第8章波形的发生和信号的转换习题

1、第1 页共26 页第 8 章 波形的发生和信号的转换习题8.1 判断下列说法是否正确，用“”或“”表示判断结果。（1）在图T8.1所示方框图中，产生正弦波振荡的相位条件是 FA。 （）（2）因为RC串并联选频网络作为反馈网络时的 F0，单管共集放大电路的 A0，满足正弦波振荡的相位条件 AF2n（n为整数） ，故合理连接它们可以构成正弦波振荡电路。 （）（3）在 RC桥式正弦波振荡电路中，若RC串并联选频网络中的电阻均为R，电容均为C，则其振荡频率f01/RC。 （）（4）电路只要满足1FA，就一定会产生正弦波振荡。（）（5）负反馈放大电路不可能产生自激振荡。（）（6）在 LC正弦波振荡电路中， 不用通用型集成运放作放大电路的原因是其上限截止频率太低。 （）解： （1）（2）（3）（4）（5）（6）8.2 判断下列说法是否正确，用“”或“”表示判断结果。（1）只要集成运放引入正反馈，就一定工作在非线性区。（）（2）当集成运放工作在非线性区时，输出电压不是高电平，就是低电平。（）（3） 一般情况下， 在电压比较器中， 集成运放不是工作在开环状态， 就是仅仅引入了正反馈。（）（4） 如果一

2、个滞回比较器的两个阈值电压和一个窗口比较器的相同，那么当它们的输入电压相同时，它们的输出电压波形也相同。（）（5） 在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中，单限比较器和滞回比较器的输出电压均只跃变一次。 （）（6）单限比较器比滞回比较器抗干扰能力强，而滞回比较器比单限比较器灵敏度高。（）解： （1）（2）（3）（4）（5）（6）第2 页共26 页8.3 现有电路如下：RC桥式正弦波振荡电路LC 正弦波振荡电路石英晶体正弦波振荡电路选择合适答案填入空内，只需填入A、B 或C。（1）制作频率为20Hz 20kHz的音频信号发生电路，应选用。（2）制作频率为2 MHz20MHz的接收机的本机振荡器，应选用。（3）制作频率非常稳定的测试用信号源，应选用。解： （1）A （2）B （3）C 8.4 选择下面一个答案填入空内，只需填入 A、B 或 C。A容性B阻性C感性（1）LC 并联网络在谐振时呈，在信号频率大于谐振频率时呈，在信号频率小于谐振频率时呈。（2）当信号频率等于石英晶体的串联谐振频率或并联谐振频率时，石英晶体呈；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈；

3、其余情况下石英晶体呈。（3）当信号频率ff0时，RC串并联网络呈。解： （1）B A C （2）B C A （3）B 8.5 判断图P8.5所示各电路是否可能产生正弦波振荡，简述理由。设图（ b）中C4容量远大于其它三个电容的容量。图 P8.5 第3 页共26 页解： 图 （a） 所示电路有可能产生正弦波振荡。 因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（A180 ? ） ，且图中三级移相电路为超前网络，在信号频率为0 到无穷大时相移为 270? 0? ，因此存在使相移为 180 ? （F180? ）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率 f0 （此时AF0? ） ；且在ff0时有可能满足起振条件 FA1，故可能产生正弦波振荡。图（b）所示电路有可能产生正弦波振荡。因为共射放大电路输出电压和输入电压反相（A180 ? ） ， 且图中三级移相电路为滞后网络， 在信号频率为0到无穷大时相移为0? 270? ，因此存在使相移为180? （F180 ? ）的频率，即存在满足正弦波振荡相位条件的频率f0（此时AF360 ? ） ；且在 ff0时有可能满足起振条件 FA1，故可能产生正弦波振荡。8

4、.6 电路如图P8.5所示，试问：（1）若去掉两个电路中的R2和C3，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？（2）若在两个电路中再加一级RC电路，则两个电路是否可能产生正弦波振荡？为什么？解： （1）不能。因为图（ a）所示电路在信号频率为0 到无穷大时相移为 180 0，图（b） 所示电路在信号频率为0 到无穷大时相移为0180 ， 在相移为180时反馈量为 0，因而不可能产生正弦波振荡。（2）可能。因为存在相移为 180的频率，满足正弦波振荡的相位条件，且电路有可能满足幅值条件，因此可能产生正弦波振荡。8.7 电路如图P8.7所示，试求解：（1）RW的下限值；（2）振荡频率的调节范围。第4 页共26 页图 P8.7 解： （1）根据起振条件22WWf，RRRRk。故 RW的下限值为2k。（2）振荡频率的最大值和最小值分别为Hz145)(21kHz6 .12121min01max0CRRfCRf8.8 电路如图P8.8所示， 稳压管DZ起稳幅作用，其稳定电压 UZ6V。试估算：（1）输出电压不失真情况下的有效值；（2）振荡频率。第5 页共26 页图 P8.8 解： （1）输出电压

5、不失真情况下的峰值是稳压管的稳定电压，故其有效值V36.625.1ZoUU（2）电路的振荡频率Hz95. 9210RCf8.9 电路如图P8.9所示。（1）为使电路产生正弦波振荡，标出集成运放的“”和“”；并说明电路是哪种正弦波振荡电路。（2）若R1短路，则电路将产生什么现象？（3）若R1断路，则电路将产生什么现象？（4）若RF短路，则电路将产生什么现象？（5）若RF断路，则电路将产生什么现象？第6 页共26 页图 P8.9 解： （1）上“”下“”（2）输出严重失真，几乎为方波。（3）输出为零。（4）输出为零。（5）输出严重失真，几乎为方波。8.10 图P8.10所示电路为正交正弦波振荡电路，它可产生频率相同的正弦信号和余弦信号。已知稳压管的稳定电压 UZ6V，R1R2R3R4R5R，C1C2C。图 P8.10 （1）试分析电路为什么能够满足产生正弦波振荡的条件；（2）求出电路的振荡频率；（3）画出o1U和o2U的波形图，要求表示出它们的相位关系，并分别求出它们的峰值。第7 页共26 页解： （1）在特定频率下， 由 A2组成的积分运算电路的输出电压o2U超前输入电压o1U90o，而

6、由 A1组成的电路的输出电压o1U滞后输入电压o2U90o，因而o1U和o2U互为依存条件， 即存在 f0满足相位条件。在参数选择合适时也满足幅值条件，故电路在两个集成运放的输出同时产生正弦和余弦信号。（2）解方程组：251oo211P31o1P41o1P1o2111N1PjjCRUUCURUURUUURRRUU可得正实根，求出RCf210。（3）输出电压u2最大值UO2maxUZ6V 对方程组中的第三式取模，并将RCf22200代入可得o2o12UU，故V5.82m axo2max1oUU。若 uO1为正弦波，则uO2为余弦波，如解图8.10所示。解图 P8.10 8.11 分别标出图P8.11所示各电路中变压器的同铭端，使之满足正弦波振荡的相位条件。第8 页共26 页图P8.11 解：图P8.11所示各电路中变压器的同铭端如解图 P8.11 所示。第9 页共26 页解图P8.11 8.12 分别判断图P8.12所示各电路是否满足正弦波振荡的相位条件。图 P8.12 解： （a）可能（b）不能（c）不能（d）可能第10 页共26 页8.13 改正图P8.12 （b） （c）所示两电路

7、中的错误，使之有可能产生正弦波振荡。解：应在（b）所示电路电感反馈回路中加耦合电容。应在（c）所示电路放大电路的输入端 （基极）加耦合电容， 且将变压器的同铭端改为原边的上端和副边的上端为同铭端，或它们的下端为同铭端。改正后的电路如解图P8.13所示。解图 P8.13 8.14 试分别指出图P8.14所示两电路中的选频网络、 正反馈网络和负反馈网络，并说明电路是否满足正弦波振荡的相位条件。第11 页共26 页图 P8.14 解：在图（a）所示电路中， 选频网络： C 和L；正反馈网络： R3、C2和RW；负反馈网络： C和 L。电路满足正弦波振荡的相位条件。在图（b）所示电路中，选频网络： C2和 L；正反馈网络：C2和 L；负反馈网络：R8 。电路满足正弦波振荡的相位条件。8.15 试分别求解图P8.15所示各电路的电压传输特性。第12 页共26 页图 P8.15 解：图（a）所示电路为单限比较器， uOUZ8V，UT3V，其电压传输特性如解图P8.15 （a）所示。图（b）所示电路为过零比较器，UOLUD0.2V，UOLUZ6V，UT0V。其电压传输特性如解图P8.15 （b）所示

8、。图（c）所示电路为反相输入的滞回比较器， uOUZ6V。令INREF212O211PuuURRRuRRRu求出阈值电压UT10 V UT24 V 其电压传输特性如解图P8.15 （c）所示。图（d）所示电路为同相输入的滞回比较器， uOUZ6V。令V3NO1211I212PuuRRRuRRRu得出阈值电压V5.7V5. 1T2T1UU其电压传输特性如解图P8.15 （d）所示。第13 页共26 页图（e）所示电路为窗口比较器，uOUZ5V，UT3V，其电压传输特性如解图P8.15 （e）所示。解图 P8.15 8.16 已知三个电压比较器的电压传输特性分别如图 P8.16 （a） 、 （b） 、 （c）所示，它们的输入电压波形均如图（d）所示，试画出uO1、uO2和 uO3的波形。第14 页共26 页图 P8.16 解：根据三个电压比较器的电压传输特性画出在输入电压作用下它们的输出电压波形，如解图 P8.16所示。解图 P8.16 第15 页共26 页8.17 图P8.17所示为光控电路的一部分，它将连续变化的光电信号转换成离散信号（即不是高电平，就是低电平） ，电流I 随光照的强弱

9、而变化。（1）在A1和 A2中，哪个工作在线性区？哪个工作在非线性区？为什么？（2）试求出表示uO与i 关系的传输特性。图 P8.17 解： （1） A1工作在线性区 （电路引入了负反馈） ； A2工作在非线性区 （电路仅引入了正反馈）。（2）uO与 i 关系式为uO1iIR1100iIuO与 uO1的电压传输特性如解图P8.17 （a）所示，因此uO与 i 关系的传输特性如解图P8.17（b）所示。解图 P8.17 8.18 设计三个电压比较器， 它们的电压传输特性分别如图P8.16 （a） 、 （b） 、 （c）所示。要求合理选择电路中各电阻的阻值，限定最大值为 50k。解：具有图P8.16 （a）所示电压传输特性的电压比较器为同相输入的单限比较器。输出电压第16 页共26 页uOUZ6V，阈值电压UT2V，电路如解图P8.18 （a）所示。具有图 P8.16 （b）所示电压传输特性的电压比较器为反相输入的滞回比较器。输出电压 uOUZ6V；阈值电压UT10V，UT22V，说明电路输入有UREF作用，根据INREF212O211PuuURRRuRRRu列方程，令R250 k ，可解

10、出R110 k ，UREF1.2V。电路如解图P8.18 （b）所示。具有图P8.16 （c）所示电压传输特性的电压比较器为窗口单限比较器。输出电压 UOL0V，UOH6V，阈值电压UT10V，UT12V。电路如解图P8.18 （c）所示。解图 P8.18 8.19 在图 P8.19所示电路中，已知R110 k，R220 k，C0.01 F，集成运放的最大输出电压幅值为12V，二极管的动态电阻可忽略不计。（1）求出电路的振荡周期；（2）画出uO和 uC的波形。第17 页共26 页图 P8.19 解图 P8.19 解： （1）振荡周期T（R1R2）C ln3 3.3mS （2）脉冲宽度T1R1C ln31.1mS uO和uC的波形如解图8.19所示。8.20 图P8.20所示电路为某同学所接的方波发生电路，试找出图中的三个错误，并改正。第18 页共26 页图 P8.20 解：图 P8.20所示电路中有三处错误： （1）集成运放“” “”接反； （2）R、C位置接反；（3）输出限幅电路无限流电阻。改正后的电路如解图 8.20所示。解图 P8.20 8.21 波形发生电路如图P8.21所示，

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