电子技术习题答案样本

第1章半导体晶体管和场效应管、重点和难点半导体材料导电特性半导体材料导电特点决定了半导体器件特点和应用场合，因而透彻理解半导体导电特点是学习电子技术基本，也是本章重点之一。PN结单向导电性所有半导体器件都是由一种或者各种PN结组合而成，深刻理解PN结单向导电性特点是本章重点。二极管参数二极管参数中，有表达极限参数，有表达优劣参数，同步有直流参数，又有交流参数，有建立在时间积累效应基本上电流参数，尚有建立在雪崩效应和隧道效应基本上瞬时电压参数，对的理解二极管参数是应用前提和基本，掌握每个参数意义是本章重点，也是本章难点，二极管应用二极管重要运用其单向导电性可以用来构成各种电路，二极管应用是本章重点。三极管构造三极管是由两个互有关联PN构导致，三极管由于其内部载流子运动规律难于形象描述而成为本章难点。三极管特性三极管无论输入还是输出都是非线性，故此其为本章难点，由于理解管子特性是对于管子应用基本和前提，因而对的理解输入电流对输出电流控制也是本章重点。三极管应用三极管在寻常生活中有着非常广泛应用，模仿电子中重要用其放大作用，数字电子中重要用其开关作用。学习目重要是为了应用，因而是本章重点。二、学习办法指引1.半导体材料导电特性半导体材料导电性能介于导体和绝缘体之间，其导电特性涉及：对温度反映敏捷(热敏性)，杂质影响明显(掺杂性)，光照可以变化电阻率(光敏性)。2.自由电子和空穴当一某些价电子挣脱共价键束缚而成为自由电子后，共价键中就留下相应空位，这个空位被称为空穴。原子因失去一种价电子而带正电，也可以说空穴带正电。在本征半导体中，电子与空穴总是成对浮现，它们被称为电子空穴对。如果在本征半导体两端加上外电场，半导体中将浮现两某些电流：一是自由电子将产生定向移动，形成电子电流；一是由于空穴存在，价电子将按一定方向依次弥补空穴，亦即空穴也会产生定向移动，形成空穴电流。因此说，半导体中同步存在着两种载流子(运载电荷粒子为载流子)电子和空穴，这是半导体导电特殊性质，也是半导体与金属在导电机理上本质区别。3.PN结及其单向导电性若在纯净硅晶体中掺入微量五价元素(如磷)，磷原子与硅原子构成共价键构造只需四个价电子，而磷原子最外层有五个价电子，多余那个价电子不受共价键束缚，只需获得很少能量就能成为自由电子。自由电子是多数载流子(简称多子)，空穴是少数载流子(简称少子)，自由电子导电为重要导电方式杂质半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。在纯净硅(或锗)晶体内掺入微量三价元素硼(或铟)，当它与周边硅原子构成共价键构造时，会因缺少一种电子而在晶体中产生一种空穴，掺入多少三价元素杂质原子，就会产生多少空穴。因而，这种半导体将以空穴导电为其重要导体方式，称为空穴型半导体，简称P型半导体。在一块硅或锗晶片上，采用不同掺杂工艺，分别形成N型半导体区和P型半导体区。在她们交界面附近就会形成一种空间电荷区，这个空间电荷区就是PN结。若在PN结两端外加电压，将会破坏PN结原有平衡。加正向电压时，P区接电源正极，N区接电源负极，由于外电场方向与内电场方向相反，成果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有助于多数载流子扩散运动，形成较大正向电流。因而，加正向电压时，PN结呈低电阻而处在导通状态。若外接电压方向相反N区接电源正极，P区接电源负极，则外电场方向与内电场方向一致，空间电荷区变宽，PN结呈高阻状态而处在反向截止。4.二极管参数及应用将PN结两端加上电极引线并用外壳封装，就构成了一只晶体二极管。二极管IOM是二极管长期运营时，容许通过最大正向平均电流。URM是为了防止二极管反向击穿而规定最高反向工作电压。一定要在极限参数容许范畴内工作，否则会损坏管子。运用二极管单向导电性可以用来构成整流，限幅，检波，保护，开关等电路。5.特殊二极管稳压管是一种特殊面接触型硅二极管，反向击穿是稳压管正常工作状态，稳压管就工作在反向击穿区。发光二极管也具备单向导电性。发光二极管发光颜色取决于所用材料，当前有红、绿、黄、橙等色。光电二极管构造与普通二极管类似，使用时光电二极管PN结工作在反向偏置状态，在光照射下，反向电流随光照强度增长而上升（这时反向电流叫做光电流），因此，光电二极管是一种将光信号转为电信号半导体器件。6.晶体管构造当前使用晶体管有PNP型和NPN型两种，她们在构造上均有三个区——发射区、基区和集电区，两个PN结——发射结和集电结构成。由三个区别别引出三根电极分别称为发射极E、基极B和集电极C。为了使晶体管具备电流放大作用，在其内部构造上还必要满足两个条件：①发射区掺杂浓度最高，集电区掺杂浓度较低，基区掺杂浓度最低；②基区做得很薄。晶体管可以工作在输出特性曲线三个区域内，晶体管工作在放大区重要特性是：发射结正向偏置，集电结反向偏置，IC与IB间具备线性关系，即IC=βIB。晶体管工作在截止区重要特性是：IB=0，IC=0，相称于晶体管三个极之间都处在断开状态。晶体管工作在饱和区重要特性是：UCE<UBE，即集电结为正向偏置，发射结也是正向偏置；IB变化对IC影响不大，两者不成正比，CE之间相称于导通开关。7.晶体管和场效应管比较双极型三极管（简称BJT）又称晶体三极管，它工作时有空穴和自由电子两种载流子参加导电，而单极型三极管又称场效应管（简称FET），工作时只有一种载流子（多数载流子）参加导电。晶体管属于电流控制型器件，而场效应管属于电压控制型器件。三、习题辅导1-1阐明下列各组名词含义，指出它们特点和区别：⑴自由电子、价电子、空穴、正离子和负离子；答：自由电子是不受到原子核和共价键束缚电子，可以自由运动，而价电子则依然受到原子核和共价键双重束缚，不能自由移动，当价电子逃逸后，在本来位置就会留下一种空穴，正离子和负离子是原子得到和失去电子后不能移动原子核。⑵本征半导体导电和杂质半导体导电；本征半导体中，自由电子和空穴数目相似，导电能力较弱，重要由温度决定，而杂质半导体中，导电能力较强，重要由掺杂浓度决定。⑶扩散电流和漂流电流。当外加电场时，多数载流子和少数载流子都会受到电场力作用而形成定向运动，多数载流子扩散运动形成电流称为扩散电流，少数载流子漂移运动形成电流称为漂移电流。1-2PN结为什么具备单向导电性？在什么条件下，单向导电性被破坏？若在PN结两端外加电压，将会破坏PN结原有平衡。加正向电压时，P区接电源正极，N区接电源负极，由于外电场方向与内电场方向相反，成果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有助于多数载流子扩散运动，形成较大正向电流。因而，加正向电压时，PN结呈低电阻而处在导通状态。若外接电压方向相反N区接电源正极，P区接电源负极，则外电场方向与内电场方向一致，空间电荷区变宽，PN结呈高阻状态而处在反向截止。当外加正向电流或者反向电压过大时，管子会被损坏从而其单向导电性被破坏。1-3二极管电路如图1-001所示，判断图中二极管是导通还是截止，并求出A、O两端电压UAO。图14-001习题14-3图(a)D导通。UAO=-6V；(b)D截止。UAO=-12V；(c)D1截止，D2导通。UAO=0V；(d)D1导通，D2截止。UAO=-15V1-4试计算电路图1-002中电流I1、I2值。（设D为抱负元件）图1-002习题1-4图二极管D1导通，电流为15/5=3mA，二极管D2不导通，电流为0。1-5在图1-003所示电路中，设Ui=6sinωt(V),已知UD为0.7V，画出UO波形。图1-003习题1-5图图1-004习题1-6图输入电压为正时，两管均导通，输出电压为0，输入电压为负时，管子不导通，输出电压等于输入电压，此即单相半波整流电路。1-6电路如图1-004所示，E=20V，R1=0.8KΩ，R2=10KΩ，稳压管DZ稳定电压UZ=10V，最大稳定电流IZM=8mA。试求稳压管中通过电流IZ与否超过IZM？如果超过，应采用什么办法？本题中稳压管处在反向击穿区，因而R2两端电压等于稳压管稳定电压10v，电流为1mA，R1两端电压为20-10=10v，电流为10/0.8=12.5mA，因而稳压管上电流为11.5mA，超过IZM。若要减少稳压管上电流，可增长R2上电流，或者减少R1上电流，可采用办法有：减少R2阻值，增长R1阻值。1-7用万用表直流电压档测得电路中三极管三个电极对地电位为图1-005所示，试判断三极管工作状态。图1-005习题1-7图(a)放大状态；(b)截止状态；(c)饱和状态1-8有两个三极管，一种管子β=150，ICEO=180μA，另一种管子β=150，ICEO=210μA，其他参数同样，你选取哪一种管子？为什么？选第一种管子，由于ICBO越小，管子工作性能越稳定。1-9某三极管PCM=100mW，ICM=20mA，UCEO=15V，问在下列几种状况下，哪种状况能正常工作？⑴UCE=3.1V，IC=10mA；⑵UCE=2V，IC=40mA；⑶UCE=6V，IC=20mA；⑴能正常工作，2，3集电极电流过大，3耗散功率过大1-10测得三个硅材料NPN型三极管极间电压UBE和UCE分别如下，试问：它们各处在什么状态？⑴UBE=-6V，UCE=5V；⑵UBE=0.7V，UCE=0.5V；⑶UBE=0.7V，UCE=5V；(1)截止状态；(2)饱和导通状态；(3)放大状态1-11测得三个锗材料PNP型三极管极间电压UBE和UCE分别如下，试问：它们各处在什么状态？⑴UBE=-0.2V，UCE=-3V；⑵UBE=-0.2V，UCE=-0.1V；⑶UBE=5V，UCE=-3V；(1)放大状态；(2)饱和导通状态；(3)截止状态1-12在晶体管放大电路中，当IB=10μA时，IC=1.1mA，当IB=20μA时，IC=2mA，求晶体管电流放大系数β，集电极反向饱和电流ICBO及集电极反向截止电流ICEO。由公式IC=β（IB+ICBO）和ICEO=（β+1）ICBO可得：β=90，ICBO=2μA，ICEO=182μA1-13场效应管工作原理和晶体管有什么不同？为什么场效应管具备很高电阻？场效应管运用是电场效应原理，其输入电流为零，输入电阻很大。1-14N沟道场效应管漏极电流ID是由什么载流子漂移形成？自由电子1-15试判断图1-006所示特性曲线，指出它们所代表管子类别。图1-006习题1-15图P沟道耗尽型；(b)N沟道增强型

第2章交流放大电路及集成运算放大器一、重点与难点放大电路构成直流电源和交流信号源分别提供能量和待放大信号，而电容具备把直流信号与输入，输出端隔离开来作用，信号放大实质事实上是通过晶体管电流控制作用而对直流电源提供能量再分派一种过程，只有对的理解放大实质，才干进一步学习，分析背面放大电路，放大电路构成是本章重点之一。基本放大电路分析直流分析目是为了拟定放大电路静态工作点与否适当，适当静态工作点是保证放大电路正常工作前提，故其是本章重点，交流分析目不但仅是为了拟定放大电路放大能力，还要拟定其接受信号能力和带负载能力，这是放大主线目，此是本章重点，由于晶体管在小信号下模型等效原则比较抽象，这某些也是本章难点。射极输出器分析及应用射极输出器属于共集电极放大电路，其交流微变等效电路属于本章难点之一，由于其输入电阻高，输出电阻低，无电压放大能力，但是电流放大能力较强，故此在寻常生活中应用诸多，如何依照其特点对的应用是本章重点。放大电路耦合方式放大电路耦合方式中，阻容耦合和直接耦合有各自长处和缺陷，对的依照其特点比较，选取耦合方式是本章重点，也是本章难点。负反馈类型判断负反馈类型由于其电路抽象性，因而是本章难点，对的分析电路特点是对的判断负反馈类型前提和保证。负反馈特点负反馈以减少电压放大倍数为代价，换来了诸多长处，对的选取，设计负反馈放大电路可以较好改进放大电路性能，减少干扰，这某些内容是本章重点。集成运算放大器特点集成运算放大器是性能特别优良放大电路，基本可以按照抱负状况进行估算，集成运放可工作在线性区和非线性区，深度负反馈是其工作于线性区前提，在深度负反馈构成闭环系统中，虚短和虚断是两个分析问题主线思路，是本书重点和难点。集成运算放大器在线性区应用比例，加减运算因其广泛应用是本书重点，微积分运算是本书难点，滤波概念把电路分析由时域分析改为频域分析，是本书重点，也是难点。集成运放在非线性区应用电压比较器处在大信号运用状态，受非线性特性限制，输出只有高电平和低电平两种状态，电压比较器构成波形变换和波形产生电路是本章重点和难点。二、学习辅导1、放大电路构成直流电源作用一方面是提供能量，同步为晶体管放大提供一种适当静态工作点，使其具备良好放大范畴，电解电容作用是把直流电源与输入信号、输出信号隔离开来，此外，还可以通过偏置电阻来调节各静态值大小。2、放大电路静态分析当放大电路输入端接上需要进行放大交流信号时，电路中各个电流与电压是在静态(直流)基本上，叠加上一种动态(交流)量。对的设立静态工作点才干保证叠加上交流信号后电路可以不失真放大，如果静态工作点过低，就会导致叠加交流信号后基极电流浮现不大于零状况，从而导致晶体管进入到截止区从而产生截止失真，如果静态工作点设立过高，叠加上交流信号后虽然基极不会发生失真，但是集电极电流过大会导致管子进入到饱和区，从而产生饱和失真。进行静态分析时，一方面要画出其直流通路图，然后依照电路计算各静态值。3、放大电路动态分析放大电路动态分析目是为了拟定其放大倍数Au，并拟定其接受信号能力ri和其带负载能力ro，对的理解这三个指标含义是学习本某些内容前提和核心。在电路进行动态分析时，由于晶体管非线性从而增长了分析难度。微变等效电路法实质是在小信号(微变量)状况下，将非线性元件晶体管线性化，即把晶体管等效为一种线性电路。这样，就可以采用计算线性电路办法来计算放大电路输入电阻、输出电阻及电压放大倍数等。4、射极输出器由于射极输出器具备电压放大倍数接近于1电压跟随作用，且输入电阻高，输出电阻低重要特点，因此这种基本单元电路应用十分广泛。运用它输入电阻高特点，惯用作多级放大电路输入级以增强放大电路接受信号能力；有时还将射极输出器接在两极共发射极放大电路之间用来隔离先后级之间互相影响，提高整个放大器电压放大倍数；运用它输出电阻低特点，惯用作多级放大电路输出级以增强其带负载能力。同步由于其对电流仍有放大作用，因而可以用来接成功率放大器形式。5、多级放大电路间耦合由于实际待放大信号普通都非常薄弱。要把这些薄弱信号放大到足以推动负载(如喇叭、显像管、批示仪表等)工作，单靠一级放大器经常不能满足规定，这就规定将两个或两个以上基本单元放大电路联结起来构成多级放大器，使信号逐级放大到所需要限度。其中，每个基本单元放大电路为多级放大器一级。级与级之间联结方式叫耦合方式。惯用耦合方式有阻容耦合、直接耦合等。由于电容有隔直作用，因此阻容耦合放大器中各级静态工作点互不影响，可分别单独设立。由于电容具备传递交流作用，只要耦合电容容量足够大(普通为几微法到几十微法)，对交流信号所呈现容抗就可忽视不计。这样，前一级输出信号就无损失地传送到后一级继续放大。在由分立元件构成多级交流放大电路中，阻容耦合得到了广泛应用。但在集成电路中，由于难于制造较大容量电容器，并且由于电容隔离直流作用，使得阻容耦合放大电路不能放大直流信号，因而在集成电路中基本上不采用阻容耦合，而采用直接耦合。6、负反馈对放大电路影响在电子电路中，将放大电路输出信号(输出电压或输出电流)一某些或所有通过一定电路形式送回到输入回路，从而影响输入量(输入电压或输入电流)，这个过程称为反馈。负反馈对放大电路有如下几方面影响：（1）减少放大倍数反馈系数F越大，闭环放大倍数Af越小，甚至不大于l。（2）提高放大倍数稳定性当外界条件变化时（如温度变化、管子老化、元件参数变化、电源电压波动等等），会引起放大倍数变化，甚至引起输出信号失真。而引入负反馈后来，则可以运用反馈量进行自我调节，提高放大倍数稳定性。（3）对输入电阻影响放大电路负反馈会变化电路输入电阻，串联反馈能增大总输入电阻，并联反馈能减小总输入电阻。（4）对输出电阻影响电压负反馈具备稳定输出电压作用，即具备恒压输出特点，电压负反馈使输出电阻减小。电流负反馈有稳定输出电流作用，即在负载变化时可维持电流不变，因此放大电路对负载来讲相称于一种内阻很大恒流源，电流负反馈使输出电阻增长。（5）负反馈电路能扩展放大电路通频带宽度，使放大电路具备更好通频特性。7、深度负反馈性能估算在深度负反馈放大电路中，闭环放大倍数由反馈网络决定；反馈信号xf近似等于输入信号xi；净输入信号xid近似为零。这是深度负反馈放大电路重要特点。（1）净输入信号uid近似为零，即基本放大电路两输入端P、N电位近似相等，两输入端间似乎短路但并没有真短路，称为“虚短”；（2）闭环输入电阻Rif趋近于无穷大，即闭环放大电路输入电流近似为零，也即流过基本放大电路两输入端P、N电流ip≈in=0，两输入端似乎开路但并没有真开路，称为“虚断”。8、零点漂移及抑止（1）零点漂移概念零点漂移是直接耦合放大电路存在一种特殊问题。输入电压为零(ui=0)而输出电压(uo=0)不为零，且缓慢地、无规则地变化现象，称为零点漂移现象。在直接耦合放大电路中，漂移电压和有效信号电压混杂在一起被逐级放大，特别是第一级漂移影响最大，由于第一级漂移会被背面各级逐级放大。在漂移现象严重状况下，往往会使有效信号“沉没”，使放大电路不能正常工作。（2）抑制办法抑制零点漂移最直接办法就是采用对称差动放大电路，由于电路对称性，无论是温度变化还是电源电压波动，都会引起两个三极管集电极电流和电压相似变化，如果采用双端输出形式，相似变化量互相抵消，从而抑制了零点漂移。9、集成电路特点集成电路是运用半导体制造工艺将整个电路中元器件制作在一块基片上器件，当前应用最为广泛模仿集成电路是集成运算放大器。集成运算放大器实质上是一种高增益直接耦合多级放大电路。它普通由输入级、中间级、输出级和偏置电路等构成。其输入级常采用差分放大电路，故有两个输入端，输出级采用互补对称放大电路，偏置电路采用电流源电路。当前使用集成运算放大器其开环差模电压增益可达80～140dB，差模输入电阻很高而输出电阻很小。因而应用中常把集成运算放大器特性抱负化，即以为Aud→∞，Rid→∞，Ro→0，KCMR→∞。10、集成运放线性应用运用负反馈技术，依照外接线性反馈元件不同，可用集成运放构成比例、加法减法、微分、积分等运算电路。基本运算电路有同相输入和反相输入两种连接方式，反相输入运算电路特点是：运放共模输入信号为零，但输入电阻较低，其值决定于反相输入端所接元件。同相输入运算电路特点是：运放两个输入端对地电压等于输入电压，故有较大共模输入信号，但它输入电阻可趋于无穷大。基本运算电路中反馈电路都必要接到反相输入端以构成负反馈，使运放工作在线性状态。本章简介基本运算电路功能及分析办法应纯熟掌握，它可用来分析各种由集成运放构成处在线性工作状态下应用电路。11、电压比较器电压比较器处在大信号运用状态，受非线性特性限制，输出只有高电平和低电平两种状态。电压比较器可用来对两个输入电压进行比较，并依照比较成果输出高或低电平，它广泛应用于信号产生、信号解决、波形变换和信号检测等电路中。电压比较器工作状态在门限电压处翻转，此时u－≈u＋。单限电压比较器中运放普通工作在开环状态，只有一种门限电压，在门限电压附近抗干扰能力较差，为了提高其抗干扰能力，常采用加有正反馈比较器，称为迟滞比较器或施密特触发器，它有上、下两个门限电压，两者之差称为回差电压。12、非正弦波产生电路非正弦波产生电路普通由比较器、积分电路和反馈电路等构成，其状态翻转依托电路中定期电容能量变化，变化定期电容充、放电电流大小，就可以调节振荡周期。运用电压控制电流源提供定期电容充、放电电流，可以得到抱负振荡波形，同步振荡频率调节也很以便。三、习题辅导2-1测得某放大电路中BJT三个电极A、B、C对地电位分别为UA＝9V，UB＝6V，UC＝6.2V，试分析A、B、C中哪个是基极b、发射极e、集电极c，并阐明此BJT是NPN管还是PNP管。图2-001习题2-2图解：工作于放大区晶体管规定其发射结正偏而集电结反偏，故此对于NPN型BJT而言，其三极电位关系为VC>图2-001习题2-2图2-2电路如图2-001所示，设半导体三极管β=80，试分析当开关S分别接通A、B、C三位置时，三极管分别工作在输出特性曲线哪个区域，并求出相应集电极电流IC。解：开关接通C位置时，显然发射结零偏，故工作于截止区，开关接通于AB位置时，发射结正偏，工作于放大区与饱和区临界饱和集电极电流IC≈12/4=3mA，相应最大基极电流为3/80=37.5µА，显然开关位于A时，工作于饱和区，开关位于B时，工作于放大区。2-3试阐明图2-002中各电路对交流信号能否放大？解：（b）（c）可以放大，（a）（d）（e）（f）不可以放大图2-002习题2-3图2-4图2-003给出是某固定偏流放大电路中BJT输出特性及交、直流负载线，试求：（1）电源电压UCC，静态电流IB、IC和管压降UCE值；（2）电阻Rb、Rc值；（3）输出电压最大不失真幅度；（4）要使该电路能不失真地放大，基极正弦电流最大幅值是多少？解：（1）由直流负载线可得：UCC=6v，IB=20µА，IC=1mА，UCE（2）Rb≈UCC/IB=300KΩ，Rc=（UCC-UCE）/IC=3KΩ（3）输出电压最大值不超过电源电压一半，即，最大值不超过3v（4）Icmax≈UCC/Rc=2mA，IBMAX=ICMAX/β=2/50=40µА2-5固定偏置放大电路如图2-004所示，已知，，晶体管电流放大系数β=100，欲满足，规定，试求RB、RC。解：Rc=（UCC-UCE）/IC=16/2=8KΩIB=IC/β=20µАRb≈UCC/IB=1000KΩ图2-003习题2-4图图2-004习题2-5图2-6电路如图2-005所示，晶体管b＝60，rbb'=100Ω。（1）求电路Q点、、ri和ro；（2）设US＝10mV（有效值），试求Ui、Uo分别为多少？若C3开路，则Ui、Uo又为多少？图2-005习题2-6图解：静态分析由公式UCC=IB*RB+（1+β）IB*RE可得IB=33µАIC=βIB=2mAUCE=UCC-IC（RC+RE）=4V动态分析（该放大电路旁路电容开路和不开路时微变等效电路可分别参照图2-15和图2-16）≈900Ω=1.5KΩ当旁路电容C3不开路时，-60*15/9=-100ri≈rbe=900Ωro=RC=3KΩUi=US*ri/（RS+ri）=3.1mVUo=Ui*Au=0.3V当旁路电容C3开路时，=-1.45≈51KΩUi=US*ri/（RS+ri）=9.6mVUo=Ui*Au=14mV2-7电路如图2-006所示，已知三极管β=100，UBE=-0.7V。（1）试计算该电路Q点；（2）画出微变等效电路；（3）求该电路电压增益Au，输入电阻ri，输出电阻ro。（4）若uo中交流成分浮现如图2-54右半某些所示失真现象，请问，它是截止失真还是饱和失真？为消除此失真，应调节电路中哪个元件，如何调节？图2-006习题2-7图解：（1）=40µАIC=βIB=4mA，UCE=UCC－ICRC=4V（2）微变等效电路如下图所示：（3）956Ω=-133ri≈rbe=956Ωro=RC=2KΩ（4）右图浮现失真为饱和失真，是由静态工作点过高引起，应当恰当减少静态工作点。2-8电压放大倍数是放大电路一种重要性能指标，与否可以通过选用电流放大系数β较高三极管来获得较高电压放大倍数？如果增大三极管静态工作电流，能否提高电压放大倍数？解：可以通过恰当提高放大系数来提高放大倍数，但是放大系数过高会带来较大误差。静态工作点提高不能提高电路电压放大倍数。2-9放大电路如图2-007所示，已知晶体管β=100，RC=2.4kΩ,RE=1.5kΩ,UCC=12V，忽视UBE。若要使UCE静态值达到4.2V，估算RB1，RB2阻值。解：IC=（12-4.2）/（2.4+1.5）=2mA，VB≈IC*RE=3V，可取RB1，RB2值为30KΩ和10KΩ2-10图2-008是集电极-基极偏置放大电路。（1）试阐明其稳定静态工作点物理过程。（2）设UCC=20V，RB=330kΩ，RC=10kΩ，β=50，试求其静态值。图2-007习题2-9图图2-008习题2-10图解：（1）IB↑→IC↑→UC↓→UCB↓→IB↓反之亦然（2）由UCC=（1+β）IB*RC+IB*RB可得：IB=24µАUCE≈IB*RB=8V2-11在图2-009所示分压式偏置放大电路中，已知：UCC=12V，RC=3.3kΩ，RB1=33kΩ，RB2=10kΩ，RE1=200Ω，RE2=1.3kΩ，RL=5.1kΩ，RS=600Ω，晶体管为PNP型锗管。试计算该电路：（1）β=50时静态值、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻；（2）换用β=100晶体管后静态值和电压放大倍数。解：本题略，可见教材28页例2-3，带入数值即可。(a)分压式偏置电路(b)微变等效电路图2-009习题2-11图2-12在图2-010所示电路中，设晶体管b=100，rbe=1kW，静态时。试求：(1)输入电阻；(2)若，求、；(3)若，求、；(4)将上述(1)、(2)、(3)成果对比，阐明射极输出器有什么特点？解：本题略，可见教材31页例2-4，带入数值即可。2-13两级阻容耦合放大电路如图2-011所示，晶体管均为50，=，规定：(1)用估算法计算第二级静态工作点；(2)画出该两级放大电路微变等效电路；(3)写出整个电路电压放大倍数，输入电阻和输出电阻表达式。图2-010习题2-12图图2-011习题2-13图解：本题略，分析思路：阻容耦合放大电路，先后级可分别独立分析，分析过程分别见习题2-7，2-11，放大倍数为两级放大倍数乘积，输入电阻为第一级输入电阻，输出电阻为第二级输出电阻。2-14如图2-012所示各电路静态工作点均适当，分别画出它们交流等效电路，并计算放大电路电压放大倍数、输入电阻ri和输出电阻ro表达式。图2-012习题2-14图2-15电路如图2-013所示。已知电压放大倍数为-100，输入电压ui为正弦波，T2和T3管饱和压降｜UCES｜=1V。试问：(1)在不失真状况下，输入电压最大有效值Uimax为多少？(2)若Ui＝10mV(有效值)，则Uo为多少？若此时R3开路，则Uo为多少？若R3短路，Uo为多少？图2-013习题2-15图2-16什么是零点漂移？产生零点漂移重要因素是什么？为什么在直接耦合放大电路中零点漂移也许产生严重后果？解：零点漂移是直接耦合放大电路存在一种特殊问题。输入电压为零(ui=0)而输出电压(uo=0)不为零，且缓慢地、无规则地变化现象，称为零点漂移现象。在直接耦合放大电路中，漂移电压和有效信号电压混杂在一起被逐级放大，特别是第一级漂移影响最大，由于第一级漂移会被背面各级逐级放大。在漂移现象严重状况下，往往会使有效信号“沉没”，使放大电路不能正常工作。2-17有甲、乙两个直接耦合放大电路，它们输出端零点漂移电压都是400mV，但甲电压放大倍数为，乙电压放大倍数为，它们零点漂移指标与否同样？对于ui=0.4mV电压信号，两个放大器都能进行正常放大吗？为什么？解：本题是错题，两放大倍数一致。2-18典型差动放大电路是如何抑制零点漂移？它是如何放大差模信号？解：典型差动放大电路，其电路示意图如下图所示由于电路对称性，无论是温度变化还是电源电压波动，都会引起两个三极管集电极电流和电压相似变化，由于采用双端输出形式，相似变化量互相抵消，从而抑制了零点漂移。当输入差模信号时，左边增长时右边减少，故放大倍数是单端输出2倍。2-19抱负运算放大器构成如图2-014所示电路。规定：（1）试导出和关系式；（2）阐明电阻大小对电路性能影响。图2-014习题2-19图解：UO/Ui=（-R2/R1）*（-R4/R3）=（R2/R1）*（R4/R3）越大，则电路输入电阻越大。2-20抱负运放构成电路如图2-015所示。（1）已知=20，=50，=，写出和关系式，画出曲线。（2）若要实现图2-016所示特性曲线，电路应作何修改，画出相应电路，并标明元件参数值。图2-015习题2-20图图2-016习题2-20图解：（1）-4V<Ui<4V时，工作于线性区，Uo=-2.5Ui其她时刻，工作于饱和区，U0保持最大值不变。（2）若要实现如图特性，需要改动两点，第一点，把反相比例运算放大电路改为同相，且把放大倍数改为3倍，第二点，把双向稳压管稳定电压改为±12V。2-21画出能实现下列运算关系运算电路，并计算电路各电阻值。（1）（设RF=30kΩ）；（2）（设RF=40kΩ）；（3）uo=5ui（设RF=20kΩ）； （4）uo=0.5ui（设RF=10kΩ）。解：本题略，提示：若采用单级放大电路，则可分别采用反相比例，反相加法，同相比例和同相比例电路。2-22在信号解决电路中，当有用信号频率低于10Hz时，可选用滤波器；有用信号频率高于10kHz时，可选用滤波器；但愿抑制50Hz交流电源干扰时，可选用滤波器；有用信号频率为某一固定频率，可选用滤波器。解：低通，高通，带阻，带通2-23电路如图2-017所示，电阻RE引入反馈为()。(A)串联电压负反馈 (B)串联电流负反馈(C)并联电压负反馈 (D)串联电压正反馈图2-017习题2-23图2-24抱负运算放大器两个输入端输入电流等于零，其因素是（）。(A)同相端和反相端输入电流相等而相位相反(B)运放差模输入电阻接近无穷大(C)运放开环电压放大倍数接近无穷大2-25电路如图2-018所示，运算放大器电源电压为，稳压管稳定电压为8V，正向压降为0.6V，当输入电压ui=-1V时，则输出电压uo等于()。(A)-12V (B)0.7V (C)-8V2-26抱负运放构成如图2-019所示电路，规定：（1）阐明电路功能；（2）画出电压传播特性曲线，并标明关于参数。设DZ稳压值+UZ=+6V，正向导通压降为0.7V。图2-018习题2-25图图2-019习题2-26图2-27抱负运放构成如图2-020所示电路，规定：（1）阐明运放入端二极管D1、D2作用；（2）画出曲线，并标明关于参数。解：D1D2重要是起保护作用，避免输入电压过大，本题为电压比较器，其中门限电压为-2V，输出电压为±7V。曲线可参照教材56页图2-572-28抱负运放构成如图2-021所示增益可调反相比例运算电路。已知电路最大输出UOMAX=，R1=100，R2=200，RW=5，U1=2V，求在下述三种状况下，Uo各为多少？（1）RW滑动头在顶部位置；（2）RW滑动头在正中部位置；（3）RW滑动头在底部位置。图2-81习题2-020图图2-82习题2-021图解：RW滑动头在顶部位置时，即为简朴反相比例运算放大器，UO=-4V；RW滑动头在正中部位置时，位为VO1，则VO1=-4v，U0=-8VRW滑动头在底部位置时，放大器饱和，输出为-15v。

第3章模仿电子电路工程应用一、重点和难点二极管应用半导体二极管是最基本电子元件，掌握它应用办法是学习模仿电子技术以及后续数字电子技术必须条件。二极管应用是本章重点。自激振荡产生及稳幅振荡条件正弦波自激振荡电路是一种基本模仿电子电路，这种电路不需要外加勉励就能将直流电能转换成按正弦规律变化交流电能。实验中使用低频信号发生器就是一种由正弦波自激振荡电路构成振荡器。在通讯、自动控制、测量等领域得到广泛应用。由于其运用正反馈技术比较抽象，故本某些是本章难点。直流稳压电源工业生产中电解、电镀、电池充电和直流电动机等都需要直流电源供电，电子线路和设备中也往往需要稳定直流电源提供能量，直流稳压电源生成各某些是本章重点和难点。二、学习办法指引1、二极管应用单向导电性是二极管基本特点，运用半导体二极管单向导电性可构成各种应用电路，如整流，检波，限幅。二极管导通后其导通压降很小，运用其导通压减少特点也可以用来进行电路保护。二极管在正向从死区到导通过程，其电阻逐渐下降，运用其特性可用来构成非线性电阻。2、自激振荡条件电路要想产生自激振荡，必要同步满足幅度和相位两方面条件。幅度平衡条件：=1，相位平衡条件：=2，（0，1，2，…）3、自激振荡电路构成自激振荡电路由放大电路、反馈电路和选频电路构成，放大电路用来对信号进行放大，反馈电路并且必要是正反馈电路用来将输出信号反馈到输入端，选频电路选出所需频率信号并产生正弦波振荡输出，而将其她频率信号进行限幅抑制。4、正弦波振荡电路RC桥式振荡电路，当RC串并联选频网络中R1＝R2＝R，C1＝C2＝C时，其振荡频率f0＝1／2RC，为了满足振荡条件，规定RC桥式振荡电路中放大电路应满足下列条件：（1）同相放大，Au＞3；（2）高输人阻抗、低输出阻抗；（3）为了起振容易、改进输出波形及稳幅，放大电路需采用非线性元件构成负反馈电路，使放大电路增益自动随输出电压增大（或减小）而下降（或增大）。LC振荡电路选频网络由LC回路构成，它可以产生较高频率正弦波振荡信号。它有变压器耦合、电感三点式和电容三点式等电路，其振荡频率近似等于LC谐振回路谐振频率。石英晶体振荡电路是采用石英晶体谐振器代替LC谐振回路构成，其振荡频率精确性和稳定性很高，频率稳定度普通可达10－6～10－8数量级。石英晶体振荡电路有并联型和串联型，并联型晶体振荡电路中，石英晶体作用相称于一电感；而串联型晶体振荡电路中，运用石英晶体串联谐振特性，以低阻抗接入电路。5、直流稳压电源构成直流稳压电源由降压电路、整流电路、滤波电路和稳压电路构成。整流电路将交流电压变为脉动直流电压，滤波电路可减小脉动使直流电压平滑，稳压电路作用是在电网电压波动或负载电流变化时保持输出电压基本不变。注旨在工作过程中，这四步环节之间不可以颠倒，否则会导致电路浮现故障。6、串联型稳压电源在串联型稳压电源中，调节管、基准电压电路、输出电压取样电路和比较放大电路是基本构成某些。电路中引入了深度电压负反馈，从而使输出电压稳定。集成稳压器仅有输入端、输出端和公共端三个引出端，使用以便，稳压性较好。三、习题选解3-8整流电路如图3-008所示，二极管为抱负元件，变压器原边电压有效值为，负载电阻。变压器变比，试求：(1)变压器副边电压有效值；(2)负载电阻上电流平均值；图3-008题3-8图解：=220/10=22vUO=0.45U2=9.9VIO=UO/RL=13.2mA3-9整流滤波电路如图3-009所示，二极管为抱负元件，电容，负载电阻，负载两端直流电压，变压器副边电压。规定：(1)计算变压器副边电压有效值；(2)定性画出输出电压波形。图3-009题3-9图解：由于本题中滤波电容特别大，故此波形接近抱负，其波形如下图所示，UO≈1.4U2则：U2=30/1.4=22V

第5章电力电子器件一、重点与难点1、电力电子器件分类电力电子电路中能实现电能变换和控制半导体电子器件称为电力电子器件，按照开关控制特性可分为不可控，半控和全控三类，理解各器件特点是应用前提和保证，是本章重点，也是本章难点。2、晶闸管重要参数晶闸管参数种类繁多，特点各异，而对的掌握各参数又是应用前提，这某些内容是本章重点，也是难点。3、晶闸管派生器件晶闸管派生器件中，理解各器件特点和应用场合是重点，各器件工作原理是难点。4、新型电力电子器件各新型电力电子器件特点各异，应用场合不同，对的掌握各新型电力电子器件特点和应用场合是本章重点。二、学习办法指引1、电力电子器件分类能实现电能变换和控制半导体电子器件称为电力电子器件，电力电子器件按器件开关控制特性可以分为不可控器件、半控型器件、全控型器件。不可控器件如电力二极管等，其导通与否只受主电路控制，半控型器件导通除了主电路具备导通条件外，控制电路也必要加恰当触发才可以导通，全控型器件导通和关断都可以由控制极控制。2.晶闸管导通与关断晶闸管属于典型半控型器件，当晶闸管处在关断状态时，只有在晶闸管阳极和阴极间加正向电压，同步在它门极和阴极间也加恰当正向电压，晶闸管才干导通。但晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，即晶闸管维持导通条件时正向阳极电压，晶闸管关断条件是阳极电流不大于维持电流。3.晶闸管参数晶闸管参数重要包括电压参数，电流参数和时间参数等。其中电压和电流参数又分为通态参数和阻态参数，而时间参数是限制其高频应用重要障碍。4.晶闸管派生器件GTO（门极可关断晶闸管）与普通晶闸管重要区别就在于其不但可以控制导通，并且可以通过在门极和阴极之间施加负脉冲电流迫使其关断，因而属于全控型器件，需要注意是GTO最大极限电流和普通晶闸管也不相似，其定义为最大阳极可关断电流，当GTO阳极电流超过最大阳极可关断电流时，GTO就不可以通过门极控制其关断。TRIAC（双向晶闸管）在构造上可以看做是一对普通晶闸管反并联，其正反两个方向均可导通，因而其额定电流应当用有效值而普通晶闸管额定电流是用平均值标定。RCT（逆导型晶闸管）与普通管子区别在于，普通晶闸管体现为正向可控闸流特性，反向高阻特性，称为逆阻型器件。而逆导型晶闸管是一种反向导通晶闸管，相称于是将一种晶闸管与一种续流二极管反并联集成在同一硅片上构成新器件。FST（迅速晶闸管）关断时间toff≤50μs、响应速度快，可用于高频场合。5.新型电力电子器件GTR（电力晶体管）是一种耐高压、大电流双极晶体管。自20世纪80年代以来，在中、小功率范畴内取代晶闸管重要是GTR。MOSFET（电力场效应晶体管）驱动电路简朴，需要驱动功率小，输入阻抗高、开关速度快，工作频率高、热稳定性好、无二次击穿问题、安全工作区宽；但是电流容量小，耐压低，在高频中小功率电力电子装置中得到了广泛应用。IGBT（绝缘栅双极晶体管）综合了GTR和MOSFET长处，因而具备良好输入输出特性。当前已取代了本来GTR和一某些电力MOSFET市场，成为中小功率电力电子设备主导器件。下表给出了各电力电子器件特点和应用场合。器件种类控制特性极限参数应用领域电力二极管不可控5kV/3kA—400Hz各种整流装置晶闸管可控导通6kV/6kA—400Hz8kV/3.5kA—光控SCR炼钢厂、轧钢机、直流输电、电解用整流器可关断晶闸管自关断型6kV/6kA—500Hz工业逆变器、电力机车用逆变器、无功补偿器MOSFET600V/70A—100kHz开关电源、小功率UPS、小功率逆变器IGBT1200V/1200A—20kHz4.5kV/1.2kA—2kHz各种整流/逆变器（UPS、变频器、家电）、电力机车用逆变器、中压变频器6.电力电子器件保护电力电子系统在发生故障时也许会发生过电流、过压，导致开关器件永久性损坏。电网电压波动太大、负载超过容许值或短路、电路中管子误导通以及管子击穿短路等都也许导致晶闸管过电流。过电流保护涉及迅速熔断器保护、过流继电器保护、过流截止保护等。过电压涉及外因过电压和内因过电压。外因过电压重要来自雷击和系统中操作过程（由分闸、合闸等开关操作引起）等外因。内因过电压重要来自电力电子装置内部器件开关过程。涉及换相过电压、关断过电压。过压保护重要通过阻容吸取等办法进行保护。三、习题辅导1晶闸管导通条件是什么?导通后流过晶闸管电流和负载上电压由什么决定?答：晶闸管导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。导通后流过晶闸管电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压UA决定。2型号为KP100-3，维持电流IH=4mA晶闸管，使用在图题1所示电路中与否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量)图题1答：（a）由于，因此不合理。(b)当控制角为0度时，电流最大，，KP100电流额定值为100Ａ，裕量达５倍，太大了，挥霍。（c），不不大于额定值，因此不合理。3图题2中实线某些表达流过晶闸管电流波形，其最大值均为Im，试计算各图电流平均值．电流有效值和波形系数。图题2解：图(a)：IT(AV)==IT==Kf==1.57图(b)：IT(AV)==ImIT==Kf==1.11图(c)：IT(AV)==ImIT==ImKf==1.26图(d)：IT(AV)==ImIT==ImKf==1.78图(e)：IT(AV)==IT==Kf==2.83图(f)：IT(AV)==IT==Kf==24上题中，如不考虑安全裕量，问额定电流100A晶闸管容许流过平均电流分别是多少?解：(a)图波形系数为1.57，则有：1.57=1.57100A，IT(AV)=100A(b)图波形系数为1.11，则有：1.11=1.57100A，IT(AV)=141.(c)图波形系数为1.26，则有：1.26=1.57100A，IT(AV)=124.6A(d)图波形系数为1.78，则有：1.78=1.57100A，IT(AV)=88.2A(e)图波形系数为2.83，则有：2.83=1.57100A，IT(AV)=55.5A(f)图波形系数为2，则有：2=1.57100A，IT(AV)=78.5A5什么叫GTR一次击穿?什么叫GTR二次击穿?答：处在工作状态GTR，当其集电极反偏电压UCE渐增大电压定额BUCEO时，集电极电流IC急剧增大（雪崩击穿），但此时集电极电压基本保持不变，这叫一次击穿。发生一次击穿时，如果继续增大UCE，又不限制IC，IC上升到临界值时，UCE突然下降，而IC继续增大（负载效应），这个现象称为二次击穿。6如何拟定GTR安全工作区SOA?答：安全工作区是指在输出特性曲线图上GTR可以安全运营电流、电压极限范畴。按基极偏量分类可分为：正偏安全工作区FBSOA和反偏安全工作区RBSOA。正偏工作区又叫开通工作区，它是基极正向偏量条件下由GTR最大容许集电极功耗PCM以及二次击穿功率PSB，ICM，BUCEO四条限制线所围成区域。反偏安全工作区又称为GTR关断安全工作区，它表达在反向偏置状态下GTR关断过程中电压UCE，电流IC限制界线所围成区域。7与GTR、VDMOS相比，IGBT管有何特点?答：IGBT开关速度快，其开关时间是同容量GTR1/10，IGBT电流容量大，是同容量MOS10倍；与VDMOS、GTR相比，IGBT耐压可以做得很高，最大容许电压UCEM可达4500V，IGBT最高容许结温TJM为150℃8晶闸管装置中不采用过电压、过电流保护，选用较高电压和电流级别晶闸管行不行?答：晶闸管装置中必要采用过电压、过电流保护，而不能用高电压、高电流晶闸管代替，由于在电感性负载装置中，晶闸管在开关断过程中，也许会浮现过冲阳极电压，此时极易损坏晶闸管。当未采用过电流保护，而电路过载或短路时更易损坏晶闸管。

第6章电力电子电路一、重点与难点1.相控整流电路相控整流电路是寻常生活中应用最为广泛电力电子电路，相控整流电路涉及单相，三相或半波，全控桥，半控桥等整流形式，各种相控整流电路中负载电路电压电流计算以及管子参数选取是本章重点，各种相控整流电路特点以及应用场合也是本章重点，电感性负载中定量计算是本章难点。2.逆变电路将交流电变为直流电过程，称为整流，将直流电转变为交流电过程称为逆变。逆变可分为有源逆变和无源逆变两类，有源逆变交流侧接电网，将直流电逆变成与电网同频正弦交流电返送电网，有源逆变条件是本章重点，逆变失败因素和后果是本章难点。无源逆变是把直流电转化为交流电提供应负载电路。无源逆变工作原理是本章重点。3.交流调压电路通过控制晶闸管在每一种电源周期内导通角大小（相位控制）来调节输出电压大小从而用来变换交流电压幅值（或有效值）电路就是交流调压电路。其中定量计算是本章重点，电感性负载调压分析是本章难点。4.直流斩波电路运用电力开关器件周期性开通与关断来变化输出电压大小，将直流电能转换为另一固定电压或可调电压直流电能电路称为直流变换电路。各直流调压电路工作原理是本章重点。二、学习办法指引1.单相半波相控整流电路当负载为纯电阻性负载时，单相半波相控整流电路输出电压和电流波形就是缺角单相半波整流电路波形，缺失某些就是整流器件不导通时状况，当负载为电感性且接续流二极管时，输出电压波形和纯电阻性负载一致，但是输出电流波形基本为始终线。当控制角从π向0º方向变化即触发脉冲向左移动时，负载直流电压Ud从零到0.45U2之间持续变化，起到直流电压持续可调目。因此单相半波电路可控整流电路在电阻性负载时，移相范畴为0°～180°。输出电压平均值整流器件上所也许承受最大正反向电压2.单相桥式相控整流电路单相桥式相控整流电路输出电压是单相半波相控整流电路输出电压2倍，但是由于其工作过程为两组管子轮流导通，故因而流过每个晶闸管电流平均值为负载电流一半。输出电压平均值整流器件上所也许承受最大正反向电压如果用两个二极管代替其中两个晶闸管，则可构成单相桥式半控整流电路。依照两个晶闸管位置不同，半控桥可分为共阳极，共阴极和单桥臂形式。两者工作原理完全相似，但是却可以节约两个晶闸管，因而在诸多不需要逆变场合得到了广泛应用。3.三相相控整流电路三相整流电路有三相半波，三相桥式，六相半波，双反星形等整流形式。三相半波是最基本构成形式，其她整流电路都可看作三相半波整流电路串联与并联。和三相整流电路相比，单相可控整流电路输出脉动大，容量小。当负载容量超过4KW以上，或规定直流脉动较小场合，应采用三相整流电路。4.有源逆变将交流电变为直流电过程，称为整流，将直流电转变为交流电过程称为逆变。逆变可分为有源逆变和无源逆变两类，有源逆变交流侧接电网，将直流电逆变成与电网同频正弦交流电返送电网，重要用于直流电机转速减少，动能减少（正反转或制动或调速时）或势能减少（重物下放）时，直流电机工作在发电状态以把多余能量返送交流电网，此外，在高压直流输电或者电网互联中也用到有源逆变。要实既有源逆变必要满足如下条件：(1)外部条件：直流侧必要外接一种直流电源势（例如直流电动机电枢电势、蓄电池电势等），其方向与直流电流Id方向一致，其大小比Ud稍大。(2)内部条件：晶闸管控制角α＞90°，使Ud＜0。在整流电路中，如果浮现故障，则直流输出电压减小，但在逆变电路中，如果浮现逆变失败，则会导致管子持续导通到正半周，从而使得Ud和E两个电势反极性相接时，由于回路电阻很小，使得回路电流很大，相称于短路，这是不容许。5.无源逆变及变频器无源逆变是把直流电转化为交流电提供应负载电路，在当代化生产中应用广泛，可以做成变频变压电源（VVVF），重要用于交流电动机调速。可以做成恒频恒压电源（CVCF），其典型代表为不间断电源（UPS）、航空机载电源、机车照明，通信等辅助电源也要用CVCF电源。也可以做成感应加热电源，例如中频电源，高频电源等。6.交流调压电路在寻常生活和工业生产现场，经常需要以便调节交流电压大小，如舞台灯光控制，电炉温度控制，以及异步电动机启动和调速等。交流调压电路就是用来变换交流电压幅值（或有效值）电路。通过控制晶闸管在每一种电源周期内导通角大小（相位控制）来调节输出电压大小。当负载为纯电阻性负载时，当控制角为α时，负载电压当α=0时，U0=U，随着α角增大，U0逐渐减小。当α=π时，U0=0。即：电压可调范畴为0～U，控制角α移相范畴为0～π。当负载电感性负载时。由于电感性负载电路中电流变化要滞后电压变化，因而当电源电压反向过零时，由于电感产生感应电动势制止电流变化，故电流不能及时为零，此时晶闸管导通角θ大小不但和控制角α关于，并且与负载阻抗角关于。7.直流调压（斩波）电路运用电力开关器件周期性开通与关断来变化输出电压大小，将直流电能转换为另一固定电压或可调电压直流电能电路称为直流变换电路。直流斩波电路按变换器功能可分为降压变换电路(Buck)、升压变换电路(Boost)、升降压变换电路(Buck-Boost)。三、习题选解1如图题1所示，试画出负载Rd上电压波形(不考虑管子导通压降)。图题1解：其波形如下图所示：2在图题2中，若要使用单次脉冲触发晶闸管T导通，门极触发信号（触发电压为脉冲）宽度最小应为多少微秒（设晶闸管擎住电流IL=15mA）？图题2解：由题意可得晶闸管导通时回路方程：可解得，==1要维维持持晶闸管导通，必要在擎住电流IL以上，即，因此脉冲宽度必要不不大于150µs。3单相正弦交流电源，晶闸管和负载电阻串联如图题3所示，交流电源电压有效值为220V。(1)考虑安全余量，应如何选用晶闸管额定电压？(2)若当电流波形系数为Kf=2.22时，通过晶闸管有效电流为100A，考虑晶闸管安全余量，应如何选取晶闸管额定电流？图题3解：（1）考虑安全余量，取实际工作电压2倍UT=2202622V，取600V（2）由于Kf=2.22，取两倍裕量，则：2IT(AV)得：IT(AV)=111(A)取100A。4单相半波可控整流电路中，如果：晶闸管门极不加触发脉冲；晶闸管内部短路；晶闸管内部断开；试分析上述三种状况负载两端电压ud和晶闸管两端电压uT波形。答：（1）负载两端电压为0，晶闸管上电压波形与U2相似；（2）负载两端电压为U2，晶闸管上电压为0；（3）负载两端电压为0，晶闸管上电压为U2。5某单相全控桥式整流电路给电阻性负载和大电感负载供电，在流过负载电流平均值相似状况下，哪一种负载晶闸管额定电流应选取大某些?答：带大电感负载晶闸管额定电流应选取小某些。由于具备电感，当其电流增大时，在电感上会产生感应电动势，抑制电流增长。电阻性负载时整流输出电流峰值大些，在流过负载电流平均值相似状况下，为防此时管子烧坏，应选取额定电流大某些管子。6某电阻性负载规定0~24V直流电压，最大负载电流Id=30A，如采用由220V交流直接供电和由变压器降压到60V供电单相半波相控整流电路，与否两种方案都能满足规定?试比较两种供电方案晶闸管导通角、额定电压、额定电流。解：采用由220V交流直接供电当时：Udo=0.45U2=0.45220=99V由变压器降压到60V供电当时：Ud=0.45U2=0.4560=27V因而，只要调节都可以满足输出0~24V直流电压规定。(1)采用由220V交流直接供电时：，Ud==24V时取2倍安全裕量，晶闸管额定电压、额定电流分别为622V和108A。电源提供有功功率电源提供视在功率电源侧功率因数(2)采用变压器降压到60V供电：，Ud==24V时，取2倍安全裕量，晶闸管额定电压、额定电流分别为168.8V和65.4A。变压器二次侧有功功率变压器二次侧视在功率电源侧功率因数7某电阻性负载，Rd=50Ω,规定Ud在0~600V可调，试用单相半波和单相全控桥两种整流电路来供应，分别计算：晶闸管额定电压、电流值；负载电阻上消耗最大功率。解：（1）单相半波时,,晶闸管最大电流有效值晶闸管额定电流为IT(AV)12(A)晶闸管承受最大电压为=1885V取2倍安全裕量，晶闸管额定电压、额定电流分别为4000V和30A。所选导线截面积为负载电阻上最大功率（2）单相全控桥时,,负载电流有效值(Kf=1.11)晶闸管额定电流为IT(AV)6(A)IT=晶闸管承受最大电压为=1885V取2倍安全裕量，晶闸管额定电压、额定电流分别为4000V和20A。所选导线截面积为负载电阻上最大功率8整流变压器二次侧中间抽头双半波相控整流电路如图题4所示。阐明整流变压器有无直流磁化问题?分别画出电阻性负载和大电感负载在α=60°时输出电压Ud、电流id波形，比较与单相全控桥式整流电路与否相似。若已知U2=220V，分别计算其输出直流电压值Ud。（3）画出电阻性负载α=60°时晶闸管两端电压uT波形，阐明该电路晶闸管承受最大反向电压为多少?图题4解：（1）由于在一种周期内变压器磁通增量为零，因此没有直流磁化。（2）其波形如下图所示，与单相全控桥式整流电路相似。电阻性负载：感性负载：(3)其波形如下图所示，晶闸管承受最大反向电压为。9既有单相半波、单相桥式、三相半波三种整流电路带电阻性负载，负载电流Id都是最大40A，问流过与晶闸管串联熔断器平均电流、有效电流各为多大?解：设单相半波：IdT=Id=40A(Kf=1.57)单相桥式：IdT=Id=20A三相半波：IdT=Id=13.3A当时Ud=1.17U U=Ud/1.17时10什么是有源逆变？有源逆变条件是什么？有源逆变有何作用？答：如果将逆变电路交流侧接到交流电网上，把直流电逆变成同频率交流电，反送到电网上去称为有源逆变。有源逆变条件：一定要有直流电动势，其极性必要与晶闸管导通方向一致，其值应稍不不大于变流器直流侧平均电压；变流器必要工作在区域内使Ud<0。有源逆变作用：它可用于直流电机可逆调速，绕线型异步电动机串级调速，高压电流输电太阳能发电等方面。11无源逆变电路和有源逆变电路有何区别？答：有源逆变电路是把逆变电路交流侧接到电网上，把直流电逆变成同频率交流反送到电网去。无源逆变电路交流侧直接接到负载，将直流电逆变成某一频率或可变频率交流供应负载。12什么是电压型和电流型逆变电路？各有何特点？答：按照逆变电路直流侧电源性质分类，直流侧为电压源逆变电路称为电压型逆变电路，直流侧为电流源逆变电路称为电流型逆变电路。电压型逆变电路重要特点是：直流侧为电压源，或并联有大电容，相称于电压源。直流电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。由于直流电压源钳位作用，交流侧电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关，而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗状况不同而不同，其波形接近于三角波或正弦波。当交流侧为阻感性负载时，需提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量作用，为了给交流侧向直流侧反馈无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了二极管。逆变电路从直流侧向交流侧传送功率是脉动，因直流电压无脉动，故功率脉动是由交流电压来提供。当用于交—直—交变频器中，负载为电动机时，如果电动机工作在再生制动状态，就必要向交流电源反馈能量。因直流侧电压方向不能变化，因此只能靠变化直流电流方向来实现，这就需要给交—直整流桥再反并联一套逆变桥。电流型逆变电路重要特点是：直流侧串联有大电感，相称于电流源，直流电流基本无脉动，直流回路呈现高阻抗。由于各开关器件重要起变化直流电流流通途径作用，故交流侧电流为矩形波，与负载性质无关，而交流侧电压波形和相位因负载阻抗角不同而不同。直流侧电感起缓冲无功能量作用，因电流不能反向，故可控器件不必反并联二极管。当用于交—直—交变频器且负载为电动机时，若交—直变换为可控整流，则很以便地实现再生制动。13电压型逆变电路中反馈二极管作用是什么？答：在电压型逆变电路中，当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起缓冲无功能量作用。为了给交流侧向直流侧反馈无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。当输出交流电压与电流极性相似时，电流经电路中可控开关器件流通，而当输出电压与电流极性相反时，由反馈二极管提供电流通道。14为什么在电流型逆变电路可控器件上要串联二极管？解：由于全电路开关管采用自关断器件，其反向不能承受高电压，因此需要在各开关器件支路串入二极管。15在单相交流调压电路中，当控制角不大于负载功率因数角时为什么输出电压不可控？答：当时电源接通，如果先触发T1，则T1导通角θ>180°如果采用窄脉冲触发，当下电流下降为零，T2门极脉冲已经消失而无法导通，然后T1重复第一周期工作，这样导致先触发一只晶闸管导通，而另一只管子不能导通，因而浮现失控。16一电阻炉由单相交流调压电路供电，如=0°时为输出功率最大值，试求功率为80%，50%时控制角。解：=0°时为输出电压最大值负载上最大电流为输出最大功率输出功率为80%时，，而故输出功率为最大值50%时，，而故17试阐明直流斩波器重要有哪几种电路构造？试分析它们各有什么特点？答：直流斩波电路重要有降压斩波电路（Buck），升压斩波电路（Boost），升降压斩波电路（Buck－Boost）和库克（Cook）斩波电路。降压斩波电路是：一种输出电压平均值低于输入直流电压变换电路。它重要用于直流稳压电源和直流直流电机调速。升压斩波电路是：输出电压平均值高于输入电压变换电路，它可用于直流稳压电源和直流电机再生制动。升降压变换电路是输出电压平均值可以不不大于或不大于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反。重要用于规定输出与输入电压反向，其值可不不大于或不大于输入电压直流稳压电源。库克电路也属升降压型直流变换电路，但输入端电流纹波小，输出直流电压平稳，减少了对滤波器规定。

第7章数字电子技术基本知识一、重点与难点数制与码制寻常生活中会用到各种不同计数和编码体制，因而数制和码制是本章重点，数与码区别是本章难点。基本逻辑关系与、或、非是三种最基本逻辑运算关系，其他所有逻辑运算都可以当作是基本逻辑运算推导，因而基本逻辑关系运算是本章重点。逻辑门电路用以实现逻辑运算电路称为逻辑门电路，逻辑门电路可通过TTL门来实现，也可通过CMOS门来实现，各种逻辑门电路工作原理是本章难点。逻辑芯片TTL门电路在寻常生活中被大量使用，为了适应这种需要许多厂家把TTL门电路集成起来构成专用集成芯片以以便顾客选用，各逻辑芯片特点是本章重点。逻辑代数逻辑代数是用来对逻辑条件进行组合从来获得逻辑结论一种数学运算，其无论逻辑输入还是逻辑输出，都只有1和0两种不同状况，逻辑代数运算法则是本章重点，复杂逻辑函数化简是本章重点和难点。二、学习办法指引1、数制与码制寻常生活中会用到各种不同计数和编码体制，不同计数体制有二进制，十进制，十六进制等，她们通过不同数及其权来表达大小，不同编码体制则按照一定规律用二进制代码来表达其她数或者信息，其和大小没关于系，其权也不可累加。数字系统中惯用二进制来表达数据和指令，所谓二进制就是以2为基数一种计数体制，除了二进制以外，尚有十六进制和八进制等其他进制，任意两种计数体制之间都可以互相转换。为了更容易使计算机辨认，普通可以采用编码形式把数据和指令转化为二进制代码，惯用二进制代码有8421码，5421码和2421码等有权码和余3码等无权码。2、基本逻辑门运算数字逻辑是计算机和当代通讯基本，逻辑运算中三种基本逻辑运算为与、或、非运算。由这三种基本逻辑运算可以实现复杂逻辑运算，通过数字逻辑不但可以实现复杂逻辑运算，还可以实现复杂算术运算。3、逻辑门电路TTL逻辑门电路是当前应用较为广泛门电路之一；CMOS门电路由互补增强N沟道和P沟道MOSFET构成，是当前应用比较广泛另一种逻辑门电路；NMOS门电路由于构造简朴，几何尺寸小，易于集成化等长处而在大规模集成电路中应用较多。4、逻辑代数逻辑代数是分析和设计电路所不可或缺数学工具，逻辑函数可以用来表述各种逻辑问题。逻辑函数可以采用逻辑图、真值表和逻辑表达式等各种方式表达。其中真值表表达式是唯一，两个真值表完全相似函数为同一种逻辑函数。三、习题选解7-1为什么在计算机和其他数字系统中多采用二进制数码？答：由于二进制数码只有0和1两个不同代码，可以分别用高低电平表达，很容易实现，并且抗干扰能力强，故此数字系统中多采用二进制数码。7-2将下列数码作为BCD码或二进制数时分别转化为八进制、十进制和十六进制。111111011011100110001110答：当作为BCD码时，这三个数码都是伪码，不表达任何详细数，当作为二进制数时：11111101=（375）8=（FC）16=（254）1010111001=（271）8=（B9）16=（186）1010001110=（216）8=（8E）16=（142）107-3将下列十进制数转化为八进制和十六进制。31869341023答，按照除权取余法则，可分别转化为318=（476）8=（134）1669=（85）8=（45）1634=（42）8=（22）161023=（1777）8=（2FF）167-4图7-7所示是由分立元件构成最简朴门电路，电平信号从A，B输入，从F输出，试列出输入和输出关系真值表，并分析各电路逻辑功能。图7-7习题7-4电路解：真值表如下表所示，左图为或门电路，右图为与门电路。AB左右00000110101011117-5已知A和B信号波形如图7-8所示，试分析如果该信号分别加到与门，或门，与非门，或非门上后输出信号波形。如果输出信号波形如图F1F2图7-8习题7-5波形解：F1=A+BF2=AB7-6写出下图7-8逻辑表达式并化简。图7-8习题7-6图解：对于左图：=（A+B）（B+C）C=AB+AC对于右图=AB（A+B）=AB7-6在图7-9门电路中，当控制端C=1和C=0两种状况下，试求输出Y逻辑式和波形，并阐明该电路功能。输入A和B波形如图所示。图7-9习题7-7图解：C=1时，Y=A，C=0时，Y=B该电路为信号选取电路。7-6用内阻较大万用表直流电压档去测量TTL“与非”门一种悬空输入端与“地”之间电压值，列出所有也许浮现状况下测量值并总结出输入端悬空对电路影响。答：对于TTL电路而言，悬空相称于输入高电平信号。7-7试证明下列各式。（1）证：右=（反演律）=左（2）证：左==A+BD=右（3）证：由于故，左==ABC+B=B=右（4）证：左===右（5）证：分别画出等号左右两边真值表可得ABC左右0000000111010110111110011101111101111100显然左边和右边完全相等。（6）⊙B⊙C证法同上，也可转化成最简与或表达式在求证。7-8