模拟电子书后习题答案第9章(1)

解：源自文库
R1 R2 10k
R=0.16k
【9-6】简述开关电容滤波电路的特点。 解： 1. 易集成，单片集成化。 2. 其时间常数依赖于电容的比值， 可以实现大时间常数， 且滤波器的参数准确性和稳 定性高。 3. 与数字滤波器相比，它可以对模拟量的离散值直接进行处理，不需要模/数转换器， 省略量化过程。 【9-7】什么是调制？什么是调幅、调频和调相？什么是解调 ？ 解： 将低频信息加载到作为信息载体的高频信号上，以便传输的信号处理过程，称为调制； 解调是调制的逆过程，是指将调制信号与载波信号分离的信号处理过程。 用调制信号改变载波信号的幅度、频率、相位，相应的调制方法分别称为调幅、调频和调 相调幅波的特点是频率与载波信号的频率相等，幅度随输入信号幅度的变化而变化；调频 波的特点是幅度与载波信号的幅度相等，频率随输入信号幅度的变化而变化；调相波的特 点是幅度与载波信号的幅度相等，相位随输入信号幅度的变化而变化。 【9-8】 电路的波形图如图 9.11.4 所示， 它是什么调幅波形？在图中标出调制信号和载波 信号。
R1 R2 R3 Rf 10k ，计算 u o ?
K xy x y u
uO1
K xy x y
R
2
R
f
R
i
3
uO2
R1
A
uO
图 9.11.10 题 9-17 电路图
【9-18】电路如图 9.11.11 所示，设所有器件均为理想的，乘法器的 K 0.1V1 ，参考电 压 U REF a0 ，而 a1 、 a 2 、 a 3 都是系数，求 U o 的表达式。
解： 下边带： ( f c F2 ) ~ ( f c F1 ) ，上边带： ( f c F1 ) ~ ( f c F2 ) 【9-10】 一个调幅电路，调制信号的频率为 10kHZ~20kHZ，载波信号频率为 10MHZ， 试画出该调幅波的频谱图。 解：
【9-11】图 9.11.6(a)和(b)均为调幅波电路原理图，问同步检波器和峰值检波器分别可以 对哪一种调幅波电路进行解调，为什么？
第6章
集成运算放大器基本应用电路
182
图 9.11.4
题 9-8 波形图
解： 标准调幅波， （a）为调制信号， （b）为载波信号。
【9-9】如图 9.11.5 所示，如果 F1 和 F2 分别表示调制信号频率的上下限， f C 为载波信 号频率，试写出上下边带范围。
图 9.11.5
题 9-9 频带图
1 Kui2 dt RC
K xy x y R2 R1
uo1
ui2

A
ui1
R
图 9.11.8
uo
题 9-15 电路图
解： 1. 2. 要求 uI2＞0，即为正极性，该电路只能在第一、第二象限工作。
uo
R2 1 u i 1 ，该电路具有除法运算功能。 R1 K u i 2
3.
uo 1V
【9-16】 图 9.11.9 中的运算放大器和模拟乘法器都具有理想的特性，求 u o 的表达式， 已知 U REF 0 。
1s
RC
100s ，可求得 330pF
C
0.033F ；可取 C=3300pF
【9-13】锁相环有什么特点？如何利用锁相环实现调频信号的解调？ 解： 锁相环电路是一个自动相位控制系统，在输入信号频率改变或含有噪声的情况下，产 生与输入信号频率保持同步的输出信号。环路锁定时，其输出信号频率与输入信号频率相 等，二者保持一个固定的相位差值。 调频波的特点是频率随调制信号幅度的变化而变化。当载波信号的频率与锁相环的固 有振荡频率 ω0 相等时， 压控振荡器输出信号的频率将保持 ω0 不变。 若压控振荡器的输入 信号除了有锁相环低通滤波器输出的信号 uc 外，还有调制信号 ui，则压控振荡器输出信号 的频率就是以 ω0 为中心，随调制信号幅度的变化而变化的调频波信号。由此可得调频电 路可利用锁相环来组成，由锁相环组成的调频电路组成框图如图所示。
C
K xy
uo3
R R
K xy
M2
x y
ui
x y
M1
R
uo1
U REF
A1
uo2
A2
uo
图 9.11.12
题 9-20 电路图
解： M1 构成平方电路，A1 构成积分器，M2 和 A2 构成开平方电路。整体为一个均方根电 路。
uo1 Kui2 uo2 uo 1 Kui2 dt RC
第6章
集成运算放大器基本应用电路
186
uo
RF R R uI F uo1 F uo2 R1 R2 R2
(uI uo1 uo2 ) 8.75V
【9-19】用集成运放和模拟乘法器组成实现 f ( x) a0 a1x a2 x2 a3x3 的运算电路。 解：
U REF a 0
R
R/10a 2
R R
Kxy
x y
Kxy uo1
x y
R/100a3 uo2
A
uo3
A
uo
ui
R
R/a1
R/2
【9-20】电路如图 9.11.12 所示。已知模拟乘法器及集成运放均为理想器件，电容 C 上 的初始电压为零，ui 为一交流输入电压。试说明 M1、A1、M2 和 A2 各组成什么电路，写出 uo1、uo2 和 uo 的表达式，并分析该电路的功能。
【9-15】设图 9.11.8 中模拟乘法器(K > 0)和运算放大器均为理想器件。 1．该电路能在几个象限工作？ 2．推导 uo 与 ui1、ui2 之间的关系式，指出该电路具有何种运算功能。 3．设 K=0.1V-1，R1=10k，R2=1k，ui1 和 ui2 极性相同且绝对值均为 10V，问输出电 压 uo=？
第6章
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183
(a)
图 9.11.6
(b) 题 9-11 电路图
解： （a）同步检波； （b）峰值检波； （a）图产生的为双边带信号，无法用峰值检波。 【 9-12 】 对于峰值检波器电路，调制信号的频率范围 100Hz ～ 10kHz ，载波信号频率 1MHz，峰值检波器的负载 R=3k，试计算电容参数和选择检波二极管的型号。 解： 根据峰值检波电路的原理，其时间常数应远大于载波信号的周期，才能保证将载波信 号滤出；而又必须远小于调制信号的周期，才能保证输出能跟上调制信号的变化。故有
【9-1】 在下列各种情况下， 应分别采用哪种类型(低通、 高通、 带通、 带阻)的滤波电路？ 1．抑制 50HZ 交流电源的干扰； 2．处理具有 1kHZ 固定频率的有用信号； 3．从输入信号中取出低于 2kHZ 的信号； 4．抑制频率为 100kHZ 以上的高频干扰。 解： 1. 带阻；2. 带通；3. 低通；4. 低通。
U R E F a0
R
R / 1a 02
R R
Kxy
x y
Kxy
uo1
x y
R / 1 0a0 3 uo2
A
uo3
A
uo
ui
R
R/a1
R/2
图 9.11.11 题 9-18 电路图
解：
2 uo 1 K u 2.5V I
uo2 K uI uo1 K 2 uI3 1.25V
R2 R2
U i
C R1
R1
C1
A
R3
(a )
U U o i
A
R3
(b )
U o
图 9.11.2 题 9-4 电路图
解：
第6章
集成运算放大器基本应用电路
181
（a）高通滤波器，
Uo R 1 1 ， 截止频率 f 0 2 Ui R1 1 j 0 2πR1C1

（b）低通滤波器，
第6章
集成运算放大器基本应用电路
184
【9-14】 有一个频率合成电路如图 9.11.7 所示。已知 f R 1000kHz ，分频系数 M=5、 N=10，写出信号的频率 f o ？
fR / M
fR
分频器 M 分频器 N
fO / N
f0 PLL
f0
图 9.11.7
题 9-14 方框图
解： fR/M=fo/N f0=N/M* fR=2000kHz
【9-2】试说明图 9.11.1 所示各电路，属于哪种类型的滤波电路，是几阶滤波电路，图(b) 中 R2C2 R1C1 。
R1 Rf R2 C2
U i
C R
A
U o U i
C1 R1
A1
A2
U o
(a )
(b )
图 9.11.1
题 9-2 电路图
解： （a）一阶高通滤波器； （b）二阶带通 【9-3】设一阶 LPF 和二阶 HPF 的通带放大倍数均为 2，通带截止频率分别为 3kHZ 和 2kHZ，试用他们构成一个带通滤波电路，并画出频率特性。 解： 把二者串联即可。 【9-4】 分别导出图 9.11.2 所示各电路的传递函数， 并说明他们属于哪种类型的滤波电 路?写出通带截止频率的表达式。
第6章
K xy x y R1 R2
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185
UREF

A
ui
图 9.11.9 题 9-16 电路图
uo
解： 在保证 VREF>0 的条件下， 乘法器引入的是负反馈， 用虚短、 虚断的概念不难得到： uo= （1/K） （1+R1/R2） （ui/UREF） 【9-17】 电路如图 9.11.10 所示， 设图中器件均具有理想的特性， 且 Ui 5 V, K 0.1 V 1 ，
Uo R 1 1 ，截止频率 f 0 2 Ui R1 1 j 2πR2C
0
【9-5】 在图 9.11.3 所示电路中， 已知通带放大倍数为 2， 截止频率为 1kHZ， C1＝C2=1 μF 。 试选取电路中各电阻的阻值。
R1 R2
Ui(s)
R C1
M
R C2
P
A
Uo(s)
图 9.11.3 题 9-5 电路图