第8章课后习题参考答案.doc

第八章 信号处理电路 1．在图（a）所示的一阶低通滤波电路中，若 R=5k，C1=1uF，A 为理想运放，求通带增 益 Aup、截止频率 fp，简略画出幅频特性曲线。 解：通带增益： Aup 带 1 截止频率： f p 带 1 2带RC 带 1 带 32Hz 2带 带 带 5K 带1带F 幅频特性曲线（b）所示。 A A 20lg u dB up 0 -3 带带 带带 f/ f -20 p f p （a） （b） 2．二阶低通滤波电路如图所示。 • (1)写出 Au 带 • Uo 的表达式。 • Ui (2)已知 R=10K，C=0.1uF，求通带增益 Aup 、截止频率 f p 和 Q 值。 • 解：增益表达式： Au 带 • Uo • 带 Ui ( j带 RC)2 Aup 1带 (3带 Aup j带 RC 带 ( j带 RC) Aup 带 2 1带 ( 其中， Aup 为通带增益， f p 为截止频率。 通带增益： Aup 带 1 截止频率： f p 带 品质因数： Q 带 1 2带RC 带 1 带 160Hz 2带 带 带10K 带 0.1带F 1 1 带 带 0.5 3带 Aup 3带 1 3．一阶高通滤波电路如图（a）所示。 fp 2 1 fp ) 带j 带 f Q f • • （1）导出 Au 带 Uo • 的表达式。 Ui （2）若 Rl=8k，Rf=20K，C=0．02uF，求通带增益 Aup 截止频率 f p 。 （3）画出电路的幅频特性曲线。 • • 解：（1）增益表达式： Au 带 Uo • Ui （2）通带增益： Aup 带 带 截止频率： f p 带 带 Aup fp 1带 j f R f 20K 带 带 2.5 R 8K 1 2带RC 带 1 带 2KHz 2带 带 带 8K 带 0.01带F （3）幅频特性曲线（b）所示。 A A u dB up 20lg 0 -3 带带 f/ f 带带 p f -20 p （a） （b） 4．一个单限比较器电路如图（a）所示，已知 UREF=3V，稳压管的稳压值为 6V，正向导 通压降为 0.7V，画出电压传输特性曲线。 解：（1）题图所示的单限比较器，当输入电压大于门限电压时（3V），输出为低电平，稳 压管正向导通，输出 0.7V；当输入电压小于门限电压时（3V） ，输出为高电平，稳压管 稳压，输出 6V； （2）电压传输特性如图（b）所示。 Uo 6V Ui 0.7V 3V （a） （b） 5．在如图（a） 所示的电路中， 当输入信号 ui 的波形如图所示三角波时，画出输出电压 uo 和电 压传输特性。 解：题图为电压跟随器与比较器构成的电路，图（b）在输入信号激励下的输出波形，，传输 特性如图（c）所示。 Uo Ui/V 5 3 t/ms 6V 3V -5 Uo/V 6 t/ms -6V -6 6． （a） （c） （b） 在 图所示的电压比较器中，已知运放输出电压为土 12V，二极管导通压降为 0.7V， 发光二极管导通压降为 1.4V，则在什么条件下 LED 灯亮? 解：题图电路，A1、A2 运算放大器构成比较器， D1、D2 组成或门电路。 当 ui 带 3V 时，A1 输出低电平、A2 输出高电平， D1 截止、D2 导通，LED 亮； 6V 带 ui 带 3V 时，A1 输出低电平、A2 输出低电 平，D1、D2 都截止，LED 不亮； ui 带 6V 时，A1 输出高电平、A2 输出低电平， D1 导通、D2 截止，LED 亮； 即当 ui 带 3V 、 ui 带 6V 时，LED 亮。 7．在图（a）所示电路中，已知运放输出电压为土 12V，二极管导通压降为 0.7Y，Uz=土 6V，画出电压传输特性曲线。 Uo/V 6V o -6V （a） Ui/V 3.7 10.5 （b） 解：题图电路，A1、A2 运算放大器构成比较器，分压电阻决定其比较电压；D1、D2 组成 与门电路。 Ui uA1带 带 5K 带 2.7K 带15V 带 10.5V 5K 带 2.7K 带 3.3K 2.7K 带15V 带 3.7V 5K 带 2.7K 带 3.3K 当 ui 带 3.7V 时，A1 输出高电平、A2 输出低电平，D1 截止、D2 导通， uo = -6V； uA2带 带 10.5V 带 ui 带 3.7V 时，A1 输出高电平、A2 输出高电平，D1、D2 都截止， uo = +6V； ui 带 10.5V 时，A1 输出低电平、A2 输出高电平，D1 导通、D2 截止， uo = -6V； 电压传输特性曲线如图（b）所示。 8．运放组成的电路如图（a）所示。在输入方波激励下，分别画出输出电压 uo1 和 uo 端的 波形。设 t=0 时，电容 C 上初始电压 u（0）=0V，uo 初始值为-6V。 Ui/V 3V o -3V t/ms 10 Uo1(Uo)/V 50 Uo 6V 3V 2V o -2V -3V -6V （a） Uo1 t/ms 10 50 （b） 解：（1）A1 组成反相积分电路，输出三角波，A2 为迟滞比较器，输出方波。 （2）积分电路的充、放电时间常数 τ=10K×1μF = 10ms 电容充、放电时间为（3～5）τ，认为充、放电基本结束，因此，三角波的输出最大绝 对值可达 3V。 （3）比较器 A2 的两个比较电压 uT 带 带 2K 带 (带6V ) 带 2V 2K 带 4K uT 带 带 2K 带 (带6V ) 带 带2V 2K 带 4K （4）当电容初始电压为零，输出初态为-6V 时的 uo1、 uo 波形如图所示。