電工電子 習題標準答案

1、第4章 習 題 解 答 4-1 寫出圖4-62所示各電路的輸出電壓值，設二極管導通電壓UD0.7V。 (a) (b) (c)圖4-62 題4-1圖解：（a）UO=1.3V，(b) UO=2V，（c）UO= -2V。4-2 二極管電路如圖4-63所示，設二極管為理想二極管，判斷圖中的二極管是導通還是截止，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：

2、-1010 (a) (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的負極處于電路電位最低處（- 4V），因此VDl一定導通。VDl導通時忽略二極管壓降，A點電位即為-4V。VD2的負極電位為- 4V，正極通過電阻接至電位為0V處，當然也處在導通狀態(tài)。因此，電路圖中兩個二極管用短路線替代，應用直流電路所學即可得：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VDl、VD2均為理想二極管。 (a) (b)圖4-66 題4-5圖解：（a）因A點電位為

3、3V，B點電位為0V，VDl先于VD2導通，則 （b）因A點B點電位均為3V，VDl、VD2同時導通，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=0.9.U2=0.9×300V=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半個繞組電壓有效值，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=0.9 Uao=0.9

4、Ubo=0.9×250V=225V 4-8 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=0.45Uao+0.45Ubo=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

5、=9V。 圖4-70題4-9圖解：（1）因為 ，所以可判定RL開路。（2）因為18V=0.9U2，所以濾波電容開路。 （3）因為24V=1.2U2，所以Uo=24V合理。 （4）因為9V=0.45U2，所以可判定D1、D2、D3、D4中有一個二極管開路和濾波電容開路。 4-10 現(xiàn)有兩個穩(wěn)壓二極管DZ1和DZ2，穩(wěn)定電壓分別是4.5V和9.5V，正向電壓降都是0.5V，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)，它們相當于兩個反向截止的二極管，故（c）由于DZ1和DZ2

6、工作在正向導通狀態(tài)，故（d）由于，DZ2反向截止，故(e) 由于DZ1反向穩(wěn)壓，DZ2正向導通，故(f) 由于DZ1和DZ2都起穩(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。當穩(wěn)壓管的電流IZ所示的變化范圍為540mA時，問RL的變化范圍為多少？把Uo改為UI，上面電阻標出：R 100圖4-73題4-12圖解：（1）當IZ =

7、 IZ min= 5mA時，負載電流最大，RL阻值最小。（2）當IZ=IZ max=40mA時，負載電流最小，RL阻值最大。4-13 電路如圖4-74所示。合理連線，構成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

8、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，要求發(fā)射結上加正向電壓，集電結上加反向電壓。試就NPN和PNP型兩種情況討論。 (1) UC和UB的電位哪個高？UCB是正還是負？ (2) UB和UE的電位哪個高？U BE是正還是負？ (3) UC和UE的電位哪個高？UCE是正還是負？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管的各項結論同NPN管的各項結論相反。4-17 用直流電壓表測某放大電路三只晶體管的三個電極對地的電壓分別如圖4-77所示

9、。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。 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，在信號源電壓為正弦波時，測得輸出波形如圖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）同時出現(xiàn)飽和失真和截止失真，應增大VCC。4-19已知圖4-80所示電路中晶體管的b

10、100。（1）現(xiàn)已測得靜態(tài)管壓降UCEQ6V，估算Rb約為多少千歐；（2）若測得和的有效值分別為1mV和100mV，則負載電阻RL為多少千歐？圖4-80 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=1.5kW，RB=240kW，晶體管=40，rbe0.8kW，試估算靜態(tài)工作點和電壓放大倍數(shù)Au；（2）若RC=3.9kW，晶體管=60，要使IB=20A，試計算RB=？IC=？UCE=？（3）電路參數(shù)同（2），要將IC調整到1.8mA，RB阻值應取多大？圖4-81題4-20圖解：（1）（2）（3）4-21 電

11、路如圖4-82所示，晶體管的b60。（1）求解Q點；（2）、ri和ro；（3）設10mV（有效值），問若C3開路，則？圖4-82題4-21圖解：（1）Q點： 、ri和ro的分析： （2）設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=2.5kW，RE=1kW，RB1=36kW，RB2=8.2kW。（1）估算靜態(tài)工作點；（2）求輸出端未接負載時的電壓放大倍數(shù)；（3）如果所接負載電阻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

12、。（1）求電路的Q點、ri和ro；（2）若電容Ce開路，則將引起電路的哪些動態(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： 動態(tài)分析： （2）ri增大，ri4.1k；減小，1.92。4-24設圖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）因為通常1，所以電壓放大倍數(shù)分別應為 （2）兩個電壓放大倍數(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； （2）分別求出RL和RL3k時電路的和ri；（3）求出r

13、o。 圖4-86 題4-25圖解：（1）求解Q點： （2）求解輸入電阻和電壓放大倍數(shù)：RL時 RL3k時 （3）求解輸出電阻： 4-26 兩級交流放大電路如圖4-87所示，已知電源UCC=12V，晶體管VT1、VT2的值均為40，RB1=600kW，RC1=10kW，RB2=400kW，RC2=5.1kW，C1、C2和C3的電容足夠大，負載電阻RL=1kW。求：（1）試繪出整個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=360k

14、W，RE1=4.3kW，RB1=18kW，RB2=7.5kW，RC=2.4kW，RE2=1.5kW，RS=10kW，RL= 3.6kW，C1、C2、C3和CE的電容足夠大，求：（1）VT1和VT2管的靜態(tài)工作點；（2）繪出整個電路的微變等效電路；（3）電壓放大倍數(shù)Au？輸入電阻ri=？輸出電阻ro=？圖4-88題4-27圖解：（1） （2）整個電路小信號模型如圖所示， 圖 電路小信號模型（3） （考慮Au1=0.957時為68.7）按照計算 ， 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漂移的？若電路中UCC=UEE=12V，RC= RE=3kW，硅晶體管的=100，求靜態(tài)

15、時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 題 解 答 5-1 負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=0.007。求：（1）閉環(huán)放大倍數(shù)Af=？（2）若A發(fā)生±15%的變化，Af的相對變化范圍為何值？ 解：（1）（2）5-2 圖5-11所示反相輸入運放電路，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 所示運算放大器電路，電阻。當輸入信號mV時，試分別計算開關K斷開和閉

16、合時的輸出電壓u。圖5-34 題5-3圖解： 開關K斷開時， mV 開關K閉合時， 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：運放A1接成電壓跟隨器，使輸入阻抗趨于無限大，以減輕信號源負擔。5-5 電壓跟隨器電路，如圖5-36所示。求輸出電壓的表達式uo=？圖5-36 題5-5圖解：，應用疊加定理因此若 則 5-6 同相輸入加法運算電路，如圖5-37所示，求輸出電壓的表達式uo，并與反相輸入加法運算電路進行比較。圖5-37 題5-6圖解：應用疊加定理可得 反相輸入加法運算電路的輸入為電流信號合成，關系式簡單，電路好調，沒有共模

17、輸入電壓，但輸入電阻較低。5-7 求圖5-38所示的電路中uo與各輸入電壓的運算關系。uo ¥ui1 1k 910 10k 5k 2k 1.1kRC 10k 10k ui2 ui3 ¥圖5-38 題5-7圖解： 5-8 為了擴大運放電路工作于線性區(qū)時的最大輸出電壓范圍，通常采用兩級反相輸入運放電路，如圖5-39所示，求輸出電壓uo和輸入電壓ui的關系式。圖5-39 題5-8圖解： F003集成運放的最大輸出電壓，圖10-60運放電路的最大輸出電壓范圍為。5-9 為了提高差分輸入運放電路對于反相輸入信號源uil的輸入電阻ril，在反相輸入端前面加一級同相輸入運放電路，如圖5-

18、40所示，導出輸出電壓uo和輸入電壓uil、ui2的關系式。圖5-40 題5-9圖解：由于運放A1輸出電壓，因此差分輸入運放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放大電路。電路中運算電阻種類少，容易匹配；前后級輸入端皆存在共模電壓，應選擇共模抑制比較高的運放。5-10 電路如圖5-41所示，已知R1R2，R3R4，求和輸入電壓、的關系。圖5-41題5-10圖 解：A2為跟隨器，如圖標注， 又 5-11 推導圖5-42所示電路的輸出電壓和輸入電壓、的關系。圖5-42題5-11圖解：如圖標注，A2：又A1： 5-12 圖5-43為一基準電壓源。試計算的可調范圍。圖5-43題5-1

19、2圖解：A為電壓跟隨器，u+的電壓范圍就是1K電阻的滑動端在最上端和最下端時同相端所分得的電壓：0.935.03V。 5-13 電路如圖5-44所示。（1）寫出和輸入電壓、的函數(shù)關系式。（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均為理想運放，試計算各級的輸出值。圖5-45題5-14圖解：5-15 如圖5-46 (a)所示積分運算電路，其中元件參數(shù)，且t=0時，u。=0。試求：（1）當輸入端所加信號如圖 5-46 (b)所示時，畫出輸出端的波形。（2）如果輸入端所加電壓為恒定電壓=+2V，且長時間持續(xù)下去，那么

20、輸出電壓是否能始終保持線性積分關系？ （a） （b）圖5-46題5-15圖解：（1） 積分運算輸出電壓 l 在010ms時段內，ui=2V，當t10ms，uo-2V。l 在1020ms時段內，ui=-2V， 當t20ms，uo0V。此后周期性重復，輸出波形如圖所示。（2） 由（1）中結果可知，當輸入電壓ui=+2V時，即uo隨時間t按線性規(guī)律增長，但是這種增長并不是無限的，而是受到電源電壓的限制。當uo超出集成運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所示各電路的運算關系。 （a） （b） （c）圖5-

21、47題5-16圖解：（a） （b） （c） 5-17 在設圖5-48的運放電路中，試求出各級輸出電壓。圖5-48題5-17圖解：， 5-18 試按下列數(shù)學運算關系式畫出對應的運放電路，并按括號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）對應反相輸入的比例運算電路已給定RF=150kW，應選（2）對應同相輸入的比例運算電路已給定RF=480kW，應選 （3）對應反相輸入的加法運算電路已給定RF=400kW，應選（4）對應反相輸入的微分運算電路已給定RF=100kW，應選（5）對應反相輸入的比例積分運算電路已給定C=2mF，應選5-

22、19 在圖5-49中，運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時的傳輸特性和輸出波形： uo+U-U3Vui0 （a） （b）UR = -3V時的傳輸特性和輸出波形：uo+U-3Vui0-U（c） （d）5-20 圖5-50是監(jiān)控報警裝置，如需對某一參數(shù)(溫度、壓力等)進行監(jiān)控時，可由傳感器取得監(jiān)控信號ui,，UR是參考電壓。當ui超過正常值時，報警燈亮，試說

23、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 報警 指示燈 T R3 圖5-50題5-20圖解：當ui,>UR ，運放輸出接近直流供電電源電壓，輸出高電平，三極管處于導通，報警燈亮；當ui,<UR ，運放輸出低電平，三極管處于截止，報警燈滅。5-21 設遲滯電壓比較器的傳輸特性和輸入電壓波形分別如圖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

24、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=0.01F，,當電位器的活動端分別置a，b，c三個不同位置時，輸出電壓的波形有何不同？請將這三種情況的輸出電壓波形畫出。解：電路為方波信號發(fā)生器，輸出幅值為Uom=±15V。當電位器的活動端在b點時，電容的充電和放電時間常數(shù)相等 輸出波形如（b）所示。當電位器端在最上端（a端）時，電容充電時間常數(shù)為，電容放電時間常數(shù)為。一周期時間雖然和電位器的活動端在b點時一樣，但是充放電的時間可不再一樣，充電時間常數(shù)大，所需時間多，因此正半周的時間長，而放電時間常數(shù)小，負半周的時間短。波形示意圖如圖（c）所示。顯然，當電位器端在最下端（c端）時，和最上端相反，輸出波形的負半周的時間長，而正半周輸出的時間短。5-25 分析圖5-55電路的工作原理并畫出，的波形，計算的頻率。其中RlR20.5k，C1= C2=0.1F，RF=2Rf，。圖5-55題5-25圖解：Al為正弦波信號發(fā)生器，在uo