模拟电路第五版 习题解答 第6章

第六章

6.1图P6-1所示，RC桥式振荡电路中，已知频率为500Hz，C=0.047μF，RF为负温度系数、20kΩ的热敏电阻，试求R和R1的大小。

解：由于工作频率为500Hz，所以可选用集成运放LM741。

因提供的热敏电阻为负温度系数，故该电阻应接于RF的位置。为了保证起振，要求

R1?RF?10k?，现取R1?6.8k?。 2根据已知fo及C，可求得

R?11??6776? ?62?foC2??500?0.047?10可取R?6.8k?金属膜电阻。

6.2已知RC振荡电路如图P6.2所示，试求：（1）振荡频率fo=?（2）热敏电阻Rt的冷态阻值，Rt应具有怎样的温度特性？（3）若Rt分别采用10KΩ和1KΩ固定电阻，试说明输出电压波形的变化。

图P6.1 ＲＣ桥式振荡电路

解：（1）fo?图P6.2 11?Hz?971Hz3?62?RC2??8.2?10?0.02?10

（2）Rt应具有正温度系数，Rt冷态电阻? （3）输出波形变化

1RF?5k? 2Rt?10K?R101?F?1??2＜3 停振 uo=0

Rt10Rt?1K?R101?F?1??11＞3uo为方波

Rt16.3 分析图P6.3所示电路，标明二次线圈的同名端，使之满足相位平衡条件，并求出振荡频率。

解：(a)同名端标于二次侧线圈的下端

图P6.3 fo?12?LC?12?100?10?6?330?10?12Hz?0.877?106Hz?0.877MHz

(b)同名端标于二次侧线圈的下端

fo?2?140?10?6?1360?100?10?12360?100Hz?1.52?106Hz?1.52MHz

(c)同名端标于二次侧线圈的下端

fo?12?560?10?6?200?10?12Hz?0.476?106Hz?0.476MHz

6.4 根据自激振荡的相位条件，判断图P6.4所示电路能否产生振荡，在能振荡的电路中求出振荡频率的大小。

图P6.4 解：分别画出图P6.4所示电路的简化交流通路如图解P6.4(a)、(b)、(c)所示。图(a)构成电容三点式LC振荡电路；图(b)不满足振荡相位条件，不能振荡；图(c)构成电感三点式LC振荡电路。

图(a)的振荡频率

fo?12?LC?14700?10?122??300?10?62Hz?0.19?106Hz?0.19MHz

图(c)的振荡频率

fo?12?LC?12?(100?200)?10?6?470?10?12Hz?0.424?106Hz?0.424MHz

图解P6.4 6.5 振荡电路如图P6.5所示，它是什么类型的振荡电路？有何优点？计算它的振荡频率。

图P6.5 图解P6.5

解：画出该电路的交流通路如图解P6.5所示，为改进型电容三点式振荡电路，称为克拉泼电路。其主要优点是晶体管寄生电容对振荡频率的影响很小，故振荡频率稳定度高。

fo?12?LC?12?50?10?100?10?6?12Hz?2.25MHz

6.6 图P6.6所示石英晶体振荡电路中，试说明它属于哪种类型的晶体振荡电路，并指出石英晶体在电路中的作用。

图P6.6 解：将图P6.6(a)改画成图解P6.6(a)所示。由图可见，电路构成并联型晶体振荡器，石英晶体在电路起电感作用，与C1、C2、C3构成改进型电容三点式LC振荡电路。

画出图P6.6(b)所示电路的交流通路如图解P6.6(b)所示，图中C1、C2、L构成选频网络，对频率等于晶体串联谐振频率的信号，晶体呈现很小的电阻，电路构成正反馈，且正反馈很强，使电路产生振荡，而对偏离晶体串联谐振频率的信号，晶体不但等效阻抗很大，且产生附加相移，电路将不满足振荡的振幅和相位条件而停振，所以图P6.6(b)所示电路为串联型晶体振荡电路，石英晶体工作在串联谐振状态。

图解P6.6 6.7 试画出图P6.7所示各电压比较器的传输特性。 解：

uI>2V时，运放输出负饱和电压，uO≈-6V；uI<2V时，运放输出正饱和电压，

uO≈6V。因此，可画出传输特性如图解P6.7所示。

6.8 迟滞电压比较器如图P6.8所示，试画出该电路的传输特性；当输入电压为uI?4sin?t(V)时，试画出输出电压uO的波形。

解：由图可得

图P6.7 图解P6.7 UTH?UTLR210UOH??6?2VR1?R210?20

R210?UOL??(?6)??2VR1?R210?20图P6.8 因此可画出传输特性和uO波形分别如图解P6.8(a)、(b)所示。

图解P6.8

6.9 迟滞比较器如图P6.9所示，试计算门限电压UTH、UTL和回差电压，画出传输特性；当uI?6sin?t(V)时，试画出输出电压uO的波形。

图P6.9

解：由图可得

UTH?UTLR1UREFR2UOH10?6??10?2????V?4VR1?R2R1?R2?10?1010?10??RURU10?6??10?2?1REF?2OL???V??2V ?R1?R2R1?R2?10?1010?10??UT?UTH?UTL?4?(?2)?6V故可画出传输特性uO波形分别如图解P6.9(a)、(b)所示。

图解P6.9 6.10 电路如图P6.10所示，试画出输出电压uO和电容C两端电压uC的波形，求出它们的最大值和最小值以及振荡频率。

解：此为方波发生电路，由图可得

UTH?UTL?R243UOH??6?2.8VR1?R250?43R243UOL??(?6)??2.8VR1?R250?43

图P6.10 因此可画出uO、uC波形如图解P6.10所示。uO的最大值为+6V，最小值为-6V；uC的最大值为2.8V，最小值为-2.8V。

振荡频率为

fo?12RCln(1?2R2)R1?12?10?103?0.01?10?6ln(1?2?43)50?5?103HZ?5kHZ

图解P6.10 6.11方波发生电路如图P6.11所示，图中二极管V1、V2特性相同，电位器RP用来调节输出方波的占空比，试分析它的工作原理并定性画出R'?R'',R'?R'',R'?R''时的振荡波形uO和uC。

图P6.11 图解P6.11 解：电路输出高电平时，UOH经R1'、V1对C充电；输出低电平时，UOL经V2、R''放电。由于V1、V2特性相同，所以当R'与R''不相等时，定时电容C的充电和放电时间也就不相等，输出方波的占空比 的占空比随之改变。

当R'=R''，C的充放电时间相等，输出电压uo波形及电容两端电压uc波形，如图解P6.11(a)所示，方波的占空比为50%。

当R'＞R''，C充电慢、放电快，输出方波电压uO的占空比大于50%，uO和uC波形如图解P6.11(b)所示。

当R'＜R''，C放电快、放电慢，输出方波电压uO的占空比小于50%，uO和uC波形如图解P6.11(c)所示。

6.12三角波发生电路如图P6.12所示，试画出uO1、uO的波形，并求出其振荡频率。

将不等于50%，调节RP，即改变R'和R''的大小，输出方波

图P6.12图解P6.12 解：此为由同相输入迟滞比较器（A1）和反相输入积分器（A2）构成的三角波发生器。 由图可得运放A1的同相输入端电位为

uP1?令uP1=0，则得

R2R1uO1?uO

R1?R2R1?R2uO??R2uO1 R1由于uO1≈±6V，故得迟滞比较器的门限电压分别为

UTH?UTL?R25.1?6V??6V?2VR115R2?(?6V)??2VR1

可画出uO1、uO的波形如图解P6.12所示。振荡频率为

1R115?103fo???HZ?3.19kHZ 33?6T4R2RC4?5?10?5?10?0.047?106.13频率合成器框图如图P6.13所示，要求输出信号频率为440kHz，频率间隔为2kHz,试求各分频比M及N。

解：M?

图P6.13 fs1000kHzf440kHz??500,N?o??220 fr2kHzfr2kHz

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