电子答案

更新时间：2024-01-03 22:53:01 阅读量：教育文库文档下载

说明：文章内容仅供预览，部分内容可能不全。下载后的文档，内容与下面显示的完全一致。下载之前请确认下面内容是否您想要的，是否完整无缺。

15.2

基本放大电路

放大电路的静态分析

15.2.3

在图1中，若UCC =10V，今要求UCE=5V，IC=2mA，试求RC和RB 的阻值。设晶体管的β=40。 [解]

图1:习题15.2.3图

由UCE=UCC ?RCIC可求

RC =

IB RB

UCC ?UCE 10?5

= ?3?=2.5k?

IC 2×10

mA =0.05mA ≈ = β 40

≈ UCC 10= k?=200k?

IB 0.05

15.3

放大电路的动态分析

15.3.2

在习题1图所示的固定偏置放大电路中，UCC =9V，晶体管的β=20，IC= 1mA。今要求|Au|≤100，试计算RC，RB及UCE。

[解]

mA =0.05mA IB

≈ UCC = 9 k?=180k? RB

IB 0.05

26 [200+(20+1)×rbe]?=720?=0.72k?= 1.05

βR C|Au| = (空载时|Au|最大)

rbe

|Au|rbe 100×0.72 k?=3.6k? =RC =

β 20

UCC ?RCIC=(9 ?3E. 6×=1)UC V=5.4V IC = β

≈

15.3.3

有一放大电路如习题1图所示，其晶体管的输出特性以及放大电路的交、直流负载线如图2所示。试问：(1)RB,RC,RL各为多少？(2)不产生失真的最大输入电压UiM 为多少？(3)若不断加大输入电压的幅值，该电路首先出现何种性质的失真？调节电路中哪个电阻能消除失真？将阻值调大还是调小？(4)将电阻RL调大，对交、直流负载线会产生什么影响？(5)若电路中其他参数不变，只将晶体管换一个β值小一半的管子，这时IB，IC，UCE及|Au|将如何变化？ [解]

图2:习题15.3.3图由图2可知，静态值为

IC=2mA,

电源电压为电流放大系数为

IB=40μA, UCE=5V

UCC =10V

IC 2

=50 β==

IB 0.04

(1)

RB ≈ UCC 10= k?=250k?

IB 0.04

UCC ?UCE 10?5RC = =k?=2.5k?

IC 2

由交流负载线可得

1 tanα0=

, 0 R L

2 1

=, 8?5 0RL

R0L

=1.5k?

由此得 R

RC RL

L= R C +RL

由图2可知

RCR0 L 2.5×1.5

RL=RC ?R0 =2.5?1.5 k?=3.75k?

(2)

8?UCEQ=(8 ?5)V=3V 入电压UiM 26(mV) rbe

= 200(?)+(1 +β)

UCEQ?UCES=(5 ?0.3)V=4.7V

不失真的最大输出电压约为UoM = 3V，先求出|Au|后，再求不产生失真的最大输26

=[200+(1 +50) (mA) × ]?=0.86k? I E 2

|Au|=

于是

βR0L 50×1.5

=87 =rbe 0.86

= V=34.5mV 87

UiM =

(3) (4) (5)

UoM |Au|

首先产生截止失真，这时可调节RB，减小其阻值以增大IB，将静态工作将RL阻值增大，不影响直流负载线，通过Q点的交流负载线与横轴的α0角将IB不变，IC约减小一半，UCE增大，|Au|将减小一半。

点Q上移一点。有所减小。

15.3.4

已知某放大电路的输出电阻为3.3k?，输出端开路电压的有效值Uo0=2V，试问该放大电路接有负载电阻RL=5.1k?时，输出电压将下降到多少？ [解]

RL RL

Uo0 UoL = Eo =

r o +RL r o +RL

R5.1 LUoL = Uo0=×2V=1.2V

r o +RL 3.3+5.1

或

15.3.5

在图3中，UCC =12V，RC =2k?，RE=2k?，RB=300k?，晶体管的β=

˙˙50。电路有两个输出端。试求：(1)电压放大倍数Au1 = Uo1 和Au2 = Uo2 ；(2)输

˙i ˙i UU出电阻ro1和ro2。 [解]

图3:习题15.3.5图 =

12?0.6 UCC ?UBE

= mA =0.028mA

RB+(1 +β)RE 300+(1 +50)×2

IE = (1 +β)IB=(1 +50)×0.028mA=1.43mA

rbe = [200+(1 +50)×]?=1127?≈1.13k?

1.43从集电极输出： IB

Au1 ro1

˙o1 U=? βRC = ˙i r be +(1 +β)RE U

≈RC =2k?

50×2

=? 1.13+(1 +50)×2

≈?1

从发射极输出：

Au2 ro2

˙o2 U= =

˙i rbe U0be+R S ≈ rβ

(1 +β)RE

≈1

+(1 +β)RE rbe 1130

?=22.6? ≈=

β 50

式中，R0 S =RS//RB，设信号源内阻RS≈0，则R0

≈0。

15.4

静态工作点的稳定

15.4.2

在教材图15.4.1所示的分压式偏置放大电路中，已知UCC =24V，RC = 3.3k?，RE= 1.5k?，RB1= 33k?，RB2= 10k?，RL= 5.1k?，β =66，并

设RS ≈0。(1)试求静态值IB，IC和UCE；(2)画出微变等效电路；(3)计算晶体管的输入电阻rbe；(4)计算电压放大倍数Au；(5)计算放大电路输出端开路时的电压放大倍数，并说明负载电阻RL对电压放大倍数的影响；(6)估算放大电路的输入电阻和输出电阻。 [解] (1)

VB IC

UCE

UCC 24 = R=×10V=5.58V

RB1+RB2 B233+10

VB?UBE 5.58?0.6≈IE= =mA =3.32mA RE 1.5 .32 ≈ IC= 3mA =0.05mA

β 60

= UCC ?(RC+RE)IC=[24?(3.3 +1.5) ×3.32]V=8.06V

(2)

26(mV) rbe

= 200(?)+(1 +β) 26

= [200+(1 +66)×

I E (mA) ]?=0.72k?

3.32(3)

0 LAu =?β R ??=?66× 3.3×5.1 ×1 =?183.7

0.72 rbe 3.3+5.1

(4)

A u =?β

RC r be

3.3 =?66×=?302.5 0.72

(5)

= rbe//RB1//RB2≈rbe =0.72k? ≈RC =3.3k?

15.4.5

设计一单管晶体管放大电路，已知RL = 3k?。要求|Au|≥60，ri≥

1k?，ro <3k?，工作点稳定。建议选用高频小功率管3GD100，其技术数据见教材附录C，β值可选在50～100之间。最后核查静态工作点是否合适。求得的各电阻值均采用标称值（查教材附录H）。 [解]

(1)

图4:习题15.4.5图

选择放大电路和晶体管要求工作点稳定，可选用分压偏置放大电路（教

材图15.4.1），选UCC =

12V；按建议选用晶体管3GD100，设β =50；并设|Au|=60，ri= 1k?。 (2)

26由式be r ≈[200+(1 +β) ]?≈ri可求

I E

26(1+β) 26×51 = mA =1.66mA IC≈IE≈

ri?200 1000?200

参数计算

由式A

L | u| =可求

Rβ0

r be

R0 即

50 RCRL

60×1 = =

k?=1.2k?

R C +RL

R0LR1.2×3 L

k?=2k? RC = =0RL?RL 3?1.2 VB?UBE 4?0.6 RE= I =k? 2k?≈ E1.66

IC 1.66

=mA =0.033mA β 50

设VB=4V

基极电流IB≈ 设I2=10IB，即

得

I2=10×0.033mA=0.33mA≈I1

RB2

VB 4 = k?=12.12k?(取12k?) = I2

0.33

UCC ?VB 12?4= =k?=24.24k?(取24k?)

I1 0.33

RB1

(3) 核查静态工作点

由UCE=UCC ?(RC+RE)IC做直流负载线(图4)

IC UCC UCE UCE

= 0

12 = mA =3mA = 0 IC=

R C +RE 2+2

= [12?(2 +2)×1.66]V=5.4V

UCE=UCC =12V

静态工作点合适，在小信号情况下，不会产生失真。

15.6

射极输出器

15.6.1

在图5所示的射极输出器中，已知RS=50?，RB1=100k?，RB2=30k?，RE= 1k?，晶体管的β=50，rbe=1k?，试求Au，ri和ro。 [解]

图5:习题15.6.1图

(1 +β)RE (1 +50)×1

Au = =

rbe +(1 +β)RE 1+(1 +50)×1

= RB1//RB2//[rbe+(1 +β)RE]=16k?

=0.98

ro ≈

re+R S 1000+50 b

?=21? =

β 50

式中

S=RS//RB1//RB2≈50?

15.6.2

两级放大电路如图6所示，晶体管的β1=β2 =40，rbe1 =1.37k?，rbe2

=0.89k?。(1)画出直流通路，并估算各级电路的静态值(计算UCE1时忽略IB2)；

(2)画出微变等效电路，并计算Au1，Au2和Au；(3)计算ri和ro。 [解]

图6:习题15.6.2图

前极静态值

(1)

VB1

IC1

20 = ×8.2V=4V 33+8.2

4?0.6

≈IE1=mA =1mA 3+0.39

A IB1 ≈ mA =25μ40

UCE1 ≈20?(10+3+0.39)×1=6.6V

后极静态值

IC2

IB2

UCE2 (2)

UC1?UBE2 (20?10×1)?0.6=mA =1.8mA

RE2 5.1

1.8

A = mA =45μ40

= (20?5.1×1.8)V=10.8V

≈IE2=

前级电压放大倍数

R0L1

A u1 = ?β1 rbe+(1 +β1)R00 式中 ? R0

= ? 40 ×

9.1 =?21

1.37+(1 +40)×0.39

?RE2RL R E2 +RL

=0.99

L1=RC1//

rbe2+(1 +β2)·

后级电压放大倍数

Au2= 两级电压放大倍数

(1 +β2)R0 L (1 +40)×2.5 =

rbe2+(1 +β2)R0 L 0.89+(1 +40)×2.5

Au =Au1·Au2=?21×0.99 =?20.8

(3)

ri ro

前级的集电极电阻RC1即为后级的基极电阻。

= ri1=RB1//RB2//[rbe1+(1 +β1)R00 E1 ]=4.77k? = ro2 ≈ rbe2+RC1 = 0.89+10 k?=272?

β2 40

从本例的两级放大电路看，提高了输入电阻，降低了输出电阻。

15.7

15.7.3

差分放大电路

在图7所示的差分放大电路中，β =50，UBE=0.7V，输入电压ui1 = 7mV，ui2=3mV。

(1)计算放大电路的静态值IB，IC及各电极的电位VE，VC和VB；(2)把输入电压Ui1，ui2分解为共模分量uic1，uic2和差模分量uid1，uid2；(3)求单端共模输出uoc1和uoc2；

(4)求单端差模输出uod1和uod2；(5)求单端总输出uo1和uo2；(6)求双端共模输出uoc，双端差模输出uod和双端总输出uo。[解]

图7:习题15.7.3图

(1)

静态时，ui1=ui2=0，由教材图15.7.5的单管直流通路可得

RBIB+UBE+2REIE=UEE

UEE?UBE

IB=

R B +2(1+β)RE

于是

IC IE

6?0.7

10×103+2×(1 +50)×5.1×103 = 0.01×10?3A=0.01mA = βIB=50×0.01mA=0.5mA

= (1 +β)IB=51×0.01mA=0.51mA

VC = UCC ?RCIC=[6?5.1×103×0.5×10?3]V=3.45V

VE = ?6+2REIE=[?6+2×5.1×103×0.51×10?3]V=?0.798V VB = ? RBIB=?10×103×0.01×10?3V =?0.1V

(2) u= uuic1 ic2 = i1+ui22=

mV 7+3

5mV uid1 = ?uui1?7 ?3

id2 =

=ui2

mV =2mV (3)

由习题15.7.2所证明的公式得出

uoc1 =uoc2 =?β R C

R u1

B +rbe +2(1+β)RE ic式中

rbe =[200+(1 +50)×]?26=

2.8k?

于是

0.51

u= u5.1

oc1 oc2 =?50× 10+2.8+2(1+50)×5.1

×5mV

= ?2.39mV

(4)

uod1 = ? βRC

Ru 50×5.1

id1 =?B+r10+2.8×be

2mV =?39.8mV

uod2 = ? R βRC u 50×5.1

id2 =?×(?2)mV =+39.8mV

B+rbe

10+2.8

(5)

uo1 = uoc1 +uod1 =[(?2.39)+(?39.8)]mV =?42.2mV uo2 = uoc2 +uod2 =[(?2.39)+39.8]mV=+37.4mV

(6)

uoc = uoc1 ?uoc2 =0

uod = uod1 ?uod2 =(?39.8?39.8)mV =?79.6mV uo = uo1 ?uo2 =(?42.2?37.4)mV =?79.6mV =uod

集成运算放大器

运算放大器在信号运算方面的应用

16.2

16.2.2

在图1所示的同相比例运算电路中，已知R1 =2k?，RF =10k?，R2 = 2k?，R3 =18k?，ui=1V，求uo。 [解]

图1:习题16.2.2图

u+=R3

ui R 2 +R3

1 =18×V=0.9V 2+18

于是得

? ? ?

uo = 1+ u+=

?10 ×0.9V=5.4V 1+

16.2.3

为了获得较高的电压放大倍数，而又可避免采用高值电阻RF，将反相比例运算电路改为图2所示的电路，并设RF ?R4，试证：

??uo RF R3

1+ Auf= =?

uiRR4 1

[证]

因i1 ≈if，u? ≈u+=0 故得

uA=?ui R 3

ui uA =? RR F 1

图2:习题16.2.3图

又

if+i3 =i4

或 i1 +i3 =i4

ui uo?uAuA

+ =R1 R3 R4

将uA代入，整理后得

1 4

RFR4 +R3 (RF+R4) uo =? uR R

因RF ?R4，故

1 4

RFR4 +RFR3 uo =? uR R ?? RF R3 1+ Auf= =?

uiR4 1 R

于是得出

16.2.5

电路如图3所示，已知ui1=1V，ui2=2V，ui3=3V，ui4=4V，R1 =R2 = 2k?，R3 =R4 =RF =1k?，求uo。 [解]

应用结点电压法求u+：

1 1 +R3

ui3ui4

+ 3+4RR 4= u+= 3 V=3.5V

图3:习题16.2.5图

应用叠加原理求uo：

?RF

uo =

RF RF u? +ui2 ui1? 1+

RRR1//R2 1 2 ?? ?? 111

= 1+ ×3.5?×1?×2 V

2 2 1

= 5.5V

16.2.6

求图4所示电路的uo与ui的运算关系式。 [解]

图4:习题16.2.6图

u uo

= ?u i

R 1 R

= ? uo1 ?uo1 =?uo1?uo1 =?2uo1 =

2RF

ui R 1

16.2.10

图5是利用两个运算放大器组成的具有较高输入电阻的差分放大电路。试求出uo与ui1、ui2的运算关系式。

[解]

图5:习题16.2.10图

? ?

KR2 ui2? KR2

uo1 = 1+

R2 R2

? ?R1/K

ui1 1+

= (1 +K)ui2?K = (1 +K)ui2?(1 +K)ui1 = (1 +K)(ui2?ui1)

16.2.12

为了用低值电阻实现高放大倍数的比例运算，常用一T形网络代替RF，电路如图6所示。试证明

uo =? ui R2 +R3 +R2R3/R4

R 1

[证] 图中，i1 =i2

图6:习题16.2.12图

即

= ? R2

uD R 2

= ? ui

又

i3 =i2 +i4 =i1 +i4

uD ?uo ui

=R3 uo =?

R2u代入，则

将u =? iD

?oR3

R2 R2 1 = ui + ui + ui

RR1R3 RR 14 1

uD ?R1 R4 uD ui uD

+ ?R3 R1 R4

R2R4+R3R4+R2R3

uo = ? uR R 1 4

R2 +R3 R3/R4 +R2

= ? u R1

16.2.13

电路如图7所示，试证明uo=2ui。 [证]

图7:习题16.2.13图

? ?R

uo2 = 1+ ui2=2ui2

uo1 ?ui1 ui1?uo2

= R R

于是得出 uo

= uo1 =2ui1?2ui2

= 2(ui1?ui2)=2ui

16.2.15

电路如图8所示，试证明iL= [证]

ui 。RL

A1接成同相比例运算电路；A2为电压跟随器，uo2 =uo。

图8:习题16.2.15图

u1+

2 uo1

= ui+uo iL

ui?uo2 ui?uo2

= R3 +uo2 = ×10+uo2 10+10R2 +R3

ui+uo

? ? ? ?RF 10ui+uo

u1+= 1+ = 1+ R 10 2 1

uo1 ?uo ui+uo?uo

= =

R RL ui

= RL

16.2.17

在图9所示的电路中，电源电压为+15V，ui1=1.1V，ui2=1V。试问接入输入电压后，输出电压uo由0上升到10V所需的时间。 [解]

运算放大器A1接成差分运算电路，A2为一积分运算电路。

图9:习题16.2.17图

由A1可得 uo1 =

? ?

RF R3 RF 1+ ui2? ui1 R 1 R2 +R3 R1 R20 =F (ui2?ui1)= (1?1.1)V=?0.2V

10R1

由A2可得 uo

uo1 1

u dt=?t = ?o1

R CR C4 F 4 F

0.2

= tV=10tV

20×103×1×10?6

uo由0上升到10V所需时间为

uo 10

t== s=1s 10 10

16.2.18

按下列运算关系式画出运算电路，并计算各电阻值：(4)uo =0.5ui；(5)uo =2ui2?ui1。已知RF =10k?。[解] (4)

电路如图10所示

R1R1RF RF

u =? u =? ( ui ? ui)= o o1

R R 1 R 1 R1 1

图10:习题16.2.18图

图11:习题16.2.18图

得

RF R1

=0.5

RF R1 = 0.5

= k?=20k? 0.5

(5) 电路如图11所示

uo = 1+

F ui2? Rui1=2ui2?ui1 R1

得 1+R1

R1 =RF =10k?

=1R1

16.2.20

在教材图16.2.9所示的积分运算电路中，如果R1 =50k?，CF =1μF，ui如图12(a)所示，试画出输出电压uo的波形。 [解] (1)

t=0～10ms时：

Z 5dtV

Z1 1

uo = ?uidt=? R C50×103×1×10?6 1 F

= ?tV

50×103×1×10?6 = ?100tV

图12:习题16.2.20图

t=10 ～20ms时

(2)

1 uo =? R C1Z

(?5)dt=100t+K

当t=10ms=

1 s时，u =?1V ，故K=?2。于是得

100

uo =(100t?2)V

uo的波形如图12(b)所示。

16.2.22

在图13中，求uo。 [解]

图13 :习题16.2.22图

i=ic+if

ui?uc duc

duc

uc R

ui=RC +2uc

解之，得

3 uo

)mV uc = (1 ? e

2 4R

= ?uc =?4uc

R t

= 6(e?RC ?1)mV 2 t ?RC

16.2.25

图14是应用运算放大器测量小电流的原理电路，试计算电阻RF1 ～RF5的阻值。输出端接有满量程5V，500μA的电压表。 [解]

图14 :习题16.2.25图

电子电路中的反馈

放大电路中的负反馈

17.2

17.2.1

试判别图1所示的放大电路中引入了何种类型的交流反馈。

[解]图中RF为反馈电阻。设在ui的正半周，晶体管各级交流电位的瞬时极性为

图1:习题17.2.1图

B1(⊕)?→C1(?)?→B2(?)?→E2(?) ?→B1(⊕)

即可看出，发射极E2交流电位的负极性反馈到基极B1，降低了B1的交流电位，使Ube1减小，故为负反馈。另外，反馈电路从发射极引出，引入到基极，故为并联电流反馈。

17.2.3

为了实现下述要求，在图2中应引入何种类型的负反馈？反馈电阻RF 应从何处引至何处？(1)减小输入电阻，增大输出电阻；(2)稳定输出电阻，此时输入电阻增大否？ [解] (1) (2)

RF应从E3引至B1，并联电流负反馈；

RF应从C3引至E1，串联电压负反馈，此时输入电阻增大了。

17.2.5

当保持收音机收听的音量不变时，能否在收音机的放大电路中引入负反馈来减小外部干扰信号的影响？负反馈能不能抑制放大电路内部出现的干扰信号？

图2:习题17.2.3图

收音机的放大电路中引入负反馈后，对外来正常信号和干扰信号的放大

[解]

倍数同时降低，不能保持音量不变。但引入适当的负反馈能抑制放大电路内部出现的干扰信号。

17.2.6

有一负反馈放大电路，已知A=300，F=0.01。试问：(1)闭环电压放大倍数Af为多少？(2)如果A发生±20%的变化，则Af的相对变化为多少？ [解]

(1)

A Af=

==751+AF 1+300×0.01

300

(2)

?Af

= ±20%×

1+(300±300×20%)×0.01

= +4.34%和?5.88%

?A 1

·A 1+(A+?A)F

17.2.7

有一同相比例运算电路，如教材图17.2.1所示。已知Auo =1000，F =

+0.049。如果输出电压uo =2V，试计算输入电压ui，反馈电压uf及净输入电压ud。

[解]

Auf ui

Auo 1000 = = =20

1+Auo F 1+1000×0.049 u2 o

= V=0.1V =

Auf 20

= uoF=2×0.049V=0.098V

= ui?uf=(0.1 ?0.098)V=0.002V

17.3

17.3.1

振荡电路中的正反馈

图3是用运算放大器构成的音频信号发生器的简化电路。(1)R1大致调到多大才能起振？(2)RP 为双联电位器，可从0调到14.4k?，试求振荡频率的调节范围。 [解]

图3:习题17.3.1图

(1)

电压放大倍数按同相输入计算，即

Auf=1+

1 R

因为产生振荡的最小电压放大倍数为3，所以RF ≥2R1。刚起振时，振荡幅度小，不足以使二极管导通，这时RF =RF1+RF2 =3k?，所以R1 ≤1.5k?时才能起振。

(2)

振荡频率为

1 f0=2πRC 当将RP调到最小时，f0最大，即

1 f0max=Hz=995.2Hz≈1000Hz2π×1.6×103×0.1×10?6

当将RP调到最大时，f0最小，即

1 f0min=Hz=99.5Hz≈100Hz2π×16×103×0.1×10?6

17.3.4

在调试教材图17.3.3所示电路时，试解释下列现象： (1) (4) (7) (8) [解释] (1) (2) (3) (4) (5)

对调反馈线圈的两个接头后就能起振；(2)调RB1，RB2或RE的阻值后就能起振；(3)改用β较大的晶体管后就能起振；适当增加反馈线圈的圈数后就能起振；(5)适当增大L值或减小C值后就能起振；(6)反馈太强，波形变坏；

调整RB1，RB2或RE的阻值后可使波形变好；负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。原反馈线圈接反，对调两个接头后，满足相位条件；调阻值后，使静态工作点合适，以满足起振条件；改用β较大的晶体管，以满足幅度条件；

增加反馈线圈的圈数，即增大反馈量，以满足幅度条件；因为LC并联电路在谐振时的等效阻抗模为

|Z0|=RC

当适当增大L值或减小C值后，可使|Z0|增大，因而就增大了反馈幅度，容易起振； (6) (7) (8)

反馈线圈Lf的圈数过多或管子的β太大，使反馈太强而进入非线性区，使调阻值，使静态工作点在线性区，使波形变好；

负载大，就是增大了LC并联电路的等效电阻R。R的增大，一方面使|Z0|减波形变坏；

小，因而使反馈幅度减小，不易起振；也使品质因数Q减小，因而降低了选频性，使波形变坏。

第18章第18.1节

直流稳压电源 3

整流电路. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第18.1.1题第18.1.2题第18.1.3题第18.1.7题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 第18.1.8题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .第18.2节滤波器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .第18.2.4题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .第18.3节直流稳压电源 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

第18.3.1题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .第18.3.4题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .第18.3.6题

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 7 7

ListofFigures

1 习题18.1.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 习题18.1.7图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 习题18.2.4图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 习题18.3.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 习题18.3.6图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

直流稳压电源

整流电路

18.1

18.1.1

在图1中，已知RL=80?，直流电压表V的读数为110V，试求：(1)直流电流表A的读数；(2)整流电流的最大值；(3)交流电压表V1的读数；(4)变压器二次侧电流的有效值。二极管的正向压降忽略不计。 [解]

图1:习题18.1.1图

(1)

Uo110 I= = A=1.38A o

R L 80

(2)

Iom=πIo =3.14×1.38A=4.33A

(3)

Uo 110 U1==V=244.4V

0.450.45

(4)

I=1.57Io=1.57×1.38A=2.16A

18.1.2

在教材图18.1.1所示的单相半波整流电路中，已知变压器二次侧电流的有效值U=30V，负载电阻RL=100?，试问：(1)输出电压和输出电流的平均值Uo和Io各为多少？(2)若电源电压波动±10%，二极管承受的最高反向电压为多少？ [解]

(1)

= 0.45U=0.45×30V=13.5V

Uo 13.5 = = A=0.135A RL 100

(2)

UDRM=1.12U=1.1×1.414×30V=46.7V

√18.1.3

若采用教材图18.1.3所示的单相桥式整流电路，试计算上题。 [解] Uo

(1)

= 0.9U=0.9×30V=27V

Uo 27 = = A=0.27A RL 100

(2)

UDRM=1.12U=1.1×1.414×30V=46.7V

√

18.1.7

图2是二倍压整流电路，Uo=22U，试分析之，并标出Uo的极性。 [分析]

当u在正半周时，D1导通，D2截止，C1被充电到u的最大值2U（极性左正

√√

图2:习题18.1.7图右负）。到u负半周时，D1截止，D2导通，u和C1两端电压相加。这时，电源

一方面经D2供给RL电流，同时经D2给C2充电，充到等于u的最大值2U和C1两端电压之和。由于C1放电很慢，其上电压近似为2U。因此，C2两端电压接近22U（极性下正上负），此即为RL上的电压Uo。当D2截止时，C2通过RL放电，但因一般RL阻值较大，放电时间常数很大，所以C2两端电压Uo衰减很小，

√√√4

基本维持在22U值。由于Uo基本上为变压器二次绕组电压最大值的两倍，故称

√为二倍压整流电路。倍压整流电路中，每个二极管所承受的最大反向电压为22U，电容C1的耐

压应大于2U，C2的耐压应大于22U。

√√√

18.1.8

有一电解电源，采用三相桥式整流。如要求负载直流电压Uo=20V，负载电流Io=200A，(1)试求变压器容量为多少千伏安；(2)选用整流元件。考虑到变压器二次绕组和管子上的压降，变压器的二次侧电流要加大10%。[解]查教材表18.1.1

Uo 20

V=8.55V = U= 2.34 2.34

考虑到变压器二次绕组和管子上的压降，变压器的二次侧电压要加

大10%，即

(1) 变压器二次侧相电压的有效值为

U=1.1×8.55V=9.4V

变压器二次侧相电流的有效值为

I=0.82Io=0.82×200A=164A

三相变压器的容量为

S=3UI=3×9.4×164V·A=4624.8V·A≈4.6kV·A

取5kV·A容量的变压器。 (2) 1

通过每管的电流平均值为

ID=Io=×200A=66.7A 33UDRM=2.45U=2.45×9.4V=23V

可选用100A、50V的整流管。

管子截止时承受的最高反向电压为

18.2

滤波器

18.2.4

在图3具有π形RC滤波器的整流电路中，已知交流电压U=6V，今要求负载输出电压Uo=6V，负载输出电流Io=100mA，试计算滤波电阻R。 [解]

图3:习题18.2.4图

取故

Uc1=1.2U=1.2×6V=7.2V Uc1?Uo 7.2 ? 6

?=12? R==

Io 100×10?3

18.3

直流稳压电源

18.3.1

稳压二极管稳压电路如图4所示，已知u=28.2sinωtV，Uo =6V，RL =

2k?，R =1.2k?。试求：(1)S1断开，S2合上时的UI和IZ；(2)S1和S2均合上时的UI和IZ，并说明R=0和DZ接反两种情况下电路能否起稳压作用。 [解]

图4:习题18.3.1图

(1)

S1断开，S2合上，此时无电容滤波

= 0.9U=0.9× IR Io

28.2

√V=0.9×20V=18V

2 18?6 ?3A=10 × 10 A=10mA

1.2×103

UI?Uo

= = R Uo 6 ?3 = = A=3 10A=3mA ×

RL 2×103

= IR?Io=(10?3)mA =7mA

(2)

S1和S2均合上，此时带电容滤波

= 1.2U=1.2×20V=24V

24?6 U?U ?3

= Io= A=15×10RL1.2×103 mA= IR?Io=(15?3)mA =12mA

A=15mA

= 3 IZ

如R=0，因UI=24V，它直接加在UZ为6V的稳压管上，引起很大的反向击穿电流而使稳压管损坏。一般而言，R=0，电路失去稳压作用。如将DZ反接，Uo=0.7V，达不到输出6V的要求。

18.3.4

电路如教材图18.3.3所示。已知UZ=6V，R1 =2k?，R2 =1k?，R3 = 2k?，U1=30V，T的电流放大系数β=50。试求：(1)电压输出范围；(2)当UO= 15V，RL=150?时，调整管T的管耗和运算放大器的输出电流。 [解] (1)

求电压输出范围电位计R1调到最上端2+1 ×6V=18V R1 +R2

UZ = R2 1

UOmin=UZ=6V

电位计R1调到最下端UOmax = 故Uo的输出范围为6～18V。 (2)

求T的管耗和运算放大器的输出电流

Uo15

A=0.1A=100mA I ≈I ≈ = C o

R L 150

由于RL比R1，R2，R3都小的多，故

T的管耗为

PC =UCEIC=(30?15)×0.1W=1.5W

运算放大器的输出电流为

18.3.6

IC 100

IB= =mA =2mA

β 50

在图5中，试求输出电压Uo的可调范围为多少？ [解]

运算放大器接成电压跟随器，输出端电位（即W7805的3端电位）和同相输

入端电位相同，而u+≈u?，故图中UXX=5V。

RU1 +Rp +R2 Omin

UOmax

图5:习题18.3.6图 =

RU3.3+5.1+3.3

XX=1 +Rp 5.1+3.3

×5V=6.96V

R1 +RP +R2 3.3+5.1+3.3RU

XX= 3.3

×5V=17.73V

1 8

第20章门电路和组合逻辑电路

第20.2节基本门电路及其组合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第20.2.3题第20.3.2题第20.5节 20.5.5题 20.5.6题 20.5.7题 20.6节

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 第20.3节 TTL门电路

4 4 4

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 逻辑代数5 第

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

组合逻辑电路的分析和综合. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 第5 第5 第7 7 8 9

第20.6.1题第20.6.3题第20.6.4题第20.6.5题

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

第20.6.10题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

第20.6.13题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 第20.6.14题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 第20.7节加法器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

第20.7.1题第20.7.2题第20.8.1题第20.9.2题第20.9.4题第20.9.5题

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

第20.8节编码器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

第20.9节译码器和数字显示. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

ListofTables

1 逻辑状态表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 逻辑状态表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3 逻辑状态表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 4 逻辑状态表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 5 逻辑状态表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 6 逻辑状态表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 7 逻辑状态表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 8 逻辑状态表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 9 编码表. . . 10 状态表. .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

11 逻辑状态表 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

ListofFigures

1 习题20.2.3图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 习题20.3.2图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 习题20.5.7图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 习题20.5.7图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 5 习题20.6.1图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6 习题20.6.3图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 7 习题20.6.4图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 8 习题20.6.5图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 9 习题20.6.10图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 10 习题20.6.13图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 11 习题20.6.14图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 12 习题20.7.2图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 13 习题20.8.1图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 14 习题20.9.2图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 15 习题20.9.4图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

门电路和组合逻辑电路

基本门电路及其组合

20.2

20.2.3

在图1所示的门电路中，当控制端C=1和C=0两种情况时，试求输出Y的逻辑式和波形，并说明该电路的功能。输入A和B的波形如图中所示。 [解]

由图得出Y的逻辑式

图1:习题20.2.3图

Y=AC·BC C=1 C=0

Y=A·1=A=A Y=1·B=B=B 传送信号A 传送信号B

20.3

TTL门电路

20.3.2

用内阻为50k?/V的万用表的直流电压挡(0 ～10V)去测量TTL与非门的一个悬空输入端与“地”之间的电压值，在下列情况下，估计该表的读数。(1)其余输入端全悬空时；(2)其余输入端全接电源(+5V)时；(3)其余输入端全接“地”时；(4)其余输入端中有一个接“地”时；(5)其余输入端全接0.3V时。[解] 根据教材21.4节的分析，可画图如图2所示：

图2:习题20.3.2图

20.5

逻辑代数

20.5.5

应用逻辑代数运算法则化简下列各式：(1) (3) [解]

Y=AB +AB+AB；

Y=(A+B)+AB；(5) Y=ABC +A+B+C+D.

(1) (3) (5)

Y = AB +AB+AB =AB +(A+A)B =AB +B=A+B Y = (A+B)+AB =AB+AB =AB·AB =(A+ B)(A+ B)

= AA+AB +AB +BB =AB +AB =A⊕B Y = ABC +A+B+C+D=ABC +ABC +D=1+D=1

AB +AB=AB +AB； 20.5.6

应用逻辑代数运算法则推证下列各式：(3) (5) [解]