模拟电子书后习题答案第6章(1)

R11 10M ， R12 2M ， R13 1M ， R14 200k ， R15 100k
【6-13】 图 6.11.12 是应用运算放大器测量小电流的原理电路， 求 RF1 、RF2 、RF3 、RF4 、
RF5 的阻值。(输出端接的电压表同上题。)
第6章
集成运算放大器基本应用电路
ui
10k 10k

A
10k
uo
ui
VREF= 2V
O
t
VD
(a) 图 6.11.14 题 6-15 电路图
(b)
解：
当 uo 5V 时，D 导通，阈值电压 U TH1 3.5V ； 当 uo 5V 时， D 截止， 阈值电压 U TH 2 U REF 2V 。 （-1.5V） 输出波形见图 13-12(c)。
u I /V 10 1 -10 uO /V 5
0.1 1.9 2.1
t /s
2
3
4
t /s
-5
图 4-3 【 6-3 】在图 6.11.3 所示的增益可调的反相比例运算电路中，已知 R1 ＝ Rw=10kΩ 、 R2=20kΩ、UI=1V，设 A 为理想运放，其输出电压最大值为± 12V，求： 1． 当电位器 Rw 的滑动端上移到顶部极限位置时，Uo=? 2． 当电位器 Rw 的滑动端处在中间位置时，Uo=? 3． 电路的输入电阻 Ri=？
0.3
O t /s
-3
- 0.3
【6-8】 用集成运算放大器实现下列运算关系
u o 2ui1 3ui2 5 ui3 dt
第6章
集成运算放大器基本应用电路
185
要求所用的运放不多于三个，画电路图，元件要取标称值，取值范围为 1kΩ≤R≤1MΩ 0.1μF≤C≤10μF 解：
_
uI1 +
15k 10k
30k
+ uI2 _
5.1k
A1
10k
10k
1 F
A3
+ uO _
200k
+
uI3 _
A2
200k
10k 10k
图 4-9
【6-9】 电路如图 6.11.8 所示， 已知 UI1=1V、 UI2=2V、 UI3=3V、 UI4=4V(均为对地电压)， R1=R2=2k ，R3=R4= RF=1k 求 Uo。
ui / V
10 3.5 2 0 t
ui
10k 10k
U REF 2V
A
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uo
ui
uo / V
O t
5 0 -5
10k
t
(a) 图 13-12
(b) 题 13-12 电路图
(c)
故得 uO (1
R2 )U Z 。 R3
【6-2】电路如图 6.11.2(a)所示。 1. 写出电路的名称。 2. 若输入信号波形如图(b)所示，试画出输出电压的波形并标明有关的电压和所对应 的时间数值。设 A 为理想运算放大器，两个正、反串接稳压管的稳压值为± 5V。 3. 对电路进行仿真，验证计算结果。
【6-14】电路如图 6.11.13 所示，其中二极管和集成运放都是理想的， U OM 15V ， U Z 6V 。R1= 1k、R2= 2k、R3= 2k、R4= 100k。画出电路的传输特性。
ui
A

R3
VD1
uo
R1 UREF
3V
R2 R4
VD2
uo VD Z
图 6.11.13 题 6-14 电路图
0.1mA 10uA 50uA
187
50V R 11 10V R 12 5V 被 测 电 压 R 13
RF 1M
5mA 0.5mA
Ix
R F1
RF2
RF3
RF4 R F5
1V R 14 0.5V R 15
A
0
A
被测电流 0
~ 5V V
~ 5V
V
图 6.11.11 题 6-12 电路图
图 6.11.12 题 6-13 电路图
(d)
图 6.11.1 题 6-1 电路图
(e)
图（b） ： uO
R2 uI ； R1 R2
图（c） ：uO=-uI+2uI =uI；
1I 2I u 图（d） ： uO 1 ( u )dt ； C R1 R2
图（e） ： uO U Z
R2 uO , R2 R3
R3 60k ， R4 40k ， R5 100k ，试求 Au 的值。
R5 R4 R2 ui R1 R3 uo
A
A
图 6.11.6 题 6-6 电路图
解：
UA R 2 1.6 UI R1 UO R 5 2.5 UA R4
UO 4 UI
【6-7】设图 6.11.7 中的运算放大器都是理想的，输入电压的波形如图 6.11.7(b)所示，
_
uI1 +
A
R R uo
U O U I1 U I1 U O2 R R U O2 U I2 U I2 R R
于是, U O2 2U I2
+ uI2 _
A
R
R
U O 2U I1 2U I2 2U I
图 4-12
【6-12】图 6.11.11 是应用运算放大器测量电压的原理电路，共有 0.5、1、5、10、50V 五种量程，求 R11 、 R12 、 R13 、 R14 、 R15 的阻值。(输出端接有满量程 5V，500μA 的电压 表。) 解：
u? o V
6 ui V
uo V 6 ui V
O
3
4
O
3
4
15
图 13-11(b) 电压传输特性
【6-15】已知反相滞回比较器如图 6.11.14(a)所示，A 为理想运放，输出电压的两个极
第6章
集成运算放大器基本应用电路
188
限值为 5V ， VD 为理想二极管， 输入三角波电压 u i 的波形如图 6.11.14(b)所示， 峰值 10V。 试画出相应的输出波形。
第6章
集成运算放大器基本应用电路
184
电容器上的初始电压为零，试画出 uo 的波形。
300k
100k 100k
u O1
100k
u I1/V
O
+ u I1 _
75k
A1
A3
33k
1
2 3 4
t /s
+ uO _
-0.1
u I2 /V
3
O t /s
100 F
100k
+ u I2 _
【6-1】在图 6.11.1 所示的电路中，A 均为理想运算放大器，其中的图(e)电路，已知运放 的最大输出电压大于 UZ， 且电路处于线性放大状态， 试写出各电路的输出与输入的关系式。
R 2R
R1 RF
+ uI _
A
A
R2

+ uO _
+ uI _
+ uO _
(a)
(b)
(c) 解： 图（a） ：uO=-2uI；
Uo1 R2 R1

A1

+ UI _
A2
R5
Rw
+ U _O
图 6.11.3 题 6-3 电路图
第6章
集成运算放大器基本应用电路
182
解： 1.
U o U o1
2.
R2 U I 2V R1
U o 2U o1 4V
3. ri=R1=10k 。 【6-4】 图 6.11.4 中的 D 为一个 PN 结测温敏感元件， 它在 20℃时的正向压降为 0.560V， 其温度系数为–2mV/℃，设运放是理想的，其他元件参数如图所示，试回答： 1． I 流向何处？它为什么要用恒流源？
第6章
10k
UZ 5 V u i (V) 10
集成运算放大器基本应用电路
181
2k

+ uI _
A
+ uO _
1 -10
2
3
4
t(s)
图 6.11.2 题 6-2 电路图
解： 1. 带限幅的反相比例放大电路； 2. 当| uI |≤1V 时，电路增益 Auf=-5；当| uI |≥1V 时，| uO|被限制在 5V。波形如图 4-3。
解： 当Uom =+15V时，二极管导通，稳压管击穿，运放的正反馈回路导通此时输出uo=6V。 此时电路的阈值 R2 R1 3 2 6 1 U TH1 U REF UZ 4V R1 R2 R1 R2 1 2 1 2 当输入电压大于4V时，运放的输出跳变为Uom = -15V，此时二极管VD1和VD2截止， R2回路不通，运放的阈值变为 U TH2 U REF 3V 于是可以画出电路的传输特性，见图13-11(b)。
A
uO
图 6.11.9 题 6-10 电路图
【6-11】电路如图 6.11.10 所示，证明： u O =2 u I
第6章
集成运算放大器基本应用电路
186
A
uI
R R
uO
A
R
R
图 6.11.10 题 6-11 电路图
解： 令 U I U I1 U I2 , 电路等效为图 4－12. 由虚短虚断的概念,对节点 A, B 分别有
8k
10k
+
A2 +
2k
+ uO _
3.3k
图 6.11.4 题 6-4 电路图
解： 1. I 全部流入二极管 VD。因 uD=f（iD，T） ，为使测温时 uD=f（T） ，应使 iD 为常数， 此 处的二极管电流 I 要采用恒流源提供。 2. Au1=5； 3. uO1（20℃）=2.8V，uO1（30℃）=2.7V；Up= -3V； 于是，uO（20℃）=0.2V，uO1（30℃）=0.3V 4. uO=0.20V 代表 20℃，uO=0.30 代表 30℃，以此类推。总之，在数值上，T（℃） 与 100uO（V）相当。 5. 温度每变化 1℃，uO 变化 10mV。 【 6-5 】在图 6.11.5 所示电路中，运放为理想的，电阻 R1 33k ， R2 50k ，
2．第一级的电压放大倍数是多少？ 3．当 Rw 的滑动端处于中间位置时，Uo(20℃)=？Uo(30℃)=？ 4．Uo 的数值是如何代表温度的(Uo 与温度有何关系)？ 5．温度每变化一度，Uo 变化多少伏？
+V I -5V
100
200
RW UP
200
10k
10k
2k
D
+ u o1 A1 +
100k A2 uO2
100k
-3
(a)
图 6.11.7 题 6-7 电路图
(b)
解：
U O1 3U I1
U O2 0.1 U I2dt
(t 的单位为 s )
UO=3UI1+0.1 U I2 dt 。

u I1/V
O
1
2 3 4
t /s
-0.1
u I2 /V
3
O t /s
u O /V
图 6.11.5 题 6-5 电路图
解：
U O1 (1
RF ) U I1 = 3 V R2
I R3
U O1 U I2 5V 16.7μA R3 300k
此电流为电容 C 充电
U O U I2 U C U I2
I R3 t C
当 t = 10 s 时, U O = －3.67 V 【 6-6 】用理想运放组成的电路如图 6.11.6 所示，已知 R1 50k ， R2 80k ，
R3 300k ， R4 Rf 100k ，电容 C=100F。设 t 0 时， ui1 1V ， ui2 2V ，
u C (0) 0V ，求当 t 10s 时的输出电压值。
第6章
Rf R2 R3
集成运算放大器基本应用电路
C
183
u i1
A
R1
A
ui2
uO
R4
U I1 U I2 U I3 UI4 R1 RF
R2 A R3 R4

UO
图 6.11.8 题 6-9 电路图
【6-10】 图 6.11.9 是利用两个运算放大器组成的具有较高输入电阻的放大电路。试求 出 uO 与 uI1、uI2 的运算关系式。
R1 R1 /K R2 KR2
u I1
A
uO1
uI2