模拟电路课后习题答案

模拟电路课后习题答案 Final approval draft on November 22, 2020

第七章 习题与思考题

◆◆ 习题 7-1 在图P7-1所示的放大电路中，已知R 1=R 2=R 5=R 7=R 8=10k Ω，R 6=R 9=R 10=20k Ω：

① 试问R 3和R 4分别应选用多大的电阻； ② 列出u o1、u o2和u o 的表达式；

③ 设u I1=3V ，u I2=1V ，则输出电压u o ＝

解：

① Ω=Ω==k k R R R 5)10//10(//213，Ω≈Ω==k k R R R 67.6)20//10(//654 ② 1111211010I I I o u u u R R u -=-=-

=，2226525.1)20

10

1()1(I I I o u u u R R u =+=+=， ③ V V u u u I I o 9)1332(3221=?+?=+=

本题的意图是掌握反相输入、同相输入、差分输入比例运算电路的工作原理，估算三种比例电路的输入

输出关系。

◆◆ 习题 7-2 在图P7-2所示电路中，写出其

输出电压u O 的表达式。

解：

本题的意图是掌握反相输入和同相输入比例 电路的输入、输出关系。

◆◆ 习题 7-3 试证明图P7-3中，)(1122

1

I I o u u R R u -=

）＋（

解：

◆◆ 解：

◆◆ 解：

◆◆ 习题 7-6 试设计一个比例运算放大器，实现以下运算关系：u O =。请要求画出电路原理图，并估算各电阻的阻值。希望所用电阻的阻抗在20k Ω至200k Ω的范围内。 解：

上图为实现本题目要求的一种设计方案，使5.0)1()5.0(21=-?-=?=uf uf uf A A A ，即

I O u u 5.0=。

本题的意图是在深入掌握各种比例运算电路性能的基础上，采用适当电路实现给定的运算关系。以上只是设计方案之一。

◆◆ 习题 7-71为阻值在1k Ω~10k Ω之间可调的电位器，R 2=R 3=20k Ω，R 4=R 5=33k Ω，R 6=R 7=100k Ω，试估算电路的输出电压与输入电压之间的比例系数的可调范围。 解：

当R1 当R1 ◆◆ 解：

u o -=2 o u =，

A uf =

本题的意图是了解T 型反馈网络比例电路的特点，学习估算电压放大倍数和输入电

阻。

◆◆ 习题 7-9 写出图P7-9(a)和(b)所示运算电路的输入输出关系。 解：

（a ） 11110110

I I O u u u -=-=

（b ） 321321444

14

)141(411)141(14I I I I I I O u u u u u u u ++-=+?+++?

++-= 本题的意图是对比例电路及求和电路进行综合训练。

◆◆ 习题 7-10 试用集成运放组成一个运算电路，要求实现以下运算关系： 解：

如上图所示，采用两级反相求和电路实现给定的运算关系，使第一级：

)1.02(311I I O u u u +-=；第二级：3212111.052)5(I I I I O O u u u u u u +-=+-=。

本题的意图是对求和电路进行综合训练，学习用适当电路实现加法和减法的复合运算关系。

◆◆ 习题 7-11 在图P7-11(a)电路中，已知R 1=100k Ω，R 2=R F =200k Ω，R ’=51k Ω，u I1和u I2的波形如图P7-11(b)所示，试画出输出电压u o 的波形，并在图上标明相应电压的数值。 解：

本题的意图是掌握求和电路的工作原理，并学习利用波形叠加的方法画求和电路输出

电压波形。

◆◆ 习题 7-12i =2sin ωt(V)，R=R ’=10k Ω，C ＝1μF ，试求u o 的表达式，并计算当

f=10Hz 、100H z 、1000Hz 和10000Hz 时u o 的幅度(有效值)和相位，最后画出电路的幅频特

解：

◆◆R=R ’解： ① ② t=(10～20)ms 期间， )](2)01.0(200[2)01.0(10

102

6

4V t t u O --=--?--=- 当t=20ms 时，u O =0。 ③ … …

uO 的波形见下图。

本题的意图是，当积分电路的输入信号为矩形波时的输入、输出关系，学习画波形，并体会积分电路的波形变换作用。

◆◆题 7-14 图P7-14为一波形转换电路，输入信号u I 为矩形波。设运算放大器为理想的，在t=0时，电容器两端的初始电压为零。试进行下列计算，并画出u o1和u o 的波形。

① t=0时，u o1= u o = ② t=10ms 时，u o1= u o = ③ t=20ms 时，u o1= u o =

④ 将u o1和u o 的波形画在下面。时间要对应并要求标出幅值，波形延长到t>30ms 。

解：

① t=0时，u O1=0,u O2=。

② t=（0～10）ms 期间，u I =-1V,U O1(t 0)=0，则

)(100)1(1001V t t u O =-?-=，V t t u O )5.0100(5.0)1(100+-=+-?= t=10ms 时， u O1=1V ，u O =。

③ t=（10～20）ms 期间，u I =1V,U O1(t 0)=1V ，则

V t t u O ]1)01.0(100[1)01.0(11001+--=+-??-=，

t=20ms 时， u O1=0，u O =。 ④ … …

u O1和u O 的波形如下图所示，可见，积分电路将矩形波转换为三角波。

本题的意图是对求和电路和积分电路进行综合训练，并通过画波形来体会积分电路的波形变换作用。

◆◆ 习题 7-15 试分析图P7-15电路中的各集成运放A 1、A 2、A 3、A 4分别组成何种运算电路，设电阻R 1=R 2=R 3=R ，试分别列出u o1、u o2、u o3和u o 的表达式。

解：

① A1、A2、A3均组成电压跟随器，A4组成同相输入求和电路，因此

②

)

(3

1000

03213

322113

322113

32211321321332

211I I I O R

R R R O I O I O I u u u I I I u u u u u u O O O u u u u R u u R u u R u u R u u R u u R u u R u u R u u R u u i i i i O

I O I O I O ++=????→?=-+-+-?????→

?=-+-+-?????????→

?=-+-+-?==++?=====?+

++===+

+++-+虚短虚断

本题的意图是训练运用“虚短”和“虚断”的基本概念，分析由多个电压跟随器组成的求和运算电路。

◆◆ 习题 7-16 在图P7-16中，设A 1、A 2、A 3、A 4均为理想运放； ① A 1、A 2、A 3、A 4各组成何种基本运算电路

② 分别列出u o1、u o2、u o3和u o4与输入电压u I1、u I2、u I3之间的关系。

解：

① A 1：同相输入比例电路，A 2：反相输入求和电路，A 3：差分输入比例电路，A 4：积分电路。

② 1113)501001(I I O u u u =+=， )2()100

200

200200(32322I I I I O u u u u u +-=+-=

本题的意图是对比例、求和、积分等各种运算电路进行综合训练。