【9-1】在下列各种情况下,应分别采用哪种类型(低通、高通、带通、带阻)的滤波电路? 1.抑制50H Z 交流电源的干扰;
2.处理具有1kH Z 固定频率的有用信号; 3.从输入信号中取出低于2kH Z 的信号; 4.抑制频率为100kH Z 以上的高频干扰。
解:
1. 带阻;
2. 带通;
3. 低通;
4. 低通。
【9-2】试说明图9.11.1所示各电路,属于哪种类型的滤波电路,是几阶滤波电路,图(b)中2
R o
【2kH Z 解:
【路?图9.11.2 题9-4电路图
解:
(a )高通滤波器,o 20i 111j U R U R ωω
=-⋅- , 截止频率011
1
2πf R C =
(b )低通滤波器,o 2i 10
11j U R U R ωω=-⋅+ ,截止频率021
2πf R C
=
【9-5】在图9.11.3所示电路中,已知通带放大倍数为2,截止频率为1kH Z ,C 1=C 2=1μF 。
试选取电路中各电阻的阻值。
U i (s )
o (s )
解:
1210k R R == R =0.16k
【9-6】简述开关电容滤波电路的特点。
解:
1. 易集成,单片集成化。
2. 其时间常数依赖于电容的比值,可以实现大时间常数,且滤波器的参数准确性和稳定性高。
3. 与数字滤波器相比,它可以对模拟量的离散值直接进行处理,不需要模/数转换器,省略量化过程。
【9-7】什么是调制?什么是调幅、调频和调相?什么是解调 ? 解:
将低频信息加载到作为信息载体的高频信号上,以便传输的信号处理过程,称为调制;解调是调制的逆过程,是指将调制信号与载波信号分离的信号处理过程。
用调制信号改变载波信号的幅度、频率、相位,相应的调制方法分别称为调幅、调频和调相调幅波的特点是频率与载波信号的频率相等,幅度随输入信号幅度的变化而变化;调频波的特点是幅度与载波信号的幅度相等,频率随输入信号幅度的变化而变化;调相波的特点是幅度与载波信号的幅度相等,相位随输入信号幅度的变化而变化。
【9-8】电路的波形图如图9.11.4所示,它是什么调幅波形?在图中标出调制信号和载波信号。
图9.11.4 题9-8波形图
解:
标准调幅波,(a )为调制信号,(b )为载波信号。
【9-9】如图9.11.5所示,如果F 1和F 2分别表示调制信号频率的上下限,C f 为载波信号频率,试写出上下边带范围。
图9.11.5 题9-9频带图
解:
下边带:c 2c 1()~()f F f F --,上边带:c 1c 2()~()f F f F ++
【9-10】 一个调幅电路,调制信号的频率为10kH Z ~20kH Z ,载波信号频率为10MH Z ,试画出该调幅波的频谱图。
解:
【9-11】图9.11.6(a)和(b)均为调幅波电路原理图,问同步检波器和峰值检波器分别可以对哪一种调幅波电路进行解调,为什么?
(a)
(b)
图9.11.6 题9-11电路图
解:
(a)同步检波;(b)峰值检波;(a)图产生的为双边带信号,无法用峰值检波。
【9-12】对于峰值检波器电路,调制信号的频率范围100Hz~10kHz,载波信号频率1MHz,峰值检波器的负载R=3kΩ,试计算电容参数和选择检波二极管的型号。
解:
根据峰值检波电路的原理,其时间常数应远大于载波信号的周期,才能保证将载波信号滤出;而又必须远小于调制信号的周期,才能保证输出能跟上调制信号的变化。
故有
,可求得330pF0.033F
Cμ
;可取C=3300pF
μμ
1s100s
RC
【9-13】锁相环有什么特点?如何利用锁相环实现调频信号的解调?
解:
锁相环电路是一个自动相位控制系统,在输入信号频率改变或含有噪声的情况下,产生与输入信号频率保持同步的输出信号。
环路锁定时,其输出信号频率与输入信号频率相等,二者保持一个固定的相位差值。
调频波的特点是频率随调制信号幅度的变化而变化。
当载波信号的频率与锁相环的固有振荡频率ω0相等时,压控振荡器输出信号的频率将保持ω0不变。
若压控振荡器的输入信号除了有锁相环低通滤波器输出的信号u c外,还有调制信号u i,则压控振荡器输出信号的频率就是以ω0为中心,随调制信号幅度的变化而变化的调频波信号。
由此可得调频电路可利用锁相环来组成,由锁相环组成的调频电路组成框图如图所示。
【9-14】 有一个频率合成电路如图9.11.7所示。
已知kHz 1000R =f ,分频系数M =5、N =10,写出信号的频率=o f ?
f f M
f /R
图9.11.7 题9-14方框图
解:
f R /M=f o /N f 0=N/M* f R =2000kHz
【9-15】设图9.11.8中模拟乘法器(K > 0)和运算放大器均为理想器件。
1.该电路能在几个象限工作?
2.推导u o 与u i1、u i2之间的关系式,指出该电路具有何种运算功能。
3.设K =0.1V -1,R 1=10k Ω,R 2=1k Ω,u i1和u i2极性相同且绝对值均为10V ,问输出电压u o =?
图9.11.8 题9-15电路图
解:
1. 要求u I2>0,即为正极性,该电路只能在第一、第二象限工作。
2. 2i 1
o 1i 2
1R u u R K u =-
⋅⋅,该电路具有除法运算功能。
3. o 1V u =-
【9-16】 图9.11.9中的运算放大器和模拟乘法器都具有理想的特性,求o u 的表达式,已知0REF >U 。
图9.11.9 题9-16电路图
解:
在保证V REF >0的条件下,乘法器引入的是负反馈,用虚短、虚断的概念不难得到: u o =(1/K )(1+R 1/R 2)(u i /U REF )
【9-17】电路如图9.11.10所示,设图中器件均具有理想的特性,且 ,V 5i =U 1V 1.0-=K ,123f 10k R R R R ====Ω,计算?o =u
图9.11.10 题9-17电路图
【9-18】电路如图9.11.11所示,设所有器件均为理想的,乘法器的10.1V K -=,参考电压REF 0U a =,而1a 、2a 、3a 都是系数,求o U 的表达式。
u
图9.11.11 题9-18电路图
解:
2
o 1I 2.5V
u K u =⋅= 23
o2I o1I 1.25V u K u u K u =⋅⋅=⋅=
F F F o I o1o2122I o1o2()8.75V
R R R u u u u R R R u u u =-
⋅-⋅-⋅=-++=-
【9-19】用集成运放和模拟乘法器组成实现332210)(x a x a x a a x f +++=的运算电路。
解:
R
i
u
【9-20】电路如图9.11.12所示。
已知模拟乘法器及集成运放均为理想器件,电容C 上的初始电压为零,u i 为一交流输入电压。
试说明M 1、A
1、M 2和A 2各组成什么电路,写出u o1、u o2和u o 的表达式,并分析该电路的功能。
o
u
图9.11.12 题9-20电路图
解:
M 1构成平方电路,A 1构成积分器,M 2和A 2构成开平方电路。
整体为一个均方根电路。
2o1i 2
o2i o 1d u Ku u Ku t RC u ==-=
⎰。