第7章 模拟信号运算电路1、(10分)写出下面电路中o1U 、o2U 及o U 与输入电压i1U 、i2U 、i3U 的关系式。
oU R U U 3R U解:⑴ A1:反相输入求和电路;A2:电压跟随器;A3:差分输入求和电路。
(3分) ⑵ 2231131I I O u R Ru R R u ⋅-⋅-=………………(2分) 32I O u u =………………(2分)()356252631516312563I I I O O O u R Ru R R R R u R R R R u u R R u ⋅+⋅+⋅=-⋅=………………(3分) 2、(10分)理想运放组成的电路如下图所示,试分别指出A1、A2和A3各构成什么基本电路,并写出O1u 、O2u 和O u 与输入信号I1u 和I2u 的关系式。
Ou解:⑴ A1:同相输入比例电路;A2:求和电路;A3:电压跟随器电路。
331116721246567124615211()()O I O O I I I O O R u u R R Ru u u R R R R R Ru u R R R R u u =+=-+ =+-+= 3、(15分)如下图所示,设所有运放为理想器件。
其中Ω=k 41R ,Ω==k 652R R ,7324k R R ==Ω,89101110k R R R R ====Ω,Ω=k 10012R ,μF 1=C 。
V 6.0i1=U ,V 4.0i2=U ,V 1i3-=U 。
⑴ 写出o1U 、o2U 及o3U 与输入电压i1U 、i2U 、i3U 的关系式;(9分)⑵ 设电容的初始电压值为2V ,求使输出电压V 6o-=U 所需要的时间t 。
(6分)oR U U R U 解:⑴电压表达式V V U R R U R R U i i o 2.54.06246.04242231131-=⎪⎭⎫⎝⎛⋅+⋅-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⋅+⋅-=(反相输入求和电路)V V U R R U i o 51624113572-=-⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=(同相比例电路) ()()V V U U R R U o o o 2.052.51010218103=+--=--=(差分比例电路) ⑵ 积分时间333601212102002010010110.()()t o o o t U U U d U U t V R C R C ττ-⎛⎫=-+=-⋅+=-- ⎪⨯⨯⨯⎝⎭⎰()22t V =--令()226o U t V V =--=-,得出所需要的积分时间为:s 2=t4、(10分)试用集成运放组成一个运算电路,要求实现以下运算关系:I3I2I1O 1.052u u u u +-= 解:O I1I2I3I1I3I225012015.(.)u u u u u u u =-+=---- 可采用如下电路形式实现Ou R F2R2112O I1I3I23124()F F F F R R R R u u u u R R R R =----其中:111121122223423420115'',.,////,,////F F F F F F R R R R R R R R R R R R R R R R ====== 5、如下图的电路中:① 写出O u 的表达式;② 设I1u 、I2u 的波形如下图所示,试画出O u 的波形。
在图上标出t=1s 和t=2s 时的Ou 值。
设t=0时电容上的电压为零。
Ou解:① A1构成的电路为反相比例电路,A2构成的电路为积分电路,则 I1I11F1O1u u R R u -=⋅-=]1[11I131F1I22O13I22O dt u CR R R dt u C R dt u C R dt u C R u ⎰⎰⎰⎰--=--= dt u u dt u dt u )2(2 I2I1I2I1-=-=⎰⎰⎰② O u 的波形如下,其中t=1s 时,V 1O =u ,t=2s 时,V 2O -=u21-36、(10分)如下图电路,已知1F R M =Ω,1C F μ=,12345 1.2R R R R R k =====Ω,输入信号u I1为锯齿波,u I2为直流信号,波形如图。
(1)集成运放A1、A2各组成何种基本应用电路? (2)写出u O1和u O2的表达式。
(3)画出u O2的波形图。
O25R u R解:(1)A1构成微分电路,A2构成反向输入求和电路 (2)111I I O du duu RCdt dt=-=-551212232I O O I I R R duu u u u R R dt=--=- (3)波形如图()s ()s ()s第8章 信号处理电路1、(10分)求下图迟滞电压比较器的门限电压+T U和=T U ,并画出相应的输出电压波形。
其中输入电压的波形如图所示。
u Ou 26+6-3+6+6-解:V U T 330106103010230=+⨯++⨯=+ 3分03010)6(103010230=+-⨯++⨯=-T U 3分(4分)2、(15分)电路如下图所示,A1、A2、A3均为理想集成运放,其最大输出电压为V 12±,电容初始电压为0V 。
⑴ 集成运放A1、A2、A3各组成何种基本应用电路? ⑵ 集成运放A1、A2、A3各工作在线性区还是非线性区?⑶ 若输入信号()V sin 10I t u ω=,对应画出相应的O1u 、O2u 和O3u 的波形,并在图中标出有关电压的幅值。
O3u⑴ A1:反相比例电路;A2:过零电压比较器;A3:积分电路。
(6分) ⑵ A1:线性区;A2:非线性区;A3:线性区。
(3分) ⑶ (6分)A1:012020I I ku u u k=-=- A2:0T u = 传输特性如下:O1u 0V >则 O2u =-6V O1u 0V <则 O2u =+6VA3:65321010101O O RC su u d tτωτ-==⨯==-⎰10+10-tO2u 10+10-tt6+6-O3u t06.π+06.π-t ωπ=时316=-0.610O u d t πωπ=-⎰V2t ωπ=时231-6-0.6=010O u d t ππωπ=-⎰()V3、(15分)在下图所示电路中:Ω==k 10021R R ,Ω==k 1043R R ,Ω=k 25R ,Ω='k 50R ,μF 1=C 。
⑴ 分析电路由哪些基本单元组成;⑵ 设初始时刻,电容上的电压0C =U ,V 12O +=u ,则当V 10I1-=u ,0I2=u 时,经过多少时间O u 由V 12+变为V 12-;⑶ O u 变为V 12-后,I2u 由0改为V 15+,求再经过多长时间O u 由V 12-变为V 12+; ⑷ 画出O1u 和O u 的波形。
Ou u R解:(1)A1组成的电路为积分电路,A2组成滞回比较器10101012110101************()()()1()()1[()]()0.1t I I o c t t I I t t I I t u u u t u dt u t C R R u u dt u t RC u u t u t =-=-++ =-++ =-++⎰⎰ 5545452(),2()T Z T Z R R U U V U U V R R R R +-===-=-++(2)11010121()2,(0s)0,10,0t =0.02s=20mso I I u t V u t V u V u V ====-=故,(3)1201112221()2,(0.02s)2,10,15t =0.1s=100ms,t=t -80mso I I u t V u t V u V u V t =-===-=∆=故,o1002-24、(15分)电路如下图所示,A1、A2、A3均为理想集成运放,其最大输出电压为V 12±。
⑴ 集成运放A1、A2、A3各组成何种基本应用电路? ⑵ 集成运放A1、A2、A3各工作在线性区还是非线性区?⑶ 若输入信号()V sin 10I t u ω=,对应画出相应的O1u 、O2u 和O3u 的波形,并在图中标出有关电压的幅值。
O3u ⑴ A1:反相比例电路;A2:过零电压比较器;A3:电压跟随器。
(6分) ⑵ A1:线性区;A2:非线性区;A3:线性区。
(3分) ⑶ (6分) A1:012020I I ku u u k=-=- A2:0T u= 传输特性如下:10+10-tO2u (O3u 10+10-tt6+6-O1u 0V >则 O2u =-6V O1u 0V <则 O2u =+6VA3: 32O O u u =。