清华大学电工与电子技术作业习题

第1章 电路理论及分析方法习题(共9题)

（注：英文习题采用美国电路符号）

1.1（直流电源功率）图1.1所示电路，求各电流源的端电压和功率，并判断出哪个电流源输出功率，哪个电流源吸收功率。已知：IS1=1 A, IS2=3A, R1=5?, R2=10?。

（答案：US1= -10V, US2=40V, PS1=10W, PS2= -120W ） R2

I1 ? + IS2 IS1 US1 R1 US2

? +

图1.1 习题1.1的图

1.2 图1.2所示电路，求8?电阻两端的电压UR和恒流源的端电压US各是多少。 （答案： UR = -32V ，US= -40V）

1.3 图1.3所示电路，求2A恒流源的功率。（答案： P = -24W ） 4A - 8 V + 4 ? + US - + + + + 8 ? 8 V 6V 4 ? 6 ? 12V 20 V 6 ? ? ? ? ? 8 ?

- 10 V + + U R -

2 A

图1.2 习题1.2的图 图1.3 习题1.3的图

1.4 (仿真习题)用仿真的方法求图1.4所示电路中的I1 和I2 。 （答案：I1=0.5A、I2=2A）

I1 I2

+ + 20? 20? 10? 18V

12V - - 10? 10? 图1.4 习题1.4的图

20?

说明：1、要求自己下载Multisim仿真软件，可以是Multisim2001、V7~V10等版本

中的任一种。

2、自学第10章 Multisim电路仿真有关内容。

3、仿真题作业要求有仿真电路图和仿真的数据结果，图和数据结果可以打印 也可以手写。

1

1.5 (电源模型的等效互换法)Use source transformations to find the voltage U across the 2mA current source for the circuit shown in Figure 1.5. (Answer: U = 1.8 V)

600 ? 1.4 V + + -

2 mA U Figure 1.5 6 mA

3000 ? 1400 ?

-

1.6 (戴维宁定理)Using Thevenin’s theorem, find the current I through the 2V voltage source for the circuit shown in Figure 1.6.（Answer： I=5A）

1? I 4?

2V + ? 5? 2? Figure 1.6 5A

7?

1.7 （戴维宁定理，结点电位法）图1.7所示电路，已知 R1=1k?, R2=2k?, R3=6k?, R4=2k?, R5=4k?,。用戴维宁定理和结点电位法两种方法求电流I3。（答案：?0.5mA） R1 R3 R5 +12V R2 I3 R4 图1.7 习题1.7的图

?24V +6V

1.8 （解题方法任选）如图1.8所示电路，当恒流源IS为何值时，它两端的电压US

＝0。（答案：?1.5A） US ? +

6? 3? 4? 4? 4? IS 36V 图1.8 习题1.8的图 ? + + ?

2A 24V 4V

12? 24? ? +

1.9 (仿真习题) 图1.9所示电路，用仿真方法求电流I，用直流工作点分析法求A、B、C三个结点电位（答案：I = 2.6 A， VA = 7.8 V，VB = 2.8 V，VC = 10 V） A

1A 1 ? 3 ?

3 ? B C 图1.9 习题1.9的图

4 ?

I 1 ? 4 A 2

+ 12 V ?

第2章 正弦交流电路习题（12题）

2.1 已知电流 i1 ? 20 2 sin( 1000 t ? 30 ) A ,i 2 ? 30 sin( 1000 t ? 20 ) A 。求出各电流的频率，有效值，初相位，并在同一坐标内画出i1、i2的相量图，比较它们相位领先与落后的关系。

2.2将下列各相量所对应的瞬时值函数式写出来（设f=50Hz）。

???U1?(6?j8)V,I?(3?j3)A,U2?(?6?j8)V

2.3 判断下列表达式是否正确，若不正确，请说明原因，并写出正确的表达式。 1） u?100sin(314t?30o)?100?30o(V)?2） I?1?36o(A)?i?sin(?t?36o)A3） u?100sin(314t?30o)?U?100?30o(V)?4） i?3cos(?t?30o)A?Im?3?30o(A)?????2.4已知 I1?4?30o(A),I2?3?60o(A),??314rad/s,求I?I1?I2,i???o(答案 i ? 9 . sin( 314 t ? .8 A , I ? 6 .77 ? 42 .8 o ( A ) ) 5742)

2.5 (复杂交流电路, 戴维宁定理) Using Thevenin’s theorem, Find the voltage uab between a and b for the circuit of Figure 2.5. （Answer：uab=28.8sin(5t+111.3o) V)

a

3k? 8? 2H j6k? + 5sin5t V + 5cos5t A + + ? uab ???j2k? 1k? UR1U I_ ? ?j3.6k? ? 2.4H 0.1 F b

图2.6 习题2.6的图 Figure 2.5

2.6 (复杂交流电路，结点电位法)如图2.6所示电路，已知： ? , I ? 1 ? 90 o mA 。U? 100 o V?用结点电位法求1k?电阻两端的电压 U R 1，并求虚线部分电路的平均功率、无功功率和视在功率，并根据计算结果说明该部分电路的性质（感性、容性、电阻性）。

?（答案： R 1 . 03 69 . 9 o (V ) , S=6.38 mV?A , P=6.3 mW , Q=1.03 mvar） U? 3?2.7 （复杂交流电路，相量图）如图2.7所示电路，已知I=IL=I1=4A，?=1000rad/s, 电路的有功功率P=120W。求电路参数R、L、C。（答案：10?，8.66mH，57.7?F）

0.4mH 2?

i i1 + 2?

i + +

100?F uC uS

u ? iL R iC iR C L iS

?

?

图2.7 习题2.7的图

图2.8 习题2.8的图

2.8（仿真习题）如图2.8所示电路，已知us=10sin(5000t+45o)V, is=2sin(5000t+60o)A,求电流i的有效值和电容电压uC的瞬时值表达式。[ 注意：(1) 要区分电源的RMS-有效值与PK-最大值即峰值，(2) iS、uS的初相位应该设置为-60o和-45o ]

（答案：I=4.133A，uC=8.68sin(5000t-79o)V ）

3

??oo

2.9（串联谐振）如图2.9所示电路中，已知u=40sin10t(V), i=5sin10t(A), R=3?, L=4H。求网络内的等效串联电路的元件参数值。（答案：5?，2.5mF）

i

R1 L a b i + L R + u R C 网u

络 -

c

-

图2.10 习题2.10的图

图2.9 习题2.9的图

2.10 （谐振电路计算）如图2.10所示电路，已知R=20?, C=0.1μF, ?=5×105rad/s。当u和i同相位时Uab=Ubc。求R1和L的值。（答案：R1=10?, L=20μH）

2.11 （谐振电路计算）如图2.11所示电路，当U=10V、?=1000rad/s时u与i同相位，而且IR=IL= 2 A 。求电路参数R、L、C的值。（答案: R=10?, L=10mH, C=200μF）

i uC

+ - iC iR-L + + R iR + iL C C u

u u Ri R L

-

图2.11 习题2.11的图

-

L ?

图2.12 习题2.12的图

2.12 （功率因数提高）如图2.12所示电路，已知 u ? 220 2 sin 314 t( V ) , R=6?, L=25.5mH 。

（1）计算该电路的电流IR-L、电路的有功功率P及功率因数cosφ；

（2）欲使电路的cosφ提高到1，需并联多大的电容C。并联电容后，电流I的值为多少，电路的有功功率P是否有变化？

（答案：IR-L=22A, P=2904 W, cosφ=0.6, C≈255 μF, I=13.2 A）

第3章 三相电路习题（4题）

3.1 （三相Y接负载）图3.1所示电路，在线电压为380V、频率为50Hz的三相电源上接入了一组Y形接法负载，

（1）当Z1= Z2= Z3=10? 时，求各线电流和中线电流的大小，并求负载消耗的总有功功率和电源提供的总视在功率；

? 5（2）当 Z 1 ? j 5 3 ( ? ) ，Z2= Z3=10?时，求各线电流和中线电流的大小，并求负

载消耗的总有功功率和电源提供的总视在功率；

(答案：（1）IA= IB= IC =22A, I0=0, P=14520W, S=14520 V?A；（2）IA= IB= IC =I0 =22A, P=12100W, S=14520 V?A)

A ?IA

Z1 ?

I0N

Z2

Z3 ?图3.1习题3.1的图 IBB ?

C

IC4

3.2 （多组三相对称负载）A balanced ? load and a balanced Y load are connected in

u AB2 sin(parallel as in Figure 3.2. ? 380 314 t ? 30 o ) V , R1=54.85?, R2=13.35?, L=0.04H.

Determine the line current iAΔ，iAY and iAL. (Answer: i A? ? 12 2 sin( 314 t ) A ， 2 sin( 314 t ? 43 . 3 o )A ， ? 22 2 sin( 314 t ? .6 o ) A ） iAL.321iAY?12

iAL A u AB B C iAY iA? R1 R2 L 图3.2 习题3.2的图

3.3 （三相功率）380V、50Hz的三相电源对Y接对称感性负载提供50 kV?A的视在功率和38.3 kW的有功功率。求每相负载的复数阻抗Z。（答案： . 9 ? 40 o ? ） Z? 23.4 （仿真习题）图3.4所示三相对称电路，已知r=1?，R=100?，L=0.318H， 380 2 sin( 2 ? ? 50 t ? 30 o ) 。用仿真的方法（1）观察三相电源波形；（2）求线电uAB ?V流iAL和相电流iA’B的有效值。[注意：1、三相电源用 Y接（3PHY）类型，要将中线接地，其标称电压值是相电压的最大值（相序从上到下依次是A、B、C ）；2、观察电源电压波形时用四通道的虚拟示波器，有一个通道可以不用。]

（答案：I AL = 4.6A，IA’B’ =2.66A）

r

A’ A + L iA’B’ iAL

R uAB R L

r L B’ B - C’ 图3.4 习题3.4的图

R r C

第5章 暂态分析习题（6题）

5.1 图5.1所示电路，已知IS=10mA, R=2k?, R1=1k?, C=1μF 。uC(0-)=4V。t=0时开

关闭合，用三要素法求换路后的电流i，i1 ，及电压uAB，并画出电压及电流随时间变化的曲线。(答案：i(t)=10-7.2e-200t(mA), i1(t)=7.2e-200t(mA), uAB(t)= -20+21.6e-200t(V) )

S S

i1 + R1 i R1 R US + iC 8? R2 + u ? IS IS AB18V 12? + A B + C ? 0.5A R ? uC uC C 50?F ? ?

图5.2习题5.2的图 图5.1 习题5.1的图

5

5.2图5.2所示电路在开关S断开前已处于稳态，在t=0时S断开，求S断开后的uC和iC。（答案：uC(t)= -6+24e-1000t V，iC(t)= -1.2e-1000t A ）

5.3 图5.3所示电路在开关闭合前已处于稳态，US=24V，在t=0时S闭合，求t>0时的i1(t)。(答案：i1(t)= 3-2e-50t(mA) ) i1 R 12k?

R4 R2 + 3k? S 6k? 图5.3习题5.3的图 US

R3 + ? C uC 4k? 10?F ?

5.4 图5.4所示电路，电压us波形如图所示，是一个周期性连续脉冲波形，T=5mS, R=5k?, C=0.1μF。写出0~2T和2T~3T时的uC和uo的表达式，并画波形图。 tt???u C ?e (（答案：t=0~2T时， 0 .3 ? 3 . 1 V )， u o ? ? 3 . 1 e ? (V ) ； t=2T~3T时，

t ?2 T t?2T??? u C ? 3 . 4 ? 3 .1 e ( V o ? e ? ( V ) 。其中?=0.5ms） ) ，u3 .1C uS + ? + u 3.4V + C R uS uo ? 0.3V ? t 0 T 2T 3T 4T 5T 6T

图5.4习题5.4的图

5.5 图5.5所示电路，一个电路盒子中由独立直流电源和电阻组成，测量a、b两端的开路电压Uo=20V(见图a)，测量a、b两端的短路电流Io=1mA(见图b)。若在a、b两端接一未充电的电容C(见图c) ，在t=0时开关闭合，要求开关闭合后10秒电容上的电压达到10V，求应接入多大的电容。（答案：C=721?F）

电路 盒子 (a)

5.6 （仿真习题：利用仿真的方法学习RL电路的暂态分析）电感线圈（如直流电机电枢绕组、直流继电器线圈）在断电时，在线圈两端会产生一个高电压。用图5.6所示电路, 仿真这个过程，r为线圈内阻，U=1V。

（1）用示波器同时检测uR和ur的波形，测量当开关断开时uR的最大值。其中ur的 波

形与iL的波形相似，因此用ur的波形代表iL的波形。

（2）接入续流二极管D，再重复上述实验。由此仿真得出什么结论。

6

b (b)

图5.5 习题5.5的图 a + U0

-

a 电路 盒子 b (c)

I0

电路 盒子 b t=0 a S C + uC -

t=0.5S S + U 1V - t=0 R + uR D iL L 0.1H r 1? + ur -

图5.6 习题5.6的图

1k? - [答案：（1）uR(t=0.5S)= -1000V

（2）接入续流二极管D后，? uR(t=0.5S) ?< 1V即二极管的正向压降。]

第7章 三相电动机习题（6题）

7.1 （三相异步电动机）一台4极（p=2）的三相异步电动机，电源频率f1=50 Hz，额定转速nN=1440 r/min，计算电动机在额定转速下的转差率sN和转子电流频率f2。（答案：0.04，2Hz）

7.2 （三相异步电动机）一台鼠笼式三相异步电动机，在电源线电压为380V时，电机的三相定子绕组为Δ接法，电机的Ist/IN=7，额定电流IN=20A。

（1）求Δ接法时电动机的起动电流。

（2）若起动改为Y形接法，起动电流多大？

（3）电动机带负载和空载下起动时，起动电流相同吗? （答案：（1）140A；（2）47A） 7.3 （三相异步电动机）一台鼠笼式三相异步电动机，功率PN=10kW，电压UN=380V，电流IN=34.6A，电源频率f1=50Hz，额定转速nN=1450r/min，Δ接法。求：

（1）这台电动机的极对数p=？同步转速n1=？

（2）这台电动机能采用Y-Δ起动吗？若Ist/IN=6.5，Y-Δ起动时起动电流多大？ （3）如果该电动机的功率因数cosφ=0.87，该电动机在额定输出时，输入的电功率P1是多少千瓦？效率?＝？

（答案：（1）2，1500r/min；（2）75A；（3）19.81kW，50.5%）

7.4 （三相异步电动机）一台鼠笼式三相异步电动机，功率PN=10kW，额定转速nN=1450r/min，起动能力Tst/TN=1.2，过载系数?=1.8。求：

（1）该电动机的额定转矩。 （2）该电动机的起动转矩。 （3）该电动机的最大转矩。

（4）如果电动机采用Y-Δ起动，起动时的转矩Tst=? （答案：（1）65.9N?m；（2）79 N?m；（3）118.5 N?m；（4）26.3 N?m）

7.5 (三相异步电动机) 已知Y132S-4型三相异步电动机的额定技术数据如下：

功率 转速 电压 效率 功率因数 Ist/IN Tst/TN Tmax/TN 5.5kW 1440r/min 380V 85.5% 0.84 7 2.2 2.2 电源频率为50Hz。求额定状态下的转差率SN，电流IN，转矩TN，以及起动电流Ist，起动转矩Tst，最大转矩Tmax。（答案：SN=0.04，IN=11.6A，TN=36.5N.m，Ist=81.2A，Tst=80.3N.m，Tmax=80.3N.m）

7

7.6 (三相异步电动机) 某4极三相异步电动机的额定功率为30kW，额定电压为380V，频率50Hz，三角形接法。在额定负载下运行时，转差率为0.02，效率为90％，线电流为57.5A。求：（1）额定转矩TN；（2）电动机的功率因数。（答案：（1）194.9N?m；（2）0.88）

第8章 继电器接触器控制习题（3题）

8.1 (正反转控制，两地点控制)设计能在两地点对一台电动机进行正反转控制的电路，要求有短路保护和过载保护。画出主电路图和控制电路图。

8.2 （顺序时间控制设计）由两条皮带运输机构成的运输线如图8.2所示，为避免物料堆积在皮带运输机上面压断皮带，要求拖动这两条皮带运输机的三相异步电动机M1、M2按时间顺序起停控制，控制要求是：

1） 按起动按钮M1先起动，M1起动20秒之后才允许M2手动起动； 2） 停机时，按停止按钮先停M2，M2停机20秒后，M1自动停机。

3） 如不满足电动机起、停顺序要求，电路中的报警电路应发出报警信号（例如用红

色指示灯使之通电）要求设计主电路和控制电路图，请对使用的电器符号加以必要的说明，其中时间继电器要求是通电延时类型。

提示：1）设电源线电压为380V，各线圈的额定电压也是380V；报警灯的额定电压是

220V，要使用电源的相电压。

2）在停车控制中可以加中间继电器KA，其作用是增加控制环节。

图8.2 习题8.2的图

M2

M1

8.3 (顺序控制)三台电机M1、M2、M3须按照一定顺序起动和停止，即起动时M1起动后M2才可起动，M2起动后M3才可起动。停止时先停止M1，M1停止后M2才可停止，M2停止后M3才可停止。用三个220V、15W的灯泡分别指示三台电机的运行。注意各台电机都是手动起动和停止。主电路图如图8.3所示，画出控制电路图。

A B C A B C A B C QS QS QS FU2 FU3 FU1 KM2 KM3 KM1 FR2 FR3 FR1 M2 M3 M1 3 ? 3 ? 3 ?

图8.3 习题 8.3的图

提示: 设电源线电压为380V, 各线圈的额定电压也是380V; 指示灯要使用电源相电压。

8

第11章 半导体器件习题（4题）

11.1 （二极管，画波形）图11.1 各电路中，电压US=5V，D为硅二极管， u=10sin?t V。画出各电路输出电压uo的波形。（将二极管视为理想的即UD=0）

+

+ u

+ ? D US （a） R u ? + +

D1 + ? US D2 ? uo

+ ?

图11.1 习题11.1的图

R + D US （b）

+ ? u ? uo ?

R + ? uo ?

US （c）

11.2 （稳压管，画波形）图11.2电路，电压ui=10sin?tV, UZ=5V。画出输出电压uo

的波形。（忽略稳压管的正向压降，设稳压管不稳压时有RL >> RZ） IW

RZ RZ

+ + IZ

UZ + UI DZ ui RL I RL uo U Z ?

? ? 图11.3 习题11.3的图 图11.2 习题11.2的图

11.3 （稳压管计算题）图11.3所示电路，DZ为理想稳压管（即忽略稳压管的正向压降），稳定电压为UZ=10V，稳定电流为IZmin=5mA和IZmax=20mA。输入电压UI=30V，限流电阻RZ=1k?，负载电阻RL=2k?。试分析当输入电压波动?10％时，电路能否正常工作？如果波动?30％，电路还能否正常工作？（答案：当UI=30V时IZ=15mA，当UI波动?10％时IZ=18mA，当UI波动?10％时IZ=12mA，均能正常工作；当UI波动?30％时不能正常工作）

11.4 （晶体三极管，判断工作状态）根据晶体管管脚上所测出的电位值（V）,判断图11.4（a）、（b）、（c）所示各晶体管是硅管还是锗管，是NPN型管还是PNP型管及各晶体管的工作状态（饱和、放大或截止）。

E B C E B C E B C

-2 -2.3 -6 1.6 2.3 5 1.3 2.0 1.6

(a)

(b)

(c)

图11.4 习题11.4的图

9

第12章 晶体管交流放大电路习题（11题）

12.1 （晶体三极管，判断工作状态）图12.1所示电路，当输入电压ui为以下三个值时，判断晶体管的工作状态（放大、饱和还是截止）？并求各静态工作点值（IBQ、ICQ、UCEQ）。（设晶体管发射结正向压降UBE=0.7V，饱和压降UCES=0.3V）（提示：求B点电位时可以用戴维宁定理。）

(1) 0V； (2) 3V； (3) 5V。（答案：（1）截止状态；（2）放大状态；（3）饱和状态 ） +VCC +10V RC R1 1k?

10k? B ui ?=50 R2

40k? 图12.1 习题12.1的图 ?VEE ?5V

12.2. （估算法、图解法）晶体管放大电路如图12.2(a)所示，已知UCC=12V, RC=3k?，RB=226k?，晶体管的?=40。发射结正向压降UBE=0.7V。 IC(mA) 100?? 4

+UCC

75?? RC 3

C2 RB + 50?? 2

C1 + + RL T IB=25 ?? uo + 1 - ui - UCE(V) 0

2 4 6 8 10 12 (a) (b)

图12.2 习题12.2的图

（1） 试用直流通路估算各静态值IB、IC、UCE。

（2） 如晶体管的输出特性如图12.2(b)所示，试用图解法求静态工作点IC 、UCE；

并求最大不失真输出电压幅值Uom（设RL=?）。

（3） 在静态时（ui=0）C1和C2上的电压各是多少？

（4） 若UCC=10V，今要求UCE=5V，IC=2mA，试求RC和RB的值。 （答案：（1）IB=50μA、IC=2mA、UCE=6V; （2）UOM≈5V; （3）UC1=0.7V, UC2=6V;（4）RC=2.5k?, RB=186k?。）

12.3. 在图12.3中，晶体管是PNP型锗管，其发射结正向压降UBE=-0.3V。 （1） UCC和C1、C2的极性如何考虑？请在图上标出；

10

（2） 设UCC=-12V，RC=3k?，?=75，如果要想将静态值IC调到1.5mA，问RB应

调到多大？此时C1和C2上的电压各是多少？

（3） 在调整静态工作点时，如不慎将RB调到零，对晶体管有无影响？为什么？

通常采取什么措施防止？

UCC RC R B

C2 T

C1 图12.3 习题12.3的图

（答案：（2）RB=585k?, ?UC1?=0.3V, ?UC2?=7.5V。）

12.4. 试判断图12.4中的各个电路能不能放大交流电压信号？为什么？ （提示：应考虑静态和动态两个方面。） +UCC -UCC +UCC +UCC + + + + + + + + (a) (c) (b) (d)

图12.4 习题12.4的图

12.5. （静态工作点稳定的共射极放大电路）在图12.5电路中，R1=50k?，R2=10k?， RC=5k?，RE=1k?，?=80，设发射结正向压降UBE=0.7V。 （1）求电路的静态工作点；

?A（2）求空载电压放大倍数 u 和输入电阻ri、输出电阻ro；

?,（3）若放大电路接入有负载RL=10k?时，求带载电压放大倍数 A u；

（4）画出带负载RL=10k?时的小信号等效电路。若输入端作用有ui=5sin?t mV的信号电压时，通过小信号等效电路，求出电流ib、ic和电路输出电压uo。 （5）根据电路的静态值和动态值（RL=10k?时），定性画出所示电路中各全量（或总量）电压uB、uC和电流iB、iC的波形，并标明关键点数值。(设电路中各电容的数值足够大。)

?（答案：（1）IB=16μA，IC=1.28mA，UCE=4.3V；（2） A u ? ? ，ri=1.56k?，ro=5k?；208?,（3） u ? ? 139 ；（4）ib=2.6sin?t μA，ic=0.208sin?t mA，uo=0.695sin(?t-180o) V ） A VCC (+12 V)

R1 RC C2

C C1 B +

+

uo E u i R2 RE CE 图12.5 习题12.5的图

? ?

11

12.6 （射极电流负反馈放大电路）图12.6所示电路，RS=1k?，R1=120k?，R2=30k?，RC=5k?，RE=1.5k?，Re=0.5k?，RL=5k?，?=60。(设电路中各电容的数值足够大。)

(1) 画出所示电路的小信号等效电路；

?(2) 求输入电阻ri和输出电阻ro；

?UoA(3) 若us=10sin?t mV，求电压放大倍数 us ? ? 及输出电压uo；

Us

?（答案：（2）ri=13.7k?，ro=5k?；（3）A us ? ? ，uo=43.4sin(?t-180o) mV ） 4 .34 VCC

+15 V RC R1 C2 C1 + Re RS RL uo R2 + uS 图12.6习题12.6的图 RE CE ? ?

12.7（射极输出器）如图12.7所示射极输出器，已知RB=200k?，RE=3.9k?，RL=5k?，?=80。

?求（1）电压放大倍数 A u，输入电阻ri和输出电阻ro；（2）若ui=2sin?t V，求uo； （3）若负载电阻变为RL=2k?, ui=2sin?t V，求这时的uo’；

（4）若信号源是us=2sin?t V且含有RS=2k?的内阻，求这时的uo’’（RL=5k?时）。

?（答案：（1） u ? 0 . 992 ，ri ≈ 94.4k?，ro≈18.4?；（2）uo=1.984sin?t V； A（3）uo’=1.972sin?t V;（4）uo’’=1.942sin?t V ）

VCC

+12 V RB C 1

+ C2

+

ui uo RE RL 图12.7习题12.7的图

? ?

12.8 （射极电流负反馈放大电路，射极输出器）图12.8所示电路，用以下参数通过计算说明：uo1与ui近似反相输出，uo2与ui近似同相输出。R1=100k?，R2=50k?，RC= RE=2k?，?=80，ui=500sin?t mV。(答案：uo1=-490sin?t mV，uo2=496sin?t mV) VCC +15 V RC R 1 C2 C1 +

+ ui ? R2 C3 + RE uo2 ? 12

uo1

?

图12.8 习题12.8的图

12.9 （多级放大器）图12.9所示多级放大器电路，ui =0.3sin?t mV, R11 = 100 k?, R12 = 20 k?, RC1 = 10 k?, RE1 = 2 k?, R21 = 39 k?, R22 = 10 k?, RC2 = 5 k?, RE2 = 1.5 k?, ?1 = ?2=50。

(1) 求当RL = 5 k?时的输出电压uo； (2) 求输入电阻ri、输出电阻ro。 （答案：（1）uo=606sin?t mV；（2）ri ≈ 2.34k?，ro=5k?）

VCC

R11RC1R21 C2 RC2 +12 V C3 +

C1 + ui ? R12 T1 RE1 CE1 R22 T2 RE2 RL CE2 uo

?

图12.9 习题12.9的图

12.10 （多级放大器）图12.10是两级阻容耦合放大电路， 已知?1 = ?2=50, 各个电阻的阻值及电源电压都已经标在电路中了。

（1）计算前、后级放大电路的静态值（IB、IC、UCE），设UBE =0.6V; （2）画出微变等效电路图；

???（3）求各级电压放大倍数 A u 1 、 A u 2 及总电压放大倍数 A u ； （4）后级采用射极输出器有什么好处？其输出电阻ro是多少？ +12 V

4k? C 130k? 30k? 2 C1 T1 T2

+ C3

ui 20k? +

4k? uo CE 1.5k3k? 图12.10 习题12.10的图 ? ?

（答案：（1）IB1=20.6μA, IC1≈IE1=1.05mA, UCE1=3.6V; IB2=40.3μA, IC2=2mA, UCE2=6V;

??? （3）A u ? , A u 0 , A u 113 . 5 ；（4）ro=92?。 ?115.6.982? ?1 2 ?12.11（差分放大器）图12.11所示电路，RC =4 k?，设晶体管B-E间的交流电阻 rbe1=rbe2= 2k?, ?1= ?2=80, UI1=0.05V, UI2=0.03V。电路在所示信号的作用下，放大电路的共模输出电压UOC=0.01V，求所示电路的差模电压放大倍数Ad，共模电压放大倍数AC

?R及共模抑制比KCMRR。(提示：差模放大倍数 A d ? ? C )

rbe（答案：Ad=-160，AC=0.25，KCMRR=56dB)

+VCC RC RC

+ UO ?

+ +

UI1 ? RE - VEE

13

UI2 ?

图12.11习题12.11的图

第13章 运算放大器及应用习题（10题）

13.1 （反相求和、同相求和放大器）Find the value of RF and R4 necessary to produce an output VOUT=0V in Figure 13.1. (Answer: RF =60k?，R4＝30k?)

RF R1 30k?

UI1=+1V

R2 60k? ?

VOUT UI2=+2V +

R3 30k?

UI3=?2V

R4 Figure 13.1 UI4=+4V

13.2 （反相积分器） 如图13.2(a)所示反相积分电路，输入波形ui如图13.2(b)所示。求t=0~∞时的输出电压uo(t)的表达式，并画出uo(t)的波形。设t<0时电容上的电压为0，运放的UOM = ?10V。（答案：当0

uo(t)= -5+3(t-1)V；当3ms < t ≤ 5.75ms时，uo(t)=1-4(t-3)V；当t ≥ 5.75ms时，uo(t)= -10V负向饱和。）

C=0.02 ?F 5V

4V ui R =50 k?

? ui - 0 uo + 1ms 2ms 3ms 4ms 5ms 6ms 0 +

?3V (b) (a) 图13.2习题13.2的图

13.3 (微分器)A triangular waveform is applied to the input of the circuit in Figure 13.3 as shown. Determine what the output should be and sketch its waveform in relation to the input. What is the magnitude of the capacitor current. The saturated output levels of the op-amp are ?10 V.

(Answer: t=0 ~ 5?s, uo= ?8V；t= 5?s～10?s, uo= +8V；iC=1mA) R uin C 8k? uin ? 5V uout

0.001?F +

0 t Figure 13.3 5?s 10?s

13.4 (运算电路级联) 如图13.4所示各电路，求输出电压与输入电压的关系式。

1 ） （答案：(a) uo=2.5 ui1 -5ui2+11ui3；(b) U O ? (6U1?3U2?2U3)11

14

i2u i3

2R ui1 RP1 u R - + u + o1? R R RP2 5R - + + ? uo

U1

? R - + UO1 + ? 2R - + UO2 + ? 3R - + UO3 + (b)

? - + + Uo

U2 U+ U3 (a)

图13.4习题13.4的图

13.5 (仪表放大器) For the instrumentation amplifier in Figure 13.5, determine the output voltage UO. （答案：UO=-1206 mV）

R3 R5 + + ? 10 k? 10 k? UI1=4mV ? ? R1 100k? RG UO R2 100 k? + + 1 k? UI2=2mV Figure 13.5 R6 R4 ? ? + 10 k? 10 k?

13.6 (复杂运算电路输入输出关系推导)运算放大电路如图13.6所示，求输出电压UO与输入电压U1、U2的关系式。各运算放大器都视为理想的。（提示：先判断是负反馈，再用“虚短、虚断”的关系分析。）(答案： U R 2R 4 ( U ） O?1?U2)RR13R3

R4 ∞ UO1 A1 - + + R2 R5 R1 ∞ U1 + A2 UO - + 图13.6习题13.6的图

U2

R1 R2

13.7 (单限电压比较器，反馈回路稳压管限幅器)如图13.7所示单限电压比较器，已知：输入电压信号ui=5sin?t V，参考电压UR=2V，稳压管稳压值UZ1=5V，UZ2=3V，稳压管正向压降UF=0.7V，运放饱和输出电压UOM=±13V。画出输出电压uo的波形。

（答案：输出uo为矩形波，当ui > -2V时，uo= -3.7V；当ui < -2V时，uo=5.7V）

UZ1 UZ2 UZ1 UZ2 R UR R R/2 ? ? ui u? - - + iuo uo + + + 图13.7习题13.7的图 图13.7(a)

15

13.8 (迟滞比较器，输出端稳压管限幅器)有一个如图13.8(a)所示的周期性模拟电压信号ui，欲用图13.8(b)的反相端输入的迟滞比较器对其进行整形，得到矩形波uo。设置上、下限阈值电压UTH=8V和UTL=2V。试计算参考电压UR和电阻R2的值，并且画出输出电压uo的波形图（ui的波形也要相对应地画出，设运放的UOM=?13V）。

（答案：R2=20k?，UR=10V ）

ui/V 10 ? R ui - uo + 8 + ?UZ

R2 R1 20 k? ?6V 2 UR t 0 (b) ?2 T 2T (a)

图13.8习题13.8的图

13.9（矩形波发生器）图13.9所示电路，Rf=12k?，RF=14k?，R=20k?，R1=30k?，C=0.01μF, UOM=±10V。当电位器的滑动端分别置于图中a、b、c三个不同位置时（b为中点，a、c为两端点），求输出电压uo的频率f，并画出a、b、c三个位置时输出电压uo的波形图。

（答案：（1）滑动端位于b点时，T1= T2=0.5ms，f=1000HZ；

（2）滑动端位于a点时，T1=0.8ms，T2=0.2ms，f=1000HZ； （3）滑动端位于c点时，T1=0.2ms，T2=0.8ms，f=1000HZ）

a R1

b c R 1R C ? - uo + + 图13.9习题13.9的图 R RF f

13.10 (窗口比较器) Sketch the output voltage waveform for the window comparator in Figure 13.10 with respect to the input . Show voltage levels. The diodes are silicon. The saturated output levels of the op-amp are ?10 V.

（答案：当ui > 4V或ui < 2V时，uo =9.3V；当2V< ui <4V时，uo =0V）

D1 ? +4 V

1 + +5V uin uout uin

0 t

D2 ?

2 + +2 V

R=10 k?

Figure 13.10

16

第17章 数字电路基础习题(6题)

17.1 如果“与”门的两个输入端中，A为信号输入端，B为控制端。设输入A的信号波形如图17.1所示，当控制端B=1和B=0两种状态时，试画出输出波形。如果是“与非”门、“或”门、“或非”门则又如何？分别画出各种门的输出波形。最后总结上述四种门电路的功能。

A

t

B 图17.1 习题17.1的图

t

17.2 试画出图17.2中与非门输出F的波形。

A

t A ?

F B B

C t

C 图17.2习题17.2的图 t

17.3 判断图17.3所示的各TTL门电路，哪些电路输出高电平，哪些输出低电平。 (提示: TTL门电路输入负载特性有, Ri?1.45k?时则Ui?1.4V, 此时相当于输入高电平”1”）

?1 1 “1” Fc Fb &

R=800? Fa R=5.1k?

R=5.1k? (c)

(a) (b)

图17.3习题17.3的图

17.4 Using Boolean algebra（布尔代数，逻辑代数） techniques, simplify the following expression as much as possible, and implement the logic circuit using gate circuits.（提示：要求画出化简后的逻辑电路图）

(1) F1?(AB?AB?AB)(A?B?D?ABD)(2) F2?ABC?A?B?C?ABCD(3) F3?BD?B(D?E)?D(B?D)(4) F4?(B?BC)(B?BC)(B?D)?B(5) F5?ABCD?ABCD?ABCDB(答案：(1)F1=A+B；(2) F 2 ? A C ? A B D ; (3) F3=B; (4) F4=1; (5) F5=AB+CD )

17.5 Use a Karnaugh map（卡诺图） to simplify the following expression to a minimum SOP form (SOP form, sun-of-product form, 积和式，与或式)，and implement the logic circuit using NAND gates（NAND gates，与非门。提示：对最简与或式两次求反得与非与非式后，则可以用与非门实现，与非门中包括非门，要求画出逻辑电路图。）.

17

(1) F1?AB?ABCD?CD?BCD?ABCD(2) F2=AC+ABD+BC+BD

(3) F3?ABC?ABC?ABC?ACD?ABCD?ABCD?ABCD(4) F4?BC?CD?ABC?ACD?ABCD?ABCD(5) F5?AB?AC?AC?BC?ABCAB(答案：(1) F 1 ? A B ? CD ? ；(2) F2=AC+BD+BC; (3) F 3 ? AC ? C ? D ; BDBA (4) F4=B+D; (5) F 5 ? B C ? A C ? A C 或 F 5 ? A ? A C ? C )

17.6 利用卡诺图化简为最简与或式(注：书写时可以省略逻辑式中各最小项的字母

m，而保留各最小项的编号数字） (1) F1(A,B,C)=∑m(2,3,4,6)

(2) F2(A,B,C,D)=∑m (0,1,2,3,4,6,8,9,10,11,12,14)

? B(答案：(1) ? A B ? A ；(2) F 2 ? D ) F1C第18章 组合逻辑电路习题（5题）

18.1 写出图18.1（a）、（b）两个逻辑电路的逻辑表达式并化简，画出化简后的逻辑

电路图。（答案： 1 ? A ? CD ? C ; F2=A+B ） FD

A B B C C D D

&

A

1 B & ?1 F1 1 C

& D 1

&

图18.1 (a)

ABCD F

& 0 0 1 1 0 ?1 0 1 0 0 0

0 1 0 1 1 A 1

F2 & 0 1 1 1 1

0 1 1 0 0 =1

B 1

1 0 0 0 1 ?1 1 0 0 1 1 C 1 1 0 1 0 1 & 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0

图18.1 (b) 图18.1习题18.1的图

18

图18.2 习题18.2的真值表

18.2 已知逻辑函数F的真值表如图18.2所示（未给出的项为任意项），写出F的最简与或式，并用与非门实现，画出逻辑电路图。

F ?C (答案： B D ? BD ? C D 或 B D ? BD ? B )

18.3 设计三变量（A、B、C）的奇数检测逻辑电路（三变量中1的个数为奇数时，电路输出Y为1，否则输出Y为0），写出真值表和输出Y表达式，并用异或门实现，画出逻辑电路图（注意：异或门只有两个输入端）。（答案: Y ? A ? B ? C ）

18.4 设计出能判断A、B这两个两位二进制数大小的比较电路, 图18.4为其框图。A=a1a0，B=b1b0,当A ≥ B时，电路输出Z=1，否则输出Z=0。

根据设计功能，填卡诺图并化简，写出化简后的表达式，并用门电路实现，画出逻辑电路图。（答案：Z ? a 1a ） 0?b1b0?a1b1?a0b1?a1b0

a1 A a0 待设计的 Z 比较电路 b1 B 图18.4习题18.4的图

b0

18.5 根据教材P215表18.10的七段数码管显示译码电路的真值表，设计输出端f的逻辑电路，用与非门实现，画出逻辑电路图。（提示：注意DCBA的权重依次是8421；且在表中未出现的DCBA项为任意项。）

（答案： D ? B A ? C B A ） f ?? C

第19章 时序逻辑电路习题（8题）

19.1 (基本RS触发器)如图19.1(a)所示电路，输入波形如图19.1(b)所示，画出输出端Q和 Q 的波形。

AC & SD Q Q

BB Q =1 RD Q A C(a)

(b) 图19.1 习题19.1的图

19.2 (移位寄存器)写出图19.2中两电路的状态转换表，并画出各Q端的波形图。设图中Q1Q2Q3的初态为100。

（答案：（a）7个CP循环一个周期；（b） 5个CP循环一个周期）

& =1

D Q D Q D Q D Q D Q D Q Q Q3 2Q Q Q 12 1Q3

QQQQQQ

CP CP

(b) (a) 图19.2习题19.2的图

19

19.3 图19.3(a)右移移位寄存器SRG4的移位/置入端输入信号SHIFT/ LOAD （注：此端=1，右移移位；此端=0，并行输入。）和时钟输入信号CP的波形如图19.3(b)）所示。串行数据输入端D为0，并行数据输入为D0=1，D1=0，D2=1，D3=0。画出串行输出端数据Q3的波形图。

Q0 Q1 Q2 Q3

2 4 6 1 3 5

CP SHIFT/LOADQ0 Q1 Q2 Q3 Q3

D

SRG4 SHIFT/LOAD CP

(b)

(a) 图19.3习题19.3的图 D0 D1 D2 D3

19.4 (加法计数器)如图19.4所示计数器电路（设甩空驱动端为“1”），写出驱动方程、状态方程和状态转换表，判断是几进制计数器，能否自启动。设初始状态Q2Q1Q0=000。

（答案：同步五进制加法计数器，能自启动）

Q Q Q J J J Q2 Q1 Q0

Q K Q K Q K

CP

图19.4 习题19.4的图

19.5 (减法计数器) 如图19.5所示计数器电路（设甩空驱动端为“1”），写出状态转换表，判断是什么类型的计数器，并画出各Q端的波形图。设初始状态Q2Q1Q0=000。

（答案：三位异步二进制减法计数器。）

Q0 Q2 Q1

Q J Q Q J J

CP

Q K Q K Q K

图19.5 习题19.5的图

19.6（非顺序码计数器）如图19.6所示时序电路，写出驱动方程，状态方程和状态转换表（写一个循环），几个CP脉冲一个循环？判断能否自启动。设初始状态Q2Q1Q0=000。（答案：同步非顺序码计数器，七个CP一个循环，能自启动）

& &&

&&QQQJJJQ1 Q2Q01

Q Q KK&KQ

CP 图19.6 习题19.6的图

20

19.7（集成计数器74LS290）用两片74LS290构成下列模数的计数器，要求每片74LS290的输出都是8421权重的BCD码。

（1）80； （2）56

19.8（分频器分析）如图19.8所示电路，求输出信号uo的频率。 （答案：1Hz） D Q CP

120Hz Q

J Q K Q uo J Q J Q Q3 Q2 Q1 Q0 S9(1) R0(1) KS 74LS290 9(2) Q K Q CP CPR0(2) 10 19.8 习题19.8的图 21

图

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