳压管参数同上，且参考电压 LRef=6V, R=R=10kQ; 图(c)中稳压管参数同上，且 Ue=6V, R=Q, F2=50kQ , R=10kQ。(a)VDz(b)图 P7-13解：图（a）稳压管参数同上,且参考电压 URe=6V, R=R=10kQ;RRR2UREFRiR2代入得到UiR1UREF 6VR2当 Ui -6V 时，Uo=- LZ=-7Vo 波图(c)中稳压管参数同上，且URef=6V, R=Q , R=50kQ ,R=10kQ。由图可以看出uRfU REFR2RfR2可求出上下门限电平分别为Ut+Rf UR2 + RfREFR2+ R2 + RfUt-RfUR2 + RfR2REF - R2 + RfR2Uo；U- UiRf1050X6 +X750+1050 + 106.8V1050X6 X7 =50 +1050 + 10-4.8V当ui时，Uo将从+7V跳变为一7V;当ui时,Uo将从一7V跳变为+7V.题7-14 若将上题中的输入信号加到图 P7-14所示的双限比较电路中，并设Ua= +10V, UB= 10V,集成运放A、人的最大输出电压UOp=12V,二极管的正向导通电压UD=,试画出对应的输出电压波形图 P7-14解：uUA时，A1输出为正，u0i=+12M VD1导通；必然大于UB, A2输出为负，u02=-12V,VD2截止，输出电压等于=UiUB时，A1 输出为负，Uo1= -12V, VD1 截止；A2 输出为正，u02=12V, VD2 导通，输出电压等于二。UUi VD2均截止，输出电压为0.波形如下：-11.3
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