电工学-第10章部分习题主要答案-61页文档

ui1 +1
0 ui2
+2
0
－2 图 10.03
Rf
2R
t /s
R1 ui
△ △
－∞ +
+
R uo1
－∞
uo2
+
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+
+
t /s R2
2 3
R
uo
－
图 10.04
10.5.4 图 10.04 所示为两级比例运算放大电路，求 uo 与 ui 的关系。
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第 10 章 集成运算放大器
10.5.5 图 10.05 所示电路中，已知 Rf = 4R1，求 uo
R1= 3 kΩ，R2= 2 kΩ，R3 = 4 kΩ，
+ U
Rf = 6 kΩ。求Uo 。 －
R1 － ∞
△
Rf
R2
+ +
R1 － ∞
△
+
R2 － +
R1
△
∞
R2
+ +
R3
+ Uo －
Rf
图 10.02
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第 10 章 集成运算放大器
10.5.3 在图10.5.5 所示加法运算电路中， ui1 和 ui2 的 波形如图 10.03 所示，R11= 20 kΩ，R12 = 40 kΩ，Rf = 40 kΩ。求平衡电阻 R2 及输出电压 uo 的波形。
与 ui1 和 ui2 的关系式 。
Rf
Rf
△
△ △
－∞ +
+ ui1
R1
－∞ +
uo
+
R2
R1 ui
－∞ +
uo
+
R3
R2
R4
ui2
图 10.05
图 10.06
10.5.6 图 10.06 所示为一反相比例运算电路，试证明：
Af =
uo ui
=－
Rf R1
(1+
R3 R4
)－
R3 R1
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第 10 章 集成运算放大器
10.5 (3) 由理想集成运放组成的上述六种基本运算电 路中，它们的输出电压与输入电压的关系是否会随着负载 的不同而改变？
【答】因为理想集成运放的输出电阻为零，输出电压
恒定，因此，由理想集成运放组成的六种基本运算电路
的输出电压与输入电压的关系是不会随着负载的不同而改
变的。若运放不是理想的，则其输出电阻 ro ≠0 ，使输出 电压与输入电压的关系随负载的不同而改变。设 UOC 为非 理想集成运放运算电路的开路电压，当负载为 RL时的输
第 10 章 集成运算放大器
10.5.7 图10.07 所示为一加减混合运算电路，已知 R1= R2 = R3 = R4，R5 = Rf 。求此电路的输出电压uo 的表达式 。
ui1
R1
ui2
R2
ui3
R3
ui4
R4
Rf
△
－∞ +
uo
+
R5
图 10.07
+ +
△
－∞
+
+
ui －
R3
R1 R2
uo
△
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第 10 章 集成运算放大器
10.5.12 在图 10.10 所示电路为应用运放来测量电压
的原理电路。输出端接有满量程为 5 V、500 μA 的电压表。
试分别计算出五种量程 0.5 V、1 V、5 V、10 V、50 V 所
对应的电阻值 R11~ R15 。
被+
测
电 Ui 压－
【答】 UR = 0 时上下限触发电压的绝对值相等，即
UH =－UL =
R2 R2 +Rf
UOM
则 UR = 0 时的迟滞电压比较器 的电压传输特性如图 10.2 所示。
+UOM uo
ui UL 0 UH
－UOM
图 10.2
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第 10 章 集成运算放大器
10.7 (1) 如果将教材图 10.7.2 所示电路中的放大电路 改用下述放大电路能否满足自励振荡的条件： (a) 一级共射放大电路；(b) 一级共集放大电路； (c) 一级共基放大电路。
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第 10 章 集成运算放大器
10.3 (2) 加有负反馈的某集成运放电路，已知 | Ao | = 1 000，| F | = 0.049，如果输出电压 Uo = 3V，试求它的 输入电压 Ui 、反馈电压 Uf 和净输入电压 Ud 。
【答】
|Af | =
|Ao | 1+|F | |Ao |
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第 10 章 集成运算放大器
10.5 (1) 什么是虚地？在上述六种基本运算电路中， 哪些电路存在虚地？
【答】 虚地是指反相输入端虽然未直接接地，但其电 位却为零。在反相比例运算电路、加法运算电路、微分电 路和积分电路中的反相输入端都是虚地端。
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第 10 章 集成运算放大器
10.6 (2) 试分析零比较器的电压传输特性及输出和输 入电压的关系？
【答】 零比较器中的电压传输特性如图 10.1 所示。
uo
uo
+UOM
+UOM
ui
ui
0
0
－UOM
－UOM
(a) u+ = ui , u－= UR= 0
(b) u+ = UR= 0 , u－= ui
－∞
－
+
+
图 10.08
10.5.8 求图10.08 所示电路中uo与ui 的关系式 。
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第 10 章 集成运算放大器
10.5.9 图 10.09 所示电 路是广泛应用与自动调节系 统中的比例－积分－微分电 路。试求该电路 uo 与 ui 的关 系式 。
Rf Cf R1
△
ui C1
－∞
+ +
uo
R2 图10.09
10.5.10 图 10.5.8 所示微分电路中， Rf = 500 kΩ， C = 1μF，ui = (2 t －sin1 000 t ) V 。求：(1) uo ；(2) uo 的 最大值和最小值；(3) 画出 uo 的波形。
10.5.11 图10. 5.9 所示积分电路中，R1= 500 kΩ， C = 0.5μF，电路接通前电容未充电。当电路接通后，测得uo 从零下降到－2 mV 所需要的时间为 1 s ，求：输入的直流电 压 Ui ，并画出输入和输出电压 的波形。
△ △
R11
Rf
R11
1MΩ
R12
R12 R13 R14
－
∞
+
+
Uo
0.1 mA R13
1000 =1+1000×0.049 = 20
Ui =
Uo
|Af |
= 3 V = 0.15 V
20
Uf = |F | Uo = ( 0.049 × 3 ) V = 0.147 V
Ud =
Uo
|Ao |
= 3 V = 0.003 V 100
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第 10 章 集成运算放大器
出电压应为： UoL =
ro
RL + RL
UOC
，因此，当
RL 改变时，
UoL 与 Ui 的关系就随之改变。
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第 10 章 集成运算放大器
10.5 (4) 上述六种基本运算电路的输出电压与输入电 压的关系式，是否输入电压无论多大都成立？
【答】 上述六种基本运算电路的输出电压与输入电压 的关系式（运算关系）是在理想集成运算放大器加入深度 负反馈时工作在线性区域内推导出来的。随着输入电压的 的增大，理想集成运放运算放大器将进入非线性的饱和区 即输出电压等于饱和值，因而破坏了运算电路的运算关 系。因此，六种基本运算电路的输入电压是有限定范围 的（不允许超过谋值）。
10.4 (1) 分析工作于线性区的理想集成运放电路的基 本依据有哪些？
10.4 (2) 理想集成运算放大器在非线性区工作时，是 否可以认为 ud = 0 ，id = 0 ？
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第 10 章 集成运算放大器
10.5 (1) 什么是虚地？在上述六种基本运算电路中， 哪些电路存在虚地？
10.5 (2) 在上述六种基本运算电路中，它们的信号输 入方式各属于哪一种？
图 10.1
在图 10.1 (a) 中： uo=
－UOM + UOM
在图 10.1 (b) 中： uo=
+ UOM －UOM
( ui＜0 ) ( ui＞0 ) ( ui＜0 ) ( ui＞0 )
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第 10 章 集成运算放大器
10.6 (3) 试分析在 UR = 0 时，迟滞电压比较器的UH 和 UL ；画出其电压传输特性。
10.4 (2) 理想集成运算放大器在非线性区工作时，是 否可以认为 ud = 0 ，id = 0 ？
【答】 不可以认为 ud = 0 ，id = 0。因为这时的理想集 成运算放大器工作在非线性区（正、负饱和区），由电压 传输特性可知 ud ≠0，对于 id 来说，因 ri→∞ ，故可以认 为 id = 0。
10.5 (3) 由理想集成运放组成的上述六种基本运算电 路中，它们的输出电压与输入电压的关系是否会随着负载 的不同而改变？
10.5 (4) 上述六种基本运算电路的输出电压与输入电 压的关系式，是否输入电压无论多大都成立？
10.6 (1) 电压比较器和基本运算电路中的集成运放分 别工作在电压传输特性的哪个区？
第 10 章 集成运算放大器
10.5 (2) 在上述六种基本运算电路中，它们的信号输 入方式各属于哪一种？
【答】参看表10.1 。
表 10.1
运算电路 输入方式
反相比 同相比 例运算 例运算
加法 运算
减法 运算
微分 运算
积分 运算
反相输入 同相输入 反相输入 差分输入 反相输入 反相输入
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10.4 (1) 分析工作于线性区的理想集成运放电路的基 本依据有哪些？
【答】 分析工作于线性区的理想集成运放电路的基本 依据有三条：
(a) ud = 0，两输入端之间是虚短路； (b) id = 0，两输入端之间是虚断路； (c) 输出电压不受负载大小的影响。
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第 10 章 集成运算放大器
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第 10 章 集成运算放大器
10.6 (1) 电压比较器和基本运算电路中的集成运放分 别工作在电压传输特性的哪个区？
【答】 电压比较器中的集成运放是工作在电压传输特 性的非线性区（饱和区），而基本运算电路中的集成运放 是工作在电压传输特性的线性区。
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10.6 (2) 试分析零比较器的电压传输特性及输出和输 入电压的关系？
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第 10 章 集成运算放大器
10.6 (3) 试分析在 UR = 0 时，迟滞电压比较器的 UH 和 UL ；画出其电压传输特性。
10.7 (1) 如果将教材图 10.7.2 所示电路中的放大电路 改用下述放大电路能否满足自励振荡的条件： (a) 一级共射放大电路；(b) 一级共集放大电路； (c) 一级共基放大电路。
【答】 (a) 一级共射放大电路的输出电压与输入电压 相位相反，不满足自励振荡的相位条件；(b) 一级共集放 大电路的电压放大倍数 Au ≈1，不满足自励振荡的幅度 条件；(c) 一级共基放大电路满足自励振荡的条件。
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第 10 章 集成运算放大器
练习题
10.2.1 试判断图 10.01 所示两电路中标有 Rf 的反馈电 阻所形成的反馈（正、负、串联、并联、电压、电流）。
集成运放的 UCC = 15 V，UEE = 15 V，R1= 10 kΩ， Rf = 100
kΩ。(1) ui =－10 mV ；(2) ui = sinωt V ；
(3) ui = 3 V；(4) ui = －5 V 。
Rf
10.5.2 在图
10.02所示电路中， 已知 U= 1.5 V，
+ U －
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第 10 章 集成运算放大器
分析与思考解答
10.3 (1) 为了分别实现：(a) 稳定输出电压； (b) 稳定 输出电流； (c) 提高输入电阻； (d) 降低输出电阻，应当 引入哪种类型的负反馈？
【答】 (a) 引入电压负反馈能稳定输出电压； (b) 引入电流负反馈能稳定输出电流； (c) 引入串联负反馈能提高输入电阻； (d) 引入电压负反馈能降低输出电阻。
第 10 章 集成运算放大器
分析与思考
10.3 (1) 为了分别实现：(a) 稳定输出电压； (b) 稳 定输出电流； (c) 提高输入电阻； (d) 降低输出电阻，应 当引入哪种类型的负反馈？
10.3 (2) 加有负反馈的某集成运放电路，已知 | Ao | = 1 000，| F | = 0.049，如果输出电压 Uo = 3V，试求它的 输入电压 Ui 、反馈电压 Uf 和净输入电压 Ud 。
R1
R2 ui
Rf
－∞
+ +
(a)
△ △
△
uo
R3
ui
R4
图 10.01
－∞
+ +
－∞
+
uo
+
Rf (b)
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第 10 章 集成运算放大器
10.2.2 试分析第 9 章讨论的共集放大电路和共基放大 电路中有无反馈，是什么反馈（正、负、直流、交流、串 联、并联、电流、电压）？
10.5.1 在图 10.5.1 所示反相比例运算电路中，已知某