1、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(L R =时测得放大电路的输出电压o u=2V ;当输出端接入L R =5.1K 的负载时,输出电压下降为o u =1. 2V ,求放大电路的输出电阻o R 。解:L o o L oR u u R R =+ (1 3.4(K o ou o L R R =-= 1.2 当在放大电路的输入端接入信号源电压s u =15mV ,信号源电阻s R =1K 时,测得电路的输入端的电压为i u =10mV ,求放大电路的输入电阻i R 。解:ii s i sR u u R R =+(2(K ii s s iu R R
2、u u =-1.3 当在电压放大电路的输入端接入电压源s u =15mV ,信号源内阻s R =1K 时,测得电路的输入端的电压为i u =10mV ;放大电路输出端接L R =3K 的负载,测得输出电压为o u =1.5V ,试计算该放大电路的电压增益u A 和电流增益i A ,并分别用dB(分贝表示。解:150=o u i uA u , (u u dB 20lg 435dB (.=A Ao o Li i s i s100(=-I u R A I u u R , i i dB 20lg 40(dB(=A A1.4 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um A 、下限
3、截止频率L f 、上限截止频率H f 和通频带BW f 。 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 um 100=A 5H 10(Hz=f L 20(H z =f5BW H L H 10(Hz=-=f f f f1.5 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R 1和R 2的阻值。 解:f i 11100k 0.44o R u u R R =-=-=- 110k R = 21f /100/109.1k R R R =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
4、: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i u 分别为200mV 和2V 时输出电压o u 的值。 图1.3 习题1.7电路图解:i i 100(11110o u u u =+= 当i u 200mV ,o i 1111200mV=2.2V u u =当i u 2V ,o i 11112V=22V14V u u =,因为是同相端输入,所以o 14V u =+1.8 电路如图1.4所示,试求每个电路的电压增益o uf iuA u =,输入电阻R i 及输出电阻R O 。 图1.4 习题1.8电路图解:(a i i 1001010o
5、 u u u =-=-,o uf i10uA u =-,i 10k R =,0o R (b uf A ,i 0,0o R R (c uf 0A =,i 10k R =,0o R 1.9 电路如图1.5所示,求输出电压o u 与各输入电压的运算关系式。 3(a(bu i1 u i3u i2u i4u ou i1u i2(c (d图1.5 习题1.9电路图解:(a (2211R u R u R u i i f o +-= (b 1(1fo i R u u R =+(c 22111212i i o u R R R u R R R u +=(d (/1(44333434212211i i f i i
6、f ou R R R u R R R R R R R u R u R u +-=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o U 的表达式,并求出o U 的值;(2 说明运放A 1、A 2各组成何种基本运算电路。 图1.6 习题1.10电路图解:A 1 反相比例电路; A 2反相加法电路 1112110i i o u u R R u -=-= V u u u u u R Ru R R u i i o i o i o 5.710(5(51212145235=-=+-=-=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o i1i2i35(53u u u u =-
7、+,并且要求电路中最大的阻值不超过100K ,试画出电路图,计算各阻值。 解:i1i2i3i1i2i3f f f i1i2i31235(53(52515(o u u u u u u u R R Ru u u R R R =-+=-+=-+ f f f 1235,25,15R R RR R R =取=k R f 100,则12320K ,4K , 6.67K ,R R R = R 3取6.8K 100/20/4/6.8 2.18K p R =,取2.2K 1.12 采用一片集成运放设计一个运算电路,要求关系式为o i1i210(u u u =-,并且要求电路中最大的阻值不超过200K ,试画出电
8、路图,计算各阻值。 解:R f u i1u i22323111211(10i fi f i i o u R R R R R u R R u u u +-=-=取=k R f 100 则=K R 101 =K R 102 =K R 10031.13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ou 的表达式;(2若选151k ,R = 23390k R R =,当o i 100u u =-时,计算电阻4R 的阻值;(3直接用2R 代替T 形网络,当151k R =,o i 100u u =-,求2R 的值;(4比较(2、(3说明该电路的特点。解:(12423421/R
9、 u R R R R R R u o i +-= i i o u R R R R R R u R R R R R R R u 1432324242312/(+-=+-=(2 232344u 139*90/10051R R R R R R A R +=-=-435.2k R =,取36K (3 2u 1(100515100k R A R =-=-=(4 由(2、(3分析可得:用T 型网络代替反馈电阻R 2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:(1 o1u 、o 2u 、o3u
10、 及o u 的表达式;(2当123R R R =时,o u 的值。解:11i o u u = 22i o u u = 33i o u u =321321231231132132/i i i o u R R R R R u R R R R R u R R R R R u +=当 R R R R =321 时, (31321i i i o u u u u +=4.15 电路如图1.9所示,运放均为理想的,试求输出电压o u 的表达式。 图1.9 习题1.15电路图解:(a 11211(i o u R R u +=245145122451451(1(1(i i i o o u R R u R RR
11、R u R R u R R u +-=+-= (b 11211(i o u R Ru +=265145122651451(i i i o o u R R u R RR R u R R u R R u -+-=-=1.16 积分电路如图1.10所示。设u C (0 = 0,在t = 0时输入阶跃电压i 1V u =-,若1ms t =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:o 01f1f1(1d tt u R C R C =-=, 所以 3o 1f10(1ms10V u R C -=,1f 0.1(msR C =可选择1100k R =,f 0.01F C
12、=。1.17 电路如图1.11(a所示,已知运放的最大输出电压om U = 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im U 。图1.11 习题1.17电路图解:-=-=dt u t u RC u i 1000d 1i o , U om =12V , T=0.1s U im =0.24V 1.18 电路如图1.12所示,运放均为理想的。(1A 1、A 2、和A 3各组成何种基本电路;(2写出o u 的表达式; 图1.12 习题1.18电路图解:A 1组成减法电路,A 2组成积分电路,A 3为电压跟随器(1(211211111i
13、i f i fffi f o u u R R u R R R R R u R R u -=+-=-=-=dt u u C R R R dt u C R u u i i f o o o (121211221.19 图 1.13(a所示的反相微分电路中,当输入信号i u 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o u 的波形。 图1.13 习题1.19电路图解:微分器的输出为:idu dt o u iR RC=-=- 在20T t 时,输入信号为om om 4i U u U t T =- ,则有(om d 4d i o u U RCu t RC t T =-= 在T t T 2
14、时,输入信号为om om 43i U u U t T =-+ ,则有(om d 4d i o u U RCu t RC t T=-=- 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。 t1.20 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o u 与各输入电压之间的关系式;(2当123456R R R R R R R =时,写出输出电压o u 的表达式。 图1.14 习题1.20电路图解:23231411411(i i o u R R R R Ru R R u +-= -=dt u CR dt u C R u i oo 351611 当
15、R R R R R R R =654321时-=dt u u u RCu i i i o (13211.21 电路如图1.15(a 所示,设运放为理想器件,(1求出门限电压U TH ,画出电压传输特性(u o u i ,(2输入电压的波形如图1.13(b 所示,画出电压输出波形(u o t 。 图1.15 习题1.21电路图解:(1门限电压U TH =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THU,并画出电压传输特性曲线。图1.16 习题1.22电路图解:REFiREFiUuURRRuRRRu3132212211+=+=+=-u输出状态翻转时,-+=uu,TH
16、iUu= VUTH5.1-=u i 1.23 电路如图1.17所示,已知运放最大输出电压omU=12V,试求出两电路的门限电压THU,并画出电压传输特性曲线。图1.17 习题1.23电路图解:o TH o TH u U u R R R U R R R u 3132212211+=+=+V u o 6=输出状态翻转时,0=-+u u , V U TH 3= 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TH U ,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o u 的波形。 图1.18 习题1.24电路图解:o REF o
17、 REF u U u R R R U R R R u 3132212211+=+=+TH i U u u u =-+,V u o 6= V U TH 3=+,V U TH 1-=- u i(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U om = 15V :(1A 1、A 2、和A 3各组成何种基本电路;(2若i 5sin u t =(V,试画出与之对应的u o1、u o2和u o 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） ui 5V 0 -5V t uo1 10V 0 -10V t uo2 6V uo 0 -6V t 各点电压输出波形图
