模拟电子技术习题解答

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SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#

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：

① 电路中的集成运放工作在哪个区域(非线性区，线性区)； ② 集成运放的作用(开关元件，放大元件)；

③ 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)

① 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； ② 抑制频率低于100Hz的信号； ③ 在有效信号中抑制50Hz的工频干扰； ④ 抑制频率高于20MHz的噪声。 解：①带通；②高通；③带阻；④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)。

RF R1 . Uo + A . Ui C R R R + C C Uo - Ui . . - （a） （b）

C R + Ui - R3 C R + R － 2 Uo - RF . Ui R1 R C C R2 . Uo . 2C . A

（c） （d）

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=R1=RF=10kΩ,C=μF，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。

解：（1）特征频率 f0通带电压放大倍数

AupA01RF1012 R11011 3A011159Hz 362πRC23.1410100.110电路的等效品质因数：Q•由：Au1f1f1()2jf0Qf0得：Auf2ff1()2jf0f0

设-3dB截止频率，fpkf0，则有1k2jk2 由此解得k=，故fp=×159=202Hz

（2）在f=f0处，Au=Aup=2，增益为20lgAu6dB

在f=10f0处，增益为40634dB 在f=100f0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=10sinωt时，试画出uo

的波形图(在时间上要对应)。设Uz=±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UREF=－3V，稳压管的反向击穿电压Uz=±5V，电阻

R1=20kΩ,R2=30kΩ：

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uI是图P7-8(b)所示幅度为±4V的三角波，试画出比较器相应的输出电压uo的波形。

UREF R2 uI R1 VDz A uO

（a） （b）

解：①：门限电平为：UT②输出电压波形如图所示。

图 P7-6

R1UREF2V，输出特性如图所示 R2

题 7-7 在图P7-7(a)所示电路中，设集成运放A1、A2、A3、均为理想运放，且其最大输出电压为UOPP=±12V。① A1、A2和A3各组成何种基本应用电路

② A1、A2和A3各工作在线性区还是非线性区

③ 若输入信号Ui=10sinωt(V)，请在图P7-9(b)上画出相应的uo1、uo2和

uo3的波形，并在图上标出有关电压的幅值。

20kΩ uI 20kΩ 10kΩ uO1 A1 10kΩ A2 R uO2 A3 ±6V uO3

（a）

（b） 图 P7-7

解：①A1组成反相器，A2组成比较器，A3组成跟随器（缓冲器） ②A1、A3工作在线性区，A2工作在非线性区；

③

题 7-8 在图P7-8(a)电路中，设A1、A2均为理想运放，稳压管的Uz＝±4V，电阻R2=R3=10kΩ，电容C=μF，当t=0时电容上的电压为零。输入电压uI是一个正弦波，如图P7-8(b)所示，试画出相应的uo1和uo2的波形，在图上注明电压的幅值。

VDz uI R1 R2 uO1 R3 C A1 A2 uO2 （a）

（b）

图 P7-8

解 ：A1过零比较器；A2积分电路

A2:u+=u-=0; uo2uC uo1=i1R2=iCR2

uo2uC11idtuo1dtUo2(0)500uo1dt CCR2Ct=0~1ms时，uo2=-500×(-4)(t-0)=2000t t=1ms时, uo2=2000*=2V t=1~2ms时, uo2=-2000+2 t=2ms时, uo2=-图 P7-9

RF UREF R2 uI R1 R uO VDz A 2000

在图P7-9所示的滞回比较器电路中，已知R1=68kΩ，R2＝100kΩ，RF=200kΩ，

题 7-9

R＝2kΩ，稳压管的Uz＝±6V，参考电压UREF＝8V，试估算其两个门限电平UT+和UT－，以及门限宽度ΔUT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-Uz；UI为输入电压。 当U+=U-时，输出电压的状态发生改变。

uRFR2200100161UREFuo8uouo

R2RFR2RF30030033比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状。

当uoUz,当UI逐渐增大时，使Uo由+Uz跳变为-Uz所需的门限电平UT+

UT+RFR216122UREFUZ6=

R2RFR2RF333当uoUz,当UI逐渐减小时，使Uo由-Uz跳变为+Uz所需的门限电平UT-

UT-RFR216110UREFUZ6=

R2RFR2RF333回差（门限宽度）UT：

ΔUT=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UT+和UT－以及门限宽度ΔUT，并画出正向输入滞回比较器的传输特性。 RF uI UREF R2 R1 A R uO VDz

图 P7-10

解：u-UREF=8V;

R220010021ui+uo=ui+uo u+=ui+uo=

100+200100+20033R2+RfR2+RfRf当u-=u+ 时跳变： 8=21ui+(±Uz)o，此时的uI对应门限电平: 333131 UT+=×(8+×6)=15V UT-=×(8-×6)=9V2323

ΔUT=159=6V

题 7-11 在图P7-14所示电路中 ① 分析电路由哪些基本单元组成；

② 设uI1=uI2=0时，电容上的电压Uc=0，uo=±12V，求当uI1=－10V，时，经过多少时间uo由+12V变为-12V。

1μF uI1 R1 100kΩ AR3 u1 uO I2 R10kΩ 2 100kΩ A2 R4 10kΩ R5 2kΩ 图 P7-11

解：①A1构成的电路为积分电路，A2为比较电路 ②

uo11RuI1dt1RuI2dt11031106(uI1dt1C2C100uI2dt)10(uI1dtuI2dt)

当uI1=－10V，uI2=0时，uo110(uI1dtuI2dt)100t

当uRo=+12V时，u5RRuo2V

45当uu时，即100t>2V时，uo=+12V变为uo=-12V 100t=2，t=

7-12 设图P7-12中各集成运放均为理想运放： ① 分析A1、A2、A3、A4和A5是否“虚地”或“虚短”； ② 各集成运放分别组成何种基本应用电路

③ 根据电路参数值写出uo1、uo2、uo3和uo4的表达式；

I2=0u

④ 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：①A1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。

②A1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。

③ uo1uo2ui4

100100100ui1ui2ui3ui10.2ui25ui3 10050020100100100uo1(1)uo22uo12uo22ui10.4ui210ui32ui4 50505010011uo4udtudt10uo3dt o336o3RC10010110uo3④uI1＝1V，uI2＝－1V，uI3=－，uI4=时，

uo1ui10.2ui25ui310.22.51.7V；uo2ui40.5V；

uo32ui10.4ui210ui32ui420.4512.4

uo410uo3dt24t

当t=1s时uo4 和uo5 分别等于uo4=24V，uo5= -15V

uI1 100kΩ uI2 500kΩ uI3 20kΩ 100kΩ 100kΩ 1μF 100kΩ 10kΩ 10kΩ A1 uO1 50kΩ uI4 50kΩ A3 uO3 100kΩ A4 uO4 100kΩ A2 uO2 A5 uO5

图 P7-12

题 7-13将正弦信号uI=Umsinωt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Um=15V，而且：

① 图(a)中稳压管的稳压值Uz=±7V；

② 图(b)中稳压管参数同上，且参考电压UREF=6V，R1=R2=10kΩ； ③ 图(c)中稳压管参数同上，且UREF=6V，R1=Ω，R2=50kΩ，RF=10kΩ。

uI R VDz UuO uO UREF uI R2 R1 VDz uO A A

（a） （b）

RF UREF uI R2 R1 A R uO VDz （c）

解：①图（a）

图 P7-13

②稳压管参数同上，且参考电压UREF=6V，R1=R2=10kΩ；

R1R2UREFui0 R1R2R1R2代入得到 uiR1UREF6V R2当ui＜6V时，uo=+UZ=+7V；当ui＞-6V时，uo=-UZ=-7V。波

③图(c)中稳压管参数同上，且UREF=6V，R1=Ω，R2=50kΩ，RF=10kΩ。 由图可以看出uRfR2UREFuo;u-ui R2RfR2Rf可求出上下门限电平分别为

UT+=RfR2+RfRfR2+RfUREF+R21050Uz=×6+×7=6.8V

R2+Rf50+1050+10UT-=UREFR21050-U=×6-×7=-4.8V

R2+Rfz50+1050+10当uI>时，uo将从+7V跳变为－7V； 当uI<时，uo将从－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A1、A2的最大输出电压UOPP=±12V，二极管的正向导通电压UD＝，试画出对应的输出电压波形。

uA R R uI uB VD1 A1 uO R R VD2 RL A2 图 P7-14

解：ui>UA时，A1输出为正，uo1=+12V，VD1导通；必然大于UB，A2输出为负，

uo2=-12V，VD2截止，输出电压等于=

uiUB