模电第九章习题参考答案

第九章习题参考答案
注：习题9.1、9.3、9.4、9.8和9.9都略有改动。

9.1分别判断图9.42所示各电路是否可能产生正弦波振荡，并简述理由。

解：注：该题各图改为
C
O
u ()a ()
b
2
O
u ()
c
（a ）不能振荡。

在1T 的栅极断开反馈回路，加极性为正的信号，则由2T 射极反馈得到的信号极性为负，不满足振荡的相位平衡条件。

（b ）不能振荡。

虽然电路能够满足相位平衡条件，但是电路中放大电路的放大系数等于1，故不能同时满足幅度平衡条件。

（c ）可能振荡。

在1T 的栅极断开反馈回路，加极性为正的信号，则由2T 集电极反馈得到的信号极性为正，满足振荡的相位平衡条件。

9.2解：
（a ）原边线圈上端和副边线圈上端为同名端； （b ）原边线圈下端和副边线圈下端为同名端； （c ）原边线圈上端和副边线圈下端为同名端； （d ）原边线圈左端和副边线圈右端为同名端。

9.3分别判断图9.44所示各电路是否可能产生正弦波振荡，并简述理由。

注：该题各图改为
0.01
V +3
C
CC
V +()a ()
b ()
c ()
d
CC
V +1
C 3
（a ）可能振荡。

在晶体管射极断开反馈回路，加极性为正的信号，则由1C 反馈得到的信号极性为正，满足振荡的相位平衡条件。

（b ）不能振荡。

在晶体管基极断开反馈回路，加极性为正的信号，则由1C 反馈得到的信号极性为负，不满足振荡的相位平衡条件。

（c ）可能振荡。

在晶体管射极断开反馈回路，加极性为正的信号，则由2N 反馈得到的信号极性为正，满足振荡的相位平衡条件。

（d ）不能振荡。

在晶体管基极断开反馈回路，加极性为正的信号，则由2N 反馈得到的信号极性为负，不满足振荡的相位平衡条件。

9.4已知RC 振荡器如图9.45所示，已知215k ΩR =，3410k ΩR R ==，1215pF C C ==。

求： （1）振荡频率0f ； （2）1R 的取值范围。

解：
（1）频率03142
11
1kHz 22f R C R C ππ=
=≈
（2）由放大倍数21
13R A R =+> ，得到1
7.5k R <Ω。

9.5解： 由题01
1kHz 2f RC
π=
=，其中0.03μF C =，得 5.3k ΩR ≈。

设计电路如图9.1所示，其中2R 为负温度系
数的热敏电阻，1R 与2R 的阻值关系只需满足21/2R R >即可。

图9.1 习题9.5图
9.6解：
（1）由题Z U =±6V ，参考电压REF U =3V ，则
F 1
T+1F 1F
364V R R U R R R R =+=++
F 1
T-1F 1F
360V R R U R R R
R =
-=++
门限宽度T T+T-4V U U U ∆=-=。

电压传输特性如图9.2(a)所示。

（2）已知I u 为幅度为5V 的正弦波，则O u 的波形如图9.2(b)所示。

-u ()
a I /u I /u ()
b
图9.2 习题9.6图
9.7解：
（1）图示为反相输入单限比较器，则2
T REF 1
1V R U U R =-= （2）电压传输特性如图9.3所示。

O u
图9.3 习题9.7图
9.8解：注：题中（c ）图修改为
I
u 3V
（a ）图为单限比较器，阈值电压1
T REF 2
1V R U U R =-=-。

电压传输特性如图9.4(a)所示。

（b ）图为同相输入迟滞比较器， 由21
P I Z N 1212
R R u u U u R R R R =+=++，得阈值电压T10V U =，T26V U =。

电压传输特性如图9.4(b)所示。

（c ）图为反相输入迟滞比较器， 由21
P REF Z I 1212
R R u U U u R R R R =+=++，得阈值电压T10V U =，T24V U =。

电压传输特性如图9.4(c)所示。

（d ）图为窗口比较器，阈值电压T12V U =，T24V U =。

电压传输特性如图9.4(d)所示。

O
u /V
V
/V
()
a ()
b
图9.4 习题9.8图
9.9解：（注：题中REF 4V U =） （1）由21T+REF Z 1212R R U U U R R R R =
+++，21
T-REF Z 1212
R R U U U R R R R =-++，得12R R = （2）若Z 9V U =，则T+ 6.5V U =，T- 2.5V U =- （3）代入阈值电压公式，整理得REF 2V U = 9.10解：各输出电压波形如图9.5所示。

I /u O1/V
u O2/V
u O3/V
u --
图9.5 习题9.10图
9.11解：
将各元件参数值代入41322ln(1)R T R C R =+
，得0.2ms T ≈，则1
5kHz f T
=≈ 输出电压和电容电压的波形如图9.6所示，其中4T+Z 43 2.7V R U U R R =
≈+，4
T-Z 43
2.7V R U U R R =-≈-+ +6
-6
u u U U
图9.6 习题9.11图
9.12解：
三角波产生电路中321250Hz 4R f T R RC =
==，且2O O13
8V R u u R == 将电路中各元件参数代入，得：315k ΩR =，7.5k ΩR = 9.13解： 41132ln(1)0.096ms R T R C R =+
=，421p 3
2()ln(1) 1.056ms R
T R R C R =++= 则频率12
11870Hz f T T T =
=≈+
输出电压和电容电压的波形如图9.7所示，其中4T+Z 43 2.7V R U U R R =
≈+，4
T-Z 43
2.7V R U U R R =-≈-+
u O /u -U U
图9.7 习题9.13图
9.14解：
（1）在1A 组成的迟滞比较器中 由
32O2O123230R R u u R R R R +=++，得2T OM 3
6V R
U U R ±=±=±
在2A 组成的积分运算电路中 O O 221
O 11
()()u u t t u t RC
=-
-+，20ms T =
又1I OM T 1
()2T u U U RC =-
--，则I 16600
u T +=
得O3u 的占空比与I u 的关系式为1I
612
T u q T +==
（2）波形如图9.8所示。

u u
图9.8 习题9.14图
9.15解: 波形如图9.9所示。

O u
u
图9.9 习题9.15图
振荡频率是振荡周期的倒数，而振荡周期近似等于积分电路正向积分时间。

故
T Z 8V U U ±=±=±，又T I T 11
U u T U R C ≈--，得到T 1I 2U R C T u ≈ 因此振荡频率与I u 的关系式为I I T 11
0.6252u f u T U R C
=≈= 9.16解： 振荡频率2
01 3.1kHz 4R f R RC
=
≈
波形如图9.10所示，其中1OM Z 2 2.7V R u U R =
≈，1OM Z 2
2.7V R
u U R -=-≈-
u u -O1/V
u O2
u -
图9.10 习题9.16图
9.17解：
（1）T 导通时，N1I /3u u =
3
I O 110O 10I 10O 1
210()()()()345
u u t t u t u t t u t R C =-+=-+ T 截止时，3
I O121O11I 21O1112210()()()()3()45
u u t t u t u t t u t R R C -=
-+=--++ （2）电压传输特性曲线如图9.11(a)所示。

各输出电压波形如图9.11(b)所示。

-/V
u
-()
a
图9.11 习题9.17图
（3）由3
T I T 10245
U u T U =-⨯，得到I 1.08T u =
，故I 0.926f u ≈ 9.18解：
振荡频率1
1kHz 2f RC
π=
≈
仿真电路图及输出电压波形如图9.12所示。

图9.12 习题
9.18图
9.19仿真电路图及电压传输特性曲线如图9.13所示。

(a)
(b)
(c)
(d)
图9.13 习题9.19图
9.20解： 振荡频率2
01 3.1kHz 4R f R RC
=
≈
仿真电路图及输出电压波形如图9.14所示。

图9.14 习题9.20图。