8章 波形的发生和信号的转换题解第四版模电答案.docx

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8章波形的发生和信号的转换题解第四版模电答案

第八章波形的发生和信号的转换

自测题

一、改错：

改正图T8.2所示各电路中的错误，使电路可能产生正弦波振荡。

要求不能改变放大电路的基本接法（共射、共基、共集）。

图T8.2

解：

（a）加集电极电阻Rc及放大电路输入端的耦合电容。

（b）变压器副边与放大电路之间加耦合电容，改同铭端。

二、试将图T8.2所示电路合理连线，组成RC桥式正弦波振荡电路。

图T8.2

解：

④、⑤与⑨相连，③与⑧相连，①与⑥相连，②与⑦相连。

如解图T8.3所示。

解图T8.2

三、已知图T8.3（a）所示方框图各点的波形如图（b）所示，填写各电路的名称。

电路1为，电路2为，电路3为，电路4为。

图T8.3

解：

正弦波振荡电路，同相输入过零比较器，反相输入积分运算电路，同相输入滞回比较器。

四、试分别求出图T8.4所示各电路的电压传输特性。

图T8.4

解：

图（a）所示电路为同相输入的过零比较器；图（b）所示电路为同相输入的滞回比较器，两个阈值电压为±UT＝±0.5UZ。

两个电路的电压传输特性如解图T8.4所示

解图T8.4

五、电路如图T8.5所示。

图T8.5

（1）分别说明A1和A2各构成哪种基本电路；

（2）求出uO1与uO的关系曲线uO1＝f（uO）；

（3）求出uO与uO1的运算关系式uO＝f（uO1）；

（4）定性画出uO1与uO的波形；

（5）说明若要提高振荡频率，则可以改变哪些电路参数，如何改变。

解：

（1）A1：

滞回比较器；A2：

积分运算电路。

（2）根据

，可得

uO1与uO的关系曲线如解图T8.5（a）所示。

（3）

uO与uO1的运算关系式

解图T8.5

（4）uO1与uO的波形如解图T8.5（b）所示。

（5）要提高振荡频率，可以减小R4、C、R1或增大R2。

习题

8.1判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。

（1）在图T8.1所示方框图中，产生正弦波振荡的相位条件是φF＝±φA。

（）

（2）因为RC串并联选频网络作为反馈网络时的φF＝0°，单管共集放大电路的φA＝0°，满足正弦波振荡的相位条件φA＋φF＝2nπ（n为整数），故合理连接它们可以构成正弦波振荡电路。

（）

（3）电路只要满足

，就一定会产生正弦波振荡。

（）

（4）负反馈放大电路不可能产生自激振荡。

（）

（5）在LC正弦波振荡电路中，不用通用型集成运放作放大电路的原因是其上限截止频率太低。

（）

（6）只要集成运放引入正反馈，就一定工作在非线性区。

（）

解：

（1）√

（2）×（3）×（4）×（5）√（6）×

8.2判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。

（1）为使电压比较器的输出电压不是高电平就是低电平，就应在其电路中使集成运放不是工作在开环状态，就是仅仅引入正反馈。

（）

（2）如果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，那么当它们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。

（）

（3）输入电压单调变化的过程中，单限比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。

（）

（4）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。

（）

解：

（1）×

（2）×（3）√（4）×

8.3选择下面一个答案填入空内，只需填入A、B或C。

A．容性B．阻性C．感性

（1）LC并联网络在谐振时呈，在信号频率大于谐振频率时呈，在信号频率小于谐振频率时呈。

（2）当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率或并联谐振频率时，石英晶体呈；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈；其余情况下石英晶体呈。

（3）当信号频率f＝f0时，RC串并联网络呈。

解：

（1）BAC

（2）BCA（3）B

8.4判断图P8.4所示各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。

设图（b）中C4容量远大于其它三个电容的容量。

图P8.4

解：

图（a）所示电路有可能产生正弦波振荡。

因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（φA＝－180˚），且图中三级移相电路为超前网络，在信号频率为0到无穷大时相移为＋270˚～0˚，因此存在使相移为＋180˚（φF＝＋180˚）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0（此时φA＋φF＝0˚）；且在f＝f0时有可能满足起振条件

＞1，故可能产生正弦波振荡。

图（b）所示电路有可能产生正弦波振荡。

因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（φA＝－180˚），且图中三级移相电路为滞后网络，在信号频率为0到无穷大时相移为0˚～－270˚，因此存在使相移为－180˚（φF＝－180˚）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0（此时φA＋φF＝－360˚）；且在f＝f0时有可能满足起振条件

＞1，故可能产生正弦波振荡。

8.5电路如图P8.4所示，试问：

（1）若去掉两个电路中的R2和C3，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？

为什么？

（2）若在两个电路中再加一级RC电路，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？

为什么？

解：

（1）不能。

因为图（a）所示电路在信号频率为0到无穷大时相移为＋180°～0°，图（b）所示电路在信号频率为0到无穷大时相移为0°～－180°，在相移为±180°时反馈量为0，因而不可能产生正弦波振荡。

（2）可能。

因为存在相移为±180°的频率，满足正弦波振荡的相位条件，且电路有可能满足幅值条件，因此可能产生正弦波振荡。

8.6电路如图P8.6所示，试求解：

（1）RW的下限值；

（2）振荡频率的调节范围。

图P8.6

解：

（1）根据起振条件

kΩ。

故RW的下限值为2kΩ。

（2）振荡频率的最大值和最小值分

别为

8.7电路如图P8.7所示，稳压管DZ起稳幅作用，其稳定电压±UZ＝±6V。

试估算：

（1）输出电压不失真情况下的有效值；

（2）振荡频率。

解：

（1）输出电压不失真情况下的峰值是稳压管的稳定电压，故其有效值

（2）电路的振荡频率图P8.7

8.8电路如图P8.8所示。

（1）为使电路产生正弦波振荡，标出集成运放的“＋”和“－”；并说明电路是哪种正弦波振荡电路。

（2）若R1短路，则电路将产生什么现象？

（3）若R1断路，则电路将产生什么现象？

（4）若RF短路，则电路将产生什么现象？

（5）若RF断路，则电路将产生图P8.8

什么现象？

解：

（1）上“－”下“＋”

（2）输出严重失真，几乎为方波。

（3）输出为零。

（4）输出为零。

（5）输出严重失真，几乎为方波。

8.9图P8.9所示电路为正交正弦波振荡电路，它可产生频率相同的正弦信号和余弦信号。

已知稳压管的稳定电压±UZ＝±6V，R1＝R2＝R3＝R4＝R5＝R，C1＝C2＝C。

图P8.9

（1）试分析电路为什么能够满足产生正弦波振荡的条件；

（2）求出电路的振荡频率；

（3）画出

和

的波形图，要求表示出它们的相位关系，并分别求出它们的峰值。

解：

（1）在特定频率下，由A2组成的积分运算电路的输出电压

超前输入电压

90o，而由A1组成的电路的输出电压

滞后输入电压

90o，因而

和

互为依存条件，即存在f0满足相位条件。

在参数选择合适时也满足幅值条件，故电路在两个集成运放的输出同时产生正弦和余弦信号。

（2）解方程组：

可得正实根，求出

。

（3）输出电压u2最大值UO2max＝UZ＝6V

对方程组中的第三式取模，并将

代入可得

，故

。

若uO1为正弦波，则uO2为余弦波，如解图8.9所示。

解图P8.9

8.10分别标出图P8.10所示各电路中变压器的同铭端，使之满足正弦波振荡的相位条件。

图P8.10

解：

图P8.10所示各电路中变压器的同铭端如解图P8.10所示。

解图P8.10

8.11分别判断图P8.11所示各电路是否满足正弦波振荡的相位条件。

图P8.11

解：

（a）可能（b）不能（c）不能（d）可能

8.12改正图P8.11（b）（c）所示两电路中的错误，使之有可能产生正弦波振荡。

解：

应在（b）所示电路电感反馈回路中加耦合电容。

应在（c）所示电路放大电路的输入端（基极）加耦合电容，且将变压器的同铭端改为原边的上端和副边的上端为同铭端，或它们的下端为同铭端。

改正后的电路如解图P8.12所示。

解图P8.12

8.13试分别指出图P8.13所示两电路中的选频网络、正反馈网络和负反馈网络，并说明电路是否满足正弦波振荡的相位条件。

图P8.13

解：

在图（a）所示电路中，选频网络：

C和L；正反馈网络：

R3、C2和RW；负反馈网络：

C和L。

电路满足正弦波振荡的相位条件。

在图（b）所示电路中，选频网络：

C2和L；正反馈网络：

C2和L；负反馈网络：

R8。

电路满足正弦波振荡的相位条件。

8.14试分别求解图P8.14所示各电路的电压传输特性。

图P8.14

解：

图（a）所示电路为单限比较器，uO＝±UZ＝±8V，UT＝－3V，其电压传输特性如解图P8.14（a）所示。

图（b）所示电路为过零比较器，UOL＝－UD＝－0.2V，UOL＝＋UZ＝＋6V，UT＝0V。

其电压传输特性如解图P8.14（b）所示。

图（c）所示电路为反相输入的滞回比较器，uO＝±UZ＝±6V。

令

求出阈值电压UT1＝0VUT2＝4V

其电压传输特性如解图P8.14（c）所示。

图（d）所示电路为同相输入的滞回比较器，uO＝±UZ＝±6V。

令

得出阈值电压

其电压传输特性如解图P8.14（d）所示。

图（e）所示电路为窗口比较器，uO＝±UZ＝±5V，±UT＝±3V，其电压传输特性如解图P8.14（e）所示。

解图P8.14

8.15已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图P8.15（a）、（b）、（c）所示，它们的输入电压波形均如图（d）所示，试画出uO1、uO2和uO3的波形。

图P8.15

解：

根据三个电压比较器的电压传输特性画出在输入电压作用下它们的输出电压波形，如解图P8.15所示。

解图P8.15

8.16图P8.16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（即不是高电平，就是低电平），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uO与i关系的传输特性。

图P8.16

解：

（1）A1工作在线性区（电路引入了负反馈）；A2工作在非线性区（电路仅引入了正反馈）。

（2）uO与i关系式为

uO1＝－iIR1＝－100iI

uO与uO1的电压传输特性如解图P8.16（a）所示，因此uO与i关系的传输特性如解图P8.16（b）所示。

解图P8.16

8.17设计三个电压比较器，它们的电压传输特性分别如图P8.15（a）、（b）、（c）所示。

要求合理选择电路中各电阻的阻值，限定最大值为50kΩ。

解：

具有图P8.15（a）所示电压传输特性的电压比较器为同相输入的单限比较器。

输出电压uO＝±UZ＝±6V，阈值电压UT＝2V，电路如解图P8.17（a）所示。

具有图P8.15（b）所示电压传输特性的电压比较器为反相输入的滞回比