4篇1章习题解答

题 4.1.7 波形发生器的原理电路如图题 4.1.7 所示。 (1) 当调节 R w ，使 v S=0 时，分别画出 v O1 和 vO2 的波形，并求两个电压波形的幅度比； (2) 写出 v O2 波形的频率 f 的表达式； (3) 当 v S 在小范围内变动时(例如调节 Rw 使 v S＞0)， 对 v O2 波形有何影响?试定性说明之。
（2）v O2 波形的频率 f 可以从波形图中求取。
v02 (t )

R2 VZ T R VZ 2 VZ R1 ( R3 R4 )C 2 R1 R2 R 1 ， f0 1 R1 4( R3 R4 )C R2
所以， T 4( R3 R4 )C
（3） 当调节 Rw ， 使 v S>0 时， 由于在 v01 VZ 期间， 电容 C 的充电电流减小， 而在 v01 VZ 期间，电容器 C 的放电电流增大，使得 v O2 波形出现不对称的三角波（T 1 ＞T 2 ） ，其波形如 图（b）所示。并由图可得：

VZ VS R2 R VZ T1 2 VZ R1 ( R3 R4 )C R1
VZ VS R2 R VZ T2 2 VZ R1 ( R3 R4 )C R1
所以： T1 2
R2 VZ ( R3 R4 )C R1 VZ VS R2 VZ ( R3 R4 )C R1 VZ VS
输入电压波形如图（d） ，试画出 v O1 、v O2 和 vO3 的波形。
图题 4.1.2
解： v o1 、 v o 2 和 v o 3 的波形分别如图(a)、(b)和(c)所示。
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பைடு நூலகம்
题 4.1.3
波形变换电路如图题 4.1.3（a）所示，其输入电压 v S 的波形如图（b） ，试在图（b）
上画出输出电压 v O 的波形。
vo1
3R1 v S 3 2 sin t 6 sin t （V） R1
而 v o1 的限幅值为±（VZ+VD ）=±4. 7V，其波形如图(a)所示。 (b) 电路是具有反馈式输出限幅的过零比较器。当 v S 0 时， v02 4.7 V；当 v S 0 时，
第四篇 第 1 章习题
题 4.1.1 试分别画出图题 4.1.1 所示各电路的电压传输特性曲线。
图题 4.1.1
解：(a) 电路是同相输入的单限比较器，其电压传输特性如图解 4. 1. 1（a）所示。 (b) 电路是反相输入的过零比较器，其电压传输特性如图解 4. 1. 1（b）所示。 (c) 电路是反相输入的滞回比较器，由于 v( )
均为 4V，二极管正向压降为 0.7V，试画出各电路输出电压波形，并指出各电路的特点。
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图题 4.1.4
解：图中各电路都具有反馈回路，而且都有稳压二极管，解题时是放大器还是比较器容易 混淆。 (a) 电路是具有输出限幅的反相放大器，电路中通过电阻引入了负反馈，因此构成了运算电 路，其中稳压管的作用是输出电压限幅。输出电压为：
一定时间后，发光二极管自动熄灭。试说明其工作原理，并问发光二极管能亮多长时间？
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图题 4.1.11 解：用集成定时器 555 构成单稳态触发器，单手触模金属片时，相当于低触发端输入低电 平，所以 555 输出翻转为高电平，发光二极管亮。此时，电路内部的放电管截止，电源经 电阻 R 对电容充电， 当电容器上的电压超过高触发端 V6 所需要的电平时， 输出变为低电平， 指示灯熄灭。所以发光二极管亮的时间为： t =T w ≈1.1RC=1.1×200×103 ×50×10-6 =11 秒 题 4.1.12 为 5V。 (1) 画出 v I、v 2 、v C 及 v O 的波形； (2) 计算输出脉冲的宽度。 由 CC7555 构成的单稳电路如图题 4.1.12 所示，v I 为 1kHz 的方波信号，其幅度
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题 4.1.6
图题 4.1.6 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
（即高、低电平信号） ，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 V O 与 I 关系的传输特性。
图题 4.1.6
T2 2
显然，如果 v S＜0，则 v O2 的波形将 T 2＞T 1，而表达式互换。
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题 4.1.8
集成定时器可以连接成脉冲宽度调制电路， 如图题 4.1.8 所示， 试画出调制后的输
出电压 v O 波形。
图题 4.1.8
解：因为集成定时器的第 5 条引脚外加电压之后，定时电容的充电和放电时间就随之变化，
v02 4.7 V。 vo 2 的波形如图(b)所示。
vo 3 的波形如图(c)所示。 (c) 电路是具有输出限幅的滞回比较器。 当 v o 3 为高电平 4.7 V 时，
二极管 D1 导电，D2 截止，阈值电平为V( ) 0.7 V；当 v o 3 为低电平 4.7 V 时，二极管 D1 截止，D2 导电，阈值电平为 V( ) 0.7 V。 当 v S 增 大 到 v S 0.7 V 时 ， v o 3 从 0.7 V 翻 转 到 － 4.7V ； 而 当 v S 减 少 到
图题 4.1.7
解： （1）当调节 RW ，使 v S 0 时，v O1 输出为方波，幅度为±VZ；v O2 为三角波，其幅度为
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V R2 R VZ 。两个电压波形的幅度之比为： o1m 1 。v O1 和 v O2 的波形如图(a)所示。 R1 Vo 2 m R2
T 1 (v01 v S )dt v02 (0 ) 0 ( R3 R4 )C
v S 0.7 V 时， vo 3 从 4.7 V 翻转到＋4.7V。波形图如图(c)所示。
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题 4.1.5 图题 4.1.5 所示电路为方波-三角波产生电路。 （1）试求其振荡频率，并画出 v O1 、v O2 的波形。 （2） 若要产生不对称的方波和锯齿波时， 电路应如何改进？可用虚线画在原电路图上。
解： （1）A1 引入负反馈，构成电流—电压变换电路，A1 工作在线性区。A2 引入正反馈，是 一个反相的滞回比较器，比较器输出接有限幅稳压管，所以电路工作在非线性区。 （2）A1 的输出电压为： vo1 I R1 。 当 vo1 VTH
R3 R4 6 5 5.5 V 时，输出υo =-5V； R3 R4 R3 R4
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实现了脉冲宽度的调制作用。输出波形如图所示。
题 4.1.9
用集成定时器组成的过电压监视电路如图题 4.1.9 所示， v x 是被监视电压， 试说明
电路实现监视的原理。
图题 4.1.9
解：在该电路中，CC7555 与电阻、电容构成多谐振荡器，其中引脚 1 是 CC7555 的接地端。 当被监视电压 v x 小于设定值（≈VZ+VBE ）时，三极管 T 截止，CC7555 的引脚 1 悬空，发 光二极管不亮。 当被监视的电压 v x 大于设定值 （≈VZ+VBE ） 时， 三极管 T 饱和导电， CC7555 的引脚 1 接地，CC7555 组成的多谐振荡器振荡，管脚 3 将输出脉冲波，因此，发光二极管 闪烁发光而报警。 题 4.1.10 (1) 选用 CC7555 型集成定时器设计一个要求产生 20 µS 延时时间的脉冲电路，其电路 参数为 V DD =5V，V OL =0V，R =91kΩ； (2) 如果 V OL =0.2V，试用上述参数求此时的输出脉宽。
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解：(1) 延时电路是一个单稳态触发器，单稳态的输出脉宽就是延迟时间。其电路如图所 示：
因为单日稳的延迟时间近似为，
T 1.1RC 所以 C
Tw 20 10 6 200 pF 1.1R 1.1 91 10 3
（2）如果 V0L =0. 2V，则输出脉冲宽度为
Tw RC ln
图题 4.1.5 解：(1) v 01 、 v 02 的波形如图所示。
T 4 RC
f0
R1 5.1 4 5.1 10 3 0.047 10 6 0.326 10 3 （S） ，所以 R2 15
1 3067Hz T
（2）若要产生不对称的方波和锯齿波，电路有多种改进方法。例如可以在运放 A2 的同相 端接上一个可调电源，如参见题 4.1.7 所示。
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当 vo1 VTL 所以，当 I
R3 R4 6 (5) 0.5 V 时，输出υo =+5V。 R3 R4 R3 R4
5.5V 0.5V 0.055mA 时，输出υo =-5V；当 I 0.005mA 时， 100 100
输出υo =+5V。 υo 和 I 之间的传输特性如图所示。
图题 4.1.12
解： （1）图中 RC 为电路中的定时元件，输入电路中的 2K 和 0.01μF 为微分电路，将宽脉 冲输入变为窄脉冲触发。当 555 定时器的低触发输入 v 2 为高电平时，电路处于稳定状态， 此时输出 v 0 为低电平，内部的放电管导电，电容两端建立不起电压即 vC 0 ，此时，高触 发端 v 6 也为低电平，内部触发器 R=S=0，所以，集成定时器 555 的输出状态保持不变，处 于稳定状态。 当低触发端 v 2 加入负脉冲后，电路立刻进入暂稳态：输出翻转为高电平，内部放电管
2 1 1 3 vo 2 vo ，当 vo Vz 时， 3 3 3
VTH 4 V；当 vo Vz 时， VTL 0 V，所以电压传输特性如图解 4. 1. 1（c ）所示。
(d) 电路是同相输入的滞回比较器，由 于 v( )
R2 R1 vI vo 3 V，当 R1 R2 R1 R2
图题 4.1.3
解：题目中的电路是带稳压管反馈式限幅的基本比较器，其阈值电平 VT=3. 6V，高电平输 出电压 VOH=5－3.6=1.4V，低电平输出电压 VOL=－3.6-0.7=－4.3V。所以输出电压 v o 的波 形如图所示。
题 4.1.4
在图题 4.1.4(a)～(c)电路中，设输入信号 v s =2sinωt V，稳压管 DZ1 、D Z2 的稳压值
VCC VOL 5 0.2 RC ln( ) 1.06 RC 2 1 VCC VCC 5 3 3 1.06 91 10 3 200 10 12 19.3s
题 4.1.11
图题 4.1.11 所示为一简易触摸开关电路。当手摸金属片时，发光二极管亮，经过
vo 6 V 时，VTL v I 1.5 V；当 vo 6 V 时，VTH v I 7.5 V。所以电压传输特性如
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图解 4. 1. 1（d ）所示。 (e) 是一个窗窗口比较器， 当 v I 3 V 时， D1 导电、 D2 截止， v02 V0 ， v0 5 V； v01 V0 L ， 当 3V v I 3V 时， v01 V0 H 、 v02 V0 H ，D1 截止、D2 截止， v0 5 V；当 v I 3 V 时， v01 V0 H 、 v02 V0 L ，D1 截止，D2 导电， v0 5 V。其电压传输特性如图解 4. 1. 1 （e）所示。
＊其中的 (e)R1 和 R2 应该有参数，否则当某个运放输出低电平时，不一定能断定稳压管击 穿，即输出负电平要具体分析，经计算应取 R1=10K， R2 =5K 时，上述传输特性画的正确。 而运放输出都是高电平时，两只二极管都截止，正向稳压管击穿，输出为+5V。
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题 4.1.2
已知三个电压比较器的电压传输特性如图题 4.1.2（a） 、 （b） 、 （c ）所示，它们的