结构力学求解器 电工电子技术 速度 谢谢
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出门在外也不愁小 . 3,实际电路中的元器件,其电特性往往 多元 而 复杂 ,而理想电路元件的电特 性则是 单一 和 确切 的. 4,电力系统中构成的强电电路,其特点是 大电流 , 大功率;电子技术中构成的 弱电电路的特点则是 小电流 , 小功率 . 5,常见的无源电路元件有 电阻元件 , 电感元件 和 电容元件 ;常见的有源电 路元件是 电压源元件 和 电流源元件 . 6,元件上电压和电流关系成正比变化的电路称为 线性 电路.此类电路中各支路 上的 电压 和 电流 均具有叠加性,但电路中的 功率 不具有叠加性. 7,电流沿电压降低的方向取向称为 关联 方向,这种方向下计算的功率为正值时, 说明元件 吸收 电能;电流沿电压升高的方向取向称为 非关联 方向,这种方向下计算 的功率为正值时,说明元件 供出 电能. 8,电源向负载提供最大功率的条件是 电源内阻 与 负载电阻 的数值相等,这种 情况称为电源与负载相 匹配 ,此时负载上获得的最大功率为 US2/4RS . 9, 电压 是产生电流的根本原因.电路中任意两点之间电位的差值等于这两点间 电压 .电路中某点到参考点间的 电压 称为该点的电位,电位具有 相对 性. 10,线性电阻元件上的电压,电流关系,任意瞬间都受 欧姆 定律的约束;电路中 各支路电流任意时刻均遵循 KCL 定律;回路上各电压之间的关系则受 束.这三大定律是电路分析中应牢固掌握的 三大基本 规律. 二,判断正误: (每小题 1 分,共 10 分) 1,电路分析中描述的电路都是实际中的应用电路. 2,电源内部的电流方向总是由电源负极流向电源正极. 3,大负载是指在一定电压下,向电源吸取电流大的设备. 4,电压表和功率表都是串接在待测电路中. 5,实际电压源和电流源的内阻为零时,即为理想电压源和电流源. 6,电源短路时输出的电流最大,此时电源输出的功率也最大. 8,负载上获得最大功率时,电源的利用率最高. 9,电路中两点的电位都很高,这两点间的电压也一定很大. 10,可以把 1.5V 和 6V 的两个电池相串联后作为 7.5V 电源使用.1KVL 定律的约( 错 ) ( 错 ) ( 对 ) ( 错 ) ( 错 ) ( 错 ) ( 错 ) ( 错 ) ( 错 )7,线路上负载并联得越多,其等效电阻越小,因此取用的电流也越少. 对 ) ( 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) 1,当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时,假设该元件(A)功率; 当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时,假设该元件(B)功率. A,吸收; A,负载电阻增大; B,发出. B,负载电阻减小; C,电源输出的电流增大. 2,一个输出电压几乎不变的设备有载运行,当负载增大时,是指(C) 3,电流源开路时,该电流源内部(B) A,有电流,有功率损耗; B,无电流,无功率损耗; C,有电流,无功率损耗. 4, 某电阻元件的额定数据为 &1K, 2.5W& 正常使用时允许流过的最大电流为 , (A) A,50mA; 其亮度情况是(B) A,100W 灯泡最亮; A,100V; 接,则(C) A,灯 D 将被烧毁; B,灯 D 特别亮;C,安培表被烧. 8,图 1-31 中如果安培表被短接,则(C) A,电灯不亮; B,电灯将被烧; C,不发生任何事故. 9,如果图 1-31 电路中电灯灯丝被烧断,则(B) A,安培表读数不变,伏特表读数为零; B,伏特表读数不变,安培表读数为零; C,安培表和伏特表的读数都不变. 10,如果图 1-31 电路中伏特表内部线圈烧断,则(D) A,安培表烧毁; B,电灯不亮; C,电灯特别亮; D,以上情况都不发生. 四,简述题: (每小题 3 分,共 24 分) 1,将一个内阻为 0.5,量程为 1A 的安培表误认为成伏特表,接到电压源为 10V, 内阻为 0.5 的电源上, 试问此时安培表中通过的电流有多大?会发生什么情况?你能说 说使用安培表应注意哪些问题吗? 答:安培表中通过的电流为:10÷(0.5+0.5)=10A 是其额定电流的 10 倍,安培 表会因过流而烧毁.使用安培表时一定要注意应串接在被测电路中. 2,在 4 盏灯泡串联的电路中,除 2 号灯不亮外其它 3 盏灯都亮.当把 2 号灯从灯 座上取下后,剩下 3 盏灯仍亮,问电路中出现了何故障?为什么? 答:电路在 2 号灯处发生了短路现象.因为当 2 号灯被短路时,它不起作用,所以 有它没它,整个线路仍是连通的,所以其它灯还亮.2B,2.5mA;C,250mA.5,有&220V,100W& &220V,25W&白炽灯两盏,串联后接入 220V 交流电源, B,25W 灯泡最亮; C,30V. A US D 图 1-31 V C,两只灯泡一样亮.6,已知电路中A点的对地电位是 65V,B点的对地电位是 35V,则UBA=(B) B,-30V; 7,图 1-31 中安培表内阻极低,伏特表电压极高,电池内阻不计,如果伏特表被短 3,如何理解电路的激励和响应?当电感元件和电容元件向外释放能量时,能否将 它们看作是电路激励? 答:激励就是在电路中激发电能的原因,响应则是电路中接受电能的表现.当电感 元件和电容元件向外释放能量时,可以看作是电路激励.例如一个充好电的电容器,把 它和一个电阻相接后,它就会通过这个电阻放电,这里它就是放电电路中的激励. 4,两个数值不同的电压源能否并联后&合成&一个向外供电的电压源?两个数值 不同的电流源能否串联后&合成&一个向外电路供电的电流源?为什么? 答:数值不同的电压源是不能并联合成的,因为这样连接在它们内部将引起环流; 两个数值不同的电流也不能串联连接,把它们串联时将造成小电流电源的过流现象. 5,何谓二端网络?有源二端网络?无源二端网络?对有源二端网络除源时应遵循 什么原则? 答:电路具有向外引出的两个端子时,就可称为二端网络.当二端网络含有电源时 移为有源二端网络;若二端网络中不含有电源就称作无源二端网络.对有源二端网络除 源时,应遵循:所有电压源用短接线代替,所有电流源开路处理. 6,什么叫一度电?一度电有多大作用? 答:1KWh=1 度电. 一度电可以让 1KW 的电机运行 1 个小时,可让 100W 的电灯 点燃 10 个小时,还可让 10W 的节能灯点燃 100 个小时. 7,如何测量某元件两端电压?如何测量某支路电流? 答:把高内阻的电压表并联在待测元件两端就可测量其电压,把低内阻的电流表串 接在待测支路中可测得该支路电流. 8,直流电路是否都是线性电路?线性电路的概念如何正确表述? 答:直流电路中若含有非线性元件时,就不是线性电路了.线性电路是指电路中所 有元件都是线性关系,与直流,交流,正弦,非正弦无关. 五,计算题: (共 26 分) 1, 在图 1-32 所示电路中, 已知电流I=10mA, I1=6mA,R1=3K,R2=1K,R3=2K.求电流 表A4和A5的读数是多少?(8 分) 解:对a列KCL方程:I-I1-I2=0 得I2=4mA 对左回路列KVL:6×3+2I3-4×1=0 得I3=-7mA A4=13mA A5=-3mA I a R2 I2 c R3 A5 I5 R1 I1 b A4 I4图 1-322,在图 1-33 所示电路中,有几条支路和结点?Uab和I各等于多少?(8 分) 解:3 条支路,两个结点,Uab和I都等于 0. 3, 分别用叠加定理和戴维南定理求解图 1-34 电路中的电流I3. S1=30V, S2=40V, 设U U R1=4Ω,R2=5Ω,R3=2Ω. (10 分) 解: (1)运用叠加定理3 当US1单独作用时,I3′≈3.95A;当US2单独作用时,I3&≈4.21A;I3≈8.16A (2)用戴维南定理:UOC≈34.44V,R0≈2.22,I3≈8.16A a I 2Ω + 6V - 1Ω 图 1-33 b + 12V - 1ΩI1 R15Ω + US1 -aI2 I3 R3 R2+ US2 -5b 图 1-34第 2 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 20 分) 1,正弦交流电的三要素是 最大值 , 角频率 和 初相 . 有效 值可用来确切反 映交流电的作功能力,其值等于与交流电 热效应 相同的直流电的数值. 2,已知正弦交流电压 u = 380 2 sin(314t
60°)V ,则它的最大值是 380 2 V,有 效值是380 V,频率为50 Hz,周期是0.02 s,角频率是 314 rad/s,相位为 314t-60°,初 相是 60 度,合 π/3 弧度. 3,实际电气设备大多为 感 性设备,功率因数往往 较低 .若要提高感性电路的功 率因数,常采用人工补偿法进行调整,即在 感性线路(或设备)两端并联适当电容 . 4,电阻元件正弦电路的复阻抗是 R ;电感元件正弦电路的复阻抗是 jXL ;电容元 件正弦电路的复阻抗是 -jXC ;多参数串联电路的复阻抗是 R+j(XL-XC) . 5,串联各元件上 电流 相同,因此画串联电路相量图时,通常选择 电流 作为参考 相量;并联各元件上 电压 相同,所以画并联电路相量图时,一般选择 电压 作为参考 相量. 6,电阻元件上的伏安关系瞬时值表达式为 i=u/R ,因之称其为 即时 元件;电感元 件上伏安关系瞬时值表达式为 u L = L di ,电容元件上伏安关系瞬时值表达式为 dt du iC = C C ,因此把它们称之为 动态 元件. dt 7, 能量转换过程不可逆的电路功率常称为 有功 功率; 能量转换过程可逆的电路功 率叫做 无功 功率;这两部分功率的总和称为 视在 功率. 8,电网的功率因数越高,电源的利用率就越 越充分 ,无功功率就越 越小 . 9,只有电阻和电感元件相串联的电路,电路性质呈 感 性;只有电阻和电容元件相4 串联的电路,电路性质呈 容 性. 10,当 RLC 串联电路发生谐振时,电路中 阻抗 最小且等于 电阻 R ;电路中电压 一定时 电流 最大,且与电路总电压 同相 . 二,判断正误: (每小题 1 分,共 10 分) 1,正弦量的三要素是指其最大值,角频率和相位. 2,正弦量可以用相量表示,因此可以说,相量等于正弦量. 3,正弦交流电路的视在功率等于有功功率和无功功率之和. 4,电压三角形,阻抗三角形和功率三角形都是相量图. 5,功率表应串接在正弦交流电路中,用来测量电路的视在功率. 6,正弦交流电路的频率越高,阻抗就越大;频率越低,阻抗越小. 7,单一电感元件的正弦交流电路中,消耗的有功功率比较小. 8,阻抗由容性变为感性的过程中,必然经过谐振点. 9,在感性负载两端并电容就可提高电路的功率因数. 10,电抗和电阻由于概念相同,所以它们的单位也相同. 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) 1,有&220V,100W& &220V,25W&白炽灯两盏,串联后接入 220V 交流电源, 其亮度情况是(B) A,100W 灯泡最亮; A, u = 380 sin 314 t V; B,25W 灯泡最亮; C,两只灯泡一样亮. 2,已知工频正弦电压有效值和初始值均为 380V,则该电压的瞬时值表达式为(B) B, u = 537 sin( 314 t + 45 ° ) V; C, u = 380 sin( 314 t + 90 ° ) V. 3,一个电热器,接在 10V 的直流电源上,产生的功率为 P.把它改接在正弦交流 电源上,使其产生的功率为 P/2,则正弦交流电源电压的最大值为(A) A,7.07V; B,5V; C,14V; D,10V. (错) (错) (错) (错) (错) (错) (错) (对) (错) (错)4,提高供电线路的功率因数,下列说法正确的是(D) A,减少了用电设备中无用的无功功率; B,可以节省电能; C,减少了用电设备的有功功率,提高了电源设备的容量; D,可提高电源设备的利用率并减小输电线路中的功率损耗. 5,已知 i1 = 10 sin( 314 t + 90 ° ) A, i 2 = 10 sin( 628 t + 30 ° )A,则(C) A,i1超前i260°; A,增大; A,28V; B,i1滞后i260°; B,减小; B,20V;5C,相位差无法判断. C,不变. C,2V.6,纯电容正弦交流电路中,电压有效值不变,当频率增大时,电路中电流将(A) 7,在RL串联电路中,UR=16V,UL=12V,则总电压为(B) 8,RLC串联电路在f0时发生谐振,当频率增加到 2f0时,电路性质呈(B) A,电阻性; B,电感性; C,电容性. 9,串联正弦交流电路的视在功率表征了该电路的(A) A,电路中总电压有效值与电流有效值的乘积; B,平均功率; C,瞬时功率最大值.. 10,实验室中的功率表,是用来测量电路中的(A) A,有功功率; B,无功功率; C,视在功率; D,瞬时功率.四,简述题: (每小题 3 分,共 12 分) 1,有&110V,100W&和&110V,40W&两盏白炽灯,能否将它们串联后接在 220 伏的工频交流电源上使用?为什么? 答:不能.因为把它们串联后接在 220V 的交流电源上时,由于瓦数大的灯丝电阻 小,瓦数小的灯丝电阻大,因此瓦数小的分压多,由于过电压易烧;瓦数大的分压少, 由于低于额定电压不能正常工作. 2,试述提高功率因数的意义和方法? 答:提高功率因数的意义是:一是提高供电设备的利用率,二是可以减少线路上的 功率损失.方法有自然补偿法和人工补偿法两种:自然补偿法就是避免感性设备的空载 和尽量减少其轻载;人工补偿法就是在感性线路两端并联适当电容(欠补偿) . 3,某电容器额定耐压值为 450 伏,能否把它接在交流 380 伏的电源上使用?为什 么? 接于交流 380V 的电源上使用时, 其最大值等于 537V, 答: 耐压值为 450V 的电容器, 即超过了电容器的耐压值,因此会被击穿而损坏,所以不能接在 380V 的电源上使用. 4,一位同学在做日光灯电路实验时,用万用表的交流电压挡测量电路各部分的电 压,实测路端电压为 220V,灯管两端电压U1=110V,镇流器两端电压U2=178V.即总 电压既不等于两分电压之和,又不符合U2=U12+U22,此实验结果如何解释? 答:因为日光灯管可以作为纯电阻元件,而镇流器只能看作是RL串联组合,它们的 端电压不同相位,因此其和为相量和,而且相量和表达式中的U2也是由其不同相位的铜 耗压降和电感压降构成的,正确的计算应为 U = (U 1 + U 2 cos
2 ) 2 + (U 2 sin
2 ) 2 . 五,计算分析题: (共 38 分) 1,试求下列各正弦量的周期,频率和初相,二者的相位差如何?(5 分) (1)3sin314t; (2)8sin(5t+17°) 解: (1)周期 T=0.02s,f=50Hz,初相 φ =0; (2)周期 T=1.256s,f=0.796Hz,初相 φ =17°.二者不同频率,相位差无法比较. 2,某电阻元件的参数为 8,接在 u = 220 2 sin 314 t V 的交流电源上.试求通过电6 阻元件上的电流 i,如用电流表测量该电路中的电流,其读数为多少?电路消耗的功率 是多少瓦?若电源的频率增大一倍,电压有效值不变又如何?(8 分) 解:I=U/R=220/8=27.5A,纯电阻电路 ui 同相,所以: i = 27 .5 2 sin 314 t A;电流 表测量的是有效值 27.5A, 电路消耗的功率 P=UI=220×27.5=6050W; 纯电阻电路与频率 无关,所以当频率增大一倍,电压有效值不变时电路消耗的功率不变. 3,某线圈的电感量为 0.1 亨,电阻可忽略不计.接在 u = 220 2 sin 314 t V 的交流 电源上. 试求电路中的电流及无功功率; 若电源频率为 100Hz, 电压有效值不变又如何? 写出电流的瞬时值表达式. 分) (8 解:ωL=314×0.1=31.4Q==1541V当电源频率增加一倍时,电路感 Q′==770.7V i=4.95sin(314t-90°)A抗增大一倍,即 2ωL=2×314×0.1=62.8I=U/2ωL=220/62.8≈3.5A4,利用交流电流表,交流电压表和交流单相功率表可以测量实际线圈的电感量. 设加在线圈两端的电压为工频 110V,测得流过线圈的电流为 5A,功率表读数为 400W. 则该线圈的电感量为多大?(9 分) 解:R=P/I2=400/25=16 |Z|=110/5=22 (ωL)2=222-162=228 5,如图 2-22 所示电路中,已知电阻R=6Ω,感抗XL=8Ω,电 源端电压的有效值US=220V.求电路中电流的有效值I. (8 分) 解:|Z|= 6 2 + 8 2 =10 L=48.1mH R~ uS图 2-22XLI=U/|Z|=220/10=22A第 3 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题(每空 0.5 分,共 20 分) 1,对称三相交流电是指三个 最大值 相等, 角频率 相同, 相位 上互差 120° 的 三个 单相正弦交流电 的组合. 2,三相四线制供电系统中,负载可从电源获取 线电压 和 相电压 两种不同的电 压值.其中 线电压 是 相电压 的 3 倍,且相位上超前与其相对应的 相电压 30° . 3,由发电机绕组首端引出的输电线称为 火线 ,由电源绕组尾端中性点引出的输 电线称为 零线 . 火线 与 火线 之间的电压是线电压, 火线 与 零线 之间的电压是 相电压.电源绕组作 Y 接时,其线电压是相电压的3 倍;电源绕组作 Δ 接时,线电压是相电压的 1 倍.对称三相 Y 接电路中,中线电流通常为 零 . 4,有一对称三相负载 Y 接,每相阻抗均为 22,功率因数为 0.8,测出负载中的电 流是 10A,那么三相电路的有功功率等于 1760W ;无功功率等于 1320V视在功率7 等于 2200VA .假如负载为感性设备,其等效电阻是 17.6 ;等效电感量是 42mH . 5,实际生产和生活中,工厂的一般动力电源电压标准为 380V ;生活照明电源电 压的标准一般为 220V ; 36V 伏以下的电压称为安全电压. 6,三相三线制电路中,测量三相有功功率通常采用 二瓦计 法. 7, 有功 功率的单位是瓦特, 无功 功率的单位是乏尔, 视在 功率的单位是伏 安. 8, 保护接地 适用于系统中性点不接地的低压电网; 保护接零 适用于系统中性 点直接接地的电网. 9,根据一次能源形式的不同,电能生产的主要方式有 火力发电 , 水力发电 , 风力发电和 核能发电 等. 10,三相负载的额定电压等于电源线电压时,应作 Δ 形连接,额定电压约等于电 源线电压的 0.577 倍时,三相负载应作 Y 形连接.按照这样的连接原则,两种连接方式 下,三相负载上通过的电流和获得的功率 相等 . 二,判断题(每小题 1 分,共 10 分) 1,三相四线制当负载对称时,可改为三相三线制而对负载无影响. 2,三相负载作 Y 形连接时,总有 U l = 3U P 关系成立. 3,三相用电器正常工作时,加在各相上的端电压等于电源线电压. 4,三相负载做 Y 接时,无论负载对称与否,线电流总等于相电流. 5,三相电源向电路提供的视在功率为: S = S A + S C + S C . 6,人无论在何种场合,只要所接触电压为 36V 以下,就是安全的. 7,中线的作用就是使不对称 Y 接三相负载的端电压保持对称. 8,三相不对称负载越接近对称,中线上通过的电流就越小. 9,为保证中线可靠,不能安装保险丝和开关,且中线截面较粗. 10,电能是一次能源. 三,选择题(每小题 2 分,共 12 分) 1,对称三相电路是指(C) A,三相电源对称的电路; B,三相负载对称的电路; C,三相电源和三相负载都是对称的电路. 2,三相四线制供电线路,已知作星形连接的三相负载中 A 相为纯电阻,B 相为纯 电感,C 相为纯电容,通过三相负载的电流均为 10 安培,则中线电流为(C) A,30A; A,不对称; B,10A; B,仍然对称;8(对) (错) (错) (对) (错) (错) (对) (对) (错) (错)C,7.32A. C,不一定对称.B3,在电源对称的三相四线制电路中,若三相负载不对称,则该负载各相电压(B) 4,三相发电机绕组接成三相四线制,测得三个相电压UA=UB=UC=220V,三个线 电压UAB=380V,UBC=UCA=220V,这说明(C) A,A 相绕组接反了; A,一个随时间变化的量; B,B 相绕组接反了; C,C 相绕组接反了. C,0. 5,三相对称交流电路的瞬时功率为是(B) B,一个常量,其值恰好等于有功功率; . 6,三相四线制中,中线的作用是(C) A,保证三相负载对称; C,保证三相电压对称; 四,问答分析题(共 30 分) 1,某教学楼照明电路发生故障,第二层和第三层楼的所有电灯突然暗淡下来,只有 第一层楼的电灯亮度未变,试问这是什么原因?同时发现第三层楼的电灯比第二层楼的 还要暗些,这又是什么原因?你能说出此教学楼的照明电路是按何种方式连接的吗?这 种连接方式符合照明电路安装原则吗?(8 分) 答:这个教学楼的照明电路是按三角形连接方式安装的.当第二层和第三层所有电 灯突然暗淡下来,而第一层楼电灯亮度未变时,是二层和三层之间的火线断了,二层和 三层构成了串联连接,端电压为线电压.第三层楼的灯比第二层楼的灯还亮些,是因为 三层楼开的灯少,总灯丝电阻大分压多的缘故.照明电路必须接成 Y 形三相四线制,显 然这种连接方式不符合照明电路安装原则. 2,对称三相负载作Δ接,在火线上串入三个电流表来测量线电流的数值,在线电压 380V 下,测得各电流表读数均为 26A,若 AB 之间的负载发生断路时,三个电流表的读 数各变为多少?当发生 A 火线断开故障时,各电流表的读数又是多少?(6 分) 答:若 AB 之间的负载发生断路时,AB 间的一相负载没有电流,A 和 B 火线上串 搛的电流表读数等于相电流 26/1.732=15A,C 火线上串接的电流表读数不变;当 A 火线 断开时,A 火线上串接的电流计数等于零,A,C 两相构成串联并且与 B 相负载相并, 由于负载对称,所以两支路电流相位相同,其值可以直接相加,即 B,C 火线上串接的 电流的读数为:15+7.5=22.5A. 3,指出图 3-15 所示电路各表读数.已知V1表的读数为 380V. 分) (8 AA2 VB,保证三相功率对称; D,保证三相电流对称.A 10ΩV1A1 A2 V2N CV1 A1A310Ω10Ω 10Ω10Ω 10ΩC BB (a) 图 3-159(b) 答: (a)图中:V1表读数 380V是线电压,V2表的读数是火线与零线之间的相电压 220V,Y接电路中A1表读数是线电流等于A2表读数相电流 220/10=22A,A3表读数是中线 电流,对称情况下中线电流为零. (b)图中:由于电路为三角形接法,所以V1表读数=V2表读数 380V,A2表读数是 相电流 380/10=38A,A1表读数是线电流,等于相电流的 1.732 倍即 65.8A. 4,手持电钻,手提电动砂轮机都采用 380V 交流供电方式.使用时要穿绝缘胶鞋, 带绝缘手套工作.既然它整天与人接触,为什么不用安全低压 36V 供电?(4 分) 答:虽然上述电动工具整天与人接触,但是由于它们所需动力源的功率较大,因此 低电压情况下不易实现电能与机械能之间的转换,因此必须采用动力电压 380V. 楼宇照明电路是不对称三相负载的实例. 说明在什么情况下三相灯负载的端电压 5, 对称?在什么情况下三相灯负载的端电压不对称?(4 分) 答:一般楼宇中的三相照明电路通常也是对称安装在三相电路中的,只要使用时保 证中线可靠,三相灯负载的端电压总是对称的;如果中线因故断开,三相灯负载又不对 称时,各相灯负载的端电压就会有高有低不再对称. 五,计算题(共 28 分) 1,一台三相异步电动机,定子绕组按Y接方式与线电压为 380 伏的三相交流电源相 连.测得线电流为 6 安,总有功功率为 3 千瓦.试计算各相绕组的等效电阻R和等效感 抗XL的数值. 分) (83000 ≈ 0.758 3 × 220 × 6 解: R = 36.7 × 0.758 ≈ 27.8Ω cos =380 ≈ 36.7Ω 3×6 X L = 36.7 × sin(arccos 0.758) ≈ 23.9Ω Z =2,已知三相对称负载连接成三角形,接在线电压为 220V 的三相电源上,火线上通 过的电流均为 17.3 安,三相功率为 4.5 千瓦.求各相负载的电阻和感抗. 分) (8 ≈ 0.683 Z = = 22Ω 解: 17.3 3 × 220 × 17.3 R = 22 × 0.683 ≈ 15Ω X L = 22 × sin(arccos 0.683) ≈ 16.1Ω cos
=3,三相对称负载,已知 Z=3+j4,接于线电压等于 380V 的三相四线制电源上,试 分别计算作星形连接和作三角形连接时的相电流,线电流,有功功率,无功功率,视在 功率各是多少?(8 分)U I P=17.424KW, Q=23.232KVar, S=29.04KVA 解: Y接时: P=220V,线=IP=220/5=44A,Δ 接 时 : UP=380V , IP=380/5=76A, I 线 =131.6A , P=51.984KW , Q=69.312KVar , S=86.64KVA 4,已知 u AB = 380 2 sin(314t + 60°) V ,试写出uBC,uCA,uA,uB,uC的解析式.B(4 分)10 解: u BC = 380 2 sin( 314t
60°) Vu A = 220 2 sin(314t
90°)V uC = 220 2 sin(314t + 30°)Vu CA = 380 2 sin(314t ) V u B = 220 2 sin(314t + 150°)V第 4 章 检测题 (共 80 分,100 分钟)一,填空题(每空 0.5 分,共 19 分) 1,变压器运行中,绕组中电流的热效应引起的损耗称为 铜 损耗;交变磁场在铁 心中所引起的 磁滞 损耗和 涡流 损耗合称为 铁 损耗. 其中 铁 损耗又称为不变损耗; 铜损耗称为可变损耗. 2,变压器空载电流的 有功 分量很小, 无功 分量很大,因此空载的变压器,其 功率因数 很低 ,而且是 感 性的. 3,电压互感器实质上是一个 降压 变压器,在运行中副边绕组不允许 短路 ;电 流互感器是一个 升压 变压器, 在运行中副绕组不允许 开路 . 从安全使用的角度出发, 两种互感器在运行中,其 副边 绕组都应可靠接地. 4,变压器是既能变换 电压 ,变换 电流 ,又能变换 阻抗 的电气设备.变压器 在运行中,只要 端电压的有效值 和 频率 不变,其工作主磁通Φ将基本维持不变. 5,三相变压器的原边额定电压是指其 原边线电压 值,副边额定电压指 副边线电 压 值. 6,变压器空载运行时,其 电流 很小而 铜 耗也很小,所以空载时的总损耗近似 等于 变压器的铁 损耗. 7,根据工程上用途的不同,铁磁性材料一般可分为 软磁性 材料; 硬磁性 材料和 矩磁性 材料三大类,其中电机,电器的铁芯通常采用 软 材料制作. 8,自然界的物质根据导磁性能的不同一般可分为 非磁性 物质和 铁磁性物质 两 大类.其中 非磁性 物质内部无磁畴结构,而 铁磁性 物质的相对磁导率大大于 1. 9, 磁通 经过的路径称为磁路.其单位有 韦伯 和 麦克斯韦 . 10,发电厂向外输送电能时,应通过 升压 变压器将发电机的出口电压进行变换后 输送;分配电能时,需通过 降压 变压器将输送的 电能 变换后供应给用户. 二,判断题(每小题 1 分,共 10 分) 1,变压器的损耗越大,其效率就越低. 2,变压器从空载到满载,铁心中的工作主磁通和铁耗基本不变. 3,变压器无论带何性质的负载,当负载电流增大时,输出电压必降低. 5,防磁手表的外壳是用铁磁性材料制作的. 6,变压器是只能变换交流电,不能变换直流电.11(对) (对) (错) (对) (对)4,电流互感器运行中副边不允许开路,否则会感应出高电压而造成事故. (对) 7,电机,电器的铁心通常都是用软磁性材料制作. 8,自耦变压器由于原副边有电的联系,所以不能作为安全变压器使用. 9,无论何种物质,内部都存在磁畴结构. 10,磁场强度 H 的大小不仅与励磁电流有关,还与介质的磁导率有关. 三,选择题(每小题 2 分,共 12 分) 1,变压器若带感性负载,从轻载到满载,其输出电压将会(B) A,升高; A,增大; B,降低; B,减小; C,不变. C,基本不变. B,副方匝数多,导线截面小 . 2,变压器从空载到满载,铁心中的工作主磁通将(C)(对) (对) (错) (错)3,电压互感器实际上是降压变压器,其原,副方匝数及导线截面情况是(A) A,原方匝数多,导线截面小; 4,自耦变压器不能作为安全电源变压器的原因是(B) A,公共部分电流太小; B,原副边有电的联系; 5,决定电流互感器原边电流大小的因素是 (D) A,副边电流; A,减少; B,副边所接负载; B,增大; C,变流比; D,被测电路. 6,若电源电压高于额定电压,则变压器空载电流和铁耗比原来的数值将(B) C,不变. 四,简述题(每小题 3 分,共 21 分) 1, 变压器的负载增加时, 其原绕组中电流怎样变化?铁芯中工作主磁通怎样变化? 输出电压是否一定要降低? 答:变压器负载增加时,原绕组中的电流将随着负载的增加而增大,铁芯中的工作 主磁通基本保持不变,输出电压随着负载的增加而下降. 2,若电源电压低于变压器的额定电压,输出功率应如何适当调整?若负载不变会 引起什么后果? 答:若电源电压低于变压器的额定电压,输出功率应向下调整,以适应电源电压的 变化.若负载不变,就会引起线路上过流现象,严重时会损坏设备. 3,变压器能否改变直流电压?为什么? 答:变压器是依据互感原理工作的,直流下不会引起互感现象,因此不能改变直流 电压. 4,铁磁性材料具有哪些磁性能? 答:铁磁性材料具有高导磁性,磁饱和性,剩磁性和磁滞性. 5,你能说出硬磁性材料的特点吗? 答:硬磁性材料由于磁滞回线包围的面积宽大,因此剩磁多,矫顽磁力大,不易磁 化,一经磁化又不易去磁,一般用来制做各种人造的永久磁体.12C,原副边有磁的联系. 6,为什么铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片?制做电机电器的芯子能否用整块铁 芯或不用铁心? 答:铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片是为了增强材料的电阻率和提高其导磁率. 制做电机电器的芯子是不能用整块铁芯或不用铁芯的.因为,用整块铁芯或不用铁芯造 成涡流损耗过大或不能满足电气设备小电流强磁场的要求.选用硅钢片叠压制成铁芯主 要是为了小电流获得强磁场的要求,同时最大程度地限制了涡流损耗. 7,具有铁芯的线圈电阻为 R,加直流电压 U 时,线圈中通过的电流 I 为何值?若 铁芯有气隙,当气隙增大时电流和磁通哪个改变?为什么?若线圈加的是交流电压,当 气隙增大时,线圈中电流和磁路中磁通又是哪个变化?为什么? 答:具有铁芯的线圈电阻为 R,加直流电压 U 时,线圈中通过的电流 I=U/R;若铁 芯有气隙,当气隙增大时电流不变,根据磁路欧姆定律可知,磁通减小.若线圈加的是 交流电压,当气隙增大时,根据主磁通原理可知,磁路中磁通不发生变化,根据磁路欧 姆定律,线圈中电流大大增加. 五,计算题(共 18 分) 1,一台容量为 20KVA 的照明变压器,它的电压为 V,问它能够正常供 应 220V,40W 的白炽灯多少盏?能供给 cos
= 0.6 ,电压为 220V,功率 40W 的日光 灯多少盏?(10 分) 解:能够正常供应 220V,40W 的白炽灯数为:2 盏; 能供给 cos = 0.6 ,220V,40W 的日光灯数为:2÷40=300 盏 副边所接负载电阻为 8Ω, 原边信号源电压为 10V, 2, 已知输出变压器的变比k=10, 内阻R0=200Ω,求负载上获得的功率. 分) (8 解:Z1r=102×8=800I1=10/(800+200)=0.01A I2=I1×10=0.1A P=0.12×8=0.08W第 5 章 检测题(共 100 分,120 分钟)一,填空题(每空 0.5 分,共 20 分) 1,异步电动机根据转子结构的不同可分为 鼠笼 式和 绕线 式两大类.它们的工 作原理 相同 . 鼠笼 式电机调速性能较差, 绕线 式电机调速性能较好. 2,三相异步电动机主要由 定子 和 转子 两大部分组成.电机的铁心是由相互绝 缘的 硅钢 片叠压制成.电动机的定子绕组可以联接成 Y 或 Δ 两种方式. 3,旋转磁场的旋转方向与通入定子绕组中三相电流的 相序 有关.异步电动机的 转动方向与 旋转磁场 的方向相同.旋转磁场的转速决定于电动机的 定子电流相序 . 4,电动机常用的两种降压起动方法是 Y-Δ 降压 起动和 自耦补偿降压 起动. 5,若将额定频率为 60Hz 的三相异步电动机,接在频率为 50Hz 的电源上使用,电13 动机的转速将会 大于 额定转速.改变 频率 或 电机极对数 可改变旋转磁场的转速. 6,转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数.转子转速越接近磁场转速, 则转差率越 小 .对应于最大转矩处的转差率称为 临界 转差率. 7,降压起动是指利用起动设备将电压适当 降低 后加到电动机的定子绕组上进行 起动,待电动机达到一定的转速后,再使其恢复到 额定值 下正常运行. 8,异步电动机的调速可以用改变 极对数 , 电源频率 和 改变转差率 三种方法 来实现.其中 变频 调速是发展方向. 9,熔断器在电路中起 短路 保护作用;热继电器在电路中起 过载 保护作用.接 触器具有 欠压和失压 保护作用.上述三种保护功能均有的电器是 断路器 . 10,多地控制线路的特点是:起动按钮应 并 在一起,停止按钮应 串 在一起. 11,热继电器的文字符号是 FR ;熔断器的文字符号是 FU ;按钮的文字符号是 SB ;接触器的文字符号是 KM ;空气开关的文字符号是 QS . 12,三相鼠笼式异步电动机名称中的三相是指电动机的 定子绕组为三相 ,鼠笼式 是指电动机的 转子结构是鼠笼型 ,异步指电动机的 转速与旋转磁场转速不同步 . 二,判断题(每小题 1 分,共 10 分) 1,当加在定子绕组上的电压降低时,将引起转速下降,电流减小. 3,起动电流会随着转速的升高而逐渐减小,最后达到稳定值. 4,异步机转子电路的频率随转速而改变,转速越高,则频率越高. 5,电动机的额定功率指的是电动机轴上输出的机械功率. 6,电动机的转速与磁极对数有关,磁极对数越多转速越高. 7,鼠笼式异步机和绕线式异步机的工作原理不同. 8,三相异步机在空载下启动,启动电流小,在满载下启动,启动电流大. 9,三相异步电动机在满载和空载下起动时,起动电流是一样的. 10,单相异步机的磁场是脉振磁场,因此不能自行起动. 三,选择题(每小题 2 分,共 20 分) 1,电动机三相定子绕组在空间位置上彼此相差(B) A,60°电角度; A,过载保护; B,120°电角度; B,断路保护; C,180°电角度; C,短路保护; D,360°电角度. D,失压保护. 2,自动空气开关的热脱扣器用作(A) 3,交流接触器线圈电压过低将导致(B) A,线圈电流显著增大; C,铁心涡流显著增大; B,线圈电流显著减小; D,铁心涡流显著减小.14(错) (对) (错) (对) (错) (错) (对) (错) (对)2,电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比,因此电压越高电磁转矩越大. (错)4,热继电器作电动机的保护时,适用于(D) A,重载起动间断工作时的过载保护; C,频繁起动时的过载保护; A,大小; A,负载大小; C,电源频率; A,电压成正比; C,电压成反比; A,电压成正比; C,电压成反比; B,方向;B,轻载起动连续工作时的过载保护; D,任何负载和工作制的过载保护.5,三相异步电动机的旋转方向与通入三相绕组的三相电流(C)有关. C,相序; D,频率. 6,三相异步电动机旋转磁场的转速与(C)有关. B,定子绕组上电压大小; D,三相转子绕组所串电阻的大小. B,电压平方成正比; D,电压平方成反比. B,电压平方成正比; D,电压平方成反比. B,给转子绕组中通入直流电;7,三相异步电动机的最大转矩与(B)8,三相异步电动机的起动电流与起动时的(B)9,能耗制动的方法就是在切断三相电源的同时(D) A,给转子绕组中通入交流电; C,给定子绕组中通入交流电; D,给定子绕组中通入直流电. 10,Y-Δ 降压起动,由于起动时每相定子绕组的电压为额定电压的 1 倍,所以起 3 动转矩也只有直接起动时的(A)倍. A,1/3; B,0.866; C,3; D,1/9. 四,问题(每小题 4 分,共 28 分) 1,三相异步电动机在一定负载下运行,当电源电压因故降低时,电动机的转矩, 电流及转速将如何变化? 答:当电源电压因故降低时,T=TL的平衡被打破,转速下降,转差率上升,导致转 子电流增大, 定子电流增大, 增大的结果使电磁转矩重新上升以适应负载阻转矩的需要, 重新平衡时,转速将重新稳定,只是转速较前低些. 2,三相异步电动机电磁转矩与哪些因素有关?三相异步电动机带动额定负载工作时,若电源电压下降过多,往往会使电动机发热,甚至烧毁,试说明原因. 答:三相异步电动机的电磁转矩T=KTΦI2 cosφ2,由公式可看出,T与每极下工作主磁通的大小及转子电流的有功分量有关.当三相异步电动机带动额定负载工作时,若电源 电压下降过多时,导致电磁转矩严重下降,电动机转速下降甚至停转,从而造成转差率 大大上升,其结果使电动机的转子电流,定子电流都大幅增加,造成电动机过热甚至烧 毁. 3,有的三相异步电动机有 380/220V 两种额定电压,定子绕组可以接成星形或者三 角形,试问何时采用星形接法?何时采用三角形接法?15 答:三相异步电动机额定电压有 380/220V 两种时,说明它在 380V 线电压情况下定 子绕组要接成 Y 形,在 220V 线电压情况下定子绕组要接成 Δ 形,即同一台电动机无论 在哪种额定电压下,其每相绕组上的额定电压应保持相同. 4,在电源电压不变的情况下,如果将三角形接法的电动机误接成星形,或者将星 形接法的电动机误接成三角形,将分别出现什么情况? 答:如果将 Δ 接的电动机误接成 Y 形,当电源电压不变时,电动机各相绕组上的电 压和各相负载中的电流只有额定值的 0.577 倍,线电流只有额定值的 1/3,电动机将不能 正常工作;如果将 Y 接的电动机误接成 Δ 形,当电源电压不变时,电动机各相绕组上的 电压和各相负载中的电流则是额定值的 1.732 倍,线电流是额定值的 3 倍,因此电动机 将会因过电流而烧毁. 5,如何改变单相异步电动机的旋转方向? 答:若要改变单相异步电动机的旋转方向,只需将起动绕组和工作绕组的位置变换 一下即可. 6,接触器除具有接通和断开电路的功能外,还具有什么保护功能? 答:接触器除具有接通和断开电路的功能有,还具有欠压和失压保护功能. 7,当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时,此时在定子三相绕组 上加上额定电压,转子能否转动起来?为什么? 答:当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时,此时在定子三相绕组 上加上额定电压,转子也不能转动.因为,此时转子电路处开路状态,不能感应电流, 也不能成为载流导体而受力转动. 五,计算与设计题(共 22 分) 1,已知某三相异步电动机在额定状态下运行,其转速为 1430r/min,电源频率为 50Hz.求:电动机的磁极对数p,额定运行时的转差率SN,转子电路频率f2和转差速度Δn.解:电动机的额定转速总是接近同步转速的,因此判断此电机的n0=1500r/min,所 以可求得极对数p=2,额定运行时的转差率SN=()/,转子电路的频 率f2=sf1=0.047×50≈2.33Hz,转差速度Δn=r/min. 2,某 4.5KW三相异步电动机的额定电压为 380V,额定转速为 950r/min,过载系数 为 1.6.求(1)TN,TM; (2)当电压下降至 300V时,能否带额定负载运行? 解: (1)TN=/950≈45.2Nm TM= TNλ=45.2×1.6≈72.4 Nm (2)当电压下降至 300V时,300/380=78.9%UN,电机的电磁转矩与电压的平方 成正比,此时电动机产生的最大电磁转矩TM=72.4×0.Nm&TN,无法带额定负 载运行. 3,设计两台电动机顺序控制电路:M1起动后M2才能起动;M2停转后M1才能停转. 解:两台电动机的顺序控制电路设计思路:M1起动后M2才能起动,需在M2的起动 控制环节上加上一个互锁装置;M2停转后M1才能停转,需在M1的停止控制环节上加一16 个互锁装置,所以此电路如下: L1 L2 L3 QF FR SB3 KM2 KM1 KM2 FR SB4 SB2 KM2 M1 ~3 M2 ~3 SB1 KM1 KM2 KM2 KM1第 6 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 25 分) 1,N 型半导体是在本征半导体中掺入极微量的 五 价元素组成的.这种半导体内的 多数载流子为 自由电子 ,少数载流子为 空穴 ,不能移动的杂质离子带 正 电.P 型 半导体是在本征半导体中掺入极微量的 三 价元素组成的.这种半导体内的多数载流子 为 空穴 ,少数载流子为 自由电子 ,不能移动的杂质离子带 负 电. 2,三极管的内部结构是由 基 区, 发射 区, 集电 区及 发射 结和 集电 结组成 的.三极管对外引出电极分别是 基 极, 发射 极和 集电 极. 3, 结正向偏置时, PN 有利于 多数载流子 的 外电场的方向与内电场的方向 相反 , 扩散 运动而不利于 少子 的 漂移 ;PN 结反向偏置时,外电场的方向与内电场的方 向 相同 ,有利于 少子 的 漂移 运动而不利于 多子 的 扩散 ,这种情况下的电流称 为 反向饱和 电流. 4,PN 结形成的过程中,P 型半导体中的多数载流子 空穴 向 N 区进行扩散,N 型 半导体中的多数载流子 自由电子 向 P 区进行扩散.扩散的结果使它们的交界处建立 起一个 空间电荷区 ,其方向由 N 区指向 P 区. 空间电荷区 的建立,对多数载流子 的 扩散运动 起削弱作用,对少子的 漂移运动 起增强作用,当这两种运动达到动态平 衡时, PN 结 形成. 5,检测二极管极性时,需用万用表欧姆挡的 R×1K 档位,当检测时表针偏转度较17 大时,则红表棒接触的电极是二极管的 阴 极;黑表棒接触的电极是二极管的 阳 极. 检测二极管好坏时,两表棒位置调换前后万用表指针偏转都很大时,说明二极管已经被 击穿损坏 ;两表棒位置调换前后万用表指针偏转都很小时,说明该二极管已经 绝缘老 化不通. 6,单极型晶体管又称为 MOS 管.其导电沟道分有 N 沟道和 P 沟道. 7,稳压管是一种特殊物质制造的 面 接触型 硅晶体 二极管,正常工作应在特性曲 线的 反向击穿 区. 8,MOS 管在不使用时应避免 栅 极悬空,务必将各电极短接. 二,判断正误: (每小题 1 分,共 10 分) 1,P 型半导体中不能移动的杂质离子带负电,说明 P 型半导体呈负电性. 2,自由电子载流子填补空穴的&复合&运动产生空穴载流子. 3,用万用表测试晶体管时,选择欧姆档R×10K档位. 4,PN 结正向偏置时,其内外电场方向一致. 5,无论在任何情况下,三极管都具有电流放大能力. 6,双极型晶体管是电流控件,单极型晶体管是电压控件. 7,二极管只要工作在反向击穿区,一定会被击穿. 9,双极型三极管和单极型三极管的导电机理相同. 10,双极型三极管的集电极和发射极类型相同,因此可以互换使用. 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) . 1,单极型半导体器件是(C) A,二极管; A,三价; B,双极型三极管; B,四价; C,场效应管; D,六价. C,反向击穿状态; C,内部老化不通; C,少子漂移; D,任意状态. D,稳压管. 2,P 型半导体是在本征半导体中加入微量的(A)元素构成的. C,五价; 3,稳压二极管的正常工作状态是(C) . A,导通状态; A,已经击穿; A,多子扩散; 说明此三极管处在(A) . A,放大区; B,饱和区; C,截止区;18(错) (对)(错) (错) (错) (对) (错) (错) (错)8,当三极管的集电极电流大于它的最大允许电流ICM时,该管必被击穿. (错)B,截止状态; B,完好状态; B,少子扩散;4, 用万用表检测某二极管时, 发现其正, 反电阻均约等于 1K, 说明该二极管 (C) . D,无法判断. 5,PN 结两端加正向电压时,其正向电流是(A)而成. D,多子漂移.B6,测得NPN型三极管上各电极对地电位分别为VE=2.1V,VB=2.8V,VC=4.4V, D,反向击穿区. 7,绝缘栅型场效应管的输入电流(C) . A,较大; B,较小; C,为零; D,无法判断. C,正弦半波; D,仍为正弦波. 8,正弦电流经过二极管整流后的波形为(C) . A,矩形方波; B,等腰三角波; 9,三极管超过(C)所示极限参数时,必定被损坏. A,集电极最大允许电流ICM; C,集电极最大允许耗散功率PCM; A,发射结正偏,集电结正偏; C,发射结正偏,集电结反偏; 四,简述题: (每小题 4 分,共 28 分) 1,N 型半导体中的多子是带负电的自由电子载流子,P 型半导体中的多子是带正电 因此说 N 型半导体带负电, 型半导体带正电. P 上述说法对吗?为什么? 的空穴载流子, 答:这种说法是错误的.因为,晶体在掺入杂质后,只是共价键上多出了电子或少 了电子,从而获得了 N 型半导体或 P 型半导体,但整块晶体中既没有失电子也没有得电 子,所以仍呈电中性. 2,某人用测电位的方法测出晶体管三个管脚的对地电位分别为管脚①12V,管脚② 3V,管脚③3.7V,试判断管子的类型以及各管脚所属电极. 答:管脚③和管脚②电压相差 0.7V,显然一个硅管,是基极,一个是发射极,而管 脚①比管脚②和③的电位都高, 所以一定是一个 NPN 型硅管. 再根据管子在放大时的原 则可判断出管脚②是发射极,管脚③是基极,管脚①是集电极. 3,图 6-23 所示电路中,已知E=5V, u i = 10 sin ωt V,二极管为理想元件(即认为 正向导通时电阻R=0,反向阻断时电阻R=∞) ,试画出u0的波形. 答:分析:根据电路可知,当ui&E时,二极管导通u0=ui, 当ui&E时,二极管截止时,u0=E.所以u0的波形图如下图所 示: B,集―射极间反向击穿电压U(BR)CEO; D,管子的电流放大倍数 β . B,发射结反偏,集电结反偏; D,发射结反偏,集电结正偏.10,若使三极管具有电流放大能力,必须满足的外部条件是(C)u/10 5 0 u0 图 6-23ωtui4,半导体和金属导体的导电机理有什么不同?单极型和双极型晶体管的导电情况 又有何不同? 答:金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电,而半导体中则存在空穴载流子19 和自由电子两种载流子,它们同时参与导电,这就是金属导体和半导体导电机理上的本 质不同点.单极型晶体管内部只有多数载流子参与导电,因此和双极型晶体管中同时有 两种载流子参与导电也是不同的. 5,图 6-24 所示电路中,硅稳压管DZ1的稳定电压为 8V,DZ2的稳定电压为 6V,正 向压降均为 0.7V,求各电路的输出电压U0.图 6-24 答: (a)图:两稳压管串联,总稳压值为 14V,所以U0=14V; (b)图:两稳压管并联,输出电压按小值计,因此U0=6V; (c)图:两稳压管反向串联,U0=8.7V; (d)图:两稳压管反向并联,可认为DZ1 截止不通,则U0=0.7V. 6,半导体二极管由一个 PN 结构成,三极管则由两个 PN 结构成,那么,能否将两 个二极管背靠背地连接在一起构成一个三极管?如不能,说说为什么? 答:将两个二极管背靠背地连接在一起是不能构成一个三极管的.因为,两个背靠 背的二极管,其基区太厚,不符合构成三极管基区很薄的内部条件,即使是发射区向基 区发射电子,到基区后也都会被基区中大量的空穴复合掉,根本不可能有载流子继续向 集电区扩散,所以这样的&三极管&是不会有电流放大作用的. 7,如果把三极管的集电极和发射极对调使用?三极管会损坏吗?为什么? 答:集电极和发射极对调使用,三极管不会损坏,但是其电流放大倍数大大降低. 因为集电极和发射极的杂技浓度差异很大,且结面积也不同. 五,计算分析题: (共 17 分) 1,图 6-25 所示三极管的输出特性曲线,试指出各区域名称并根据所给出的参数进 行分析计算. 分) (8 (1) U CE = 3V, B = 60 μA, C = ? I I20 (2) I C = 4mA, CE = 4V,I B = ? U (3) U CE = 3 V ,I B由40 ～ 60 μ A 时, = ? βIC (mA) 5 4 A 3 2 1100μA 80μA 60μAB40μA 20μA01234C5IB=0678UCE (V)图 6-25 解:A 区是饱和区,B 区是放大区,C 区是截止区. (1)观察图 6-25,对应IB=60μA,UCE=3V处,集电极电流IC约为 3.5mA;B(2)观察图 6-25,对应IC=4mA,UCE=4V处,IB约小于 80μA和大于 70μA;B(3)对应ΔIB=20μA,UCE=3V处,ΔIC≈1mA,所以β≈.B2,已知 NPN 型三极管的输入―输出特性曲线如图 6-26 所示,当U I (1) U BE = 0.7V, CE = 6V, C = ? U I (2) I B = 50μA, CE = 5V, C = ?(3) U CE = 6V, BE 从0.7V变到0.75V 时, I B 和I C的变化量,此时的 β = ? U 求 (9 分)IB (μA) 120 80 60 40 20 IC (mA) 10 8 6 4 2 UBE (V)100μA 80μA 60μA 40μA 20μAIB=00 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 )输入特性曲线0 1 2 3 4 5 6 7 8 (b)输出特性UCE (V)图 6-26 解: (1)由(a)曲线查得UBE=0.7V时,对应IB=30μA,由(b)曲线查得IC≈3.6mA; (2)由(b)曲线可查得此时IC≈5mA;21 (3)由输入特性曲线可知,UBE从 0.7V变到 0.75V的过程中,ΔIB≈30μA,由输出 特性曲线可知,ΔIC≈2.4mA,所以β≈.第 7 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: 每空 0.5 分,共 21 分) ( 1,基本放大电路的三种组态分别是: 共发射极 放大电路, 共集电极 放大电路 和 共基极 放大电路. 2,放大电路应遵循的基本原则是: 发射 结正偏; 集电 结反偏. 3,将放大器 输出信号 的全部或部分通过某种方式回送到输入端,这部分信号叫 做 反馈 信号.使放大器净输入信号减小,放大倍数也减小的反馈,称为 负 反馈;使 放大器净输入信号增加,放大倍数也增加的反馈,称为 正 反馈.放大电路中常用的负 反馈类型有 电压串联 负反馈, 电流串联 负反馈, 电压并联 负反馈和 电流并联 负 反馈. 4,射极输出器具有 电压增益 恒小于 1,接近于 1, 输入信号 和 输出信号 同相, 并具有 输入电阻 高和 输出电阻 低的特点. 5,共射放大电路的静态工作点设置较低,造成截止失真,其输出波形为 上 削顶. 若采用分压式偏置电路,通过 反馈环节 调节 合适的基极电位 ,可达到改善输出波形 的目的. 6,对放大电路来说,人们总是希望电路的输入电阻 越大 越好,因为这可以减轻 信号源的负荷.人们又希望放大电路的输出电阻 越小 越好,因为这可以增强放大电路 的整个负载能力. 7,反馈电阻RE的数值通常为 几十至几千欧 ,它不但能够对直流信号产生 负反馈 作用,同样可对交流信号产生 负反馈 作用,从而造成电压增益下降过多.为了不使交 流信号削弱,一般在RE的两端 并联一个约为几十微法的较大射极旁路电容CE . 8,放大电路有两种工作状态,当ui=0 时电路的状态称为 静 态,有交流信号ui输 入时,放大电路的工作状态称为 动 态.在 动 态情况下,晶体管各极电压,电流均包 含 直流 分量和 交流 分量.放大器的输入电阻越 大 ,就越能从前级信号源获得较大 的电信号;输出电阻越 小 ,放大器带负载能力就越强. 9,电压放大器中的三极管通常工作在 放大 状态下,功率放大器中的三极管通常 工作在 极限 参数情况下.功放电路不仅要求有足够大的 输出电压 ,而且要求电路中 还要有足够大的 输出电流 ,以获取足够大的功率. 10,晶体管由于在长期工作过程中,受外界 温度 及电网电压不稳定的影响,即使 输入信号为零时,放大电路输出端仍有缓慢的信号输出,这种现象叫做 零点 漂移.克 服 零点 漂移的最有效常用电路是 差动 放大电路.22 二,判断下列说法的正确与错误: (每小题 1 分,共 19 分) 1,放大电路中的输入信号和输出信号的波形总是反相关系. 2,放大电路中的所有电容器,起的作用均为通交隔直. 3,射极输出器的电压放大倍数等于 1,因此它在放大电路中作用不大. 4,分压式偏置共发射极放大电路是一种能够稳定静态工作点的放大器. 6,晶体管的电流放大倍数通常等于放大电路的电压放大倍数. 7,微变等效电路不能进行静态分析,也不能用于功放电路分析. 9,微变等效电路中不但有交流量,也存在直流量. 10,基本放大电路通常都存在零点漂移现象. 11,普通放大电路中存在的失真均为交越失真. 12,差动放大电路能够有效地抑制零漂,因此具有很高的共模抑制比. 14,输出端交流短路后仍有反馈信号存在,可断定为电流负反馈. 15,共射放大电路输出波形出现上削波,说明电路出现了饱和失真. 16,放大电路的集电极电流超过极限值ICM,就会造成管子烧损. 17,共模信号和差模信号都是电路传输和放大的有用信号. 18,采用适当的静态起始电压,可达到消除功放电路中交越失真的目的. 19,射极输出器是典型的电压串联负反馈放大电路. 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) 1,基本放大电路中,经过晶体管的信号有(C) . A,直流成分; A,直流信号; A,截止失真; A,电阻RB;B(错) (对) (错) (对) (错) (对) (错) (对) (错) (对) (对) (错) (错) (错) (对) (对)5,设置静态工作点的目的是让交流信号叠加在直流量上全部通过放大器. (对)8,共集电极放大电路的输入信号与输出信号,相位差为 180°的反相关系. (错)13,放大电路通常工作在小信号状态下,功放电路通常工作在极限状态下. (对)B,交流成分; B,交流信号;BC,交直流成分均有. C,交直流信号均有. C,晶体管被烧损. C,电阻RC. C,管子的极限参数. C,管子的工作效率.2,基本放大电路中的主要放大对象是(B) . 3,分压式偏置的共发射极放大电路中,若VB点电位过高,电路易出现(B) . B,饱和失真; B,电阻RE; . 4,共发射极放大电路的反馈元件是(B) 5,功放首先考虑的问题是(A) . A,管子的工作效率; B,不失真问题; 6,电压放大电路首先需要考虑的技术指标是(A) . A,放大电路的电压增益; B,不失真问题;23 7,射极输出器的输出电阻小,说明该电路的(A) A,带负载能力强; A,饱和失真;BB,带负载能力差; B,截止失真; B,饱和区;C,减轻前级或信号源负荷. C,交越失真.8,功放电路易出现的失真现象是(C) . 9,基极电流iB的数值较大时,易引起静态工作点Q接近(B) . A,截止区; C,死区. C,电压串联负反馈. 10,射极输出器是典型的(C) . A,电流串联负反馈; 四,简答题: (共 23 分) 1,共发射极放大器中集电极电阻RC起的作用是什么?(3 分) 答:RC起的作用是把晶体管的电流放大转换成放大器的电压放大. (4 分) 2, 放大电路中为何设立静态工作点?静态工作点的高, 低对电路有何影响? 答:设立静态工作点的目的是使放大信号能全部通过放大器.Q 点过高易使传输信 Q 号部分进入饱和区; 点过低易使传输信号部分进入截止区, 其结果都是信号发生失真. 3,指出图 7-21 所示各放大电路能否正常工作,如不能,请校正并加以说明. 分) (8 B,电压并联负反馈;RC C1+ RB2+VCC+VCCC +2TRB1 C1+ RB2C +2(a)(b) -VCCRB1 +C1 RB2RCTC2 +RB1 C1+ RB2RC+VCCC +2TRE(d)CE(c) 图 7-21 检测题 7-4-3 电路图答: a)图缺少基极分压电阻RB1,造成VB=UCC太高而使信号进入饱和区发生失真, ( 另外还缺少RE,CE负反馈环节,当温度发生变化时,易使放大信号产生失真; (b)图缺少集电极电阻RC,无法起电压放大作用,同时少RE,CE负反馈环节; (c)图中C1,C2的极性反了,不能正常隔直通交,而且也缺少RE,CE负反馈环节;24 (d)图的管子是 PNP 型,而电路则是按 NPN 型管子设置的,所以,只要把管子调 换成 NPN 型管子即可. 4,说一说零点漂移现象是如何形成的?哪一种电路能够有效地抑制零漂?(4 分) 答:直接耦合的多级放大电路,当输入信号为零时,输出信号电压并不为零的现象 称为零点漂移.晶体管参数受温度的影响是产生零漂的根本和直接原因.采用差动放大 电路可以有效地解决零漂问题. 5,为削除交越失真,通常要给功放管加上适当的正向偏置电压,使基极存在的微 小的正向偏流,让功放管处于微导通状态,从而消除交越失真.那么,这一正向偏置电 压是否越大越好呢?为什么?(4 分) 答:这一正向电压较小,仅使两个管子都工作在微导通状态即可.因为,交越失真 实际上是两个功放管都存在正向死区电压造成的,消除交越失真,实际上就是解决死区 电压的问题.如果这一正向偏置电压大于死区电压较多,势必造成两个功放管不能正常 工作. 五,计算题: (共 17 分)R R 如图 7-22 所示分压式偏置放大电路中, 1, 已知RC=3.3K, B1=40K, B2=10K, RE=1.5K,β=70.求静态工作点IBQ,ICQ和UCEQ. 分,图中晶体管为硅管) (8+25VC1RB1RC+C2+uiRB2RECEu0图 7-22检测题 7-5-1 电路图25 × 10 5
0.7 ≈ 2.87 mA I CQ ≈ I EQ = = 5V 40 + 10 1.5 2.87 解:静态工作点为: I B = ≈ 40 μA 1 + 70 U CE = 25
2.87(3.3 + 1.5) ≈ 11.2V VB =2,画出图 2-22 所示电路的微变等效电路,并对电路进行动态分析.要求解出电路 的电压放大倍数Au,电路的输入电阻ri及输出电阻r0. 分) (9 解:图 7-22 的微变等效电路如下图所示.25 ii RB1 RB2ibβibui RC rbe u0动态分析: rbe = 300 Ω + (1 + 70 ) 26 mV2.87mA≈ 943 Ωr0=RC=3.3Kri=RB1// RB2// rbe=4//943≈843Au =
βRC 3300 = 70 ≈ 245 rbe 943第 8 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 20 分) 1,若要集成运放工作在线性区,则必须在电路中引入 深度负 反馈;若要集成运 放工作在非线性区,则必须在电路中引入 正 反馈或者在 开环工作 状态下.集成运放 工作在线性区的特点是输入电流 等于零和 输出电阻 等于零;工作在非线性区的特点: 一是输出电压只具有 两种 状态和净输入电流等于 零 ;在运算放大器电路中,集成运 放工作在 线性 区,电压比较器工作在 非线性 区. 2,集成运算放大器具有 同相 和 反相 两个输入端,相应的输入方式有 同相 输 入, 反相 输入和 双端 输入三种. 3,理想运算放大器工作在线性区时有两个重要特点:一是差模输入电压 相等 , 称为 虚短 ;二是输入电流 等于零 ,称为 虚断 . 4,理想集成运放的Au0= ∞ ,ri= ∞ ,ro= 0 ,KCMR= ∞ . 5, 反相 比例运算电路中反相输入端为虚地, 同相 比例运算电路中的两个输入 端电位等于输入电压. 同相 比例运算电路的输入电阻大, 反相 比例运算电路的输入 电阻小. 6, 同相 比例运算电路的输入电流等于零, 反相 比例运算电路的输入电流等于 流过反馈电阻中的电流. 同相 比例运算电路的比例系数大于 1,而 反相 比例运算电 路的比例系数小于零. 7, 同相输入 运算电路可实现Au&1 的放大器, 反相输入 运算电路可实现Au&0 的放大器, 微分 运算电路可将三角波电压转换成方波电压. 8, 滞回 电压比较器的基准电压UR=0 时,输入电压每经过一次零值,输出电压就 要产生一次 跃变 ,这时的比较器称为 过零 比较器.26 9,集成运放的非线性应用常见的有 单门限比较器 , 滞回比较器 和 方波 发生 器. 10, 滞回 比较器的电压传输过程中具有回差特性. 二,判断下列说法的正确与错误: (每小题 1 分,共 10 分) 1,电压比较器的输出电压只有两种数值. 2,集成运放使用时不接负反馈,电路中的电压增益称为开环电压增益. 3, &虚短&就是两点并不真正短接,但具有相等的电位. 4, &虚地&是指该点与&地&点相接后,具有&地&点的电位. 5,集成运放不但能处理交流信号,也能处理直流信号. 6,集成运放在开环状态下,输入与输出之间存在线性关系. 7,同相输入和反相输入的运放电路都存在&虚地&现象. 8,理想运放构成的线性应用电路,电压增益与运放本身的参数无关. 9,各种比较器的输出只有两种状态. 10,微分运算电路中的电容器接在电路的反相输入端. 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) 1,理想运放的开环放大倍数Au0为(A) ,输入电阻为(A) ,输出电阻为(B) . A,∞; A,扁平式; A,反相放大器; A,虚短与虚地; A,正反馈与负反馈; A,同相; A,虚地; A,一种; A,反相输入端; B,0; B,圆壳式; B,差分放大器; B,虚断与虚短; B,线性与非线性; B,反相; B,虚断; B,两种; B,同相输入端;27(对) (错) (对) (错) (对) (错) (错) (错) (对) (对)C,不定. C,双列直插式. C,电压比较器. C,断路与短路. C,虚断和虚短.2,国产集成运放有三种封闭形式,目前国内应用最多的是(C) . 3,由运放组成的电路中,工作在非线性状态的电路是(C) . 4,理想运放的两个重要结论是(B) . 5,集成运放一般分为两个工作区,它们分别是(B) . 6, (B)输入比例运算电路的反相输入端为虚地点. C,双端. C,虚断和虚短. C,三种. C,反相端与输出端之间. 7,集成运放的线性应用存在(C)现象,非线性应用存在(B)现象. 8,各种电压比较器的输出状态只有(B) . 9,基本积分电路中的电容器接在电路的(C) . 10,分析集成运放的非线性应用电路时,不能使用的概念是(B) . A,虚地; 四,问题: (共 20 分)B,虚短;C,虚断.1,集成运放一般由哪几部分组成?各部分的作用如何?(4 分) 答:集成运放一般由输入级,输出级和中间级及偏置电路组成.输入级一般采用差 动放大电路,以使运放具有较高的输入电阻及很强的抑制零漂的能力,输入级也是决定 运放性能好坏的关键环节;中间级为获得运放的高开环电压放大倍数(103～107) ,一般 采用多级共发射极直接耦合放大电路;输出级为了具有较低的输出电阻和较强的带负载 能力,并能提供足够大的输出电压和输出电流,常采用互补对称的射极输出器组成;为 了向上述三个环节提供合适而又稳定的偏置电流,一般由各种晶体管恒流源电路构成偏 置电路满足此要求. 2,何谓&虚地&?何谓&虚短&?在什么输入方式下才有&虚地&?若把&虚地& 真正接&地& ,集成运放能否正常工作?(4 分) 答:电路中某点并未真正接&地& ,但电位与&地&点相同,称为&虚地& ;电路中两 ,若把&虚地&真正接&地& ,如 点电位相同,并没有真正用短接线相连,称为&虚短& 反相比例运放,把反相端也接地时,就不会有ii=if成立,反相比例运算电路也就无法正常 工作. 3,集成运放的理想化条件主要有哪些?(3 分) 答:集成运放的理想化条件有四条:①开环差模电压放大倍数AU0=∞;②差模输入 电阻rid=∞;③开环输出电阻r0=0;④共模抑制比KCMR=∞. 4,在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中,单门限电压比较器和滞回比 较器的输出电压各变化几次?(3 分) 答:在输入电压从足够低逐渐增大至足够高的过程中,单门限电压比较器和滞回比 较器的输出电压均只跃变一次. 5,集成运放的反相输入端为虚地时,同相端所接的电阻起什么作用?(3 分) 答:同相端所接电阻起平衡作用. 6,应用集成运放芯片连成各种运算电路时, 为什么首先要对电路进行调零?(3 分) 答:调零是为了抑制零漂,使运算更准确. 五,计算题: (共 30 分) 1,图 3-17 所示电路为应用集成运放组成的 测量电阻的原理电路,试写出被测电阻Rx与电压 表电压U0的关系. (10 分) 解: 从电路图来看, 此电路为一反相比例运 算电路,因此:28 10V + 1MΩ - Rx∞+ V U0图 3-17 检测题 5.2 电路图 U0 = Rx × 10 = 10 5 Rx 6 102,图 8-18 所示电路中,已知R1=2K Ω ,Rf= 5K Ω ,R2=2K Ω ,R3=18K Ω ,Ui=1V,求输出电 (10 分) 压Uo. 解:此电路为同相输入电路.U = U+ =18 × 1 = 0.9V 2 + 18图 8-185 U 0 = (1 + ) × 0.9 = 3.15V 23,图 8-19 所示电路中,已知电阻Rf =5R1,输入电压Ui=5mV,求输出电压U0. (10 分)图 8-19 解:U01=Ui=5mV= Ui2,第二级运放是反向比例运算电路,所以:U0 = 5 R1 U i2 = 5 × 5 = 25mV R1第 9 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 22 分) 1,在时间上和数值上均作连续变化的电信号称为 模拟 信号;在时间上和数值上离 散的信号叫做 数字 信号. 2,在正逻辑的约定下, &0&表示 低 &1&表示 高 电平, 电平. 3,数字电路中,输入信号和输出信号之间的关系是 逻辑 关系,所以数字电路也称 为 逻辑 电路.在 逻辑 关系中,最基本的关系是 与逻辑 , 或逻辑 和 非逻辑 关系, 对应的电路称为 与 门, 或 门和 非 门. 4,功能为有1出1,全0出0门电路称为 或 门; 相同出0,相异出1 功能的门电路是 异或门;实际中 与非 门应用的最为普遍.29 5,三态门除了 &1& 态, &0& 态,还有第三种状态 高阻 态. 6,使用 三态 门可以实现总线结构;使用 OC 门可实现&线与&逻辑. 7,一般TTL门和CMOS门相比, TTL 门的带负载能力强, CMOS 门的抗干扰能 力强. 8,最简与或表达式是指在表达式中 与项 最少,且 变量 也最少. 9,在化简的过程中,约束项可以根据需要看作 0 或 1 . 10,TTL门输入端口为 与 逻辑关系时,多余的输入端可 悬空 处理;TTL门输入端 口为 或 逻辑关系时,多余的输入端应接 低电平 ;CMOS门输入端口为&与&逻辑关系 时, 多余的输入端应接 高 电平, &或& 具有 逻辑端口的CMOS门多余的输入端应接 低 电 平;即CMOS门的输入端不允许 悬空 . 11,用来表示各种计数制数码个数的数称为 基数 ,同一数码在不同数位所代表的 位权 不同.十进制计数各位的 基 是10, 位权 是10的幂. 12, 8421 BCD码和 2421 码是有权码; 余3 码和 格雷 码是无权码. 13,卡诺图是将代表 最小项 的小方格按 相邻 原则排列而构成的方块图. 二,判断正误题(每小题1分,共8分) 1,组合逻辑电路的输出只取决于输入信号的现态. 2,3线―8线译码器电路是三―八进制译码器. 4,编码电路的输入量一定是人们熟悉的十进制数. 5,74LS138集成芯片可以实现任意变量的逻辑函数. 6,组合逻辑电路中的每一个门实际上都是一个存储单元. (对) (错) (错) (错) (错)3,已知逻辑功能,求解逻辑表达式的过程称为逻辑电路的设计. (错)7,74系列集成芯片是双极型的,CC40系列集成芯片是单极型的. (对) 8,无关最小项对最终的逻辑结果无影响,因此可任意视为0或1. (对) 三,选择题(每小题2分,共20分) 1,逻辑函数中的逻辑&与&和它对应的逻辑代数运算关系为(B) . A,逻辑加 A,1011110 A, A + B A,2个 A,4个 B,逻辑乘 B,1100010 B, A
B B,3个 B,8个 C,逻辑非 C,1100100 C, A
B + B C,4个 C,10个302. ,十进制数100对应的二进制数为(C) . D, D, A B + A D,8个 D,16个 3,和逻辑式 AB 表示不同逻辑关系的逻辑式是(B) . 4,八输入端的编码器按二进制数编码时,输出端的个数是(B) . 5,四输入的译码器,其输出端最多为(D) . 6,当74LS148的输入端 I 0 ~ I 7 按顺序输入时,输出 Y2 ~ Y0 为(B) . A,101 A,与非门 A,与门 A,二进制 A,74LS48 四,简述题(共8分) 1, 组合逻辑电路有何特点?分析组合逻辑电路的目的是什么?简述分析步骤. (4分) 答:组合逻辑电路的特点是输出仅取决于输入的现态.分析组合逻辑电路的目的是 找出已知组合逻辑电路的功能,分析的步骤为四步:①根据已知逻辑电路图用逐级递推 法写出对应的逻辑函数表达式;②用公式法或卡诺图法对的写出的逻辑函数式进行化简, 得到最简逻辑表达式;③根据最简逻辑表达式,列出相应的逻辑电路真值表;④根据真 值表找出电路可实现的逻辑功能并加以说明,以理解电路的作用. 2,何谓编码?何谓译码?二进制编码和二―十进制编码有何不同?(4分) 答: 编码就是把人们熟悉的特定信息编成机器识别的二进制代码的过程; 译码则是编 码的逆过程,就是把机器识别的二进制代码还原成人们识别的特定信息.二―十进制编 码则每四位二进制数对应一个十进制数,其中具有无效码;而二进制编码则不具有无效 码. 五,分析题(共12分) 1,图9-42所示是uA,uB两输入端门的输入波形,试画BB,010 B,或门 B,TTL与非门 B,八进制 B,74LS138C,001 C,或非门D,110 D,异或门 D,或非门 D,十六进制 D,TS5477,一个两输入端的门电路,当输入为1和0时,输出不是1的门是(D) . 8,多余输入端可以悬空使用的门是(B) . C,CMOS与非门 C,十进制 C,74LS148 9,数字电路中机器识别和常用的数制是(A) . 10,能驱动七段数码管显示的译码器是(A) .uA出对应下列门的输出波形. (4分) ①与门 ②与非门 ③或非门 ④异或门 解:对应输入波形,可画出各门的输出 波形如右图红笔所示.与门uBtt图 9-42与非门 或非门 异或门31 2,写出图9-43所示逻辑电路的逻辑函数表达式. (8分)A B C D ≥1 C& =1FA B 1≥1&≥1F(a) 图 9-43 9.5.2 逻辑电路图 解: (a)图逻辑函数表达式: F = AD + AB C + AD + C D (b)图逻辑函数表达式: F = A B + BC 六,计算画图题(共22分) 1,化简下列逻辑函数(16分) ① F = ( A + B)C + AB = AB + C ② F = AC + AB + BC = AC + B(b)③ F = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC = AB + A B + BC ④ F = A + BC + AB + B C D = AB + BC + BD ⑤ F = ( A + B )C + AC + AB + BC = C + A + B ⑥ F = AB + BC + BC = AB + C ⑦ F = ( A , , C , D ) = ∑ m ( 0, 6, 7, 8, 12, 14, 15) A B C + AC D + BC = B 1, ⑧F= ( A, , C , D ) = B 1, ∑ m ( 0, 5, 7, 8, 14, 15 )+ ∑ d ( 3 , 9, 12 )= AD + BC + ABC + AC D2, (365)10=(=(555)8=(16D)16 (3分) (=(29.5)10=(35.4)8=(1D.8)16 (3分) 3, 七,设计题(共8分) 1,画出实现逻辑函数 F = AB + ABC + AC 的逻辑电路. (4分) 设计:本题逻辑函数式可化为最简式为 F = AB + C 2,设计一个三变量一致的逻辑电路. (4分)A B C&≥1A B C& 1 1 1≥1F&F32 *应用能力训练附加题:用与非门设计一个组合逻辑电路,完成如下功能:只有当三 个裁判(包括裁判长)或裁判长和一个裁判认为杠铃已举起并符合标准时,按下按键, 使灯亮(或铃响) ,表示此次举重成功,否则,表示举重失败. 解:附加题显然是一个三变量的多数表决电路.其中三个裁判为输入变量,按键为输 出变量.普通裁判同意为1分,裁判长A同意为2分,满3分时F为1,同意举重成功;不足3 分F为0,表示举重失败. 真值表为: A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 0 0 0 0 1 1 1相应逻辑表达式为: F = ABC + ABC + ABC = AC + AB = AB ACA B C& & &F第 10 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 20 分) 1,两个与非门构成的基本 RS 触发器的功能有 置 0 , 置 1 和 保持 .电路中不 允许两个输入端同时为 0 ,否则将出现逻辑混乱. 2, 钟控 RS 触发器具有&空翻&现象,且属于 电平 触发方式的触发器;为抑制 &空翻& ,人们研制出了 边沿 触发方式的 JK 触发器和 D 触发器. 3,JK 触发器具有 置 0 , 置 1 , 保持 和 翻转 四种功能.欲使 JK 触发器实现Q n +1 = Q n 的功能,则输入端 J 应接 1 ,K 应接 1 .4,D 触发器的输入端子有 1 个,具有 置 0 和 置 1 的功能. 5,时序逻辑电路的输出不仅取决于 输入 的状态,还与电路 已存 的现态有关. 6,组合逻辑电路的基本单元是 门电路 ,时序逻辑电路的基本单元是 触发器 . 7,触发器的逻辑功能通常可用特征方程 , 功能真值表 , 状态图和 时序图 四33 种方法来描述. 8,JK 触发器的次态方程为 Q n +1 = J Q n + K QD 触发器的次态方程为 Q n +1 = D n . 9,寄存器可分为 数码 寄存器和 移位 寄存器,集成 74LS194 属于 四位双向 移 位寄存器.用四位移位寄存器构成环行计数器时,有效状态共有 4 个;若构成扭环计数 器时,其有效状态是 8 个. 10,构成一个六进制计数器最少要采用 三 位触发器,这时构成的电路有 6 个有 效状态, 2 个无效状态. 11,施密特触发器具有 回差 特性,主要用于脉冲波形的 产生 和 变换 . 12,74LS161 是一个 16 个管脚的集成计数器,用它构成任意进制的计数器时,通 常可采用 反馈清零 法和 反馈预置 法. 二,判断题(每小题 1 分,共 10 分) 1,仅具有保持和翻转功能的触发器是 RS 触发器. 2,使用 3 个触发器构成的计数器最多有 8 个有效状态. 3,同步时序逻辑电路中各触发器的时钟脉冲 CP 不一定相同. 4,利用一个 74LS90 可以构成一个十二进制的计数器. 5,用移位寄存器可以构成 8421BCD 码计数器. 6,555 电路的输出只能出现两个状态稳定的逻辑电平之一. 7,施密特触发器的作用就是利用其回差特性稳定电路. 8,莫尔型时序逻辑电路中只有触发器而没有门电路. 9,十进制计数器是用十进制数码&0～9&进行计数的. 10,利用集成计数器芯片的预置数功能可获得任意进制的计数器. 三,选择题(每小题 2 分,共 20 分) 1,描述时序逻辑电路功能的两个必不可少的重要方程式是(B) . A,次态方程和输出方程 C,驱动方程和特性方程 A,00 A,同步和异步 A,同步和异步 A,四进制 B,01 B,次态方程和驱动方程 D,驱动方程和输出方程 C,10 D,11 C,二进制和十进制 C,二进制,十进制或任意进制 C,十六进制34(错) (对) (错) (错) (错) (对) (错) (对) (错) (对)2,由与非门组成的基本 RS 触发器不允许输入的变量组合 S
R 为(A) . 3,按各触发器的状态转换与时钟输入 CP 的关系分类,计数器可为(A)计数器. B,加计数和减计数 B,加计数,减计数 B,八进制 4,按计数器的进位制或循环模数分类,计数器可为(C)计数器. 5,四位移位寄存器构成扭环形计数器是(A)计数器. 6,存在空翻问题的触发器是(B) A,D 触发器 C,主从 JK 触发器 A,复位法B,钟控 RS 触发器 D,维持阻塞 D 触发器 B,预置数法 C,级联复位法 C,复位法构成的计数7,利用中规模集成计数器构成任意进制计数器的方法是(B) 8,不产生多余状态的计数器是(A) . A,同步预置数计数器 器 9,数码可以并行输入,并行输出的寄存器有(C) A,移位寄存器 B,数码寄存器 C,二者皆有 B,开关放电管的开关电平 D,置&0&端 R 的电平值 10,改变 555 定时电路的电压控制端 CO 的电压值,可改变(C) A,555 定时电路的高,低输出电平 C,比较器的阈值电压 四,简述题(共 10 分) 1,时序逻辑电路和组合逻辑电路的区别有哪些?(2 分) 答:主要区别有两点:时序逻辑电路的基本单元是触发器,组合逻辑电路的基本单 元是门电路;时序逻辑电路的输出只与现时输入有关,不具有记忆性,组合逻辑电路的 输出不仅和现时输入有关,还和现时状态有关,即具有记忆性. 2,何谓&空翻&现象?抑制&空翻&可采取什么措施?(3 分) 答: 在一个时钟脉冲为 &1& 期间, 触发器的输出随输入发生多次变化的现象称为 &空 翻& .空翻造成触发器工作的不可靠,为抑制空翻,人们研制出了边沿触发方式的主从型 JK 触发器和维持阻塞型的 D 触发器等等.这些触发器由于只在时钟脉冲边沿到来时发 生翻转,从而有效地抑制了空翻现象. 3,试述时序逻辑电路的分析步骤. 分) (3 答:时序逻辑电路的分析步骤一般有如下几点:①确定时序逻辑电路的类型.根据 电路中各位触发器是否共用一个时钟脉冲 CP 触发电路,判断电路是同步时序逻辑电路 还是异步时序逻辑电路.若电路中各位触发器共用一个时钟脉冲 CP 触发,为同步时序 .. 逻辑电路;若各位触发器的 CP 脉冲端子不同,就为异步时序逻辑电路;根据时序逻辑 .. 电路除 CP 端子外是否还有输入信号判断电路是米莱型还是莫尔型,如有其它输入信号 端子时,为米莱型时序逻辑电路,否则为莫尔型时序逻辑电路. ②根据已知时序逻辑电路,分别写出相应的驱动方程,次态方程,输出方程(注: , 还需要写出 莫尔型时序逻辑电路没有输出方程) 当所分析电路属于异步时序逻辑电路, 各位触发器的时钟方程. ③根据次态方程,时钟方程或输出方程,填写状态转换真值表或状态转换图. ④根据分析结果和转换真值表(或状态转换图) ,得出时序逻辑电路的逻辑功能.35B,异步预置数计数器 4,试述米莱型时序逻辑电路和莫尔型时序逻辑电路的最大区别有哪些?(2 分) 答: 米莱型时序逻辑电路和莫尔型时序逻辑电路的最大区别就是米莱型电路不仅含 有触发器,而且还含有其它类型的输入端子和门电路,而莫尔型电路仅含有触发器. 五,分析计算题(共 40 分) 1,试用 74LS161 集成芯片构成十二进制计数器.要求采用反馈预置法实现. 分) (7 解:用 74LS161 集成芯片构成十二进制计数器的电路如下图所示:2,电路及时钟脉冲,输入端 D 的波形如图 10-43 所示,设起始状态为&000& .试Q1DJ1 Q1 J2 Q2Q2J3 Q3Q3K1 Q1K2 Q 2K3 Q 3CP CP DQ1 Q2 Q3图 10-43 检测题 10.5.2 逻辑图画出各触发器的输出时序图,并说明电路的功能. (10 分) 解:分析: (1)电路为同步的米莱型时序逻辑电路; (2)各触发器的驱动方程:J1=D K1= D J2=Q1n K2= Q1nn Q2 +1 = Q1nJ3=Q1nn K3= Q2各触发器的次态方程: Q1n+1 = D nn Q3n +1 = Q2(3)根据上述方程,写出相应的逻辑功能真值表:CP1↓ 2↓ 3↓D0 1 0Q1n Q2n Q3n0 0 136Q1n+1 Q2n+1 Q3n+10 1 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 4↓001 00015↓ 0 0 0 1 0 0 0 从功能真值表中可看出, 该电路属于右移移位寄存器. 其时序逻辑图如图中红笔示. 3,写出图 10-44 逻辑图中各电路的次态方程. (每图 3 分,共 18 分)A CP1D C1 (a) 1 1J C1 1K (d)Q CP1D C1 (b)Q CP1D C1 (c)QQ CP1J C1 1K (e)Q CP1J C1 1K (f)QCP图 10-44 检测题 10.5.3 逻辑图 解: (a)图: Q n +1 = A (d)图: Q n +1 = Q n 表 10-14Q2n(b)图: Q n +1 = D n (e)图: Q n +1 = Q n 状态转换真值表(c)图: Q n +1 = Q n (f)图: Q n +1 = Q n4,根据表 10-14 所示状态转换真值表画出状态转换图和有效循环波形图. 分) (5Q1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+10 0 0 0 1 1 1 10 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 10 1 1 0 0 1 0 01 0 0 1 1 1 1 10 0 1 0 0 0 0 1解:由状态转换真值表画出状态转换图:Q2n Q1n Q0n有效循环是 010→101→110→010, 波形图如下:Q2n000 001010 100101 111110 011Q1n Q0n第 11 章 检测题 (共 80 分,100 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 23 分)37 1,一个存储矩阵有 64 行,64 列,则存储容量为 4096 个存储单元. 2,存储器容量的扩展方法通常有字 扩展,位 扩展和 字,位同时 扩展三种方式. 3,可编程逻辑器件 PLD 一般由 输入缓冲 , 与阵列 , 或阵列 , 输出缓冲 等 四部分电路组成.按其阵列和输出结构的不同可分为 PLA ,PAL 和 GAL 等基本类型. 4, 计算机中的 内存储器 和 高速缓冲存储器 统称主存, CPU 可直接对主存进行 访问. 内 存储器一般由半导体存储器构成,通常装在计算机 主板 上,存取速度快, 但容量有限; 高速缓冲 存储器位于内存与 CPU 之间, 一般用来解决 存取速度 与存储 容量之间的矛盾,可提高整个系统的运行速度. 5,计算机内存使用的类型主要是 随机存取 存储器和 可编程逻辑 器件.按其存 储信息的功能可分为 只读存储器 ROM 和随 随机存取存储器 RAM 两大类. 6,GAL16V8 主要有 简单型 , 复杂型 , 寄存器型 三种工作模式. 7,PAL 的与阵列 可编程 ,或阵列 固定 ;PLA 的与阵列 可编程 ,或阵列 可编 程 ;GAL 的与阵列 可编程 ,或阵列 固定 . 8,存储器的主要技术指标有 存储容量 , 存取速度 , 功耗 , 可靠性 和集成 度等. 9,RAM 主要包括 地址译码器 , 存储矩阵 和 读/写控制 电路等部分. 10,当 RAM 中的片选信号 CS = &1& 时,RAM 被禁止读写,处于保持状态;当CS = &0& 时,RAM 可在读/写控制输入 R/ W 的作用下作读出或写入操作.11,ROM 按照存储信息写入方式的不同可分为 固定 ROM, 可编程的 PROM, 可光擦除可编程 的EPROM和 可电擦除可编程 的E2PROM. 12,目前使用的 EPROM 可多次写入的存储单元是在 MOS 管中置入 浮置栅 的方 法实现的. 二,判断题(每小题 1 分,共 7 分) 1,可编程逻辑器件的写入电压和正常工作电压相同. 3,RAM 的片选信号 CS =&0&时被禁止读写. 4,EPROM 是采用浮栅技术工作的可编程存储器. 5,PLA 的与阵列和或阵列都可以根据用户的需要进行编程. 6,存储器的容量指的是存储器所能容纳的最大字节数. 7,1024×1 位的 RAM 中,每个地址中只有 1 个存储单元. 三,选择题(每小题 2 分,共 20 分) 1,图 11-15 输出端表示的逻辑关系为(A) . A,ACD C,B B, ACD D, B38(错) (错) (对) (对) (对) (对)&2,GAL可实现时序逻辑电路的功能,也可实现组合逻辑电路的功能. (对)A B C D图 11-15 2,利用电容的充电来存储数据,由于电路本身总有漏电,因此需定期不断补充充 电(刷新)才能保持其存储的数据的是(B) A,静态 RAM 的存储单元 3,关于存储器的叙述,正确的是(A) A,存储器是随机存储器和只读存储器的总称 B,存储器是计算机上的一种输入输出设备 C,计算机停电时随机存储器中的数据不会丢失 4,一片容量为 1024 字节×4 位的存储器,表示有(C)个存储单元. A,1024 A,1024 A,ROM A,ROM A,自保持 A,动态 A,动态 四,简答题: (10 分) 1,现有(1024B×4)RAM 集成芯片一个,该 RAM 有多少个存储单元?有多少条 地址线?该 RAM 含有多少个字?其字长是多少位?访问该 RAM 时,每次会选中几个 存储单元? 答:该 RAM 集成芯片有 4096 个存储单元;地址线为 10 根;含有 1024 个字,字长 是 4 位;访问该 RAM 时,每次会选中 4 个存储单元. 五,计算题: (每小题 10 分,共 20 分) 1,试用 ROM 实现下面多输出逻辑函数. B,4 B,4 C,4096 C,4096 D,8 D,8 C,PRAM C,完全译码器 5,一片容量为 1024 字节×4 位的存储器,表示有(A)个地址. 6,只能读出不能写入,但信息可永久保存的存储器是(A) B,RAM B,RAM B,栅极存储电荷 B,静态 B,静态 7,ROM 中译码矩阵固定,且可将所有输入代码全部译出的是(C) . 8,动态存储单元是靠(B)的功能来保存和记忆信息的. 9,利用双稳态触发器存储信息的 RAM 叫(B)RAM. 10,在读写的同时还需要不断进行数据刷新的是(A)存储单元. B,动态 RAM 的存储单元Y1 = ABC + ABC Y2 = ABC D + BC D + ABCD Y3 = ABC D + ABCD Y4 = ABC D + ABCD39 解: Y1 = ABC + A BCA B C1 1 1与阵列Y1或阵列Y2 = ABC D + BC D + ABCD = ABC D + ABC D + ABC D + ABCDA B C D1 1 1 1与阵列Y2或阵列Y3 = ABC D + ABCDA B C D1 1 1 1与阵列Y2或阵列Y4 = ABC D + ABCDA B C D1 1 1 1与阵列Y2 2,试用 1KB×1 位的 RAM 扩展成 1KB×4 位的存储器.说 明需要几片如图 11-16 所示的 RAM,画出接线图. 解:用 1KB×1 位的 RAM 扩展成 1KB×4 位的存储器, 需用 4 片如图 11-16 所示的 RAM 芯片,接线图为:40或阵列 I/O 1024×1R/W CS A9…A0…图 11-16 I/O0I/O1I/O2I/O3I/O 1024×1R/W CS A0 A9…A0I/O 1024×1R/W CS A9…A0I/O 1024×1R/W CS A9…A0I/O 1024×1R/W CS A9…A0…………
A9 CS R/W第 12 章 检测题 (共 80 分,100 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 21 分) 1,DAC 电路的作用是将 输入的数字 量转换成 与数字量成正比的输出模拟 量. ADC 电路的作用是将 输入的模拟 量转换成 与其成正比的输出数字 量. 2,DAC 电路的主要技术指标有 分辨率 , 绝对精度 和 非线性度 及 建立时间 等 ;ADC 电路的主要技术指标有 相对精度 , 分辨率 和 转换速度等 . 3,DAC 通常由 参考电压 , 译码电路 和 电子开关 三个基本部分组成.为了将 模拟电流转换成模拟电压,通常在输出端外加 运算放大器 . 4, 按解码网络结构的不同, DAC 可分为 R-2RT 形电阻 网络, R-2R 倒 T 形电阻 网 络和 权电阻 网络 DAC 等.按模拟电子开关电路的不同,DAC 又可分为 CMOS 开关 型和 双极型 开关型. 5,模数转换的量化方式有 四舍五入 法和 舍尾取整法 两种. 6,在模/数转换过程中,只能在一系列选定的瞬间对输入模拟量 采样 后再转换为 输出的数字量,通过 采样 , 保持 , 量化 和 编码 四个步骤完成. 7, 双积分 型 ADC 换速度较慢, 逐次逼近 型 ADC 转换速度高. 8, 逐次逼近 型 ADC 内部有数模转换器,因此 转换速度 快. 9, 倒T 型电阻网络DAC中的电阻只有 R 和 2R 两种, 权电阻 网络完全不同. 与 而且在这种DAC转换器中又采用了 高速电子开关 ,所以 转换速度 很高. 10, ADC0809 采用 CMOS 工艺制成的 8 位 ADC, 内部采用 逐次比较 结构形式. DAC0832 采用的是 CMOS 工艺制成的双列直插式单片 8 位数模转换器. 二,判断题(每小题 1 分,共 9 分) 1,DAC的输入数字量的位数越多,分辩能力越低. 2,原则上说,R-2R 倒 T 形电阻网络 DAC 输入和二进制位数不受限制. 3,若要减小量化误差 ε,就应在测量范围内增大量化当量δ.41(错) (对) (错) 4,量化的两种方法中舍尾取整法较好些. 5,ADC0809 二进制数据输出是三态的,允许直接连 CPU 的数据总线. 6,逐次比较型模数转换器转换速度较慢. 7,双积分型 ADC 中包括数/模转换器,因此转换速度较快. 8,δ 的数值越小,量化的等级越细,A/D 转换器的位数就越多. 9,在满刻度范围内,偏离理想转换特性的最大值称为相对精度. 三,选择题(每小题 2 分,共 20 分) 1,ADC 的转换精度取决于(A) . A,分辩率 B,转换速度 C,分辨率和转换速度 2,对于 n 位 DAC 的分辨率来说,可表示为(C) . A,(错) (对) (错) (错) (对) (错)1 2nB,1 2 n -1C,1 2 1n3,R-2R梯形电阻网络DAC中,基准电压源UR和输出电压u0的极性关系为(B) . A,同相 必须满足(A) . A,fS≥2fimax B,fS&fimax C,fS=fimax 5,如果ui=0～10V,Uimax=1V,若用ADC电路将它转换成n=3 的二进制数,采用四 舍五入量化法,其量化当量为(B) . A,1/8(V) B,2/15(V) C,1/4(V) C,权电阻 6,DAC0832 是属于(A)网络的 DAC. A,R-2R 倒 T 型电阻 A,较慢 B,很快 B,T 型电阻 C,极慢 7,和其它 ADC 相比,双积分型 ADC 转换速度(A) . 8,如果ui=0～10V,Uimax=1V,若用ADC电路将它转换成n=3 的二进制数,采用四 舍五入量化法的最大量化误差为(A) . A,1/15(V) A,8 位二进制数码 A,双积分型 四,计算设计题(共 35 分) 1,如图 12-12 所示电路中R=8K,RF=1K,UR=-10V,试求:42B,反相C,无关4,采样保持电路中,采样信号的频率fS和原信号中最高频率成分fimax之间的关系是B,1/8(V)C,1/4(V) C,4 位二进制数码9,ADC0809 输出的是(A) B,10 位二进制数码 B,逐次比较型 10,ADC0809 是属于(B)的 ADC. (1)在输入四位二进制数D=1001 时,网络输出u0=? (2)若u0=1.25V,则可以判断输入的四位二进制数D=?(10 分)URR/23d3R/22S3 S2 S1 S0iF iF―RF∞ +d2R/2uOd1R+d0 图 12-12 解:①图示电路X3～X0的状态为 1001,因此有: UR U
10 I3 = = = 10mA, I 0 = R = = 1.25mA, 3 8 R 8 R/2∑ I = 11.25mAU 0 =
IR F = 11.25 × 1 = 11.25V②若要使输出电压等于 1.25V,则I=I0=-1.25mA,即输入的四位二进制数D=0001. 输入 10 位二进制数字量为 () , 在倒T形电阻网络DAC中, UR=10V, 若 2, 试求其输出模拟电压为何值?(已知RF=R=10K) 分) (6 UR 10 U 0 =
10 (1 × 2 9 + 1 × 2 7 + 1 × 2 6 + 1 × 2 4 + 1 × 2 2 + 1 × 2 0 ) 2 2 解: 10 × 725 = ≈ 7.08V 1024 3,已知某一DAC电路的最小分辩电压 ULSB =40mV,最大满刻度输出电压 UFSR = 0.28V,试求该电路输入二进制数字量的位数n应是多少?(6 分) 解:QU LSB 40 1 = = n U FSR 280 2
Sn-221RIn―2IF― +∞ +∴2 = 8n=3如图 12-13 所示的权电阻 4, 网络DAC电路中,若n=4,UR= 5V,R=100Ω,RF=50Ω,试求 此电路的电压转换特性.若输入 四位二进制数D=1001,则它的S2 S1 S0
2n-3R I2 2n-2R 2n-1Ru0集成运放I1 I0电子开关 权电阻求和网络 43图 12-13 输出电压u0=?(8 分) 解:Q RF =R 2∴ u0 = UR 5 45 D =
4 (1× 2 3 + 1× 2 0 ) =
= 2.81V n 16 2 244
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出门在外也不愁小 . 3,实际电路中的元器件,其电特性往往 多元 而 复杂 ,而理想电路元件的电特 性则是 单一 和 确切 的. 4,电力系统中构成的强电电路,其特点是 大电流 , 大功率;电子技术中构成的 弱电电路的特点则是 小电流 , 小功率 . 5,常见的无源电路元件有 电阻元件 , 电感元件 和 电容元件 ;常见的有源电 路元件是 电压源元件 和 电流源元件 . 6,元件上电压和电流关系成正比变化的电路称为 线性 电路.此类电路中各支路 上的 电压 和 电流 均具有叠加性,但电路中的 功率 不具有叠加性. 7,电流沿电压降低的方向取向称为 关联 方向,这种方向下计算的功率为正值时, 说明元件 吸收 电能;电流沿电压升高的方向取向称为 非关联 方向,这种方向下计算 的功率为正值时,说明元件 供出 电能. 8,电源向负载提供最大功率的条件是 电源内阻 与 负载电阻 的数值相等,这种 情况称为电源与负载相 匹配 ,此时负载上获得的最大功率为 US2/4RS . 9, 电压 是产生电流的根本原因.电路中任意两点之间电位的差值等于这两点间 电压 .电路中某点到参考点间的 电压 称为该点的电位,电位具有 相对 性. 10,线性电阻元件上的电压,电流关系,任意瞬间都受 欧姆 定律的约束;电路中 各支路电流任意时刻均遵循 KCL 定律;回路上各电压之间的关系则受 束.这三大定律是电路分析中应牢固掌握的 三大基本 规律. 二,判断正误: (每小题 1 分,共 10 分) 1,电路分析中描述的电路都是实际中的应用电路. 2,电源内部的电流方向总是由电源负极流向电源正极. 3,大负载是指在一定电压下,向电源吸取电流大的设备. 4,电压表和功率表都是串接在待测电路中. 5,实际电压源和电流源的内阻为零时,即为理想电压源和电流源. 6,电源短路时输出的电流最大,此时电源输出的功率也最大. 8,负载上获得最大功率时,电源的利用率最高. 9,电路中两点的电位都很高,这两点间的电压也一定很大. 10,可以把 1.5V 和 6V 的两个电池相串联后作为 7.5V 电源使用.1KVL 定律的约( 错 ) ( 错 ) ( 对 ) ( 错 ) ( 错 ) ( 错 ) ( 错 ) ( 错 ) ( 错 )7,线路上负载并联得越多,其等效电阻越小,因此取用的电流也越少. 对 ) ( 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) 1,当元件两端电压与通过元件的电流取关联参考方向时,假设该元件(A)功率; 当元件两端电压与通过电流取非关联参考方向时,假设该元件(B)功率. A,吸收; A,负载电阻增大; B,发出. B,负载电阻减小; C,电源输出的电流增大. 2,一个输出电压几乎不变的设备有载运行,当负载增大时,是指(C) 3,电流源开路时,该电流源内部(B) A,有电流,有功率损耗; B,无电流,无功率损耗; C,有电流,无功率损耗. 4, 某电阻元件的额定数据为 &1K, 2.5W& 正常使用时允许流过的最大电流为 , (A) A,50mA; 其亮度情况是(B) A,100W 灯泡最亮; A,100V; 接,则(C) A,灯 D 将被烧毁; B,灯 D 特别亮;C,安培表被烧. 8,图 1-31 中如果安培表被短接,则(C) A,电灯不亮; B,电灯将被烧; C,不发生任何事故. 9,如果图 1-31 电路中电灯灯丝被烧断,则(B) A,安培表读数不变,伏特表读数为零; B,伏特表读数不变,安培表读数为零; C,安培表和伏特表的读数都不变. 10,如果图 1-31 电路中伏特表内部线圈烧断,则(D) A,安培表烧毁; B,电灯不亮; C,电灯特别亮; D,以上情况都不发生. 四,简述题: (每小题 3 分,共 24 分) 1,将一个内阻为 0.5,量程为 1A 的安培表误认为成伏特表,接到电压源为 10V, 内阻为 0.5 的电源上, 试问此时安培表中通过的电流有多大?会发生什么情况?你能说 说使用安培表应注意哪些问题吗? 答:安培表中通过的电流为:10÷(0.5+0.5)=10A 是其额定电流的 10 倍,安培 表会因过流而烧毁.使用安培表时一定要注意应串接在被测电路中. 2,在 4 盏灯泡串联的电路中,除 2 号灯不亮外其它 3 盏灯都亮.当把 2 号灯从灯 座上取下后,剩下 3 盏灯仍亮,问电路中出现了何故障?为什么? 答:电路在 2 号灯处发生了短路现象.因为当 2 号灯被短路时,它不起作用,所以 有它没它,整个线路仍是连通的,所以其它灯还亮.2B,2.5mA;C,250mA.5,有&220V,100W& &220V,25W&白炽灯两盏,串联后接入 220V 交流电源, B,25W 灯泡最亮; C,30V. A US D 图 1-31 V C,两只灯泡一样亮.6,已知电路中A点的对地电位是 65V,B点的对地电位是 35V,则UBA=(B) B,-30V; 7,图 1-31 中安培表内阻极低,伏特表电压极高,电池内阻不计,如果伏特表被短 3,如何理解电路的激励和响应?当电感元件和电容元件向外释放能量时,能否将 它们看作是电路激励? 答:激励就是在电路中激发电能的原因,响应则是电路中接受电能的表现.当电感 元件和电容元件向外释放能量时,可以看作是电路激励.例如一个充好电的电容器,把 它和一个电阻相接后,它就会通过这个电阻放电,这里它就是放电电路中的激励. 4,两个数值不同的电压源能否并联后&合成&一个向外供电的电压源?两个数值 不同的电流源能否串联后&合成&一个向外电路供电的电流源?为什么? 答:数值不同的电压源是不能并联合成的,因为这样连接在它们内部将引起环流; 两个数值不同的电流也不能串联连接,把它们串联时将造成小电流电源的过流现象. 5,何谓二端网络?有源二端网络?无源二端网络?对有源二端网络除源时应遵循 什么原则? 答:电路具有向外引出的两个端子时,就可称为二端网络.当二端网络含有电源时 移为有源二端网络;若二端网络中不含有电源就称作无源二端网络.对有源二端网络除 源时,应遵循:所有电压源用短接线代替,所有电流源开路处理. 6,什么叫一度电?一度电有多大作用? 答:1KWh=1 度电. 一度电可以让 1KW 的电机运行 1 个小时,可让 100W 的电灯 点燃 10 个小时,还可让 10W 的节能灯点燃 100 个小时. 7,如何测量某元件两端电压?如何测量某支路电流? 答:把高内阻的电压表并联在待测元件两端就可测量其电压,把低内阻的电流表串 接在待测支路中可测得该支路电流. 8,直流电路是否都是线性电路?线性电路的概念如何正确表述? 答:直流电路中若含有非线性元件时,就不是线性电路了.线性电路是指电路中所 有元件都是线性关系,与直流,交流,正弦,非正弦无关. 五,计算题: (共 26 分) 1, 在图 1-32 所示电路中, 已知电流I=10mA, I1=6mA,R1=3K,R2=1K,R3=2K.求电流 表A4和A5的读数是多少?(8 分) 解:对a列KCL方程:I-I1-I2=0 得I2=4mA 对左回路列KVL:6×3+2I3-4×1=0 得I3=-7mA A4=13mA A5=-3mA I a R2 I2 c R3 A5 I5 R1 I1 b A4 I4图 1-322,在图 1-33 所示电路中,有几条支路和结点?Uab和I各等于多少?(8 分) 解:3 条支路,两个结点,Uab和I都等于 0. 3, 分别用叠加定理和戴维南定理求解图 1-34 电路中的电流I3. S1=30V, S2=40V, 设U U R1=4Ω,R2=5Ω,R3=2Ω. (10 分) 解: (1)运用叠加定理3 当US1单独作用时,I3′≈3.95A;当US2单独作用时,I3&≈4.21A;I3≈8.16A (2)用戴维南定理:UOC≈34.44V,R0≈2.22,I3≈8.16A a I 2Ω + 6V - 1Ω 图 1-33 b + 12V - 1ΩI1 R15Ω + US1 -aI2 I3 R3 R2+ US2 -5b 图 1-34第 2 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 20 分) 1,正弦交流电的三要素是 最大值 , 角频率 和 初相 . 有效 值可用来确切反 映交流电的作功能力,其值等于与交流电 热效应 相同的直流电的数值. 2,已知正弦交流电压 u = 380 2 sin(314t
60°)V ,则它的最大值是 380 2 V,有 效值是380 V,频率为50 Hz,周期是0.02 s,角频率是 314 rad/s,相位为 314t-60°,初 相是 60 度,合 π/3 弧度. 3,实际电气设备大多为 感 性设备,功率因数往往 较低 .若要提高感性电路的功 率因数,常采用人工补偿法进行调整,即在 感性线路(或设备)两端并联适当电容 . 4,电阻元件正弦电路的复阻抗是 R ;电感元件正弦电路的复阻抗是 jXL ;电容元 件正弦电路的复阻抗是 -jXC ;多参数串联电路的复阻抗是 R+j(XL-XC) . 5,串联各元件上 电流 相同,因此画串联电路相量图时,通常选择 电流 作为参考 相量;并联各元件上 电压 相同,所以画并联电路相量图时,一般选择 电压 作为参考 相量. 6,电阻元件上的伏安关系瞬时值表达式为 i=u/R ,因之称其为 即时 元件;电感元 件上伏安关系瞬时值表达式为 u L = L di ,电容元件上伏安关系瞬时值表达式为 dt du iC = C C ,因此把它们称之为 动态 元件. dt 7, 能量转换过程不可逆的电路功率常称为 有功 功率; 能量转换过程可逆的电路功 率叫做 无功 功率;这两部分功率的总和称为 视在 功率. 8,电网的功率因数越高,电源的利用率就越 越充分 ,无功功率就越 越小 . 9,只有电阻和电感元件相串联的电路,电路性质呈 感 性;只有电阻和电容元件相4 串联的电路,电路性质呈 容 性. 10,当 RLC 串联电路发生谐振时,电路中 阻抗 最小且等于 电阻 R ;电路中电压 一定时 电流 最大,且与电路总电压 同相 . 二,判断正误: (每小题 1 分,共 10 分) 1,正弦量的三要素是指其最大值,角频率和相位. 2,正弦量可以用相量表示,因此可以说,相量等于正弦量. 3,正弦交流电路的视在功率等于有功功率和无功功率之和. 4,电压三角形,阻抗三角形和功率三角形都是相量图. 5,功率表应串接在正弦交流电路中,用来测量电路的视在功率. 6,正弦交流电路的频率越高,阻抗就越大;频率越低,阻抗越小. 7,单一电感元件的正弦交流电路中,消耗的有功功率比较小. 8,阻抗由容性变为感性的过程中,必然经过谐振点. 9,在感性负载两端并电容就可提高电路的功率因数. 10,电抗和电阻由于概念相同,所以它们的单位也相同. 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) 1,有&220V,100W& &220V,25W&白炽灯两盏,串联后接入 220V 交流电源, 其亮度情况是(B) A,100W 灯泡最亮; A, u = 380 sin 314 t V; B,25W 灯泡最亮; C,两只灯泡一样亮. 2,已知工频正弦电压有效值和初始值均为 380V,则该电压的瞬时值表达式为(B) B, u = 537 sin( 314 t + 45 ° ) V; C, u = 380 sin( 314 t + 90 ° ) V. 3,一个电热器,接在 10V 的直流电源上,产生的功率为 P.把它改接在正弦交流 电源上,使其产生的功率为 P/2,则正弦交流电源电压的最大值为(A) A,7.07V; B,5V; C,14V; D,10V. (错) (错) (错) (错) (错) (错) (错) (对) (错) (错)4,提高供电线路的功率因数,下列说法正确的是(D) A,减少了用电设备中无用的无功功率; B,可以节省电能; C,减少了用电设备的有功功率,提高了电源设备的容量; D,可提高电源设备的利用率并减小输电线路中的功率损耗. 5,已知 i1 = 10 sin( 314 t + 90 ° ) A, i 2 = 10 sin( 628 t + 30 ° )A,则(C) A,i1超前i260°; A,增大; A,28V; B,i1滞后i260°; B,减小; B,20V;5C,相位差无法判断. C,不变. C,2V.6,纯电容正弦交流电路中,电压有效值不变,当频率增大时,电路中电流将(A) 7,在RL串联电路中,UR=16V,UL=12V,则总电压为(B) 8,RLC串联电路在f0时发生谐振,当频率增加到 2f0时,电路性质呈(B) A,电阻性; B,电感性; C,电容性. 9,串联正弦交流电路的视在功率表征了该电路的(A) A,电路中总电压有效值与电流有效值的乘积; B,平均功率; C,瞬时功率最大值.. 10,实验室中的功率表,是用来测量电路中的(A) A,有功功率; B,无功功率; C,视在功率; D,瞬时功率.四,简述题: (每小题 3 分,共 12 分) 1,有&110V,100W&和&110V,40W&两盏白炽灯,能否将它们串联后接在 220 伏的工频交流电源上使用?为什么? 答:不能.因为把它们串联后接在 220V 的交流电源上时,由于瓦数大的灯丝电阻 小,瓦数小的灯丝电阻大,因此瓦数小的分压多,由于过电压易烧;瓦数大的分压少, 由于低于额定电压不能正常工作. 2,试述提高功率因数的意义和方法? 答:提高功率因数的意义是:一是提高供电设备的利用率,二是可以减少线路上的 功率损失.方法有自然补偿法和人工补偿法两种:自然补偿法就是避免感性设备的空载 和尽量减少其轻载;人工补偿法就是在感性线路两端并联适当电容(欠补偿) . 3,某电容器额定耐压值为 450 伏,能否把它接在交流 380 伏的电源上使用?为什 么? 接于交流 380V 的电源上使用时, 其最大值等于 537V, 答: 耐压值为 450V 的电容器, 即超过了电容器的耐压值,因此会被击穿而损坏,所以不能接在 380V 的电源上使用. 4,一位同学在做日光灯电路实验时,用万用表的交流电压挡测量电路各部分的电 压,实测路端电压为 220V,灯管两端电压U1=110V,镇流器两端电压U2=178V.即总 电压既不等于两分电压之和,又不符合U2=U12+U22,此实验结果如何解释? 答:因为日光灯管可以作为纯电阻元件,而镇流器只能看作是RL串联组合,它们的 端电压不同相位,因此其和为相量和,而且相量和表达式中的U2也是由其不同相位的铜 耗压降和电感压降构成的,正确的计算应为 U = (U 1 + U 2 cos
2 ) 2 + (U 2 sin
2 ) 2 . 五,计算分析题: (共 38 分) 1,试求下列各正弦量的周期,频率和初相,二者的相位差如何?(5 分) (1)3sin314t; (2)8sin(5t+17°) 解: (1)周期 T=0.02s,f=50Hz,初相 φ =0; (2)周期 T=1.256s,f=0.796Hz,初相 φ =17°.二者不同频率,相位差无法比较. 2,某电阻元件的参数为 8,接在 u = 220 2 sin 314 t V 的交流电源上.试求通过电6 阻元件上的电流 i,如用电流表测量该电路中的电流,其读数为多少?电路消耗的功率 是多少瓦?若电源的频率增大一倍,电压有效值不变又如何?(8 分) 解:I=U/R=220/8=27.5A,纯电阻电路 ui 同相,所以: i = 27 .5 2 sin 314 t A;电流 表测量的是有效值 27.5A, 电路消耗的功率 P=UI=220×27.5=6050W; 纯电阻电路与频率 无关,所以当频率增大一倍,电压有效值不变时电路消耗的功率不变. 3,某线圈的电感量为 0.1 亨,电阻可忽略不计.接在 u = 220 2 sin 314 t V 的交流 电源上. 试求电路中的电流及无功功率; 若电源频率为 100Hz, 电压有效值不变又如何? 写出电流的瞬时值表达式. 分) (8 解:ωL=314×0.1=31.4Q==1541V当电源频率增加一倍时,电路感 Q′==770.7V i=4.95sin(314t-90°)A抗增大一倍,即 2ωL=2×314×0.1=62.8I=U/2ωL=220/62.8≈3.5A4,利用交流电流表,交流电压表和交流单相功率表可以测量实际线圈的电感量. 设加在线圈两端的电压为工频 110V,测得流过线圈的电流为 5A,功率表读数为 400W. 则该线圈的电感量为多大?(9 分) 解:R=P/I2=400/25=16 |Z|=110/5=22 (ωL)2=222-162=228 5,如图 2-22 所示电路中,已知电阻R=6Ω,感抗XL=8Ω,电 源端电压的有效值US=220V.求电路中电流的有效值I. (8 分) 解:|Z|= 6 2 + 8 2 =10 L=48.1mH R~ uS图 2-22XLI=U/|Z|=220/10=22A第 3 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题(每空 0.5 分,共 20 分) 1,对称三相交流电是指三个 最大值 相等, 角频率 相同, 相位 上互差 120° 的 三个 单相正弦交流电 的组合. 2,三相四线制供电系统中,负载可从电源获取 线电压 和 相电压 两种不同的电 压值.其中 线电压 是 相电压 的 3 倍,且相位上超前与其相对应的 相电压 30° . 3,由发电机绕组首端引出的输电线称为 火线 ,由电源绕组尾端中性点引出的输 电线称为 零线 . 火线 与 火线 之间的电压是线电压, 火线 与 零线 之间的电压是 相电压.电源绕组作 Y 接时,其线电压是相电压的3 倍;电源绕组作 Δ 接时,线电压是相电压的 1 倍.对称三相 Y 接电路中,中线电流通常为 零 . 4,有一对称三相负载 Y 接,每相阻抗均为 22,功率因数为 0.8,测出负载中的电 流是 10A,那么三相电路的有功功率等于 1760W ;无功功率等于 1320V视在功率7 等于 2200VA .假如负载为感性设备,其等效电阻是 17.6 ;等效电感量是 42mH . 5,实际生产和生活中,工厂的一般动力电源电压标准为 380V ;生活照明电源电 压的标准一般为 220V ; 36V 伏以下的电压称为安全电压. 6,三相三线制电路中,测量三相有功功率通常采用 二瓦计 法. 7, 有功 功率的单位是瓦特, 无功 功率的单位是乏尔, 视在 功率的单位是伏 安. 8, 保护接地 适用于系统中性点不接地的低压电网; 保护接零 适用于系统中性 点直接接地的电网. 9,根据一次能源形式的不同,电能生产的主要方式有 火力发电 , 水力发电 , 风力发电和 核能发电 等. 10,三相负载的额定电压等于电源线电压时,应作 Δ 形连接,额定电压约等于电 源线电压的 0.577 倍时,三相负载应作 Y 形连接.按照这样的连接原则,两种连接方式 下,三相负载上通过的电流和获得的功率 相等 . 二,判断题(每小题 1 分,共 10 分) 1,三相四线制当负载对称时,可改为三相三线制而对负载无影响. 2,三相负载作 Y 形连接时,总有 U l = 3U P 关系成立. 3,三相用电器正常工作时,加在各相上的端电压等于电源线电压. 4,三相负载做 Y 接时,无论负载对称与否,线电流总等于相电流. 5,三相电源向电路提供的视在功率为: S = S A + S C + S C . 6,人无论在何种场合,只要所接触电压为 36V 以下,就是安全的. 7,中线的作用就是使不对称 Y 接三相负载的端电压保持对称. 8,三相不对称负载越接近对称,中线上通过的电流就越小. 9,为保证中线可靠,不能安装保险丝和开关,且中线截面较粗. 10,电能是一次能源. 三,选择题(每小题 2 分,共 12 分) 1,对称三相电路是指(C) A,三相电源对称的电路; B,三相负载对称的电路; C,三相电源和三相负载都是对称的电路. 2,三相四线制供电线路,已知作星形连接的三相负载中 A 相为纯电阻,B 相为纯 电感,C 相为纯电容,通过三相负载的电流均为 10 安培,则中线电流为(C) A,30A; A,不对称; B,10A; B,仍然对称;8(对) (错) (错) (对) (错) (错) (对) (对) (错) (错)C,7.32A. C,不一定对称.B3,在电源对称的三相四线制电路中,若三相负载不对称,则该负载各相电压(B) 4,三相发电机绕组接成三相四线制,测得三个相电压UA=UB=UC=220V,三个线 电压UAB=380V,UBC=UCA=220V,这说明(C) A,A 相绕组接反了; A,一个随时间变化的量; B,B 相绕组接反了; C,C 相绕组接反了. C,0. 5,三相对称交流电路的瞬时功率为是(B) B,一个常量,其值恰好等于有功功率; . 6,三相四线制中,中线的作用是(C) A,保证三相负载对称; C,保证三相电压对称; 四,问答分析题(共 30 分) 1,某教学楼照明电路发生故障,第二层和第三层楼的所有电灯突然暗淡下来,只有 第一层楼的电灯亮度未变,试问这是什么原因?同时发现第三层楼的电灯比第二层楼的 还要暗些,这又是什么原因?你能说出此教学楼的照明电路是按何种方式连接的吗?这 种连接方式符合照明电路安装原则吗?(8 分) 答:这个教学楼的照明电路是按三角形连接方式安装的.当第二层和第三层所有电 灯突然暗淡下来,而第一层楼电灯亮度未变时,是二层和三层之间的火线断了,二层和 三层构成了串联连接,端电压为线电压.第三层楼的灯比第二层楼的灯还亮些,是因为 三层楼开的灯少,总灯丝电阻大分压多的缘故.照明电路必须接成 Y 形三相四线制,显 然这种连接方式不符合照明电路安装原则. 2,对称三相负载作Δ接,在火线上串入三个电流表来测量线电流的数值,在线电压 380V 下,测得各电流表读数均为 26A,若 AB 之间的负载发生断路时,三个电流表的读 数各变为多少?当发生 A 火线断开故障时,各电流表的读数又是多少?(6 分) 答:若 AB 之间的负载发生断路时,AB 间的一相负载没有电流,A 和 B 火线上串 搛的电流表读数等于相电流 26/1.732=15A,C 火线上串接的电流表读数不变;当 A 火线 断开时,A 火线上串接的电流计数等于零,A,C 两相构成串联并且与 B 相负载相并, 由于负载对称,所以两支路电流相位相同,其值可以直接相加,即 B,C 火线上串接的 电流的读数为:15+7.5=22.5A. 3,指出图 3-15 所示电路各表读数.已知V1表的读数为 380V. 分) (8 AA2 VB,保证三相功率对称; D,保证三相电流对称.A 10ΩV1A1 A2 V2N CV1 A1A310Ω10Ω 10Ω10Ω 10ΩC BB (a) 图 3-159(b) 答: (a)图中:V1表读数 380V是线电压,V2表的读数是火线与零线之间的相电压 220V,Y接电路中A1表读数是线电流等于A2表读数相电流 220/10=22A,A3表读数是中线 电流,对称情况下中线电流为零. (b)图中:由于电路为三角形接法,所以V1表读数=V2表读数 380V,A2表读数是 相电流 380/10=38A,A1表读数是线电流,等于相电流的 1.732 倍即 65.8A. 4,手持电钻,手提电动砂轮机都采用 380V 交流供电方式.使用时要穿绝缘胶鞋, 带绝缘手套工作.既然它整天与人接触,为什么不用安全低压 36V 供电?(4 分) 答:虽然上述电动工具整天与人接触,但是由于它们所需动力源的功率较大,因此 低电压情况下不易实现电能与机械能之间的转换,因此必须采用动力电压 380V. 楼宇照明电路是不对称三相负载的实例. 说明在什么情况下三相灯负载的端电压 5, 对称?在什么情况下三相灯负载的端电压不对称?(4 分) 答:一般楼宇中的三相照明电路通常也是对称安装在三相电路中的,只要使用时保 证中线可靠,三相灯负载的端电压总是对称的;如果中线因故断开,三相灯负载又不对 称时,各相灯负载的端电压就会有高有低不再对称. 五,计算题(共 28 分) 1,一台三相异步电动机,定子绕组按Y接方式与线电压为 380 伏的三相交流电源相 连.测得线电流为 6 安,总有功功率为 3 千瓦.试计算各相绕组的等效电阻R和等效感 抗XL的数值. 分) (83000 ≈ 0.758 3 × 220 × 6 解: R = 36.7 × 0.758 ≈ 27.8Ω cos =380 ≈ 36.7Ω 3×6 X L = 36.7 × sin(arccos 0.758) ≈ 23.9Ω Z =2,已知三相对称负载连接成三角形,接在线电压为 220V 的三相电源上,火线上通 过的电流均为 17.3 安,三相功率为 4.5 千瓦.求各相负载的电阻和感抗. 分) (8 ≈ 0.683 Z = = 22Ω 解: 17.3 3 × 220 × 17.3 R = 22 × 0.683 ≈ 15Ω X L = 22 × sin(arccos 0.683) ≈ 16.1Ω cos
=3,三相对称负载,已知 Z=3+j4,接于线电压等于 380V 的三相四线制电源上,试 分别计算作星形连接和作三角形连接时的相电流,线电流,有功功率,无功功率,视在 功率各是多少?(8 分)U I P=17.424KW, Q=23.232KVar, S=29.04KVA 解: Y接时: P=220V,线=IP=220/5=44A,Δ 接 时 : UP=380V , IP=380/5=76A, I 线 =131.6A , P=51.984KW , Q=69.312KVar , S=86.64KVA 4,已知 u AB = 380 2 sin(314t + 60°) V ,试写出uBC,uCA,uA,uB,uC的解析式.B(4 分)10 解: u BC = 380 2 sin( 314t
60°) Vu A = 220 2 sin(314t
90°)V uC = 220 2 sin(314t + 30°)Vu CA = 380 2 sin(314t ) V u B = 220 2 sin(314t + 150°)V第 4 章 检测题 (共 80 分,100 分钟)一,填空题(每空 0.5 分,共 19 分) 1,变压器运行中,绕组中电流的热效应引起的损耗称为 铜 损耗;交变磁场在铁 心中所引起的 磁滞 损耗和 涡流 损耗合称为 铁 损耗. 其中 铁 损耗又称为不变损耗; 铜损耗称为可变损耗. 2,变压器空载电流的 有功 分量很小, 无功 分量很大,因此空载的变压器,其 功率因数 很低 ,而且是 感 性的. 3,电压互感器实质上是一个 降压 变压器,在运行中副边绕组不允许 短路 ;电 流互感器是一个 升压 变压器, 在运行中副绕组不允许 开路 . 从安全使用的角度出发, 两种互感器在运行中,其 副边 绕组都应可靠接地. 4,变压器是既能变换 电压 ,变换 电流 ,又能变换 阻抗 的电气设备.变压器 在运行中,只要 端电压的有效值 和 频率 不变,其工作主磁通Φ将基本维持不变. 5,三相变压器的原边额定电压是指其 原边线电压 值,副边额定电压指 副边线电 压 值. 6,变压器空载运行时,其 电流 很小而 铜 耗也很小,所以空载时的总损耗近似 等于 变压器的铁 损耗. 7,根据工程上用途的不同,铁磁性材料一般可分为 软磁性 材料; 硬磁性 材料和 矩磁性 材料三大类,其中电机,电器的铁芯通常采用 软 材料制作. 8,自然界的物质根据导磁性能的不同一般可分为 非磁性 物质和 铁磁性物质 两 大类.其中 非磁性 物质内部无磁畴结构,而 铁磁性 物质的相对磁导率大大于 1. 9, 磁通 经过的路径称为磁路.其单位有 韦伯 和 麦克斯韦 . 10,发电厂向外输送电能时,应通过 升压 变压器将发电机的出口电压进行变换后 输送;分配电能时,需通过 降压 变压器将输送的 电能 变换后供应给用户. 二,判断题(每小题 1 分,共 10 分) 1,变压器的损耗越大,其效率就越低. 2,变压器从空载到满载,铁心中的工作主磁通和铁耗基本不变. 3,变压器无论带何性质的负载,当负载电流增大时,输出电压必降低. 5,防磁手表的外壳是用铁磁性材料制作的. 6,变压器是只能变换交流电,不能变换直流电.11(对) (对) (错) (对) (对)4,电流互感器运行中副边不允许开路,否则会感应出高电压而造成事故. (对) 7,电机,电器的铁心通常都是用软磁性材料制作. 8,自耦变压器由于原副边有电的联系,所以不能作为安全变压器使用. 9,无论何种物质,内部都存在磁畴结构. 10,磁场强度 H 的大小不仅与励磁电流有关,还与介质的磁导率有关. 三,选择题(每小题 2 分,共 12 分) 1,变压器若带感性负载,从轻载到满载,其输出电压将会(B) A,升高; A,增大; B,降低; B,减小; C,不变. C,基本不变. B,副方匝数多,导线截面小 . 2,变压器从空载到满载,铁心中的工作主磁通将(C)(对) (对) (错) (错)3,电压互感器实际上是降压变压器,其原,副方匝数及导线截面情况是(A) A,原方匝数多,导线截面小; 4,自耦变压器不能作为安全电源变压器的原因是(B) A,公共部分电流太小; B,原副边有电的联系; 5,决定电流互感器原边电流大小的因素是 (D) A,副边电流; A,减少; B,副边所接负载; B,增大; C,变流比; D,被测电路. 6,若电源电压高于额定电压,则变压器空载电流和铁耗比原来的数值将(B) C,不变. 四,简述题(每小题 3 分,共 21 分) 1, 变压器的负载增加时, 其原绕组中电流怎样变化?铁芯中工作主磁通怎样变化? 输出电压是否一定要降低? 答:变压器负载增加时,原绕组中的电流将随着负载的增加而增大,铁芯中的工作 主磁通基本保持不变,输出电压随着负载的增加而下降. 2,若电源电压低于变压器的额定电压,输出功率应如何适当调整?若负载不变会 引起什么后果? 答:若电源电压低于变压器的额定电压,输出功率应向下调整,以适应电源电压的 变化.若负载不变,就会引起线路上过流现象,严重时会损坏设备. 3,变压器能否改变直流电压?为什么? 答:变压器是依据互感原理工作的,直流下不会引起互感现象,因此不能改变直流 电压. 4,铁磁性材料具有哪些磁性能? 答:铁磁性材料具有高导磁性,磁饱和性,剩磁性和磁滞性. 5,你能说出硬磁性材料的特点吗? 答:硬磁性材料由于磁滞回线包围的面积宽大,因此剩磁多,矫顽磁力大,不易磁 化,一经磁化又不易去磁,一般用来制做各种人造的永久磁体.12C,原副边有磁的联系. 6,为什么铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片?制做电机电器的芯子能否用整块铁 芯或不用铁心? 答:铁芯不用普通的薄钢片而用硅钢片是为了增强材料的电阻率和提高其导磁率. 制做电机电器的芯子是不能用整块铁芯或不用铁芯的.因为,用整块铁芯或不用铁芯造 成涡流损耗过大或不能满足电气设备小电流强磁场的要求.选用硅钢片叠压制成铁芯主 要是为了小电流获得强磁场的要求,同时最大程度地限制了涡流损耗. 7,具有铁芯的线圈电阻为 R,加直流电压 U 时,线圈中通过的电流 I 为何值?若 铁芯有气隙,当气隙增大时电流和磁通哪个改变?为什么?若线圈加的是交流电压,当 气隙增大时,线圈中电流和磁路中磁通又是哪个变化?为什么? 答:具有铁芯的线圈电阻为 R,加直流电压 U 时,线圈中通过的电流 I=U/R;若铁 芯有气隙,当气隙增大时电流不变,根据磁路欧姆定律可知,磁通减小.若线圈加的是 交流电压,当气隙增大时,根据主磁通原理可知,磁路中磁通不发生变化,根据磁路欧 姆定律,线圈中电流大大增加. 五,计算题(共 18 分) 1,一台容量为 20KVA 的照明变压器,它的电压为 V,问它能够正常供 应 220V,40W 的白炽灯多少盏?能供给 cos
= 0.6 ,电压为 220V,功率 40W 的日光 灯多少盏?(10 分) 解:能够正常供应 220V,40W 的白炽灯数为:2 盏; 能供给 cos = 0.6 ,220V,40W 的日光灯数为:2÷40=300 盏 副边所接负载电阻为 8Ω, 原边信号源电压为 10V, 2, 已知输出变压器的变比k=10, 内阻R0=200Ω,求负载上获得的功率. 分) (8 解:Z1r=102×8=800I1=10/(800+200)=0.01A I2=I1×10=0.1A P=0.12×8=0.08W第 5 章 检测题(共 100 分,120 分钟)一,填空题(每空 0.5 分,共 20 分) 1,异步电动机根据转子结构的不同可分为 鼠笼 式和 绕线 式两大类.它们的工 作原理 相同 . 鼠笼 式电机调速性能较差, 绕线 式电机调速性能较好. 2,三相异步电动机主要由 定子 和 转子 两大部分组成.电机的铁心是由相互绝 缘的 硅钢 片叠压制成.电动机的定子绕组可以联接成 Y 或 Δ 两种方式. 3,旋转磁场的旋转方向与通入定子绕组中三相电流的 相序 有关.异步电动机的 转动方向与 旋转磁场 的方向相同.旋转磁场的转速决定于电动机的 定子电流相序 . 4,电动机常用的两种降压起动方法是 Y-Δ 降压 起动和 自耦补偿降压 起动. 5,若将额定频率为 60Hz 的三相异步电动机,接在频率为 50Hz 的电源上使用,电13 动机的转速将会 大于 额定转速.改变 频率 或 电机极对数 可改变旋转磁场的转速. 6,转差率是分析异步电动机运行情况的一个重要参数.转子转速越接近磁场转速, 则转差率越 小 .对应于最大转矩处的转差率称为 临界 转差率. 7,降压起动是指利用起动设备将电压适当 降低 后加到电动机的定子绕组上进行 起动,待电动机达到一定的转速后,再使其恢复到 额定值 下正常运行. 8,异步电动机的调速可以用改变 极对数 , 电源频率 和 改变转差率 三种方法 来实现.其中 变频 调速是发展方向. 9,熔断器在电路中起 短路 保护作用;热继电器在电路中起 过载 保护作用.接 触器具有 欠压和失压 保护作用.上述三种保护功能均有的电器是 断路器 . 10,多地控制线路的特点是:起动按钮应 并 在一起,停止按钮应 串 在一起. 11,热继电器的文字符号是 FR ;熔断器的文字符号是 FU ;按钮的文字符号是 SB ;接触器的文字符号是 KM ;空气开关的文字符号是 QS . 12,三相鼠笼式异步电动机名称中的三相是指电动机的 定子绕组为三相 ,鼠笼式 是指电动机的 转子结构是鼠笼型 ,异步指电动机的 转速与旋转磁场转速不同步 . 二,判断题(每小题 1 分,共 10 分) 1,当加在定子绕组上的电压降低时,将引起转速下降,电流减小. 3,起动电流会随着转速的升高而逐渐减小,最后达到稳定值. 4,异步机转子电路的频率随转速而改变,转速越高,则频率越高. 5,电动机的额定功率指的是电动机轴上输出的机械功率. 6,电动机的转速与磁极对数有关,磁极对数越多转速越高. 7,鼠笼式异步机和绕线式异步机的工作原理不同. 8,三相异步机在空载下启动,启动电流小,在满载下启动,启动电流大. 9,三相异步电动机在满载和空载下起动时,起动电流是一样的. 10,单相异步机的磁场是脉振磁场,因此不能自行起动. 三,选择题(每小题 2 分,共 20 分) 1,电动机三相定子绕组在空间位置上彼此相差(B) A,60°电角度; A,过载保护; B,120°电角度; B,断路保护; C,180°电角度; C,短路保护; D,360°电角度. D,失压保护. 2,自动空气开关的热脱扣器用作(A) 3,交流接触器线圈电压过低将导致(B) A,线圈电流显著增大; C,铁心涡流显著增大; B,线圈电流显著减小; D,铁心涡流显著减小.14(错) (对) (错) (对) (错) (错) (对) (错) (对)2,电动机的电磁转矩与电源电压的平方成正比,因此电压越高电磁转矩越大. (错)4,热继电器作电动机的保护时,适用于(D) A,重载起动间断工作时的过载保护; C,频繁起动时的过载保护; A,大小; A,负载大小; C,电源频率; A,电压成正比; C,电压成反比; A,电压成正比; C,电压成反比; B,方向;B,轻载起动连续工作时的过载保护; D,任何负载和工作制的过载保护.5,三相异步电动机的旋转方向与通入三相绕组的三相电流(C)有关. C,相序; D,频率. 6,三相异步电动机旋转磁场的转速与(C)有关. B,定子绕组上电压大小; D,三相转子绕组所串电阻的大小. B,电压平方成正比; D,电压平方成反比. B,电压平方成正比; D,电压平方成反比. B,给转子绕组中通入直流电;7,三相异步电动机的最大转矩与(B)8,三相异步电动机的起动电流与起动时的(B)9,能耗制动的方法就是在切断三相电源的同时(D) A,给转子绕组中通入交流电; C,给定子绕组中通入交流电; D,给定子绕组中通入直流电. 10,Y-Δ 降压起动,由于起动时每相定子绕组的电压为额定电压的 1 倍,所以起 3 动转矩也只有直接起动时的(A)倍. A,1/3; B,0.866; C,3; D,1/9. 四,问题(每小题 4 分,共 28 分) 1,三相异步电动机在一定负载下运行,当电源电压因故降低时,电动机的转矩, 电流及转速将如何变化? 答:当电源电压因故降低时,T=TL的平衡被打破,转速下降,转差率上升,导致转 子电流增大, 定子电流增大, 增大的结果使电磁转矩重新上升以适应负载阻转矩的需要, 重新平衡时,转速将重新稳定,只是转速较前低些. 2,三相异步电动机电磁转矩与哪些因素有关?三相异步电动机带动额定负载工作时,若电源电压下降过多,往往会使电动机发热,甚至烧毁,试说明原因. 答:三相异步电动机的电磁转矩T=KTΦI2 cosφ2,由公式可看出,T与每极下工作主磁通的大小及转子电流的有功分量有关.当三相异步电动机带动额定负载工作时,若电源 电压下降过多时,导致电磁转矩严重下降,电动机转速下降甚至停转,从而造成转差率 大大上升,其结果使电动机的转子电流,定子电流都大幅增加,造成电动机过热甚至烧 毁. 3,有的三相异步电动机有 380/220V 两种额定电压,定子绕组可以接成星形或者三 角形,试问何时采用星形接法?何时采用三角形接法?15 答:三相异步电动机额定电压有 380/220V 两种时,说明它在 380V 线电压情况下定 子绕组要接成 Y 形,在 220V 线电压情况下定子绕组要接成 Δ 形,即同一台电动机无论 在哪种额定电压下,其每相绕组上的额定电压应保持相同. 4,在电源电压不变的情况下,如果将三角形接法的电动机误接成星形,或者将星 形接法的电动机误接成三角形,将分别出现什么情况? 答:如果将 Δ 接的电动机误接成 Y 形,当电源电压不变时,电动机各相绕组上的电 压和各相负载中的电流只有额定值的 0.577 倍,线电流只有额定值的 1/3,电动机将不能 正常工作;如果将 Y 接的电动机误接成 Δ 形,当电源电压不变时,电动机各相绕组上的 电压和各相负载中的电流则是额定值的 1.732 倍,线电流是额定值的 3 倍,因此电动机 将会因过电流而烧毁. 5,如何改变单相异步电动机的旋转方向? 答:若要改变单相异步电动机的旋转方向,只需将起动绕组和工作绕组的位置变换 一下即可. 6,接触器除具有接通和断开电路的功能外,还具有什么保护功能? 答:接触器除具有接通和断开电路的功能有,还具有欠压和失压保护功能. 7,当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时,此时在定子三相绕组 上加上额定电压,转子能否转动起来?为什么? 答:当绕线式异步电动机的转子三相滑环与电刷全部分开时,此时在定子三相绕组 上加上额定电压,转子也不能转动.因为,此时转子电路处开路状态,不能感应电流, 也不能成为载流导体而受力转动. 五,计算与设计题(共 22 分) 1,已知某三相异步电动机在额定状态下运行,其转速为 1430r/min,电源频率为 50Hz.求:电动机的磁极对数p,额定运行时的转差率SN,转子电路频率f2和转差速度Δn.解:电动机的额定转速总是接近同步转速的,因此判断此电机的n0=1500r/min,所 以可求得极对数p=2,额定运行时的转差率SN=()/,转子电路的频 率f2=sf1=0.047×50≈2.33Hz,转差速度Δn=r/min. 2,某 4.5KW三相异步电动机的额定电压为 380V,额定转速为 950r/min,过载系数 为 1.6.求(1)TN,TM; (2)当电压下降至 300V时,能否带额定负载运行? 解: (1)TN=/950≈45.2Nm TM= TNλ=45.2×1.6≈72.4 Nm (2)当电压下降至 300V时,300/380=78.9%UN,电机的电磁转矩与电压的平方 成正比,此时电动机产生的最大电磁转矩TM=72.4×0.Nm&TN,无法带额定负 载运行. 3,设计两台电动机顺序控制电路:M1起动后M2才能起动;M2停转后M1才能停转. 解:两台电动机的顺序控制电路设计思路:M1起动后M2才能起动,需在M2的起动 控制环节上加上一个互锁装置;M2停转后M1才能停转,需在M1的停止控制环节上加一16 个互锁装置,所以此电路如下: L1 L2 L3 QF FR SB3 KM2 KM1 KM2 FR SB4 SB2 KM2 M1 ~3 M2 ~3 SB1 KM1 KM2 KM2 KM1第 6 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 25 分) 1,N 型半导体是在本征半导体中掺入极微量的 五 价元素组成的.这种半导体内的 多数载流子为 自由电子 ,少数载流子为 空穴 ,不能移动的杂质离子带 正 电.P 型 半导体是在本征半导体中掺入极微量的 三 价元素组成的.这种半导体内的多数载流子 为 空穴 ,少数载流子为 自由电子 ,不能移动的杂质离子带 负 电. 2,三极管的内部结构是由 基 区, 发射 区, 集电 区及 发射 结和 集电 结组成 的.三极管对外引出电极分别是 基 极, 发射 极和 集电 极. 3, 结正向偏置时, PN 有利于 多数载流子 的 外电场的方向与内电场的方向 相反 , 扩散 运动而不利于 少子 的 漂移 ;PN 结反向偏置时,外电场的方向与内电场的方 向 相同 ,有利于 少子 的 漂移 运动而不利于 多子 的 扩散 ,这种情况下的电流称 为 反向饱和 电流. 4,PN 结形成的过程中,P 型半导体中的多数载流子 空穴 向 N 区进行扩散,N 型 半导体中的多数载流子 自由电子 向 P 区进行扩散.扩散的结果使它们的交界处建立 起一个 空间电荷区 ,其方向由 N 区指向 P 区. 空间电荷区 的建立,对多数载流子 的 扩散运动 起削弱作用,对少子的 漂移运动 起增强作用,当这两种运动达到动态平 衡时, PN 结 形成. 5,检测二极管极性时,需用万用表欧姆挡的 R×1K 档位,当检测时表针偏转度较17 大时,则红表棒接触的电极是二极管的 阴 极;黑表棒接触的电极是二极管的 阳 极. 检测二极管好坏时,两表棒位置调换前后万用表指针偏转都很大时,说明二极管已经被 击穿损坏 ;两表棒位置调换前后万用表指针偏转都很小时,说明该二极管已经 绝缘老 化不通. 6,单极型晶体管又称为 MOS 管.其导电沟道分有 N 沟道和 P 沟道. 7,稳压管是一种特殊物质制造的 面 接触型 硅晶体 二极管,正常工作应在特性曲 线的 反向击穿 区. 8,MOS 管在不使用时应避免 栅 极悬空,务必将各电极短接. 二,判断正误: (每小题 1 分,共 10 分) 1,P 型半导体中不能移动的杂质离子带负电,说明 P 型半导体呈负电性. 2,自由电子载流子填补空穴的&复合&运动产生空穴载流子. 3,用万用表测试晶体管时,选择欧姆档R×10K档位. 4,PN 结正向偏置时,其内外电场方向一致. 5,无论在任何情况下,三极管都具有电流放大能力. 6,双极型晶体管是电流控件,单极型晶体管是电压控件. 7,二极管只要工作在反向击穿区,一定会被击穿. 9,双极型三极管和单极型三极管的导电机理相同. 10,双极型三极管的集电极和发射极类型相同,因此可以互换使用. 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) . 1,单极型半导体器件是(C) A,二极管; A,三价; B,双极型三极管; B,四价; C,场效应管; D,六价. C,反向击穿状态; C,内部老化不通; C,少子漂移; D,任意状态. D,稳压管. 2,P 型半导体是在本征半导体中加入微量的(A)元素构成的. C,五价; 3,稳压二极管的正常工作状态是(C) . A,导通状态; A,已经击穿; A,多子扩散; 说明此三极管处在(A) . A,放大区; B,饱和区; C,截止区;18(错) (对)(错) (错) (错) (对) (错) (错) (错)8,当三极管的集电极电流大于它的最大允许电流ICM时,该管必被击穿. (错)B,截止状态; B,完好状态; B,少子扩散;4, 用万用表检测某二极管时, 发现其正, 反电阻均约等于 1K, 说明该二极管 (C) . D,无法判断. 5,PN 结两端加正向电压时,其正向电流是(A)而成. D,多子漂移.B6,测得NPN型三极管上各电极对地电位分别为VE=2.1V,VB=2.8V,VC=4.4V, D,反向击穿区. 7,绝缘栅型场效应管的输入电流(C) . A,较大; B,较小; C,为零; D,无法判断. C,正弦半波; D,仍为正弦波. 8,正弦电流经过二极管整流后的波形为(C) . A,矩形方波; B,等腰三角波; 9,三极管超过(C)所示极限参数时,必定被损坏. A,集电极最大允许电流ICM; C,集电极最大允许耗散功率PCM; A,发射结正偏,集电结正偏; C,发射结正偏,集电结反偏; 四,简述题: (每小题 4 分,共 28 分) 1,N 型半导体中的多子是带负电的自由电子载流子,P 型半导体中的多子是带正电 因此说 N 型半导体带负电, 型半导体带正电. P 上述说法对吗?为什么? 的空穴载流子, 答:这种说法是错误的.因为,晶体在掺入杂质后,只是共价键上多出了电子或少 了电子,从而获得了 N 型半导体或 P 型半导体,但整块晶体中既没有失电子也没有得电 子,所以仍呈电中性. 2,某人用测电位的方法测出晶体管三个管脚的对地电位分别为管脚①12V,管脚② 3V,管脚③3.7V,试判断管子的类型以及各管脚所属电极. 答:管脚③和管脚②电压相差 0.7V,显然一个硅管,是基极,一个是发射极,而管 脚①比管脚②和③的电位都高, 所以一定是一个 NPN 型硅管. 再根据管子在放大时的原 则可判断出管脚②是发射极,管脚③是基极,管脚①是集电极. 3,图 6-23 所示电路中,已知E=5V, u i = 10 sin ωt V,二极管为理想元件(即认为 正向导通时电阻R=0,反向阻断时电阻R=∞) ,试画出u0的波形. 答:分析:根据电路可知,当ui&E时,二极管导通u0=ui, 当ui&E时,二极管截止时,u0=E.所以u0的波形图如下图所 示: B,集―射极间反向击穿电压U(BR)CEO; D,管子的电流放大倍数 β . B,发射结反偏,集电结反偏; D,发射结反偏,集电结正偏.10,若使三极管具有电流放大能力,必须满足的外部条件是(C)u/10 5 0 u0 图 6-23ωtui4,半导体和金属导体的导电机理有什么不同?单极型和双极型晶体管的导电情况 又有何不同? 答:金属导体中只有自由电子一种载流子参与导电,而半导体中则存在空穴载流子19 和自由电子两种载流子,它们同时参与导电,这就是金属导体和半导体导电机理上的本 质不同点.单极型晶体管内部只有多数载流子参与导电,因此和双极型晶体管中同时有 两种载流子参与导电也是不同的. 5,图 6-24 所示电路中,硅稳压管DZ1的稳定电压为 8V,DZ2的稳定电压为 6V,正 向压降均为 0.7V,求各电路的输出电压U0.图 6-24 答: (a)图:两稳压管串联,总稳压值为 14V,所以U0=14V; (b)图:两稳压管并联,输出电压按小值计,因此U0=6V; (c)图:两稳压管反向串联,U0=8.7V; (d)图:两稳压管反向并联,可认为DZ1 截止不通,则U0=0.7V. 6,半导体二极管由一个 PN 结构成,三极管则由两个 PN 结构成,那么,能否将两 个二极管背靠背地连接在一起构成一个三极管?如不能,说说为什么? 答:将两个二极管背靠背地连接在一起是不能构成一个三极管的.因为,两个背靠 背的二极管,其基区太厚,不符合构成三极管基区很薄的内部条件,即使是发射区向基 区发射电子,到基区后也都会被基区中大量的空穴复合掉,根本不可能有载流子继续向 集电区扩散,所以这样的&三极管&是不会有电流放大作用的. 7,如果把三极管的集电极和发射极对调使用?三极管会损坏吗?为什么? 答:集电极和发射极对调使用,三极管不会损坏,但是其电流放大倍数大大降低. 因为集电极和发射极的杂技浓度差异很大,且结面积也不同. 五,计算分析题: (共 17 分) 1,图 6-25 所示三极管的输出特性曲线,试指出各区域名称并根据所给出的参数进 行分析计算. 分) (8 (1) U CE = 3V, B = 60 μA, C = ? I I20 (2) I C = 4mA, CE = 4V,I B = ? U (3) U CE = 3 V ,I B由40 ～ 60 μ A 时, = ? βIC (mA) 5 4 A 3 2 1100μA 80μA 60μAB40μA 20μA01234C5IB=0678UCE (V)图 6-25 解:A 区是饱和区,B 区是放大区,C 区是截止区. (1)观察图 6-25,对应IB=60μA,UCE=3V处,集电极电流IC约为 3.5mA;B(2)观察图 6-25,对应IC=4mA,UCE=4V处,IB约小于 80μA和大于 70μA;B(3)对应ΔIB=20μA,UCE=3V处,ΔIC≈1mA,所以β≈.B2,已知 NPN 型三极管的输入―输出特性曲线如图 6-26 所示,当U I (1) U BE = 0.7V, CE = 6V, C = ? U I (2) I B = 50μA, CE = 5V, C = ?(3) U CE = 6V, BE 从0.7V变到0.75V 时, I B 和I C的变化量,此时的 β = ? U 求 (9 分)IB (μA) 120 80 60 40 20 IC (mA) 10 8 6 4 2 UBE (V)100μA 80μA 60μA 40μA 20μAIB=00 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 )输入特性曲线0 1 2 3 4 5 6 7 8 (b)输出特性UCE (V)图 6-26 解: (1)由(a)曲线查得UBE=0.7V时,对应IB=30μA,由(b)曲线查得IC≈3.6mA; (2)由(b)曲线可查得此时IC≈5mA;21 (3)由输入特性曲线可知,UBE从 0.7V变到 0.75V的过程中,ΔIB≈30μA,由输出 特性曲线可知,ΔIC≈2.4mA,所以β≈.第 7 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: 每空 0.5 分,共 21 分) ( 1,基本放大电路的三种组态分别是: 共发射极 放大电路, 共集电极 放大电路 和 共基极 放大电路. 2,放大电路应遵循的基本原则是: 发射 结正偏; 集电 结反偏. 3,将放大器 输出信号 的全部或部分通过某种方式回送到输入端,这部分信号叫 做 反馈 信号.使放大器净输入信号减小,放大倍数也减小的反馈,称为 负 反馈;使 放大器净输入信号增加,放大倍数也增加的反馈,称为 正 反馈.放大电路中常用的负 反馈类型有 电压串联 负反馈, 电流串联 负反馈, 电压并联 负反馈和 电流并联 负 反馈. 4,射极输出器具有 电压增益 恒小于 1,接近于 1, 输入信号 和 输出信号 同相, 并具有 输入电阻 高和 输出电阻 低的特点. 5,共射放大电路的静态工作点设置较低,造成截止失真,其输出波形为 上 削顶. 若采用分压式偏置电路,通过 反馈环节 调节 合适的基极电位 ,可达到改善输出波形 的目的. 6,对放大电路来说,人们总是希望电路的输入电阻 越大 越好,因为这可以减轻 信号源的负荷.人们又希望放大电路的输出电阻 越小 越好,因为这可以增强放大电路 的整个负载能力. 7,反馈电阻RE的数值通常为 几十至几千欧 ,它不但能够对直流信号产生 负反馈 作用,同样可对交流信号产生 负反馈 作用,从而造成电压增益下降过多.为了不使交 流信号削弱,一般在RE的两端 并联一个约为几十微法的较大射极旁路电容CE . 8,放大电路有两种工作状态,当ui=0 时电路的状态称为 静 态,有交流信号ui输 入时,放大电路的工作状态称为 动 态.在 动 态情况下,晶体管各极电压,电流均包 含 直流 分量和 交流 分量.放大器的输入电阻越 大 ,就越能从前级信号源获得较大 的电信号;输出电阻越 小 ,放大器带负载能力就越强. 9,电压放大器中的三极管通常工作在 放大 状态下,功率放大器中的三极管通常 工作在 极限 参数情况下.功放电路不仅要求有足够大的 输出电压 ,而且要求电路中 还要有足够大的 输出电流 ,以获取足够大的功率. 10,晶体管由于在长期工作过程中,受外界 温度 及电网电压不稳定的影响,即使 输入信号为零时,放大电路输出端仍有缓慢的信号输出,这种现象叫做 零点 漂移.克 服 零点 漂移的最有效常用电路是 差动 放大电路.22 二,判断下列说法的正确与错误: (每小题 1 分,共 19 分) 1,放大电路中的输入信号和输出信号的波形总是反相关系. 2,放大电路中的所有电容器,起的作用均为通交隔直. 3,射极输出器的电压放大倍数等于 1,因此它在放大电路中作用不大. 4,分压式偏置共发射极放大电路是一种能够稳定静态工作点的放大器. 6,晶体管的电流放大倍数通常等于放大电路的电压放大倍数. 7,微变等效电路不能进行静态分析,也不能用于功放电路分析. 9,微变等效电路中不但有交流量,也存在直流量. 10,基本放大电路通常都存在零点漂移现象. 11,普通放大电路中存在的失真均为交越失真. 12,差动放大电路能够有效地抑制零漂,因此具有很高的共模抑制比. 14,输出端交流短路后仍有反馈信号存在,可断定为电流负反馈. 15,共射放大电路输出波形出现上削波,说明电路出现了饱和失真. 16,放大电路的集电极电流超过极限值ICM,就会造成管子烧损. 17,共模信号和差模信号都是电路传输和放大的有用信号. 18,采用适当的静态起始电压,可达到消除功放电路中交越失真的目的. 19,射极输出器是典型的电压串联负反馈放大电路. 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) 1,基本放大电路中,经过晶体管的信号有(C) . A,直流成分; A,直流信号; A,截止失真; A,电阻RB;B(错) (对) (错) (对) (错) (对) (错) (对) (错) (对) (对) (错) (错) (错) (对) (对)5,设置静态工作点的目的是让交流信号叠加在直流量上全部通过放大器. (对)8,共集电极放大电路的输入信号与输出信号,相位差为 180°的反相关系. (错)13,放大电路通常工作在小信号状态下,功放电路通常工作在极限状态下. (对)B,交流成分; B,交流信号;BC,交直流成分均有. C,交直流信号均有. C,晶体管被烧损. C,电阻RC. C,管子的极限参数. C,管子的工作效率.2,基本放大电路中的主要放大对象是(B) . 3,分压式偏置的共发射极放大电路中,若VB点电位过高,电路易出现(B) . B,饱和失真; B,电阻RE; . 4,共发射极放大电路的反馈元件是(B) 5,功放首先考虑的问题是(A) . A,管子的工作效率; B,不失真问题; 6,电压放大电路首先需要考虑的技术指标是(A) . A,放大电路的电压增益; B,不失真问题;23 7,射极输出器的输出电阻小,说明该电路的(A) A,带负载能力强; A,饱和失真;BB,带负载能力差; B,截止失真; B,饱和区;C,减轻前级或信号源负荷. C,交越失真.8,功放电路易出现的失真现象是(C) . 9,基极电流iB的数值较大时,易引起静态工作点Q接近(B) . A,截止区; C,死区. C,电压串联负反馈. 10,射极输出器是典型的(C) . A,电流串联负反馈; 四,简答题: (共 23 分) 1,共发射极放大器中集电极电阻RC起的作用是什么?(3 分) 答:RC起的作用是把晶体管的电流放大转换成放大器的电压放大. (4 分) 2, 放大电路中为何设立静态工作点?静态工作点的高, 低对电路有何影响? 答:设立静态工作点的目的是使放大信号能全部通过放大器.Q 点过高易使传输信 Q 号部分进入饱和区; 点过低易使传输信号部分进入截止区, 其结果都是信号发生失真. 3,指出图 7-21 所示各放大电路能否正常工作,如不能,请校正并加以说明. 分) (8 B,电压并联负反馈;RC C1+ RB2+VCC+VCCC +2TRB1 C1+ RB2C +2(a)(b) -VCCRB1 +C1 RB2RCTC2 +RB1 C1+ RB2RC+VCCC +2TRE(d)CE(c) 图 7-21 检测题 7-4-3 电路图答: a)图缺少基极分压电阻RB1,造成VB=UCC太高而使信号进入饱和区发生失真, ( 另外还缺少RE,CE负反馈环节,当温度发生变化时,易使放大信号产生失真; (b)图缺少集电极电阻RC,无法起电压放大作用,同时少RE,CE负反馈环节; (c)图中C1,C2的极性反了,不能正常隔直通交,而且也缺少RE,CE负反馈环节;24 (d)图的管子是 PNP 型,而电路则是按 NPN 型管子设置的,所以,只要把管子调 换成 NPN 型管子即可. 4,说一说零点漂移现象是如何形成的?哪一种电路能够有效地抑制零漂?(4 分) 答:直接耦合的多级放大电路,当输入信号为零时,输出信号电压并不为零的现象 称为零点漂移.晶体管参数受温度的影响是产生零漂的根本和直接原因.采用差动放大 电路可以有效地解决零漂问题. 5,为削除交越失真,通常要给功放管加上适当的正向偏置电压,使基极存在的微 小的正向偏流,让功放管处于微导通状态,从而消除交越失真.那么,这一正向偏置电 压是否越大越好呢?为什么?(4 分) 答:这一正向电压较小,仅使两个管子都工作在微导通状态即可.因为,交越失真 实际上是两个功放管都存在正向死区电压造成的,消除交越失真,实际上就是解决死区 电压的问题.如果这一正向偏置电压大于死区电压较多,势必造成两个功放管不能正常 工作. 五,计算题: (共 17 分)R R 如图 7-22 所示分压式偏置放大电路中, 1, 已知RC=3.3K, B1=40K, B2=10K, RE=1.5K,β=70.求静态工作点IBQ,ICQ和UCEQ. 分,图中晶体管为硅管) (8+25VC1RB1RC+C2+uiRB2RECEu0图 7-22检测题 7-5-1 电路图25 × 10 5
0.7 ≈ 2.87 mA I CQ ≈ I EQ = = 5V 40 + 10 1.5 2.87 解:静态工作点为: I B = ≈ 40 μA 1 + 70 U CE = 25
2.87(3.3 + 1.5) ≈ 11.2V VB =2,画出图 2-22 所示电路的微变等效电路,并对电路进行动态分析.要求解出电路 的电压放大倍数Au,电路的输入电阻ri及输出电阻r0. 分) (9 解:图 7-22 的微变等效电路如下图所示.25 ii RB1 RB2ibβibui RC rbe u0动态分析: rbe = 300 Ω + (1 + 70 ) 26 mV2.87mA≈ 943 Ωr0=RC=3.3Kri=RB1// RB2// rbe=4//943≈843Au =
βRC 3300 = 70 ≈ 245 rbe 943第 8 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 20 分) 1,若要集成运放工作在线性区,则必须在电路中引入 深度负 反馈;若要集成运 放工作在非线性区,则必须在电路中引入 正 反馈或者在 开环工作 状态下.集成运放 工作在线性区的特点是输入电流 等于零和 输出电阻 等于零;工作在非线性区的特点: 一是输出电压只具有 两种 状态和净输入电流等于 零 ;在运算放大器电路中,集成运 放工作在 线性 区,电压比较器工作在 非线性 区. 2,集成运算放大器具有 同相 和 反相 两个输入端,相应的输入方式有 同相 输 入, 反相 输入和 双端 输入三种. 3,理想运算放大器工作在线性区时有两个重要特点:一是差模输入电压 相等 , 称为 虚短 ;二是输入电流 等于零 ,称为 虚断 . 4,理想集成运放的Au0= ∞ ,ri= ∞ ,ro= 0 ,KCMR= ∞ . 5, 反相 比例运算电路中反相输入端为虚地, 同相 比例运算电路中的两个输入 端电位等于输入电压. 同相 比例运算电路的输入电阻大, 反相 比例运算电路的输入 电阻小. 6, 同相 比例运算电路的输入电流等于零, 反相 比例运算电路的输入电流等于 流过反馈电阻中的电流. 同相 比例运算电路的比例系数大于 1,而 反相 比例运算电 路的比例系数小于零. 7, 同相输入 运算电路可实现Au&1 的放大器, 反相输入 运算电路可实现Au&0 的放大器, 微分 运算电路可将三角波电压转换成方波电压. 8, 滞回 电压比较器的基准电压UR=0 时,输入电压每经过一次零值,输出电压就 要产生一次 跃变 ,这时的比较器称为 过零 比较器.26 9,集成运放的非线性应用常见的有 单门限比较器 , 滞回比较器 和 方波 发生 器. 10, 滞回 比较器的电压传输过程中具有回差特性. 二,判断下列说法的正确与错误: (每小题 1 分,共 10 分) 1,电压比较器的输出电压只有两种数值. 2,集成运放使用时不接负反馈,电路中的电压增益称为开环电压增益. 3, &虚短&就是两点并不真正短接,但具有相等的电位. 4, &虚地&是指该点与&地&点相接后,具有&地&点的电位. 5,集成运放不但能处理交流信号,也能处理直流信号. 6,集成运放在开环状态下,输入与输出之间存在线性关系. 7,同相输入和反相输入的运放电路都存在&虚地&现象. 8,理想运放构成的线性应用电路,电压增益与运放本身的参数无关. 9,各种比较器的输出只有两种状态. 10,微分运算电路中的电容器接在电路的反相输入端. 三,选择题: (每小题 2 分,共 20 分) 1,理想运放的开环放大倍数Au0为(A) ,输入电阻为(A) ,输出电阻为(B) . A,∞; A,扁平式; A,反相放大器; A,虚短与虚地; A,正反馈与负反馈; A,同相; A,虚地; A,一种; A,反相输入端; B,0; B,圆壳式; B,差分放大器; B,虚断与虚短; B,线性与非线性; B,反相; B,虚断; B,两种; B,同相输入端;27(对) (错) (对) (错) (对) (错) (错) (错) (对) (对)C,不定. C,双列直插式. C,电压比较器. C,断路与短路. C,虚断和虚短.2,国产集成运放有三种封闭形式,目前国内应用最多的是(C) . 3,由运放组成的电路中,工作在非线性状态的电路是(C) . 4,理想运放的两个重要结论是(B) . 5,集成运放一般分为两个工作区,它们分别是(B) . 6, (B)输入比例运算电路的反相输入端为虚地点. C,双端. C,虚断和虚短. C,三种. C,反相端与输出端之间. 7,集成运放的线性应用存在(C)现象,非线性应用存在(B)现象. 8,各种电压比较器的输出状态只有(B) . 9,基本积分电路中的电容器接在电路的(C) . 10,分析集成运放的非线性应用电路时,不能使用的概念是(B) . A,虚地; 四,问题: (共 20 分)B,虚短;C,虚断.1,集成运放一般由哪几部分组成?各部分的作用如何?(4 分) 答:集成运放一般由输入级,输出级和中间级及偏置电路组成.输入级一般采用差 动放大电路,以使运放具有较高的输入电阻及很强的抑制零漂的能力,输入级也是决定 运放性能好坏的关键环节;中间级为获得运放的高开环电压放大倍数(103～107) ,一般 采用多级共发射极直接耦合放大电路;输出级为了具有较低的输出电阻和较强的带负载 能力,并能提供足够大的输出电压和输出电流,常采用互补对称的射极输出器组成;为 了向上述三个环节提供合适而又稳定的偏置电流,一般由各种晶体管恒流源电路构成偏 置电路满足此要求. 2,何谓&虚地&?何谓&虚短&?在什么输入方式下才有&虚地&?若把&虚地& 真正接&地& ,集成运放能否正常工作?(4 分) 答:电路中某点并未真正接&地& ,但电位与&地&点相同,称为&虚地& ;电路中两 ,若把&虚地&真正接&地& ,如 点电位相同,并没有真正用短接线相连,称为&虚短& 反相比例运放,把反相端也接地时,就不会有ii=if成立,反相比例运算电路也就无法正常 工作. 3,集成运放的理想化条件主要有哪些?(3 分) 答:集成运放的理想化条件有四条:①开环差模电压放大倍数AU0=∞;②差模输入 电阻rid=∞;③开环输出电阻r0=0;④共模抑制比KCMR=∞. 4,在输入电压从足够低逐渐增大到足够高的过程中,单门限电压比较器和滞回比 较器的输出电压各变化几次?(3 分) 答:在输入电压从足够低逐渐增大至足够高的过程中,单门限电压比较器和滞回比 较器的输出电压均只跃变一次. 5,集成运放的反相输入端为虚地时,同相端所接的电阻起什么作用?(3 分) 答:同相端所接电阻起平衡作用. 6,应用集成运放芯片连成各种运算电路时, 为什么首先要对电路进行调零?(3 分) 答:调零是为了抑制零漂,使运算更准确. 五,计算题: (共 30 分) 1,图 3-17 所示电路为应用集成运放组成的 测量电阻的原理电路,试写出被测电阻Rx与电压 表电压U0的关系. (10 分) 解: 从电路图来看, 此电路为一反相比例运 算电路,因此:28 10V + 1MΩ - Rx∞+ V U0图 3-17 检测题 5.2 电路图 U0 = Rx × 10 = 10 5 Rx 6 102,图 8-18 所示电路中,已知R1=2K Ω ,Rf= 5K Ω ,R2=2K Ω ,R3=18K Ω ,Ui=1V,求输出电 (10 分) 压Uo. 解:此电路为同相输入电路.U = U+ =18 × 1 = 0.9V 2 + 18图 8-185 U 0 = (1 + ) × 0.9 = 3.15V 23,图 8-19 所示电路中,已知电阻Rf =5R1,输入电压Ui=5mV,求输出电压U0. (10 分)图 8-19 解:U01=Ui=5mV= Ui2,第二级运放是反向比例运算电路,所以:U0 = 5 R1 U i2 = 5 × 5 = 25mV R1第 9 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 22 分) 1,在时间上和数值上均作连续变化的电信号称为 模拟 信号;在时间上和数值上离 散的信号叫做 数字 信号. 2,在正逻辑的约定下, &0&表示 低 &1&表示 高 电平, 电平. 3,数字电路中,输入信号和输出信号之间的关系是 逻辑 关系,所以数字电路也称 为 逻辑 电路.在 逻辑 关系中,最基本的关系是 与逻辑 , 或逻辑 和 非逻辑 关系, 对应的电路称为 与 门, 或 门和 非 门. 4,功能为有1出1,全0出0门电路称为 或 门; 相同出0,相异出1 功能的门电路是 异或门;实际中 与非 门应用的最为普遍.29 5,三态门除了 &1& 态, &0& 态,还有第三种状态 高阻 态. 6,使用 三态 门可以实现总线结构;使用 OC 门可实现&线与&逻辑. 7,一般TTL门和CMOS门相比, TTL 门的带负载能力强, CMOS 门的抗干扰能 力强. 8,最简与或表达式是指在表达式中 与项 最少,且 变量 也最少. 9,在化简的过程中,约束项可以根据需要看作 0 或 1 . 10,TTL门输入端口为 与 逻辑关系时,多余的输入端可 悬空 处理;TTL门输入端 口为 或 逻辑关系时,多余的输入端应接 低电平 ;CMOS门输入端口为&与&逻辑关系 时, 多余的输入端应接 高 电平, &或& 具有 逻辑端口的CMOS门多余的输入端应接 低 电 平;即CMOS门的输入端不允许 悬空 . 11,用来表示各种计数制数码个数的数称为 基数 ,同一数码在不同数位所代表的 位权 不同.十进制计数各位的 基 是10, 位权 是10的幂. 12, 8421 BCD码和 2421 码是有权码; 余3 码和 格雷 码是无权码. 13,卡诺图是将代表 最小项 的小方格按 相邻 原则排列而构成的方块图. 二,判断正误题(每小题1分,共8分) 1,组合逻辑电路的输出只取决于输入信号的现态. 2,3线―8线译码器电路是三―八进制译码器. 4,编码电路的输入量一定是人们熟悉的十进制数. 5,74LS138集成芯片可以实现任意变量的逻辑函数. 6,组合逻辑电路中的每一个门实际上都是一个存储单元. (对) (错) (错) (错) (错)3,已知逻辑功能,求解逻辑表达式的过程称为逻辑电路的设计. (错)7,74系列集成芯片是双极型的,CC40系列集成芯片是单极型的. (对) 8,无关最小项对最终的逻辑结果无影响,因此可任意视为0或1. (对) 三,选择题(每小题2分,共20分) 1,逻辑函数中的逻辑&与&和它对应的逻辑代数运算关系为(B) . A,逻辑加 A,1011110 A, A + B A,2个 A,4个 B,逻辑乘 B,1100010 B, A
B B,3个 B,8个 C,逻辑非 C,1100100 C, A
B + B C,4个 C,10个302. ,十进制数100对应的二进制数为(C) . D, D, A B + A D,8个 D,16个 3,和逻辑式 AB 表示不同逻辑关系的逻辑式是(B) . 4,八输入端的编码器按二进制数编码时,输出端的个数是(B) . 5,四输入的译码器,其输出端最多为(D) . 6,当74LS148的输入端 I 0 ~ I 7 按顺序输入时,输出 Y2 ~ Y0 为(B) . A,101 A,与非门 A,与门 A,二进制 A,74LS48 四,简述题(共8分) 1, 组合逻辑电路有何特点?分析组合逻辑电路的目的是什么?简述分析步骤. (4分) 答:组合逻辑电路的特点是输出仅取决于输入的现态.分析组合逻辑电路的目的是 找出已知组合逻辑电路的功能,分析的步骤为四步:①根据已知逻辑电路图用逐级递推 法写出对应的逻辑函数表达式;②用公式法或卡诺图法对的写出的逻辑函数式进行化简, 得到最简逻辑表达式;③根据最简逻辑表达式,列出相应的逻辑电路真值表;④根据真 值表找出电路可实现的逻辑功能并加以说明,以理解电路的作用. 2,何谓编码?何谓译码?二进制编码和二―十进制编码有何不同?(4分) 答: 编码就是把人们熟悉的特定信息编成机器识别的二进制代码的过程; 译码则是编 码的逆过程,就是把机器识别的二进制代码还原成人们识别的特定信息.二―十进制编 码则每四位二进制数对应一个十进制数,其中具有无效码;而二进制编码则不具有无效 码. 五,分析题(共12分) 1,图9-42所示是uA,uB两输入端门的输入波形,试画BB,010 B,或门 B,TTL与非门 B,八进制 B,74LS138C,001 C,或非门D,110 D,异或门 D,或非门 D,十六进制 D,TS5477,一个两输入端的门电路,当输入为1和0时,输出不是1的门是(D) . 8,多余输入端可以悬空使用的门是(B) . C,CMOS与非门 C,十进制 C,74LS148 9,数字电路中机器识别和常用的数制是(A) . 10,能驱动七段数码管显示的译码器是(A) .uA出对应下列门的输出波形. (4分) ①与门 ②与非门 ③或非门 ④异或门 解:对应输入波形,可画出各门的输出 波形如右图红笔所示.与门uBtt图 9-42与非门 或非门 异或门31 2,写出图9-43所示逻辑电路的逻辑函数表达式. (8分)A B C D ≥1 C& =1FA B 1≥1&≥1F(a) 图 9-43 9.5.2 逻辑电路图 解: (a)图逻辑函数表达式: F = AD + AB C + AD + C D (b)图逻辑函数表达式: F = A B + BC 六,计算画图题(共22分) 1,化简下列逻辑函数(16分) ① F = ( A + B)C + AB = AB + C ② F = AC + AB + BC = AC + B(b)③ F = ABC + ABC + ABC + ABC + ABC = AB + A B + BC ④ F = A + BC + AB + B C D = AB + BC + BD ⑤ F = ( A + B )C + AC + AB + BC = C + A + B ⑥ F = AB + BC + BC = AB + C ⑦ F = ( A , , C , D ) = ∑ m ( 0, 6, 7, 8, 12, 14, 15) A B C + AC D + BC = B 1, ⑧F= ( A, , C , D ) = B 1, ∑ m ( 0, 5, 7, 8, 14, 15 )+ ∑ d ( 3 , 9, 12 )= AD + BC + ABC + AC D2, (365)10=(=(555)8=(16D)16 (3分) (=(29.5)10=(35.4)8=(1D.8)16 (3分) 3, 七,设计题(共8分) 1,画出实现逻辑函数 F = AB + ABC + AC 的逻辑电路. (4分) 设计:本题逻辑函数式可化为最简式为 F = AB + C 2,设计一个三变量一致的逻辑电路. (4分)A B C&≥1A B C& 1 1 1≥1F&F32 *应用能力训练附加题:用与非门设计一个组合逻辑电路,完成如下功能:只有当三 个裁判(包括裁判长)或裁判长和一个裁判认为杠铃已举起并符合标准时,按下按键, 使灯亮(或铃响) ,表示此次举重成功,否则,表示举重失败. 解:附加题显然是一个三变量的多数表决电路.其中三个裁判为输入变量,按键为输 出变量.普通裁判同意为1分,裁判长A同意为2分,满3分时F为1,同意举重成功;不足3 分F为0,表示举重失败. 真值表为: A 0 0 0 0 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 0 0 0 0 1 1 1相应逻辑表达式为: F = ABC + ABC + ABC = AC + AB = AB ACA B C& & &F第 10 章 检测题 (共 100 分,120 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 20 分) 1,两个与非门构成的基本 RS 触发器的功能有 置 0 , 置 1 和 保持 .电路中不 允许两个输入端同时为 0 ,否则将出现逻辑混乱. 2, 钟控 RS 触发器具有&空翻&现象,且属于 电平 触发方式的触发器;为抑制 &空翻& ,人们研制出了 边沿 触发方式的 JK 触发器和 D 触发器. 3,JK 触发器具有 置 0 , 置 1 , 保持 和 翻转 四种功能.欲使 JK 触发器实现Q n +1 = Q n 的功能,则输入端 J 应接 1 ,K 应接 1 .4,D 触发器的输入端子有 1 个,具有 置 0 和 置 1 的功能. 5,时序逻辑电路的输出不仅取决于 输入 的状态,还与电路 已存 的现态有关. 6,组合逻辑电路的基本单元是 门电路 ,时序逻辑电路的基本单元是 触发器 . 7,触发器的逻辑功能通常可用特征方程 , 功能真值表 , 状态图和 时序图 四33 种方法来描述. 8,JK 触发器的次态方程为 Q n +1 = J Q n + K QD 触发器的次态方程为 Q n +1 = D n . 9,寄存器可分为 数码 寄存器和 移位 寄存器,集成 74LS194 属于 四位双向 移 位寄存器.用四位移位寄存器构成环行计数器时,有效状态共有 4 个;若构成扭环计数 器时,其有效状态是 8 个. 10,构成一个六进制计数器最少要采用 三 位触发器,这时构成的电路有 6 个有 效状态, 2 个无效状态. 11,施密特触发器具有 回差 特性,主要用于脉冲波形的 产生 和 变换 . 12,74LS161 是一个 16 个管脚的集成计数器,用它构成任意进制的计数器时,通 常可采用 反馈清零 法和 反馈预置 法. 二,判断题(每小题 1 分,共 10 分) 1,仅具有保持和翻转功能的触发器是 RS 触发器. 2,使用 3 个触发器构成的计数器最多有 8 个有效状态. 3,同步时序逻辑电路中各触发器的时钟脉冲 CP 不一定相同. 4,利用一个 74LS90 可以构成一个十二进制的计数器. 5,用移位寄存器可以构成 8421BCD 码计数器. 6,555 电路的输出只能出现两个状态稳定的逻辑电平之一. 7,施密特触发器的作用就是利用其回差特性稳定电路. 8,莫尔型时序逻辑电路中只有触发器而没有门电路. 9,十进制计数器是用十进制数码&0～9&进行计数的. 10,利用集成计数器芯片的预置数功能可获得任意进制的计数器. 三,选择题(每小题 2 分,共 20 分) 1,描述时序逻辑电路功能的两个必不可少的重要方程式是(B) . A,次态方程和输出方程 C,驱动方程和特性方程 A,00 A,同步和异步 A,同步和异步 A,四进制 B,01 B,次态方程和驱动方程 D,驱动方程和输出方程 C,10 D,11 C,二进制和十进制 C,二进制,十进制或任意进制 C,十六进制34(错) (对) (错) (错) (错) (对) (错) (对) (错) (对)2,由与非门组成的基本 RS 触发器不允许输入的变量组合 S
R 为(A) . 3,按各触发器的状态转换与时钟输入 CP 的关系分类,计数器可为(A)计数器. B,加计数和减计数 B,加计数,减计数 B,八进制 4,按计数器的进位制或循环模数分类,计数器可为(C)计数器. 5,四位移位寄存器构成扭环形计数器是(A)计数器. 6,存在空翻问题的触发器是(B) A,D 触发器 C,主从 JK 触发器 A,复位法B,钟控 RS 触发器 D,维持阻塞 D 触发器 B,预置数法 C,级联复位法 C,复位法构成的计数7,利用中规模集成计数器构成任意进制计数器的方法是(B) 8,不产生多余状态的计数器是(A) . A,同步预置数计数器 器 9,数码可以并行输入,并行输出的寄存器有(C) A,移位寄存器 B,数码寄存器 C,二者皆有 B,开关放电管的开关电平 D,置&0&端 R 的电平值 10,改变 555 定时电路的电压控制端 CO 的电压值,可改变(C) A,555 定时电路的高,低输出电平 C,比较器的阈值电压 四,简述题(共 10 分) 1,时序逻辑电路和组合逻辑电路的区别有哪些?(2 分) 答:主要区别有两点:时序逻辑电路的基本单元是触发器,组合逻辑电路的基本单 元是门电路;时序逻辑电路的输出只与现时输入有关,不具有记忆性,组合逻辑电路的 输出不仅和现时输入有关,还和现时状态有关,即具有记忆性. 2,何谓&空翻&现象?抑制&空翻&可采取什么措施?(3 分) 答: 在一个时钟脉冲为 &1& 期间, 触发器的输出随输入发生多次变化的现象称为 &空 翻& .空翻造成触发器工作的不可靠,为抑制空翻,人们研制出了边沿触发方式的主从型 JK 触发器和维持阻塞型的 D 触发器等等.这些触发器由于只在时钟脉冲边沿到来时发 生翻转,从而有效地抑制了空翻现象. 3,试述时序逻辑电路的分析步骤. 分) (3 答:时序逻辑电路的分析步骤一般有如下几点:①确定时序逻辑电路的类型.根据 电路中各位触发器是否共用一个时钟脉冲 CP 触发电路,判断电路是同步时序逻辑电路 还是异步时序逻辑电路.若电路中各位触发器共用一个时钟脉冲 CP 触发,为同步时序 .. 逻辑电路;若各位触发器的 CP 脉冲端子不同,就为异步时序逻辑电路;根据时序逻辑 .. 电路除 CP 端子外是否还有输入信号判断电路是米莱型还是莫尔型,如有其它输入信号 端子时,为米莱型时序逻辑电路,否则为莫尔型时序逻辑电路. ②根据已知时序逻辑电路,分别写出相应的驱动方程,次态方程,输出方程(注: , 还需要写出 莫尔型时序逻辑电路没有输出方程) 当所分析电路属于异步时序逻辑电路, 各位触发器的时钟方程. ③根据次态方程,时钟方程或输出方程,填写状态转换真值表或状态转换图. ④根据分析结果和转换真值表(或状态转换图) ,得出时序逻辑电路的逻辑功能.35B,异步预置数计数器 4,试述米莱型时序逻辑电路和莫尔型时序逻辑电路的最大区别有哪些?(2 分) 答: 米莱型时序逻辑电路和莫尔型时序逻辑电路的最大区别就是米莱型电路不仅含 有触发器,而且还含有其它类型的输入端子和门电路,而莫尔型电路仅含有触发器. 五,分析计算题(共 40 分) 1,试用 74LS161 集成芯片构成十二进制计数器.要求采用反馈预置法实现. 分) (7 解:用 74LS161 集成芯片构成十二进制计数器的电路如下图所示:2,电路及时钟脉冲,输入端 D 的波形如图 10-43 所示,设起始状态为&000& .试Q1DJ1 Q1 J2 Q2Q2J3 Q3Q3K1 Q1K2 Q 2K3 Q 3CP CP DQ1 Q2 Q3图 10-43 检测题 10.5.2 逻辑图画出各触发器的输出时序图,并说明电路的功能. (10 分) 解:分析: (1)电路为同步的米莱型时序逻辑电路; (2)各触发器的驱动方程:J1=D K1= D J2=Q1n K2= Q1nn Q2 +1 = Q1nJ3=Q1nn K3= Q2各触发器的次态方程: Q1n+1 = D nn Q3n +1 = Q2(3)根据上述方程,写出相应的逻辑功能真值表:CP1↓ 2↓ 3↓D0 1 0Q1n Q2n Q3n0 0 136Q1n+1 Q2n+1 Q3n+10 1 0 0 0 1 0 0 00 0 0 0 0 0 4↓001 00015↓ 0 0 0 1 0 0 0 从功能真值表中可看出, 该电路属于右移移位寄存器. 其时序逻辑图如图中红笔示. 3,写出图 10-44 逻辑图中各电路的次态方程. (每图 3 分,共 18 分)A CP1D C1 (a) 1 1J C1 1K (d)Q CP1D C1 (b)Q CP1D C1 (c)QQ CP1J C1 1K (e)Q CP1J C1 1K (f)QCP图 10-44 检测题 10.5.3 逻辑图 解: (a)图: Q n +1 = A (d)图: Q n +1 = Q n 表 10-14Q2n(b)图: Q n +1 = D n (e)图: Q n +1 = Q n 状态转换真值表(c)图: Q n +1 = Q n (f)图: Q n +1 = Q n4,根据表 10-14 所示状态转换真值表画出状态转换图和有效循环波形图. 分) (5Q1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+10 0 0 0 1 1 1 10 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 10 1 1 0 0 1 0 01 0 0 1 1 1 1 10 0 1 0 0 0 0 1解:由状态转换真值表画出状态转换图:Q2n Q1n Q0n有效循环是 010→101→110→010, 波形图如下:Q2n000 001010 100101 111110 011Q1n Q0n第 11 章 检测题 (共 80 分,100 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 23 分)37 1,一个存储矩阵有 64 行,64 列,则存储容量为 4096 个存储单元. 2,存储器容量的扩展方法通常有字 扩展,位 扩展和 字,位同时 扩展三种方式. 3,可编程逻辑器件 PLD 一般由 输入缓冲 , 与阵列 , 或阵列 , 输出缓冲 等 四部分电路组成.按其阵列和输出结构的不同可分为 PLA ,PAL 和 GAL 等基本类型. 4, 计算机中的 内存储器 和 高速缓冲存储器 统称主存, CPU 可直接对主存进行 访问. 内 存储器一般由半导体存储器构成,通常装在计算机 主板 上,存取速度快, 但容量有限; 高速缓冲 存储器位于内存与 CPU 之间, 一般用来解决 存取速度 与存储 容量之间的矛盾,可提高整个系统的运行速度. 5,计算机内存使用的类型主要是 随机存取 存储器和 可编程逻辑 器件.按其存 储信息的功能可分为 只读存储器 ROM 和随 随机存取存储器 RAM 两大类. 6,GAL16V8 主要有 简单型 , 复杂型 , 寄存器型 三种工作模式. 7,PAL 的与阵列 可编程 ,或阵列 固定 ;PLA 的与阵列 可编程 ,或阵列 可编 程 ;GAL 的与阵列 可编程 ,或阵列 固定 . 8,存储器的主要技术指标有 存储容量 , 存取速度 , 功耗 , 可靠性 和集成 度等. 9,RAM 主要包括 地址译码器 , 存储矩阵 和 读/写控制 电路等部分. 10,当 RAM 中的片选信号 CS = &1& 时,RAM 被禁止读写,处于保持状态;当CS = &0& 时,RAM 可在读/写控制输入 R/ W 的作用下作读出或写入操作.11,ROM 按照存储信息写入方式的不同可分为 固定 ROM, 可编程的 PROM, 可光擦除可编程 的EPROM和 可电擦除可编程 的E2PROM. 12,目前使用的 EPROM 可多次写入的存储单元是在 MOS 管中置入 浮置栅 的方 法实现的. 二,判断题(每小题 1 分,共 7 分) 1,可编程逻辑器件的写入电压和正常工作电压相同. 3,RAM 的片选信号 CS =&0&时被禁止读写. 4,EPROM 是采用浮栅技术工作的可编程存储器. 5,PLA 的与阵列和或阵列都可以根据用户的需要进行编程. 6,存储器的容量指的是存储器所能容纳的最大字节数. 7,1024×1 位的 RAM 中,每个地址中只有 1 个存储单元. 三,选择题(每小题 2 分,共 20 分) 1,图 11-15 输出端表示的逻辑关系为(A) . A,ACD C,B B, ACD D, B38(错) (错) (对) (对) (对) (对)&2,GAL可实现时序逻辑电路的功能,也可实现组合逻辑电路的功能. (对)A B C D图 11-15 2,利用电容的充电来存储数据,由于电路本身总有漏电,因此需定期不断补充充 电(刷新)才能保持其存储的数据的是(B) A,静态 RAM 的存储单元 3,关于存储器的叙述,正确的是(A) A,存储器是随机存储器和只读存储器的总称 B,存储器是计算机上的一种输入输出设备 C,计算机停电时随机存储器中的数据不会丢失 4,一片容量为 1024 字节×4 位的存储器,表示有(C)个存储单元. A,1024 A,1024 A,ROM A,ROM A,自保持 A,动态 A,动态 四,简答题: (10 分) 1,现有(1024B×4)RAM 集成芯片一个,该 RAM 有多少个存储单元?有多少条 地址线?该 RAM 含有多少个字?其字长是多少位?访问该 RAM 时,每次会选中几个 存储单元? 答:该 RAM 集成芯片有 4096 个存储单元;地址线为 10 根;含有 1024 个字,字长 是 4 位;访问该 RAM 时,每次会选中 4 个存储单元. 五,计算题: (每小题 10 分,共 20 分) 1,试用 ROM 实现下面多输出逻辑函数. B,4 B,4 C,4096 C,4096 D,8 D,8 C,PRAM C,完全译码器 5,一片容量为 1024 字节×4 位的存储器,表示有(A)个地址. 6,只能读出不能写入,但信息可永久保存的存储器是(A) B,RAM B,RAM B,栅极存储电荷 B,静态 B,静态 7,ROM 中译码矩阵固定,且可将所有输入代码全部译出的是(C) . 8,动态存储单元是靠(B)的功能来保存和记忆信息的. 9,利用双稳态触发器存储信息的 RAM 叫(B)RAM. 10,在读写的同时还需要不断进行数据刷新的是(A)存储单元. B,动态 RAM 的存储单元Y1 = ABC + ABC Y2 = ABC D + BC D + ABCD Y3 = ABC D + ABCD Y4 = ABC D + ABCD39 解: Y1 = ABC + A BCA B C1 1 1与阵列Y1或阵列Y2 = ABC D + BC D + ABCD = ABC D + ABC D + ABC D + ABCDA B C D1 1 1 1与阵列Y2或阵列Y3 = ABC D + ABCDA B C D1 1 1 1与阵列Y2或阵列Y4 = ABC D + ABCDA B C D1 1 1 1与阵列Y2 2,试用 1KB×1 位的 RAM 扩展成 1KB×4 位的存储器.说 明需要几片如图 11-16 所示的 RAM,画出接线图. 解:用 1KB×1 位的 RAM 扩展成 1KB×4 位的存储器, 需用 4 片如图 11-16 所示的 RAM 芯片,接线图为:40或阵列 I/O 1024×1R/W CS A9…A0…图 11-16 I/O0I/O1I/O2I/O3I/O 1024×1R/W CS A0 A9…A0I/O 1024×1R/W CS A9…A0I/O 1024×1R/W CS A9…A0I/O 1024×1R/W CS A9…A0…………
A9 CS R/W第 12 章 检测题 (共 80 分,100 分钟)一,填空题: (每空 0.5 分,共 21 分) 1,DAC 电路的作用是将 输入的数字 量转换成 与数字量成正比的输出模拟 量. ADC 电路的作用是将 输入的模拟 量转换成 与其成正比的输出数字 量. 2,DAC 电路的主要技术指标有 分辨率 , 绝对精度 和 非线性度 及 建立时间 等 ;ADC 电路的主要技术指标有 相对精度 , 分辨率 和 转换速度等 . 3,DAC 通常由 参考电压 , 译码电路 和 电子开关 三个基本部分组成.为了将 模拟电流转换成模拟电压,通常在输出端外加 运算放大器 . 4, 按解码网络结构的不同, DAC 可分为 R-2RT 形电阻 网络, R-2R 倒 T 形电阻 网 络和 权电阻 网络 DAC 等.按模拟电子开关电路的不同,DAC 又可分为 CMOS 开关 型和 双极型 开关型. 5,模数转换的量化方式有 四舍五入 法和 舍尾取整法 两种. 6,在模/数转换过程中,只能在一系列选定的瞬间对输入模拟量 采样 后再转换为 输出的数字量,通过 采样 , 保持 , 量化 和 编码 四个步骤完成. 7, 双积分 型 ADC 换速度较慢, 逐次逼近 型 ADC 转换速度高. 8, 逐次逼近 型 ADC 内部有数模转换器,因此 转换速度 快. 9, 倒T 型电阻网络DAC中的电阻只有 R 和 2R 两种, 权电阻 网络完全不同. 与 而且在这种DAC转换器中又采用了 高速电子开关 ,所以 转换速度 很高. 10, ADC0809 采用 CMOS 工艺制成的 8 位 ADC, 内部采用 逐次比较 结构形式. DAC0832 采用的是 CMOS 工艺制成的双列直插式单片 8 位数模转换器. 二,判断题(每小题 1 分,共 9 分) 1,DAC的输入数字量的位数越多,分辩能力越低. 2,原则上说,R-2R 倒 T 形电阻网络 DAC 输入和二进制位数不受限制. 3,若要减小量化误差 ε,就应在测量范围内增大量化当量δ.41(错) (对) (错) 4,量化的两种方法中舍尾取整法较好些. 5,ADC0809 二进制数据输出是三态的,允许直接连 CPU 的数据总线. 6,逐次比较型模数转换器转换速度较慢. 7,双积分型 ADC 中包括数/模转换器,因此转换速度较快. 8,δ 的数值越小,量化的等级越细,A/D 转换器的位数就越多. 9,在满刻度范围内,偏离理想转换特性的最大值称为相对精度. 三,选择题(每小题 2 分,共 20 分) 1,ADC 的转换精度取决于(A) . A,分辩率 B,转换速度 C,分辨率和转换速度 2,对于 n 位 DAC 的分辨率来说,可表示为(C) . A,(错) (对) (错) (错) (对) (错)1 2nB,1 2 n -1C,1 2 1n3,R-2R梯形电阻网络DAC中,基准电压源UR和输出电压u0的极性关系为(B) . A,同相 必须满足(A) . A,fS≥2fimax B,fS&fimax C,fS=fimax 5,如果ui=0～10V,Uimax=1V,若用ADC电路将它转换成n=3 的二进制数,采用四 舍五入量化法,其量化当量为(B) . A,1/8(V) B,2/15(V) C,1/4(V) C,权电阻 6,DAC0832 是属于(A)网络的 DAC. A,R-2R 倒 T 型电阻 A,较慢 B,很快 B,T 型电阻 C,极慢 7,和其它 ADC 相比,双积分型 ADC 转换速度(A) . 8,如果ui=0～10V,Uimax=1V,若用ADC电路将它转换成n=3 的二进制数,采用四 舍五入量化法的最大量化误差为(A) . A,1/15(V) A,8 位二进制数码 A,双积分型 四,计算设计题(共 35 分) 1,如图 12-12 所示电路中R=8K,RF=1K,UR=-10V,试求:42B,反相C,无关4,采样保持电路中,采样信号的频率fS和原信号中最高频率成分fimax之间的关系是B,1/8(V)C,1/4(V) C,4 位二进制数码9,ADC0809 输出的是(A) B,10 位二进制数码 B,逐次比较型 10,ADC0809 是属于(B)的 ADC. (1)在输入四位二进制数D=1001 时,网络输出u0=? (2)若u0=1.25V,则可以判断输入的四位二进制数D=?(10 分)URR/23d3R/22S3 S2 S1 S0iF iF―RF∞ +d2R/2uOd1R+d0 图 12-12 解:①图示电路X3～X0的状态为 1001,因此有: UR U
10 I3 = = = 10mA, I 0 = R = = 1.25mA, 3 8 R 8 R/2∑ I = 11.25mAU 0 =
IR F = 11.25 × 1 = 11.25V②若要使输出电压等于 1.25V,则I=I0=-1.25mA,即输入的四位二进制数D=0001. 输入 10 位二进制数字量为 () , 在倒T形电阻网络DAC中, UR=10V, 若 2, 试求其输出模拟电压为何值?(已知RF=R=10K) 分) (6 UR 10 U 0 =
10 (1 × 2 9 + 1 × 2 7 + 1 × 2 6 + 1 × 2 4 + 1 × 2 2 + 1 × 2 0 ) 2 2 解: 10 × 725 = ≈ 7.08V 1024 3,已知某一DAC电路的最小分辩电压 ULSB =40mV,最大满刻度输出电压 UFSR = 0.28V,试求该电路输入二进制数字量的位数n应是多少?(6 分) 解:QU LSB 40 1 = = n U FSR 280 2
Sn-221RIn―2IF― +∞ +∴2 = 8n=3如图 12-13 所示的权电阻 4, 网络DAC电路中,若n=4,UR= 5V,R=100Ω,RF=50Ω,试求 此电路的电压转换特性.若输入 四位二进制数D=1001,则它的S2 S1 S0
2n-3R I2 2n-2R 2n-1Ru0集成运放I1 I0电子开关 权电阻求和网络 43图 12-13 输出电压u0=?(8 分) 解:Q RF =R 2∴ u0 = UR 5 45 D =
4 (1× 2 3 + 1× 2 0 ) =
= 2.81V n 16 2 244
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