模电训练题和答案第二章Word文档格式.docx

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　　故输出电压

　　当

导通，电路的输出电压

被限制在

，即

。

根据以上分析，可画出

的波形如图（c）所示。

图（c）

（2）由以上的分析可知，当输入信号较小时，电路能线性放大；

当输入信号较大时稳压管起限幅的作用。

【2】在图（a）示电路中，已知

，

，设A为理想运算放大器，其输出电压最大值为

，试分别求出当电位器

的滑动端移到最上端、中间位置和最下端时的输出电压

的值。

反馈类型？

图（a）

　　反相输入比例器。

时电路工作闭环状态；

当

时电路工作开环状态。

（1）当

的滑动端上移到最上端时，电路为典型的反相输入比例放大电路。

输出电压

（2）当

的滑动端处在中间位置时，画出输出端等效电路及电流的参考方向如图（b）所示。

图中　　　　

图（b）

　　由图可知 

　　以上各式联立求解得 

　　代入有关数据得 

　　（3）当

的滑动端处于最下端时，电路因负反馈消失而工作在开环状态。

此时，反相输入端电位高于同相输入端电位，运放处于负饱和状态。

输出电压

【3】电压－电流转换电路如图所示，已知集成运放为理想运放，R2＝R3＝R4＝R7＝R，R5＝2R。

求解iL与uI之间的函数关系。

　　集成运放工作在线性区的特点，“虚短”和“虚断”的分析方法，基本运算电路的识别。

（1）由图判断出集成运放A1和A2分别引入的局部电压反馈为负反馈。

（2）识别集成运放A1和A2分别组成的基本运算电路类型。

　　（3）根据运算电路类型以及“虚短”和“虚断”的分析方法分别求解uO1以及uO2的表达式，从而得到iL与uI之间的函数关系。

　　以uI和uO为输入信号，A1、R1、R2和R3组成加减运算电路，

，其输出电压

　　以uO1为输入信号，A2、R4和R5组成反相比例运算电路，其输出电压

　　负载电流

　　因此 

　　可见，通过本电路将输入电压转换成与之具有稳定关系的负载电流。

【方法总结】

　　由集成运放组成的多级放大电路的解题方法总结：

（1）首先判断各个集成运放分别引入的局部电压反馈的极性。

（2）若引入的反馈为负反馈，则识别各个集成运放所组成的基本运算电路类型。

　　根据运算电路类型以及“虚短”和“虚断”的分析方法逐级求解输出电压的表达式。

【4】在图（a）所示电路中，设电路的输入波形如图（b）所示，且在

时,

（1）试在理想的情况下，画出输出电压的波形。

（2）若

，运放的电源电压为15V,画出在上述输入下的输出电压的波形。

　　积分器、运放的传输特性。

　　当积分器的输出电压小于运放的最大输出电压时，运放工作于线性状态；

当积分器的输出电压等于运放的最大输出电压之后，运放进入饱和状态，只要输入电压极性不变，输出电压不会变化。

（1）由图（a）可知，该电路为运放组成的积分电路，所以输出电压

时,已知

时 

　　当

时

　　同理，当

　　画出输出电压的波形如图（c）所示。

（2）若

时

　　已知运放的电源电压为15V，那么，电路的输出电压的最大值

但

，这是不可能的，故电路在某个时刻已处于饱和状态。

时,令

　　解上式得

时，令

　　解得

时，令

　　解之得

可求得

　　画出输出电压的波形如图（d）所示。

图（d）

【常见的错误】

　　当积分器的输出电压等于运放的最大输出输出电压之后，运放将处于饱和状态。

这一点往往被忽视。

【5】如图所示的理想运放电路，可输出对“地”对称的输出电压

和

设

（1）试求

/

（2）若电源电压用15V，

，电路能否正常工作？

（1）运放特性。

（2）反相输入比例运算电路。

　　分析各运放组成哪种单元电路，根据各单元电路输出与输入关系，推导出总的输出电压的关系式。

（1）由图可知，运放A1和A2分别组成反相输入比例运算电路。

故

（2）若电源电压用15V，那么，运放的最大输出电压

，当

时，

运放A1和A2的输出电压均小于电源电压，这说明两个运放都工作在线性区，故电路能正常工作。

【6】电路如图所示，设运放均有理想的特性，写出输出电压

与输入电压

、

的关系式。

　　运放组成的运算电路。

　　由图可知，运放A1、A2组成电压跟随器。

，

　　运放A4组成反相输入比例运算电路

　　运放A3组成差分比例运算电路

　　以上各式联立求解得：

【7】在图示电路中，假设A为理想运放，电容初始电压为零。

现加入UI1＝1V、UI2＝－2V、UI3＝－3V的直流电压。

试计算输出电压UO从0V上升到10V所需的时间。

加法器、积分器。

先根据电容两端电压与电容电流的表达式推导输出电压与电容电流的关系，再利用运放输入端“虚短”、“虚断”的结论推导各个输入电压与电容电流的关系，从而可得到输出电压与积分时间的关系式。

根据电容两端电压与电容电流的关系式 

　　得

　　而 

　　故

从0V上升到10V，则

【8】在实际应用电路中，为了提高反相输入比例运算电路的输入电阻，常用图示电路的T型电阻网络代替一个反馈电阻

（1）求

（2）若用一个电阻

替换图中的T型电阻网络，为了得到同样的电压增益，

应选多大的阻值？

　　根据运放输入端“虚短”、“虚断”的结论推导输入电压与输出电压之间的关系式。

（1）为分析方便，标出各支路的电路参考方向如图所示。

因为电路的同相输入端接地。

所以 

①

②

③

④

　　由③式得

　　代入②式得

⑤

　　由①、④、⑤式得

　　代入有关数据得

（2）若用一个反馈电阻

代替T型电阻网络，那么

　　为了得到同样的增益，应选电阻

　　由此可见，若用一个反馈电阻

代替T型电阻网络时，

的阻值远大于T型电阻网络中的元件阻值。

【9】理想运放电路如图所示，试求输出电压与输入电压的关系式。

加法器、减法器。

　　由图可知，本电路为多输入的减法运算电路，利用叠加原理求解比较方便。

　　利用叠加原理可求得上式中，运放同相输入端电压 

　　于是得输出电压

【10】电路如图（a）所示。

设运放均为理想运放。

（1）为使电路完成微分运算，分别标出集成运放A1、A2的同相输入端和反相输入端；

（2）求解输出电压和输入电压的运算关系

　　负反馈，运算电路的基本特点，积分运算电路，微分运算电路，在反馈通路采用运算电路来实现其逆运算的方法。

（1）根据集成运放在组成运算电路时的基本特点即引入深度电压负反馈，标出A1、A2的同相输入端和反相输入端，使其引入负反馈。

（2）先分析

与

之间的积分运算关系，然后根据“虚短”、“虚断”方法求解

之间的微分运算关系。

（1）由图可知，以uO作为输入，以uO2作为输出，A2、R3和C组成积分运算电路，因而必须引入负反馈，A2的两个输入端应上为“－”下为“＋”。

　　利用瞬时极性法确定各点的应有的瞬时极性，就可得到A1的同相输入端和反相输入端。

设uI对“地”为“＋”，则为使A1引入负反馈，uO2的电位应为“－”，即R1的电流等于R2的电流；

而为使uO2的电位为“－”，uO的电位必须为“＋”。

因此，uO与uI同相，即A1的输入端上为“＋”、下为“－”。

　　电路的各点电位和电流的瞬时极性、A1和A2的同相输入端和反相输入端如图（b）所标注。

（2）A2的输出电压

即 

（1）

　　由于A1两个输入端为“虚地”，即

　　将上式代入式

（1）可得输出电压

【11】反相输入比例运算放大电路如图（a）所示，已知集成运放的开环增益Aod＝2000，输入电阻rid＝10kΩ，电阻Rf＝100kΩ，R1＝10kΩ，R2＝R1//Rf。

问：

（1）

的实际值是多少？

和理想条件（Aod＝∞，rid＝∞）下的值比，相对误差是多少？

（2）如果要求误差在0.1％以下，集成运放的Aod至少应为多少？

设R1、Rf不变。

图（a）

（1）运放的低频等效电路。

（2）非理想运放电路的分析方法。

根据非理想运放的低频等效模型对电路进行分析。

（1）根据题意，画出运放的低频等效电路，如图（b）所示。

由图可知：

图（b） 

　　以上各式联立求解得

　　在理想条件下

　　相对误差为

（2）若要求

，则将数据代入上式，得

Aod≥31000