2022-2023学年高二物理竞赛练习：信号的运算和处理题解

信号的运算和处理 自测 题 一、判断下列说法是否正确，用“√”或“×”表示判断结果。 (1)运算电路中一般均引入负反馈。() (2)在运算电路中，集成运放的反相输入端均为虚地。() (3)凡是运算电路都可利用“虚短”和“虚断”的概念求解运算关系。 () (4)各种滤波电路的通带放大倍数的数值均大于1。() 解：(1)√ (2)×(3)√(4)× 二、现有电路： A.反相比例运算电路 B.同相比例运算电路 C.积分运算电路 D.微分运算电路 E.加法运算电路 F,乘方运算电路 选择一个合适的答案填入空内。 (1)欲将正弦波电压移相十900，应选用 (2)欲将正弦波电压转换成二倍颜电压，应选用 (3)欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用。 (4)欲实现A=一100的放大电路，应选用一 (5)欲将方波电压转换成三角波电压，应选用 (6)欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用 解：(1)C (2)F(3)E (4)A(5)C (6)D 三、填空： (1)为了避免50Hz电网电压的干扰进入放大器，应选用 滤波 电路。 (2)已知输入信号的频率为10kHz~12kHz,为了防止干扰信号的混入， 应选用一 滤波电路。 (3)为了获得输入电压中的低频信号，应选用 滤波电路。 (4)为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特 性不变，应选用一滤波电路。 解：(1)带阻 (2)带通(3)低通 (4)有源 第七章题解一1 四、已知图T74所示各电路中的集成运放均为理想运放，模拟乘法器的 乘积系数k大于零。试分别求解各电路的运算关系。 4z 113O- a R 元1 R 410 (41>0) 0 (b) 图T7.4 解：图(a)所示电路为求和运算电路，图(b)所示电路为开方运算电 路。它们的运算表达式分别为 (a) 4o1=-R,(+坐)+0+ RE） R R2 R∥R2R3+R4 40=- RC]uodr (b) uo2= R2出R R o=-ka RR4·4 uo=kRR3 第七章题解一2 习题 本章习题中的集成运放均为理想运放。 71分别选择“反相”或“同相”填入下列各空内。 (1)比例运算电路中集成运放反相输入端为虚地，而一比例运 算电路中集成运放两个输入端的电位等于输入电压。 (2)一比例运算电路的输入电阻大，而一比例运算电路的输入电 阻小。 (3)一比例运算电路的输入电流等于零，而一比例运算电路的输 入电流等于流过反馈电阻中的电流。 (4) 比例运算电路的比例系数大于1，而比例运算电路的比 例系数小于零。 解：(1)反相，同相 （2)同相，反相 (3)同相，反相 (4)同相，反相 7,2填空： (1) 运算电路可实现A>1的放大器。 (2) 运算电路可实现A<0的放大器。 (3) 运算电路可将三角波电压转换成方波电压。 (4) 运算电路可实现函数Y=aX1+bX2+cX3,a、b和c均大于零。 (5) 运算电路可实现函数了=aX1十bX2十cX3,a、b和c均小于零。 (6) 运算电路可实现函数Y=aX2。 解：(1)同相比例(2)反相比例 (3)微分 (4)同相求和 (5)反相求和(6)乘方 7.3电路如图P7.3所示，集成运放输出电压的最大幅值为士14V,填表。 第七章题解一3 R 100k2 100k2 A 上10k2 A 品 R∥R a (b) 图P7.3 w/V0.1 0.5 1.0 1.5 Ho1/V uo2/V 解：4o1=(-R:R)山=-101，o2=(1+ReR)山1=1141。当集成运放工 作到非线性区时，输出电压不是十14V,就是一14V。 uV 0.1 0.5 1.0 1.5 Ho1/V -1 -5 -10 -14 4o2/V 1.1 5.5 11 14 7.4设计一个比例运算电路，要求输入电阻R:=20kQ,比例系数为 -100。 解：可采用反相比例运算电路，电路形式如图P7.3()所示。R=20kQ, Rr=2MQ。 7.5电路如图P7.5所示，试求： R R 100k2 100k2 (1)输入电阻： (2)比例系数。 R 解：由图可知R;=50kQ,M=一241。 iR2=iR4+i脑 即 =+ 4M-4o R2 R R3 输出电压 uo=524M=-10441 图P7.5 7.6电路如图P7.5所示，集成运放输出电压的最大幅值为士14V,W1为 2V的直流信号。分别求出下列各种情况下的输出电压。 第七章题解一4 (1)R2短路；(2)R3短路：(3)R4短路；(4)R4断路。 解：(1)Mo=-公=-2u,=-4V R (2)40=- =-2w=-4V R (3)电路无反馈，4o=-14V (4)40=- R,+R=-4u1=-8V R 7.7电路如图P7.7所示，T1、T2和T3的特性