第6章 集成运算放大器的应用课后习题及答案

更新时间:2023-12-05 16:43:01 阅读量: 教育文库 文档下载

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第6章 集成运算放大器的应用

一 填空题

1、反相比例电路中,集成运放的反相输入端为 点,而同相比例电路中集成 运放两个输入端对地的电压基本上等于 电压。

2、对数和指数电路是利用二极管的电流和电压之间存在 。

3、将正弦波转换为矩形波,应采用 ;将矩形波转换为三角波,应采用 ;将矩形波转换为尖脉冲,应采用 。 4、滞回比较器具有 特性,因此,它具有 强的特点。

5、电压比较器的集成运放常常工作在 ;常用的比较器有 比较器、 比较器和 比较器。

答案:1、接地、电源 2、指数关系 3、过零比较器、积分电路、微分电路 4、滞回,抗干扰性 5、非线性区,单限、滞回、窗口

二 选择题

1、为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器,应选用______滤波电路( ) A.低通 B.高通 C.带通 D.带阻

2、若从输入信号中抑制低于3kHZ的信号,应选用_____滤波电路( ) A.低通 B.高通 C.带通 D.带阻

3、若从输入信号中取出低于3kHZ的信号,应选用_____滤波电路( ) A.低通 B.高通 C.带通 D.带阻

4、若从有噪声的信号中提取2kHZ~3kHZ的信号进行处理,应选用_____滤波电路( ) A.低通 B.高通 C.带通 D.带阻

0

5、在下列电路中,____电路能将正弦波电压移相+90。( ) A.反相比例运算电路 B.同相比例运算电路 C.积分运算电路 6、在下列电路中,____电路能将正弦波电压转换成二倍频电压。( ) A.加法运算电路 B.乘方运算电路 C.微分运算电路

7、在下列电路中,能在正弦波电压上叠加一个直流量的电路为( ) A.加法运算电路 B.积分运算电路 C.微分运算电路 8、在下列电路中,能够实现电压放大倍数为-90的电路为( ) A.反相比例运算电路 B.同相比例运算电路 C.积分运算电路 答案:1、D 2、B 3、A 4、C 5、C 6、B 7、A 8、A

三 判断题

1、差分比例电路可以实现减法运算。( )

2、比例、积分、微分等信号运算电路中,集成运放工作在线性区;而有源滤波器、电压比较器等信号处理电路中,集成运放工作在非线性区。( ) 3、在运算电路中,集成运放的反相输入端均为虚地。( )

4、凡是运算电路都可以利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。( ) 5、各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。( ) 6、只要集成运放引入正反馈,就一定工作在非线性区。( )

7、一般情况下,在电压比较器中,集成运放不是工作在开环状态,就是引入了正反馈。( ) 8、集成运放工作在非线性区时,输出电压值只有两种值。( )

9、单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强,而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。( ) 10、当一个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同时,在它们输入电压相同的情况下,它们的输出电压波形也相同。( )

答案:1、√ 2、× 3、× 4、√ 5、× 6、× 7、√ 8、√ 9、× 10、×

四 计算题

6.1在图P6.1所示的放大电路中,已知 R1?R2?R5?R7?R8?10 k?

R6?R9?R10?20 k?R3和 (1)试问 R4分别应选用多大的电阻? uo1、uuo的表达式; (2)列出 o2和

ui V,则输出电压 uo??(3)设 ui1?0.3V,2?0.1R2ui1R1?A1R9R7uO1R8?A3R3R4??A2?uOui2R10?uO2R5R6

图P6.1 题6.1的图

解:① 为保证A1和A2两个输入端的对地平衡,有:

R3?R1//R2?5 k?,R4?R5//R6?6.67 k?

② 运放A1构成的电路为反相比例电路;A2构成的电路为同相比例电路;A3构成的电路

为差分比例电路。所以有: uO1??RR2?uI1??uI1,uO2?(1?5)?uI2?1.5uI2 R1R6R9?(uO1?uO2)??2(?uI1?1.5uI2)?2uI1?3uI2 R7 uO?? ③ 当uI1?0.3 V,uI2?0.1 V时,输出电压uO为: uO?0.9 V

6.2 分析图P6.2(a)(b)(c)所示电路中两个理想集成运放分别构成何种基本运算电 路,并写出输入输出关系表达式。

R1?R2R2?R1A1Aui1?ui2(a)

2?uO

10k10kui11k?A1uO1ui2ui310k5k2k??910A2?1.1kuO

(b)

4k1k4k1kui1ui2?A?uO

ui3(c)

ui1ui2R1R2R4?R3R5uO1R7R8A2R6?A3???A1uO3?ui3uO2

(d)

图P6.2 题6.2的图

解:(a)A1构成的电路为同相比例电路,A2构成的电路为反-同相比例电路,则有:

uO1?(1? 则

R2RR)?uI1,uO??1uO1?(1?1)?uI2 R1R2R2uO??R1RRR?(1?2)?uI1?(1?1)?uI2?(1?1)(uI2?uI1) R2R1R2R2(b)A1构成的电路为反相比例电路,A2构成的电路为反相求和电路,则

uO1??则

10101010?uI1??10uI1,uO???uO1??uI2??uI3??uO1?2uI2?5uI3 11052uO?10uI1?2uI2?5uI3

(c)A构成的电路为求和电路,则

44144uO???uI1?(1?)??uI2?(1?)??uI3??4uI1?uI2?4uI36

114?114?1(d)A1:反相输入求和电路;A2:电压跟随器;A3:差分输入求和电路。

uO1??R3R?uI1?3?uI2 uO2?uI3 R1R2uO3?R6RRRRR??uO2?uO1??36?uI1?36?uI2?6?uI3 R5R1R5R2R5R56.3试用集成运放组成一个运算电路,要求实现以下运算关系:

uO?2ui1?5ui2?0.1ui3

解:可以采用两级反相求和电路实现给定的运算关系 第一级 uO1??(2uI1?0.1uI3)

第二级 uO2??(uo1?5uI2)?2uI1?5uI2?0.1uI3 电路如图Pd6.1所示

uI110k200k20k

uI220k100k10k

uI3??6.2kA1uO1??A2uO15k图Pd6.1 题6.3答案图

6.4 在图P6.3(a)所示电路中:

(1) 写出uO的表达式;

(2)设ui1、ui2的波形如图6.3(b)所示,试画出uO的波形。在图上标出t=1s和t=2s时的uO值。设t=0时电容上的电压为零。

RF1ui1R1R1??A1Cui2R2??uO1R3?R2?A2uO

(a)

ui110t20ui2t(b)

P6.3 题6.4的图

解:① A1构成的电路为反相比例电路,A2构成的电路为积分电路,则 uO1??RF1?uI1??uI1 R110uI1?2uI2tuO??111RF1udt?udt??[udt?uI1dt]I2O1I2????R2CR3CR2CR1R3C

??uI1dt?2?uI2dt??(uI1?2uI2)dt

② uO的波形图Pd6.2所示,其中t=1s时,

-310uO1斜率k=1uO?1 V,t=2s时,uO??2 V

2斜率k=-3t-2图Pd6.2 题6.4答案图

6.5试分别写出图P6.4所示各电路的输入电压与输出电压的关系表达式。

(a) (b)

Rpui1ui2R1R2CR2CuiuoR1uoRpRC2

CuiC1RRCuoRpui

uo(c) (d)

图P6.4 题6.5的图

解:利用节点电流法,可以解除各电路的运算关系分别如下: (a)

1ui1ui2(?)dt?CRR 12(b) u??R2u??1uidtOiR1R1C?uO?? (c) (d)

uO??RC1duiC1?uidtC2

uO?1uidt?RC6.6电路如图P6.5所示,其中R=RW=10 KΩ,Rp=100 KΩ。

(1)写出该电路的输入输出关系表达式;

(2)当滑动变阻器RW滑动端在最上端的时候,ui1=10mV, ui2=20mV,求输出电压uo;

(3)若uo的最大幅值为±14V,输入电压最大值ui1max =10V,ui2max=20V,最小值均为0V,则为了保证集成运放工作在线性区,R2的最大值为多少? 解:

(1) A2同相输入端电位

Rpu?2?u?2?(ui1?ui2)?10(ui1?ui2)R

输出电压 uo?(1?R2R)u?2?10(1?2)(ui1?ui2)R1R1或

(2) 将ui1=10mV, ui2=20mV代入上式得uo=100mV;

(3)根据题目所给参数,ui2- ui1的最大值为20mV。若R1为最小值,则为保证集成运放工作在线性区,ui2- ui1-20mV时集成运放的输出电压应为±14V,写成表达式为

uo?10RW(ui1?ui2)R110RW10?10uo?(ui1?ui2)??20?14

R1R1min

6.7 在图P6.6所示电路中,已知ui1=4V, ui2=1V, R1=50 KΩ。C=1uF。试回答下列问题: (1)当开关S闭合时,分别求A、B、C和D的电位;

(2)设t=0时,S打开,问经过多长时间,输出电压uo为零。

R1min?143?R2max?RW?R1min?9.86K?RpA2ui1RRRpui2A1R2R1uoRW

图P6.5 题6.6的图

Sui1A1AR1RRRBCR/2CA3RPRRA4ui2A2uo

D图P6.6 题6.7的图

解:(1)

(2)因为 uo = 2uD -uo3 ,2uD=-4V ,所以当uo3=-4V时,uo才为零,即

UA?7V,UB?4V,UC?1V,UD??2V,uo??4Vuo3??11?uA?t??7?t??4R1C50?103?10?6

t?28.6ms6.8分析图P6.7电路实现何种运算,并求输入电压和输出电压之间的关系表达式。

VT1R1R3R4uiRp1A1R2uo1Rp2A2uo2VT2A3Rp3uo图P6.7 题6.8的图

解:由图可知A1组成对数电路,故

uo1??uBE??UTlnuiIS R1A2组成反相比例运算电路

uo2??R3URu

uo1?T3lniR1R1 ISR1R3ulniR1ISR1A3组成指数运算电路

uo??ISR4euo2/UT??ISR4e

6.9分析图P6.8中各电路分别实现何种运算,写出输出电压uO与各输入电压之间的关系表达式。

Kuo1ui2R2KK

R1R2R1ARpui1uouiRpAuo

(a) (b)

ui1R1R3Kui3

ui1R2A(ui3?0)uoKui2R2AuoR1

ui2RpRp( C

(c) (d)

图P6.8 题6.6的图

解:(a)基本除法电路

uo??R2ui1kR1ui2(b)实现一元三次方程

ui1k2uoRu???uo?3?2i21R1R2R1k3(c) 实现求和除法电路 (d)实现除法运算

uui1ui2kuuuR???oi3?uo??(i1?i2)3R1R2R3R1R2kui3ui1kuoui2Ru??uo?1i1RpR1kRPui2

6.10试说明图P6.9所示电路各属于哪种类型的滤波器,是几阶滤波器。

RFRFR1R1Ui?RAUO?Ui?MCCNAUo?C

RR

(a) (b)

UiR1?C1A1R2C2A2Uo?

(c)

RFR1R1Ui?AUo?C2R2C2C1 (d)

图P6.9 题6.10的图

解:图(a)所示电路为一阶滴通滤波器;图(b)所示电路为二阶高通滤波器;图(c)所示电路为二阶带通滤波器;图(d)所示电路为二阶带阻滤波器;

6.11求出图P6.10(a)(b)所示电路的传递函数,并说明该电路属于哪种类型的滤波器。

R2?R2UiR1CUiUo??R1C1ARpUo?ARP(a)

R

(b)

P6.10 题6.11的图

解:利用节点电流法可求出它们的传递函数。

(a)

A(?us)Uo(s)sR2C??Ui(s)1?sR1C故其为高通滤波器

(b)

Uo(s)R2 A(s)????u

Ui(s)R1故其为低通滤波器

11?sR1C

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/eh8t.html

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