第10章习题解答

第10章信号产生与处理电路习题1010.1振荡电路与放大电路有何异同点。解：振荡电路和放大电路都是能量转换装置。振荡电路是在无外输入信号作用时，电路自动地将直流能量转换为交流能量；放大电路是在有外输入信号控制下，实现能量的转换。10.2正弦波振荡器振荡条件是什么？负反馈放大电路产生自激的条件是什么？两者有何不同，为什么？。解：正弦波振荡电路的振荡条件为1FA，电路为正反馈时，产生自激的条件。负反馈放大电路的自激条件为1FA，电路为负反馈时，产生自激的条件。10.3根据选频网络的不同，正弦波振荡器可分为哪几类？各有什么特点？解：正弦波振荡电路可分为RC正弦波振荡器，LC正弦波振荡器和石英晶体振荡器。RC正弦波振荡器通常产生低频正弦信号，LC正弦波振荡器常用来产生高频正弦信号，石英晶体振荡器产生的正弦波频率稳定性很高。10.4正弦波信号产生电路一般由几个部分组成，各部分作用是什么？解：正弦波振荡电路通常由四个部分组成，分别为：放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅网络。放大电路实现能量转换的控制，选频网络决定电路的振荡频率，正反馈网络引入正反馈，使反馈信号等于输入信号，稳幅网络使电路输出信号幅度稳定。10.5当产生20Hz～20KHz的正弦波时,应选用什么类型的振荡器。当产生100MHz的正弦波时,应选用什么类型的振荡器。当要求产生频率稳定度很高的正弦波时，应选用什么类型的振荡器。解：产生20Hz~20KHz的正弦波时,应选用RC正弦波振荡器。产生100MHz的正弦波时,应选用LC正弦波振荡器。当要求产生频率稳定度很高的正弦波时，应选用石英晶体振荡器。10.6电路如图10.1所示，试用相位平衡条件判断哪个电路可能振荡，哪个不能振荡，并简述理由。解：(a)不能振荡，不满足正反馈条件；(b)可能振荡，满足振荡条件。图10.1习题10.6电路图10.7电路如图10.2所示：（1）保证电路振荡，求pR的最小值；（2）求振荡频率的0f的调节范围。图10.2习题10.7电路图解：电路为RC文氏桥振荡器，根据振荡条件，1FA，31maxF，)1(1RRRApf∴KRp3.5，HzCRRf)1590~145()(2132010.8如图10.3所示各元器件：（1）请将各元器件正确连接，组成一个RC文氏桥正弦波振荡器；（2）若1R短路，电路将产生什么现象；（3）若1R断路，电路将产生什么现象；（4）若fR短路，电路将产生什么现象；（5）若fR断路，电路将产生什么现象。图10.3习题10.8电路图解：若1R短路，电路没有稳幅网络，电路可能输出方波；若1R断路，电路不满足振幅条件，电路停振，输出电压为零；若fR短路，电路不满足振幅条件，电路停振，输出电压为零；若fR断路，电路没有稳幅网络，电路可能输出方波。10.9图10.4所示为正弦波振荡电路，已知A为理想运放。（1）已知电路能够产生正弦波振荡，为使输出波形频率增大应如何调整电路参数？（2）已知110kR，若产生稳定振荡，则fR约为多少？（3）已知110k,15kfRR，问电路产生什么现象？简述理由。（4）若Rf为热敏电阻，试问其温度系数是正还是负？+-AR1RfRCCRuo图10.4习题10.9电路图解：（1）减小R或者C的值；（2）若kR101，fR约为20k；（3）若kR101，kRf15，则电路会停振，输出为0，因为不满足振幅条件；（4）fR应为负温度系数的热温电阻。10.10电路如图10.5所示。试用相位平衡条件判断电路是否能振荡，并简述理由。指出可能振荡的电路属于什么类型。VccRb1CReRb2L2L1**CBCE+Uf-C2Rb1ReRb2LCB1CECB2RcVoVccC1（a）(b)VccRb1C1ReRb2LCB1C2CB2RcVoVccRb1CReRb2CB1L1L2CE(c)(d)图10.5习题10.10电路图解：（a）(b)不能振荡，不满足相位平衡条件，即电路不是正反馈。(c)(d)可能振荡，因为电路满足LC正弦波振荡电路的相位平衡条件，其中(c)为电容三点式振荡器，(d)为电感三点式振荡器。10.11石英晶体振荡电路如图10.6所示。试用相位平衡条件判断电路是否能振荡，并说明石英晶体在电路中的作用。解：（a）可能振荡，石英晶体作等效电感，电路为并联型石英晶体振荡器。（b）可能振荡，石英晶体等效为短路线，电路为串联型石英晶体振荡器。+-AR1RfRCLVccRb1Re1Rb2RcRRe2Cb1(a)(b)图10.6习题10.11电路图10.12电路如图10.12所示，设二极管和运放都是理想的：（1）A1、A2各组成什么电路？（2）求出电路周期T的表达式。图10.12习题10.17电路图A1迟滞电压比较器，A2反相积分电路oouRRRuRRRu21212111011uu，ZoUu1则门限电压ZTHURRU21当ZoUu1时，VD1导通，积分常数为R5C，ou下降，当ou下降到ZTHURRU212时，1ou跳变到ZU，，此时，VD2导通积分常数为R6C，ou上升，当ou上升到ZTHURRU211时，1ou跳变到ZU，可得下图。由图可见，在T1期间：21620611)(1THZTHTZTHUTCRUUdtUCRU∴26112RCRRT同理，可得25122RCRRT，)(2116512210RRCRRTTTftuo1uoUZ-UZUTH1UTH2T1T2010.13一个具有一阶低通滤波特性的电压放大器，它的直流电压增益为60dB，3dB频率为1000Hz。分别求频率为100Hz，10KHz，100KHz和1MHz时的增益。解：HZo100H,60dBfA，其幅频特性如图所示3dB-20dB/十十十十204060f/Hz01KHZv20lg/dBA(a)十十十十u100Hz,60dBfAuH10KHz,6020lg40,40dBffAfuH100KHz,6020lg20,20dBffAfuH10MHz,6020lg0,0dBffAf10.14设A为理想运放，试推导出图10.8所示电路的电压放大倍数，并说明这是一种什么类型的滤波电路。解：ouLi111111fURAfURjjRCjRc，L12fRC，是高通电路10.15设A为理想运放，试推导出图10.9所示电路的电压放大倍数，并说明这是一种什么类型的滤波电路。UiRCUoA..+-+RfUiRCUoA..+-+Rf图10.8习题10.14电路图图10.9习题10.15电路图解：ouiH111111UjRCAfUjRCRjjRCfH12fRC一阶有源低通滤波电路10.16已知图10.8和图10.9所示电路的通带截止频率分别为100Hz和100KHz。试用它们构成一个带通滤波器，并画出幅频特性。解R2C2UoA2.+-+Rf2UiR1C1A1.+-+Rf10f/HzA0u20lg/dBA100100X10310.17电路如图10.3.5所示，要求H1kHz,C=0.1μFf，等效品质因数1Q，试求该电路中的各电阻阻值约为多少。解：H11KHz2fRC，所以36H1115.9k22100.0110RfC，因为0113QA，0132AQ故f0112RAR，所以f1RR，为使运放两输入端电阻对称，应有f1//23.18kRRR，所以1R＝f6.36kR。