模拟电子电路读图

模拟电子电路读图
习 题
1 电路如图1所示，其功能是实现模拟计算，求解微分方程。

（1）求出微分方程； （2）简述电路原理。

图 1
解：（1）设A 1、A 3的输出电压分别为u O 1、u O 3。

由于每个集成运放均引入了负反馈，根据“虚断” 和“虚短”可得下列关系式及微分方程：
)(d d )d (1 d 1)
(I 41365742O
863O O 7
86
562
3I 1
34O1
4O O 786
56O3O32
3I 1
3O1=-
++
⋅+⋅
+
-
-=-
=-
+=
-
-=⎰⎰u C
R R R C
R R R R R u R R R t
u t
u R R R R R R R u R R C
R t u
C R u u R R R R R u u R R u R R u
（2）当参数选择合适时，输入合适u I ，便可在输出得到模拟解u O 。

2图2所示为反馈式稳幅电路，其功能是：当输入电压变化时，输出电压基本不变。

主要技术指标为
（1）输入电压波动20％时，输出电压波动小于0.1％；
（2）输入信号频率从50～2000Hz变化时，输出电压波动小于0.1％；
（3）负载电阻从10kΩ变为5 kΩ时，输出电压波动小于0.1％。

要求：
（1）以每个集成运放为核心器件，说明各部分电路的功能；
（2）用方框图表明各部分电路之间的相互关系；
（3）简述电路的工作原理。

提示：场效应管工作在可变电阻区，电路通过集成运放A3的输出控制场效应管的工作电流，来达到调整输出电压的目的。

图 2
解：（1）A1：反相比例运算电路；A2：半波精密整流电路；A3：二阶低通滤波器；T：等效成可变电阻。

（2）图2所示电路的方框图如解图2所示。

解图2
（3）当参数选择合适时，若u i 幅值增大导致u O 增大，则r d s 减小，使得u O 1、u O 2减小，从而使u O 减小，趋于原来数值。

过程简述如下：
u I ↑→u O ↑→r DS ↓→u O1↓→u O2↓ u O ↓←
若u i 幅值减小，则各物理量的变化与上述过程相反。

3 在图2所示电路中，参数如图中所标注。

设场效应管D-S 之间的等效电阻为r d s 。

（1）求出输出电压u O 与输入电压u I 、r d s 的运算关系式；说明当u I 增大时，r d s 应如何变化才能使u O 稳幅？
（2）当u I 为1kHz 的正弦波时，定性画出u O 和u O 2的波形。

（3）u O 3是直流信号，还是交流信号，为什么？为使u O 稳幅，当u I 因某种原因增大时，u O 3的幅值应当增大，还是减小，为什么？ （4）电位器R W 的作用是什么？
解：（1）列A 1反相输入端的节点电流方程可得
I ds
21ds 22
3O u r R R r R R R u ⋅+⋅
-
=∥∥
为了在u I 变化时u O 基本不变，u I 增大时r d s 应减小。

（2）A 2与D 1、D 2、R 6等组成半波整流电路，u O 2和u O 的关系为
⎩⎨⎧=-=) ( 0)
( O 2
O O O 2O 负半周正半周u u u u u 因此波形如解图3所示。

（3）u O 3为直流信号，因为A 3组成了 解图3 二阶低通滤波器，所以u O 3是u O 2的平均值。

u I 增大时u O 3应增大；因为只有u O 3增大r D S 才会减小。

（4）调零。

4 在图2所示电路中，设场效应管d-s 之间的等效电阻为r d s 。

为了使得输入电压u I 波动20％时，输出电压u O 波动小于0.1％，r d s 应变化百分之多少？
解：当u I 变化20％时，u O 变化0.1％。

根据 I ds
21ds 22
3O u r R R r R R R u ⋅+⋅
-=∥∥，
此时（
ds
21ds 22
3r R R r R R R ∥∥+⋅
）变化0.5%，即
ds
21ds 2r R R r R ∥∥+变化0.5% 。

5 五量程电容测量电路如图5所示，C X 为被测电容，输出电压u O 是一定频率的正弦波，u O 经AC/DC 转换和A/D 转换，送入数字显示器，即可达到测量结果。

（1）以每个集成运放为核心器件，说明各部分电路的功能； （2）用方框图表明各部分电路之间的相互关系； （3）简述电路的工作原理。

图 5
解：（1）A 1：文氏桥振荡电路；A 2：反相比例运算电路；A 2：C －AC （电容－交流电压）转换电路；A 4：带通滤波器。

（2）图5所示电路的方框图如解图5所示。

解图5
（3）文氏桥振荡电路输出频率为f 0的正弦波，经反相比例运算电路作用于被测电容，通过C-AC 电路转换成与电容容量成正比的交流电压，再通过中心频率为f 0的带通滤波器输出频率为f 0的交流信号，因此输出交流电压的幅值正比于电容容量。

为了保证在每个测量档内被测电容所转换的输出电压最大值均相等，C －AC 电路在不同档的反馈电阻阻值不同，容量越高的档，阻值越小，以保证转换系数的最大值基本不变。

6 电路如图5所示，试求解： （1）u O 1的频率；
（2）u O 2与u O 1的运算关系式；
（3）在五个量程中，u O 3与u O 2的各运算关系式； （4）A 4及其有关元件所组成的电路的中心频率为多少？
解：（1）u O 1的频率 Hz 400π210≈=
RC
f
（2）u O 2与u O 1的运算关系式 O3O13
W
4O2)03.001.0(u u R R R u ⋅=⋅+-
=～
（3）u O 3与u O 2的各运算关系式
X f 03 πj 2
C R f A u = 测量档自低向高R f 分别为1M Ω、100k Ω、10k Ω、1k Ω、100Ω。

（4）带通滤波器的中心频率 Hz 400)11(
1π2112
11
10
1
0≈+
=R R R C f
7 电路如图5所示。

回答下列问题：
（1）在不同量程下，u O 3与u O 2转换系数的最大值为多少？为什么这样设计？简述理由。

（2）为什么u O 1的频率和由A 4及其有关元件所组成的电路的中心频率相同？简述理由。

（3）二极管D 1～D 4的作用是什么？
解：（1）在不同量程下，u O 3与u O 2转换系数的最大值均为03.53 u A 。

为了保证在每个测量档内被测电容所转换的输出电压最大值均相等，以便作为所接A/D 转换电路的输入电压，C-AC 电路在不同档的反馈电阻阻值不同，容量越高的档，阻值越小，以保证转换系数的最大值基本不变。

（2）为了滤去其它频率的干扰和噪声，便于测量。

（3）二极管D 1～D 4起限幅作用，D 1、D 2限制A 2的输出电压幅值，D 3、D 4限制A 3的净输入电压幅值，以保护运放。

此外，在误操作（即带电操作）时，也为被测电容提供低阻放电回路，以保护测量电路。

8 直流稳压电源如图8所示。

（1）用方框图描述电路各部分的功能及相互之间的关系；
（2）已知W117的输出端和调整端之间的电压为1.25V ，3端电流可忽略不计，求解输出电压U O 1和U O 2的调节范围，并说明为什么称该电源为“跟踪电源”？
图8
解：（1）方框图如解图8所示。

解图8
（2）输出电压调节范围为
V 8.16~25.1REF
1
2
1O21O =⋅+=
-=U
R R R U U
因为在调节R 2时，U O 2的数值始终和U O 1保持相等，故称之为“跟踪电源”。

9 电路如图8所示。

已知W117的输出端和调整端之间的电压为1.25V ，3端电流可忽略不计，输出电流的最小值为5mA ；1和2端之间电压大于3V 才能正常工作，小于40V 才不至于损坏；晶体管T 1饱和管压降的数值为3V ；电网电压波动范围为±10％ 。

（1）求解输出电压U O 1和U O 2的调节范围；
（2）为使电路正常工作，在电网电压为220V 时，U I 的取值范围为多少？ （3）若在电网电压为220V 时，U I ＝32V ，则变压器副边电压有效值U 2约为多少伏？
解：（1）输出电压调节范围为
V 8.16~25.1REF
1
2
1O21O =⋅+=
-=U
R R R U U
（2）根据方程组
⎩
⎨⎧+=+=min 12Omax I max
12Omin I 9.01.1U U U U U U
输入电压的取值范围为22.1～37.5V 。

（3）变压器副边电压有效值
V 272
.1I 2≈≈U U
10 电路如图8所示。

回答下列问题：
（1）电路中各电容的作用；
（2）二极管D5的作用；
（3）调整管为什么采用复合管。

解：（1）滤波。

（2）保护W117，使电路在断电时C3有一个放电回路，而不通过W117放电。

（3）在负载电流一定时，减小A的输出电流；或者说，在A的输出电流一定时，增大负载电流。