1、习题题 7-1 试从以下几方面对有源滤波器和电压比较器两种信号处理电路进行比较： 电路中的集成运放工作在哪个区域(非线性区，线性区)； 集成运放的作用(开关元件，放大元件)； 电路中是否引入反馈以及反馈以及反馈的极性(开环，负反馈，正反馈)。解：有源滤波器：集成运放工作于线性区，其作用是放大元件，电路中一般引入负反馈甚至是深度负反馈；电压比较器：集成运放工作于非线性区，其作用是开关元件，电路一般工作于开环状态，或引入正反馈。有些利用稳压管的比较器，当稳压管反向击穿时引入深度负反馈。题 7-2 假设实际工作中提出以下要求，试选择滤波电路的类型 (低通、高通、带通、带阻) 有效信号为 20Hz 至
2、 200kHz 的音频信号，消除其他频率的干扰及噪声； 抑制频率低于 100Hz 的信号； 在有效信号中抑制 50Hz 的工频干扰； 抑制频率高于 20MHz 的噪声。解：带通；高通；带阻；低通题 7-3 试判断图 P7-3 中的各种电路是什么类型的滤波器 (低通、高通、带通还是带阻滤波器，有源还是无源滤波，几阶滤波)。 A Ui . Uo . RF R1 C R R R C C + . Ui - + . Uo - R3 A Ui . Uo . RF R1 C R R R C C + . Ui - + . Uo - R3 （a ） （b）C C R R 2C + . Uo - + . Ui -
3、 R 2 Ui . R C C R1 R2 R3 RF Uo . A C C R R 2C + . Uo - + . Ui - R 2 Ui . R C C R1 R2 R3 RF Uo . A （c） （d）解：（a）一阶高通滤波器；（b）二阶低通滤波器；（c）双 T 带阻滤波器（d）二阶带通滤波器题 7-4 在图 7-12(a)所示的二阶高通有源滤波电路中，设R=R1=RF=10k,C=0.1F，试估算通带截止频率 f0 和通带电压放大倍数 Aup，并示意画出滤波电路的对数幅频特性。解：（1）特征频率 0 3611159Hz2.4.0fRC通带电压放大倍数 Fup010RA电路的等效品质因
4、数： 013QA由： 得：u2001()Affjuf2001()ffj设-3dB 截止频率， ，则有pfk2kj由此解得 k=1.27，故 fp=1.27159=202Hz（2）在 f=f0 处，Au=Aup=2，增益为 u0lg6dBA在 f=10f0 处，增益为 463在 f=100f0 处，增益为 87对数幅频特性曲线如图所示，曲线以 40dB/十倍频的速度下降图 P7-3题 7-5 在图 7-17(a)所示的过零比较器中，当 uI=10sint 时，试画出 uo 的波形图( 在时间上要对应) 。设 Uz=6V。答：图略。题 7-6 在图 P76 (a)所示的单限比较器电路中，假设集成运
5、放为理想运放，参考电压 UREF=3V，稳压管的反向击穿电压 Uz=5V，电阻R1=20k,R2=30k： 试求比较器的门限电平，并画出电路的传输特性； 若输入电压 uI 是图 P7-8(b)所示幅度为4V 的三角波，试画出比较器相应的输出电压 uo 的波形。 R1 R2 UREF uI A uO VDz （a） （b）解：门限电平为： ，输出特性如图所示1TREF2VU输出电压波形如图所示。图 P7-6题 7-7 在图 P7-7(a)所示电路中，设集成运放 A1、A 2、A 3、均为理想运放，且其最大输出电压为 UOPP=12V。 A 1、A 2 和 A3 各组成何种基本应用电路？ A 1、
6、A 2 和 A3 各工作在线性区还是非线性区？ 若输入信号 Ui=10sint(V)，请在图 P7-9(b)上画出相应的 uo1、u o2 和 uo3的波形，并在图上标出有关电压的幅值。 10k 20k 20k 10k 6V A1 A2 A3 R uI uO3 uO2 uO1 （a）（b）解：A1 组成反相器，A2 组成比较器，A3 组成跟随器（缓冲器）A1、A3 工作在线性区，A2 工作在非线性区；图 P7-7题 7-8 在图 P7-8(a)电路中，设 A1、A 2 均为理想运放，稳压管的Uz 4V，电阻 R2=R3=10k，电容 C=0.2F，当 t=0 时电容上的电压为零。输入电压 uI
7、 是一个正弦波，如图 P7-8(b)所示，试画出相应的 uo1 和 uo2 的波形，在图上注明电压的幅值。 uO1 uO2 C VDz R1 R2 R3 A1 A2 uI （a）（b）解 ：A1 过零比较器；A2 积分电路A2:u+=u-=0; uo1=i1R2=iCR2o2C图 P7-8o2Co12o121dd(0)5duitutUutRCt=01ms 时， =2000t)-(4t-50=2ot=1ms 时, u o2=2000*0.001=2Vt=12ms 时, u o2=-2000(t-0.001)+2t=2ms 时, u o2=-2000(0.002-0.001)+2=0VuI URE
8、F RF A R VDz uO R1 R2 题 7-9 在图 P7-9 所示的滞回比较器电路中，已知R1=68k，R 2100k，R F=200k，R2k，稳压管的 Uz6V，参考电压UREF 8V，试估算其两个门限电平 UT+和 UT ，以及门限宽度 U T 的值，并画出滞回比较器的传输特性。解：U REF 为参考电压；输出电压为+U z 或-U z；U I 为输入电压。当 U+=U-时，输出电压的状态发生改变。图 P7-9F2REooo2F0161833uUuu比较器有两个不同的门限电平，故传输特性呈滞回形状。当 当 UI 逐渐增大时，使 Uo 由+U z 跳变为 -Uz 所需的门限电平
9、UT+oz,u=7.3VF2T+REZ2F1623当 当 UI 逐渐减小时，使 Uo 由-U z 跳变为 +Uz 所需的门限电平 UT-oz,u=3.3VF2T-REZ2F1603回差（门限宽度） ：TVUT4=3.-7题 7-10 图 P7-10 中是正向输入滞回比较器的电路图，试估算其两个门限电平 UT+和 UT 以及门限宽度 UT，并画出正向输入滞回比较器的传输特性。 uI UREF RF A R VDz uO R1 R2 解： =8V; -REFu图 P7-10=ofif uRuRu+=22+ oioi uuu31+2=0+1201当 u-=u+ 时跳变： ，此时的 uI 对应门限电平
10、:oziU)(38VUT5)631(2 VT9)63-8(2-=95题 7-11 在图 P7-14 所示电路中 分析电路由哪些基本单元组成； 设 uI1=uI2=0 时，电容上的电压 Uc=0，u o=12V，求当uI1=10V，u I2=0 时，经过多少时间 uo 由+12V 变为 -12V。100k 100k uI1 uI2 R1 R2 R3 10k 2k R4 R5 10k uO A1 A2 1F 解：A1 构成的电路为积分电路，A2 为比较电路 o1I1I2 I1I236II21d(d)00()utut uttRC当 uI1=10V，u I2=0 时， o1I1I2(d)0ttt当 u
11、o=+12V 时， 5o4VRu当 时，即 100t2V 时，u o=+12V 变为 uo=-12V图 P7-11100t=2，t=0.02s7-12 设图 P7-12 中各集成运放均为理想运放： 分析 A1、A 2、A 3、A 4 和 A5 是否“虚地”或“ 虚短” ； 各集成运放分别组成何种基本应用电路？ 根据电路参数值写出 uo1、u o2、u o3 和 uo4 的表达式； 假设 uI11V，u I2 1V，u I3=0.5V，u I4=0.5V，试问当 T=1s 时 uo4 和 uo5 分别等于多少？已知运放最大输出为15V，当 t=0 时电容 C 上电压为零。解：A1 有虚地和虚短；
12、A 2 无虚地有虚短；A3 无虚地有虚短；A4 有虚地有虚短；A5 不存在虚地，但又虚断。A1 为反相求和运算电路， ；A 2 为电压跟随器， ；A3 为差分比例运算电路， ；A4 为积分电路， ；A5 为反相输入过零比较器。 o1i1i2i3i1i2i3000.55uuuu2i4o3o1o2o12i1i2i3i4() 0.4001u43 3o336ddut uttRCu I11V，u I21V，u I3=0.5V，u I4=0.5V 时，； ；o1ii2i30.510.251.7Vo2i40.53i1iii44o4o3dut当 t=1s 时 uo4 和 uo5 分别等于 uo4=24V，u
13、o5= -15V uI1 uI2 uI3 100k 500k 20k 100k 100k 1F 100k 100k 10k 10k 100k 50k 50k uO1 uO3 uO4 uO5 uO2 A1 A3 A2 A4 A5 uI4 图 P7-12题 7-13 将正弦信号 uI=Umsint 分别送到图 P7-13(a)、(b)和(c)三个电路的输入端，试分别画出它们的输出电压 uo 的波形，并在波形图上标出各处电压值。已知 Um=15V，而且： 图(a)中稳压管的稳压值 Uz=7V； 图(b)中稳压管参数同上，且参考电压 UREF=6V，R 1=R2=10k； 图(c)中稳压管参数同上，且
14、UREF=6V，R 1=8.2k，R 2=50k，R F=10k。 uI UREF RF A R VDz uO R1 R2 VDz VDz A A R uO uO uI uI UREF R1 R2 uI UREF RF A R VDz uO R1 R2 VDz VDz A A R uO uO uI uI UREF R1 R2 （a） （a） （b） uI UREF RF A R VDz uO R1 R2 VDz VDz A A R uO uO uI uI UREF R1 R2 （c） 解：图（a）稳压管参数同上，且参考电压 UREF=6V，R 1=R2=10k；图 P7-1312REFi210
15、Uu代入得到 1iREF26Vu当 ui 时，u o=+UZ=+7V；当 ui 时，u o=-UZ=-7V。波6-6图(c)中稳压管参数同上，且UREF=6V，R 1=8.2k，R 2=50k，R F=10k。由图可以看出 f2Eo-i2f;uUu可求出上下门限电平分别为 VRRUzfEFfT 8.6=710+5601=+=22UzfEFfT .-4-5-22-当 uI6.8V 时，u o 将从+7V 跳变为7V；当 uIUA 时，A1 输出为正，u o1=+12V，VD1 导通；必然大于 UB，A2 输出为负，u o2=-12V，VD2 截止，输出电压等于 12-0.7=11.3VuiUB 时，A1 输出为负，u o1= -12V，VD1 截止； A2 输出为正，uo2=12V，VD2 导通，输出电压等于 12-0.7=11.3V。UBuiUA 时，A1、A2 输出均为负，VD1、VD2 均截止，输出电压为 0.波形如下：图 P7-14
