電工電子 第4.5章-習(xí)題標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范答案

1、第4章 習(xí) 題 解 答 4-1 寫出圖4-62所示各電路的輸出電壓值，設(shè)二極管導(dǎo)通電壓UD。 (a) (b) (c)圖4-62 題4-1圖解：（a）UO=，(b) UO=2V，（c）UO= -2V。4-2 二極管電路如圖4-63所示，設(shè)二極管為理想二極管，判斷圖中的二極管是導(dǎo)通還是截止，并求出AO兩端的電壓UAO。 （a） （b）圖4-63 題4-2圖解：（a）二極管截止UAO=-3V，（b）VD1導(dǎo)通，VD2截止，UAO=0V。4-3 在圖4-64所示電路中，已知V，E=5V，二極管的正向壓降可忽略，試分別畫出輸出電壓uo的波形。 （a） （b） 圖4-64 題4-3圖 解：-1010 (a

2、) (b) （c） （d）4-4 求圖4-65所示電路的電流I1和I2，忽略二極管正向壓降。圖4-65 題4-4圖解：分析電路圖可以看出：VDl的負(fù)極處于電路電位最低處（- 4V），因此VDl一定導(dǎo)通。VDl導(dǎo)通時(shí)忽略二極管壓降，A點(diǎn)電位即為-4V。VD2的負(fù)極電位為- 4V，正極通過電阻接至電位為0V處，當(dāng)然也處在導(dǎo)通狀態(tài)。因此，電路圖中兩個(gè)二極管用短路線替代，應(yīng)用直流電路所學(xué)即可得：I18mA；I24mA。4-5在圖4-66所示電路中，試求VDl、VD2中的電流及輸出電壓Uo的大小，設(shè)VDl、VD2均為理想二極管。 (a) (b)圖4-66 題4-5圖解：（a）因A點(diǎn)電位為3V，B點(diǎn)電位為

3、0V，VDl先于VD2導(dǎo)通，則 （b）因A點(diǎn)B點(diǎn)電位均為3V，VDl、VD2同時(shí)導(dǎo)通，則 4-6 在圖4-67所示單相橋式整流電路中，若有效值U2=300V，RL=300W。求整流電壓平均值UO、整流電流平均值IO，每個(gè)整流元件的平均電流ID和所承受的最大反向電壓UDRM。圖4-67題4-6圖解：UO=.U2=×300V=270V 4-7 圖4-68所示為單相全波整流電路的原理圖，試說明其工作情況。若電源變壓器二次側(cè)半個(gè)繞組電壓有效值，求UO、RL和二極管的電流平均值ID及其承受的最大反向電壓UDRM。圖4-68 題4-7圖解：UO= Uao=×250V=225V 4-8

4、整流電路如圖4-69所示，若交流電壓有效值Uao=Ubo=110V，RL1=50W，RL2=30W，求輸出直流電壓和電流UO1、UO2、IO1、IO2和二極管電流平均值ID1、ID2、ID3、ID4及其承受的最大反向電壓UDRM。圖4-69 題4-8圖解：UO1=Uao+Ubo=99V 4-9 帶濾波器的橋式整流電路如圖4-70所示，有效值U2=20V，現(xiàn)在用直流電壓表測(cè)量RL端電壓UO，出現(xiàn)下列幾種情況，試分析哪些是合理的哪些發(fā)生了故障，并指明原因。(1) UO=28V；(2)UO=18V；(3)UO=24V；(4)UO=9V。 圖4-70題4-9圖解：（1）因?yàn)?，所以可判定RL開路。（2

5、）因?yàn)?8V=，所以濾波電容開路。 （3）因?yàn)?4V=，所以Uo=24V合理。 （4）因?yàn)?V=，所以可判定D1、D2、D3、D4中有一個(gè)二極管開路和濾波電容開路。 4-10 現(xiàn)有兩個(gè)穩(wěn)壓二極管DZ1和DZ2，穩(wěn)定電壓分別是和，正向電壓降都是，試求圖4-71各電路中的輸出電壓UO。圖4-71題4-10圖解: （a）由于DZ1和DZ2工作在反向擊穿區(qū)，起穩(wěn)壓作用，故（b）由于，DZ1和DZ2沒有工作在反向擊穿區(qū)，它們相當(dāng)于兩個(gè)反向截止的二極管，故（c）由于DZ1和DZ2工作在正向?qū)顟B(tài)，故（d）由于，DZ2反向截止，故(e) 由于DZ1反向穩(wěn)壓，DZ2正向?qū)ǎ?f) 由于DZ1和DZ2都起

6、穩(wěn)壓作用，故 4-11 已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ6V，穩(wěn)定電流的最小值IZmin5mA，最大功耗PZM150mW。試求圖4-72所示電路中電阻R的取值范圍。圖4-72題4-11圖解：穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流 IZMPZM/UZ25mA電阻R的電流為IZMIZmin，所以其取值范圍為 4-12 圖4-73為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。當(dāng)穩(wěn)壓管的電流IZ所示的變化范圍為540mA時(shí)，問RL的變化范圍為多少把Uo改為UI，上面電阻標(biāo)出：R 100圖4-73題4-12圖解：（1）當(dāng)IZ = IZ min= 5mA時(shí)，負(fù)載電流最大，RL阻值最小。（2）當(dāng)IZ=IZ max=40mA時(shí)，負(fù)載電流最小，RL阻值最大。4-1

7、3 電路如圖4-74所示。合理連線，構(gòu)成5V的直流電源。圖4-74 題4-13圖解：1接4，2接6，5接7、9，3接8、11、13，10接圖所示。4-14 圖4-75所示電路是利用集成穩(wěn)壓器外接穩(wěn)壓二極管的方法來提高輸出電壓的穩(wěn)壓電路。若穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓Uz3V，試問該電路的輸出電壓UO是多少圖4-75題4-14圖解： 4-15 圖4-7所示電路是利用集成穩(wěn)壓器外接晶體管來擴(kuò)大輸出電流的穩(wěn)壓電路。若集成穩(wěn)壓器的輸出電流ICWlA，晶體管的10，IB0.4A，試問該電路的輸出電流IO是多少圖4-76題4-15圖解： 4-16 晶體管工作在放大區(qū)時(shí)，要求發(fā)射結(jié)上加正向電壓，集電結(jié)上加反向電壓。

8、試就NPN和PNP型兩種情況討論。 (1) UC和UB的電位哪個(gè)高UCB是正還是負(fù) (2) UB和UE的電位哪個(gè)高U BE是正還是負(fù) (3) UC和UE的電位哪個(gè)高UCE是正還是負(fù)解：先就NPN管來分析。 (1) UC>UB，UCB為正。 (2) UB>UE，UBE為正。 (3) UC >UE，UCE為正。PNP管的各項(xiàng)結(jié)論同NPN管的各項(xiàng)結(jié)論相反。4-17 用直流電壓表測(cè)某放大電路三只晶體管的三個(gè)電極對(duì)地的電壓分別如圖4-77所示。試指出每只晶體管的C、B、E極，并分別說明它們是硅管還是鍺管，是NPN還是PNP 圖4-77題4-17圖解： VT1管：為C極，為B極，為E極。

9、 VT2管：為B極，為E極，為C極。 VT3管：為E極，為B極，為C極。 4-18在圖4-78所示電路中，由于電路參數(shù)不同，在信號(hào)源電壓為正弦波時(shí)，測(cè)得輸出波形如圖4-79（a）（b）、（c）所示，試說明電路分別產(chǎn)生了什么失真，如何消除。圖4-78題4-18圖圖4-79題4-18電路 解： （a）飽和失真，增大Rb，減小Rc 。 （b）截止失真，減小Rb 。（c）同時(shí)出現(xiàn)飽和失真和截止失真，應(yīng)增大VCC。4-19已知圖4-80所示電路中晶體管的b 100。（1）現(xiàn)已測(cè)得靜態(tài)管壓降UCEQ6V，估算Rb約為多少千歐；（2）若測(cè)得和的有效值分別為1mV和100mV，則負(fù)載電阻RL為多少千歐圖4-8

10、0 題4-19圖解：（1）求解Rb （2）求解RL： 4-20 放大電路如圖4-81所示，電源UCC=12V。（1）若RC=3kW，RL=kW，RB=240kW，晶體管=40，rbekW，試估算靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)Au；（2）若RC=kW，晶體管=60，要使IB=20A，試計(jì)算RB=IC=UCE=（3）電路參數(shù)同（2），要將IC調(diào)整到mA，RB阻值應(yīng)取多大圖4-81題4-20圖解：（1）（2）（3）4-21 電路如圖4-82所示，晶體管的b60。（1）求解Q點(diǎn)；（2）、ri和ro；（3）設(shè)10mV（有效值），問若C3開路，則圖4-82題4-21圖解：（1）Q點(diǎn)： 、ri和ro的分析： （2

11、）設(shè)10mV（有效值），則 若C3開路，則 4-22 放大電路如圖4-83所示，晶體管選用3DG6C型，=80，電源UCC=12V，RC=kW，RE=1kW，RB1=36kW，RB2=kW。（1）估算靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）求輸出端未接負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)；（3）如果所接負(fù)載電阻RL=2kW，電壓放大倍數(shù)多大圖4-83題4-22圖解： (1)= （2） （3）4-23電路如圖4-84所示，晶體管的b100。（1）求電路的Q點(diǎn)、ri和ro；（2）若電容Ce開路，則將引起電路的哪些動(dòng)態(tài)參數(shù)發(fā)生變化如何變化圖4-84 題4-23圖解：（1）靜態(tài)分析： 動(dòng)態(tài)分析： （2）ri增大，ri；減小，。4-24設(shè)圖

12、4-85所示電路所加輸入電壓為正弦波。試問：（1）=/ =/（2）畫出輸入電壓和輸出電壓ui、uo1、uo2 的波形。圖4-85題4-24圖 解：（1）因?yàn)橥ǔ?，所以電壓放大倍數(shù)分別應(yīng)為 （2）兩個(gè)電壓放大倍數(shù)說明 uo1ui，uo2ui。波形如圖所示。4-25 電路如圖4-86所示，晶體管的b80。（1）求出Q點(diǎn)； （2）分別求出RL和RL3k時(shí)電路的和ri；（3）求出ro。 圖4-86 題4-25圖解：（1）求解Q點(diǎn)： （2）求解輸入電阻和電壓放大倍數(shù)：RL時(shí) RL3k時(shí) （3）求解輸出電阻： 4-26 兩級(jí)交流放大電路如圖4-87所示，已知電源UCC=12V，晶體管VT1、VT2的值均

13、為40，RB1=600kW，RC1=10kW，RB2=400kW，RC2=kW，C1、C2和C3的電容足夠大，負(fù)載電阻RL=1kW。求：（1）試?yán)L出整個(gè)電路的微變等效電路；（2）總電壓放大倍數(shù)Au輸入電阻ri=輸出電阻ro=圖4-87 題4-26圖解：（2）4-27兩級(jí)放大電路如圖4-88所示，電源電壓UCC=12V，晶體管電流放大系數(shù)1=2=50，RB=360kW，RE1=kW，RB1=18kW，RB2=kW，RC=kW，RE2=kW，RS=10kW，RL= kW，C1、C2、C3和CE的電容足夠大，求：（1）VT1和VT2管的靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）繪出整個(gè)電路的微變等效電路；（3）電壓放大倍數(shù)

14、Au輸入電阻ri=輸出電阻ro=圖4-88題4-27圖解：（1） （2）整個(gè)電路小信號(hào)模型如圖所示， 圖 電路小信號(hào)模型（3） （考慮Au1=時(shí)為）按照計(jì)算 ， 4-28 圖4-89所示差分放大電路采用了哪兩種方法來抑制零點(diǎn)漂移的若電路中UCC=UEE=12V，RC= RE=3kW，硅晶體管的=100，求靜態(tài)時(shí)IB、IC和RE兩端的電壓。圖4-89題4-28圖解：由于通過RE的電流為2IE，故由此求得第5章 習(xí) 題 解 答 5-1 負(fù)反饋放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)A=2000，反饋電路的反饋系數(shù)F=。求：（1）閉環(huán)放大倍數(shù)Af=（2）若A發(fā)生±15%的變化，Af的相對(duì)變化范圍為何值 解：

15、（1）（2）5-2 圖5-11所示反相輸入運(yùn)放電路，若要求，輸入電阻，試選配外接電阻R1、R2、RF的阻值。解：反相輸入運(yùn)放電路ri=R1，要使，可選R1=2030kW由于 可選按照外接等效電阻R+=R： 5-3 如圖5-34 所示運(yùn)算放大器電路，電阻。當(dāng)輸入信號(hào)mV時(shí)，試分別計(jì)算開關(guān)K斷開和閉合時(shí)的輸出電壓u。圖5-34 題5-3圖解： 開關(guān)K斷開時(shí)， mV 開關(guān)K閉合時(shí)， mV 5-4 在圖5-35所示的電路中，已知，。試求輸出電壓，并說明放大器A1的作用。圖5-35題5-4圖解：運(yùn)放A1接成電壓跟隨器，使輸入阻抗趨于無限大，以減輕信號(hào)源負(fù)擔(dān)。5-5 電壓跟隨器電路，如圖5-36所示。求輸

16、出電壓的表達(dá)式uo=圖5-36 題5-5圖解：，應(yīng)用疊加定理因此若 則 5-6 同相輸入加法運(yùn)算電路，如圖5-37所示，求輸出電壓的表達(dá)式uo，并與反相輸入加法運(yùn)算電路進(jìn)行比較。圖5-37 題5-6圖解：應(yīng)用疊加定理可得 反相輸入加法運(yùn)算電路的輸入為電流信號(hào)合成，關(guān)系式簡(jiǎn)單，電路好調(diào)，沒有共模輸入電壓，但輸入電阻較低。5-7 求圖5-38所示的電路中uo與各輸入電壓的運(yùn)算關(guān)系。uo ¥ui1 1k 910 10k 5k 2k 10k 10k ui2 ui3 ¥圖5-38 題5-7圖解： 5-8 為了擴(kuò)大運(yùn)放電路工作于線性區(qū)時(shí)的最大輸出電壓范圍，通常采用兩級(jí)反相輸入運(yùn)放電路，

17、如圖5-39所示，求輸出電壓uo和輸入電壓ui的關(guān)系式。圖5-39 題5-8圖解： F003集成運(yùn)放的最大輸出電壓，圖10-60運(yùn)放電路的最大輸出電壓范圍為。5-9 為了提高差分輸入運(yùn)放電路對(duì)于反相輸入信號(hào)源uil的輸入電阻ril，在反相輸入端前面加一級(jí)同相輸入運(yùn)放電路，如圖5-40所示，導(dǎo)出輸出電壓uo和輸入電壓uil、ui2的關(guān)系式。圖5-40 題5-9圖解：由于運(yùn)放A1輸出電壓，因此差分輸入運(yùn)放A2輸出電壓為 此電路為同相輸入，具有極高輸入電阻的差動(dòng)放大電路。電路中運(yùn)算電阻種類少，容易匹配；前后級(jí)輸入端皆存在共模電壓，應(yīng)選擇共模抑制比較高的運(yùn)放。5-10 電路如圖5-41所示，已知R1R

18、2，R3R4，求和輸入電壓、的關(guān)系。圖5-41題5-10圖 解：A2為跟隨器，如圖標(biāo)注， 又 5-11 推導(dǎo)圖5-42所示電路的輸出電壓和輸入電壓、的關(guān)系。圖5-42題5-11圖解：如圖標(biāo)注，A2：又A1： 5-12 圖5-43為一基準(zhǔn)電壓源。試計(jì)算的可調(diào)范圍。圖5-43題5-12圖解：A為電壓跟隨器，u+的電壓范圍就是1K電阻的滑動(dòng)端在最上端和最下端時(shí)同相端所分得的電壓：。 5-13 電路如圖5-44所示。（1）寫出和輸入電壓、的函數(shù)關(guān)系式。（2）若，求圖5-44題5-13圖解：（1） A1、A2、A3為電壓跟隨器，A3的（2）5-14 圖5-45中，A1、A2、A3均為理想運(yùn)放，試計(jì)算各級(jí)

19、的輸出值。圖5-45題5-14圖解：5-15 如圖5-46 (a)所示積分運(yùn)算電路，其中元件參數(shù)，且t=0時(shí)，u。=0。試求：（1）當(dāng)輸入端所加信號(hào)如圖 5-46 (b)所示時(shí)，畫出輸出端的波形。（2）如果輸入端所加電壓為恒定電壓=+2V，且長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)下去，那么輸出電壓是否能始終保持線性積分關(guān)系 （a） （b）圖5-46題5-15圖解：（1） 積分運(yùn)算輸出電壓 l 在010ms時(shí)段內(nèi)，ui=2V，當(dāng)t10ms，uo-2V。l 在1020ms時(shí)段內(nèi)，ui=-2V， 當(dāng)t20ms，uo0V。此后周期性重復(fù)，輸出波形如圖所示。（2） 由（1）中結(jié)果可知，當(dāng)輸入電壓ui=+2V時(shí)，即uo隨時(shí)間t按線性

20、規(guī)律增長(zhǎng)，但是這種增長(zhǎng)并不是無限的，而是受到電源電壓的限制。當(dāng)uo超出集成運(yùn)放的線性工作范圍之后，uo將不在繼續(xù)增加，最后保持在小于但接近電源電壓的的某一恒定值（飽和電壓）不變。5-16 試分別求解圖5-47所示各電路的運(yùn)算關(guān)系。 （a） （b） （c）圖5-47題5-16圖解：（a） （b） （c） 5-17 在設(shè)圖5-48的運(yùn)放電路中，試求出各級(jí)輸出電壓。圖5-48題5-17圖解：， 5-18 試按下列數(shù)學(xué)運(yùn)算關(guān)系式畫出對(duì)應(yīng)的運(yùn)放電路，并按括號(hào)中所給的反饋電路的RF或C值，選配電路中的其余參數(shù)。（1）； （2）； （3）； （4）； （5）。解：（1）對(duì)應(yīng)反相輸入的比例運(yùn)算電路已給定RF=

21、150kW，應(yīng)選（2）對(duì)應(yīng)同相輸入的比例運(yùn)算電路已給定RF=480kW，應(yīng)選 （3）對(duì)應(yīng)反相輸入的加法運(yùn)算電路已給定RF=400kW，應(yīng)選（4）對(duì)應(yīng)反相輸入的微分運(yùn)算電路已給定RF=100kW，應(yīng)選（5）對(duì)應(yīng)反相輸入的比例積分運(yùn)算電路已給定C=2mF，應(yīng)選5-19 在圖5-49中，運(yùn)算放大器的最大輸出電壓UOM=±12V，穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=6V，ui=12sintV。當(dāng)參考電壓UR=+3V和-3V兩種情況下，試畫出傳輸特性和輸出電壓uo的波形。¥ui UR R1 R2 R3 DZ uo 圖5-49題5-19圖解： UR = +3V時(shí)的傳輸特性和輸出波形： uo+U-U3

22、Vui0 （a） （b）UR = -3V時(shí)的傳輸特性和輸出波形：uo+U-3Vui0-U（c） （d）5-20 圖5-50是監(jiān)控報(bào)警裝置，如需對(duì)某一參數(shù)(溫度、壓力等)進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，可由傳感器取得監(jiān)控信號(hào)ui,，UR是參考電壓。當(dāng)ui超過正常值時(shí)，報(bào)警燈亮，試說明其工作原理。二極管D和電阻R3在此起何作用¥R1 R2 ui UR D U 報(bào)警 指示燈 T R3 圖5-50題5-20圖解：當(dāng)ui,>UR ，運(yùn)放輸出接近直流供電電源電壓，輸出高電平，三極管處于導(dǎo)通，報(bào)警燈亮；當(dāng)ui,<UR ，運(yùn)放輸出低電平，三極管處于截止，報(bào)警燈滅。5-21 設(shè)遲滯電壓比較器的傳輸特性和輸入電

23、壓波形分別如圖5-51（a）和（b）所示，試畫出它的輸出電壓波形。 （a） （b）圖5-51題5-21圖解：5-22 圖5-52為同相輸入的遲滯電壓比較器。其中UR2V，RlRf，運(yùn)放的輸出飽和電壓UOM12V，畫出它的電壓傳輸特性。 圖5-52題5-22圖解： ，5-23畫出圖5-53電路的電壓傳輸特性。 圖5-53題5-23圖 圖5-54題5-24圖解：uiuo0Uom5-24 圖5-54所示電路，Rf=12k，RF=14k，R=10k，R1= R2=50k，C=F，,當(dāng)電位器的活動(dòng)端分別置a，b，c三個(gè)不同位置時(shí)，輸出電壓的波形有何不同請(qǐng)將這三種情況的輸出電壓波形畫出。解：電路為方波信號(hào)

24、發(fā)生器，輸出幅值為Uom=±15V。當(dāng)電位器的活動(dòng)端在b點(diǎn)時(shí)，電容的充電和放電時(shí)間常數(shù)相等 輸出波形如（b）所示。當(dāng)電位器端在最上端（a端）時(shí)，電容充電時(shí)間常數(shù)為，電容放電時(shí)間常數(shù)為。一周期時(shí)間雖然和電位器的活動(dòng)端在b點(diǎn)時(shí)一樣，但是充放電的時(shí)間可不再一樣，充電時(shí)間常數(shù)大，所需時(shí)間多，因此正半周的時(shí)間長(zhǎng)，而放電時(shí)間常數(shù)小，負(fù)半周的時(shí)間短。波形示意圖如圖（c）所示。顯然，當(dāng)電位器端在最下端（c端）時(shí)，和最上端相反，輸出波形的負(fù)半周的時(shí)間長(zhǎng)，而正半周輸出的時(shí)間短。5-25 分析圖5-55電路的工作原理并畫出，的波形，計(jì)算的頻率。其中RlR2，C1= C2=F，RF=2Rf，。圖5-55題5-25圖解：Al為正弦波