習題題7-1試從以下幾方面對有源濾波器和電壓比擬器兩種信號處理電路進行比擬：①電路中的集成運放工作在哪個區域(非線性區，線性區)；②集成運放的作用(開關元件，放大元件)；③電路中是否引入反應以及反應以及反應的極性(開環，負反應，正反應)。解：有源濾波器：集成運放工作于線性區，其作用是放大元件，電路中一般引入負反應甚至是深度負反應；電壓比擬器：集成運放工作于非線性區，其作用是開關元件，電路一般工作于開環狀態，或引入正反應。有些利用穩壓管的比擬器，當穩壓管反向擊穿時引入深度負反應。題7-2假設實際工作中提出以下要求，試選擇濾波電路的類型(低通、高通、帶通、帶阻)①有效信號為20Hz至200kHz的音頻信號，消除其他頻率的干擾及噪聲；②抑制頻率低于100Hz的信號；③在有效信號中抑制50Hz的工頻干擾；④抑制頻率高于20MHz的噪聲。解：①帶通；②高通；③帶阻；④低通題7-3試判斷圖P7-3中的各種電路是什么類型的濾波器(低通、高通、帶通還是帶阻濾波器，有源還是無源濾波，幾階濾波)。〔a〕〔b〕〔c〕〔d〕圖圖P7-3解：〔a〕一階高通濾波器；〔b〕二階低通濾波器；〔c〕雙T帶阻濾波器〔d〕二階帶通濾波器題7-4在圖7-12(a)所示的二階高通有源濾波電路中，設R=R1=RF=10kΩ,C=0.1μF，試估算通帶截止頻率f0和通帶電壓放大倍數Aup，并示意畫出濾波電路的對數幅頻特性。解：〔1〕特征頻率通帶電壓放大倍數電路的等效品質因數：由：得：設-3dB截止頻率，，那么有由此解得k=1.27，故fp=1.27×159=202Hz〔2〕在f=f0處，Au=Aup=2，增益為在f=10f0處，增益為在f=100f0處，增益為對數幅頻特性曲線如下圖，曲線以40dB/十倍頻的速度下降題7-5在圖7-17(a)所示的過零比擬器中，當uI=10sinωt時，試畫出uo的波形圖(在時間上要對應)。設Uz=±6V。答：圖略。題7-6在圖P7－6(a)所示的單限比擬器電路中，假設集成運放為理想運放，參考電壓UREF=－3V，穩壓管的反向擊穿電壓Uz=±5V，電阻R1=20kΩ,R2=30kΩ：①試求比擬器的門限電平，并畫出電路的傳輸特性；②假設輸入電壓uI是圖P7-8(b)所示幅度為±4V的三角波，試畫出比擬器相應的輸出電壓uo的波形。〔a〕〔b〕圖圖P7-6解：①：門限電平為：，輸出特性如下圖②輸出電壓波形如下圖。題7-7在圖P7-7(a)所示電路中，設集成運放A1、A2、A3、均為理想運放，且其最大輸出電壓為UOPP=±12V。①A1、A2和A3各組成何種根本應用電路？②A1、A2和A3各工作在線性區還是非線性區？③假設輸入信號Ui=10sinωt(V)，請在圖P7-9(b)上畫出相應的uo1、uo2和uo3的波形，并在圖上標出有關電壓的幅值。〔a〕〔b〕圖圖P7-7解：①A1組成反相器，A2組成比擬器，A3組成跟隨器〔緩沖器〕②A1、A3工作在線性區，A2工作在非線性區；③題7-8在圖P7-8(a)電路中，設A1、A2均為理想運放，穩壓管的Uz＝±4V，電阻R2=R3=10kΩ，電容C=0.2μF，當t=0時電容上的電壓為零。輸入電壓uI是一個正弦波，如圖P7-8(b)所示，試畫出相應的uo1和uo2的波形，在圖上注明電壓的幅值。〔a〕〔b〕圖圖P7-8解：A1過零比擬器；A2積分電路A2:u+=u-=0;uo1=i1R2=iCR2t=0~1ms時，=2000tt=1ms時,uo2=2000*0.001=2Vt=1~2ms時,uo2=-2000(t-0.001)+2t=2ms時,uo2=-2000(0.002-0.001)+2=0V圖圖P7-9題7-9在圖P7-9所示的滯回比擬器電路中，R1=68kΩ，R2＝100kΩ，RF=200kΩ，R＝2kΩ，穩壓管的Uz＝±6V，參考電壓UREF＝8V，試估算其兩個門限電平UT+和UT－，以及門限寬度ΔUT的值，并畫出滯回比擬器的傳輸特性。解：UREF為參考電壓；輸出電壓為+Uz或-Uz；UI為輸入電壓。當U+=U-時，輸出電壓的狀態發生改變。比擬器有兩個不同的門限電平，故傳輸特性呈滯回形狀。當當UI逐漸增大時，使Uo由+Uz跳變為-Uz所需的門限電平UT+=7.3V當當UI逐漸減小時，使Uo由-Uz跳變為+Uz所需的門限電平UT-=3.3V回差〔門限寬度〕：題7-10圖P7-10中是正向輸入滯回比擬器的電路圖，試估算其兩個門限電平UT+和UT－以及門限寬度ΔUT，并畫出正向輸入滯回比擬器的傳輸特性。圖P圖P7-10解：=8V;=當u-=u+時跳變：，此時的uI對應門限電平:題7-11在圖P7-14所示電路中①分析電路由哪些根本單元組成；②設uI1=uI2=0時，電容上的電壓Uc=0，uo=±12V，求當uI1=－10V，uI2=0時，經過多少時間uo由+12V變為-12V。圖P圖P7-11解：①A1構成的電路為積分電路，A2為比擬電路②當uI1=－10V，uI2=0時，當uo=+12V時，當時，即100t>2V時，uo=+12V變為uo=-12V100t=2，t=0.02s7-12設圖P7-12中各集成運放均為理想運放：①分析A1、A2、A3、A4和A5是否“虛地”或“虛短”；②各集成運放分別組成何種根本應用電路？③根據電路參數值寫出uo1、uo2、uo3和uo4的表達式；④假設uI1＝1V，uI2＝－1V，uI3=－0.5V，uI4=0.5V，試問當T=1s時uo4和uo5分別等于多少？運放最大輸出為±15V，當t=0時電容C上電壓為零。解：①A1有虛地和虛短；A2無虛地有虛短；A3無虛地有虛短；A4有虛地有虛短；A5不存在虛地，但又虛斷。②A1為反相求和運算電路，；A2為電壓跟隨器，；A3為差分比例運算電路，；A4為積分電路，；A5為反相輸入過零比擬器。③④uI1＝1V，uI2＝－1V，uI3=－0.5V，uI4=0.5V時，；；當t=1s時uo4和uo5分別等于uo4=24V，uo5=-15V圖P圖P7-12題7-13將正弦信號uI=Umsinωt分別送到圖P7-13(a)、(b)和(c)三個電路的輸入端，試分別畫出它們的輸出電壓uo的波形，并在波形圖上標出各處電壓值。Um=15V，而且：①圖(a)中穩壓管的穩壓值Uz=±7V；②圖(b)中穩壓管參數同上，且參考電壓UREF=6V，R1=R2=10kΩ；③圖(c)中穩壓管參數同上，且UREF=6V，R1=8.2kΩ，R2=50kΩ，RF=10kΩ。〔a〕〔b〕〔c〕圖圖P7-13解：①圖〔a〕②穩壓管參數同上，且參考電壓UREF=6V，R1=R2=10kΩ；代入得到當ui＜時，uo=+UZ=+7V；當ui＞時，uo=-UZ=-7V。波③圖(c)中穩壓管參數同上，且UREF=6V，R1=8.2kΩ，R2=50kΩ，RF=10kΩ。由圖可以看出可求出上下門限電平分別為當uI>6.8V時，uo將從+7V跳變為－7V；當uI<-4.8V時，uo將從－7V跳變為+7V.題7-14假設將上題中的輸入信號加到圖P7-14所示的雙限比擬電路中，并設UA＝＋10V，UB＝－10V，集成運放A1、A2的最大輸出電壓UOPP=±12V，二極管的正向導通電壓UD＝0.7V，試畫出對應的輸出電壓波形。圖P圖P7-14解：ui>UA時，A1輸出為正，uo1=+12V，VD1導通