电工学下册电子技术基础 第1章 习题解答.docx
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电工学下册电子技术基础第1章习题解答
第1章模拟集成运放及其应用
1.1当负载开路（LR=∞时测得放大电路的输出电压ou'=2V;当输出端接入
LR=5.1KΩ的负载时,输出电压下降为ou=1.2V,求放大电路的输出电阻oR。
解:
'LooLo
RuuRR=
∙+∴'
（13.4（KΩoo
uoLRR=-=1.2当在放大电路的输入端接入信号源电压su=15mV,信号源电阻sR=1KΩ时,测得电路的输入端的电压为iu=10mV,求放大电路的输入电阻iR。
解:
i
isis
RuuRR=
∙+
∴（2（KΩi
issi
uRRuu==-
1.3当在电压放大电路的输入端接入电压源su=15mV,信号源内阻sR=1KΩ时,测得电路的输入端的电压为iu=10mV;放大电路输出端接LR=3KΩ的负载,测得输出电压为
ou=1.5V,试计算该放大电路的电压增益uA和电流增益iA,并分别用dB（分贝表示。
解:
150==ouiu
Au,（uud
B20lg435dB（.==AA
ooL
iisis
100（===-IuRAIuuR,iidB20lg40（dB（==AA
1.4某放大电路的幅频响应特性曲线如图1.1所示,试求电路的中频增益umA、下限截止频率Lf、上限截止频率Hf和通频带BWf。
f/Hz
图1.1习题1.4电路图图1.2习题1.5电路图
解:
um（dB40（dB=A∴um100=A5
H10（Hz=fL20（Hz=f
∴5BWHLH10（Hz=-≈=ffff
1.5电路如图1.2所示,当输入电压为0.4V时,要求输出电压为4V,试求解R1和R2的阻值。
解:
fi11
100k0.44oRuuRRΩ
=-
=-⨯=-110kR=Ω21f//100//109.1kRRR===Ω
1.6集成运算放大器工作在线性区和非线性区各有什么特点。
解:
线性区:
虚短;虚断
非线性区:
输出仅为高、低两种电平;虚断
1.7电路如图1.3所示,集成运放输出电压的最大幅值为14V±,求输入电压iu分别为200mV和2V时输出电压ou的值。
图1.3习题1.7电路图
解:
ii100
（11110
ouuu=+
=当iu200mV,oi1111200mV=2.2Vuu==⨯
当iu2V,oi11112V=22V>14Vuu==⨯,因为是同相端输入,所以o14Vu=+
1.8电路如图1.4所示,试求每个电路的电压增益oufi
u
Au=,输入电阻Ri及输出电阻
RO。
图1.4习题1.8电路图
解:
（aii1001010ouuu=-
=-,oufi
10u
Au==-,i10kR=Ω,0oR→（bufA→∞,i0,0oRR→→
（cuf0A=,i10kR=Ω,0oR→
1.9电路如图1.5所示,求输出电压ou与各输入电压的运算关系式。
3
（a
（b
ui1
ui3
ui2ui4
uo
ui1
ui2
（c（d
图1.5习题1.9电路图
解:
（a（
22
11RuRuRuiifo+-=（b1（1f
oiRuuR=+
（c22
11
1212iiouRRRuRRRu+++=
（d（//1（（44
333434
212211iifiifo
uRRRuRRRRRRRuRuRu++++++-=
1.10电路如图1.6所示,假设运放是理想的:
（1写出输出电压oU的表达式,并求出oU的值;（2说明运放A1、A2各组成何种基本运算电路。
图1.6习题1.10电路图
解:
A1反相比例电路;A2反相加法电路1112
110iiouuRRu-=-
=VuuuuuRR
uRRuiioioio5.710（5（5121214
5235=--=+-=--=
1.11采用一片集成运放设计一反相加法电路,要求关系式为oi1i2i35（53uuuu=-++,
并且要求电路中最大的阻值不超过100KΩ,试画出电路图,计算各阻值。
解:
i1i2i3i1i2i3fffi1i2i31235（53（52515
（
ouuuuuuuRRR
uuuRRR=-++=-++=-++∴fff123
5,25,15RRR
RRR===
取Ω=kRf100,则12320K,4K,6.67K,RRR=Ω=Ω=ΩR3取6.8KΩ
100//20//4//6.82.18KpR==Ω,取2.2KΩ
1.12采用一片集成运放设计一个运算电路,要求关系式为oi1i210（uuu=--,并且要求电路中最大的阻值不超过200KΩ,试画出电路图,计算各阻值。
解:
Rf
ui1
ui2
23
23
11121
1（（10if
ifiiouRRRRRuRRuuu++
+-
=--=
取Ω=kRf100则Ω=KR101Ω=KR102Ω=KR1003
1.13图1.7所示为带T形网络高输入电阻的反相比例运算电路。
（1试推导输出电压o
u的表达式;（2若选151k,R=Ω23390kRR==Ω,当oi100uu=-时,计算电阻4R的阻值;（3直接用2R代替T形网络,当151kR=Ω,oi100uu=-,求2R的值;（4比较（2、（3说明该电路的特点。
解:
（1
2
4234
21////RuRRRRRRuoi∙+-=∴iiouRRRRRRuRRRRRRRu1
432324242312//
//（++-=+⋅-=
（2232344
u139********90/10051
RRRRRRAR++++⨯=-==-
435.2kR=Ω,取36KΩ
（32u1（（100515100kRAR=-=--⨯=Ω
（4由（2、（3分析可得:
用T型网络代替反馈电阻R2时,可用低阻值的网络得
到高增益的放大电路。
图1.7习题1.13电路图图1.8习题1.14电路图
1.14电路如图1.8所示,设所有运放都是理想的,试求:
（1o1u、o2u、o3u及ou的表达式;（2当123RRR==时,ou的值。
解:
11iouu=22iouu=33iouu=
32
132
1231231132132////////////iiiouRRRRRuRRRRRuRRRRRu+++++=
当RRRR===321时,（3
1
321iiiouuuu++=
4.15电路如图1.9所示,运放均为理想的,试求输出电压ou的表达式。
图1.9习题1.15电路图
解:
（a11
2
11（iouRRu+
=
24
5145122451451（1（1（iiioouRRuRR
RRuRRuRRu+++-=++-
=（b11211（iouRR
u+=
26
5145122651451（iiioouRRuRR
RRuRRuRRu-+-=--=
1.16积分电路如图1.10所示。
设uC（0=0,在t=0时输入阶跃电压i1Vu=-,若
1mst=时,输出电压达到10V,求所需的时间常数。
图1.10习题1.16电路图
解:
o0
1f
1f
1
（1dξt
tuRCRC=-
-=
⎰
所以3
o1f
10（1ms10VuRC-==,1f0.1（msRCτ==
可选择1100kR=Ω,f0.01μF
C=。
1.17电路如图1.11（a所示,已知运放的最大输出电压omU=±12V,输入电压波形如图1.9（b所示,周期为0.1s。
试画出输出电压的波形,并求出输入电压的最大幅值imU。
图1.11习题1.17电路图
解:
⎰⎰
-=-
=dtutuRCui1000d1
io,∵Uom=12V,T=0.1s∴Uim=0.24V
1.18电路如图1.12所示,运放均为理想的。
（1A1、A2、和A3各组成何种基本电路;（2写出ou的表达式;
图1.12习题1.18电路图
解:
A1组成减法电路,A2组成积分电路,A3为电压跟随器
（
1（211
21111
1iifif
f
f
ifouuRRuRRRRRuRRu--
=++
+-
=
⎰⎰
-=-==dtuuCRRRdtuCRuuiifooo（1
2121122
1.19图1.13（a所示的反相微分电路中,当输入信号iu为对称的三角波时,其波形如图1.13（b所示,试画出输出信号ou的波形。
图1.13习题1.19电路图
解:
微分器的输出为:
i
dudtouiRRC
=-=-在20Tt≤≤时,输入信号为omom4iUuUtT=-,则有（omd4diouURC
utRCtT=-=在TtT≤≤2时,输入信号为omom43iUuUtT=-+,则有（omd4diouURC
utRCtT
=-=-同理可得在不同时间时的输出,其对应的输出波形如图（c所示。
t
1.20电路如图1.14所示,运放均为理想的,电容的初始电压c（00u=:
（1写出输出电压ou与各输入电压之间的关系式;（2当123456RRRRRRR======时,写出输出电压ou的表达式。
图1.14习题1.20电路图
解:
23231411411（iiouRRRRR
uRRu+++-
=⎰⎰--=dtuC
RdtuCRuio
o35161
1当RRRRRRR======654321时
⎰--=dtuuuRC
uiiio（1
321
1.21电路如图1.15（a所示,设运放为理想器件,（1求出门限电压UTH,画出电压传输特性（uo~ui,（2输入电压的波形如图1.13（b所示,画出电压输出波形（uo~t。
图1.15习题1.21电路图
解:
（1门限电压UTH=3V,
1.22电路如图1.16所示,运放为理想的,试求出电路的门限电压
TH
U,并画出电压传输特性曲线。
图1.16习题1.22电路图
解:
REF
i
REF
i
U
u
U
R
R
R
u
R
R
R
u
3
1
3
2
2
1
2
2
1
1+
=
+
+
+
=
+
=
-
u
输出状态翻转时,
-
+
=u
u,
TH
i
U
u=
∴
V
U
TH
5.1-
=
ui
1.23电路如图1.17所示,已知运放最大输出电压
om
U=±12V,试求出两电路的门限电压TH
U,并画出电压传输特性曲线。
图1.17习题1.23电路图
解:
oTHoTHuUuRRRURRRu3
1
32212211+=+++=
+
Vuo6±=
输出状态翻转时,0==-+uu,∴VUTH3±=
电压传输特性曲线
1.24电路如图1.16（a所示,运放是理想的:
（1试求电路的门限电压THU,并画出电压传输特性曲线;（2输入电压波形如图1.16（b所示,试画出输出电压ou的波形。
图1.18习题1.24电路图
解:
oREFoREFuUuRRRURRRu3
1
32212211+=+++=
+
THiUuuu===-+,Vuo6±=∴VUTH3=+,VUTH1-=-
ui
（a电压传输特性曲线（b电压输出波形
1.25电路如图1.19所示,已知运放为理想的,运放最大输出电压Uom=±15V:
（1A1、A2、和A3各组成何种基本电路;（2若i5sinutω=（V,试画出与之对应的uo1、uo2和uo的波形。
图1.19习题1.25电路图解:
（1）A1反相比例放大电路，A2简单电压比较器，A3电压跟随器
（2）ui5V0-5Vtuo110V0-10Vtuo26Vuo0-6Vt各点电压输出波形图
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