电工学习题课

1、电子技术发展 - 伴随着基本器件的发展而发展,习 题 课,分立元件：,集成电路：,二极管、稳压二极管、三极管、场效晶体管,集成运算放大器、集成稳压电源、门电路、触发器,基本器件的两个发展阶段,第14、15章 半导体分立元件,二极管,主要参数,伏安特性,基本结构,二极管电路分析：,将二极管断开，分析二极管两端电位 的高低或所加电压UD的正负。,若 V阳 V阴或 UD为正( 正向偏置 )，二极管导通 若 V阳 UD1 D2 优先导通，D1截止。,若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =,10V，,UD2 =,25V,-15 V,解：,三极管,主要参数,伏安特性,基本结构,三极管放大电路,固定偏置放大电路,分压式偏置放大电路,射极输出器,差分放大电路，抑制零点漂移。,互补对称功率放大电路，输出足够大的功率。,多级放大电路,静态：放大电路无信号输入（ui = 0）时的工作状态。,分析方法：估算法、图解法。,静态工作点Q：IB、IC、UCE 。,静态分析：确定放大电路的静态值。,（1）放大电路的静态分析,三极管放大电路分析：,所用电路：放大电路的直流通路。,（2）放大电路的动态分析,动态：放大

2、电路有信号输入（ui 0）时的工作状态。,分析方法：微变等效电路法，图解法。 所用电路：放大电路的交流通路。,动态分析: 计算电压放大倍数Au、输入电阻ri、输出电阻ro等。,所用电路：放大电路的交流通路。,例2：下列各电路中能实现交流电压放大的是图( ),b,例1：在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 4k , RB= 300k , RL= 4k ，晶体管= 37.5，试求:(1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE；(2) 画出微变等效电路；(3) 输入电阻ri、ro及 Au。,已知：UCC=12V，RC=4k，RB=300k， =37.5，,RL=4k。,例：静态分析，动态分析。,解： (1)静态分析,注意：电路中IB 和 IC 的数量级不同,采用估算法，画直流通路,解： (2)动态分析,放大电路的交流通路:,解： (2)动态分析,画微变等效电路,1.电压放大倍数：,可求得晶体管的输入电阻,故电压放大倍数为,其中,解： (2)动态分析,画微变等效电路,2.输入电阻：,3.输出电阻：,例1：在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 4k , RE= 4k , RB1

3、= 30k , RB2= 20k , RL= 6k ，晶体管= 50，试求:(1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE；(2) 画出微变等效电路；(3) 输入电阻ri、ro及 Au。,1. 静态工作点的计算（估算法）,(1)画直流通路,(2)确定静态值,例1：在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 4k , RE= 4k , RB1= 30k , RB2= 20k , RL= 6k ，晶体管= 50，试求:,解：,解： (2)动态分析,画微变等效电路,1.电压放大倍数：,可求得晶体管的输入电阻,故电压放大倍数为,其中,解： (2)动态分析,画微变等效电路,2.输入电阻：,3.输出电阻：,例2: 在图示放大电路中，已知UCC=12V, RC= 6k , RE1= 300 , RE2= 2.7k , RB1= 60k , RB2= 20k ,RL= 6k ，晶体管= 50，UBE= 0.6V, 试求:(1) 静态工作点 IB、IC 及 UCE；(2) 画出微变等效电路；(3) 输入电阻ri、ro及 Au。,解:,(1)由直流通路求静态工作点。,直流通路,(2) 由微变等效电路求Au

4、、 ri 、 ro。,微变等效电路,场效晶体管：,主要参数,伏安特性,基本结构,场效应管放大电路：,自给偏压偏置放大电路,源极输出器,分压式偏置放大电路,包括静态分析和动态分析。 UGS 、 ID 、 UDS Au、 ri 、 ro,估算法和微变等效电路的方法,例1:已知RG=10M，RG1=2M，RG2=47k，RD=30k， RS=2k ，UDD=18V, UGS=-0.2V, gm=1.2mA/V 。求(1)静态工作点;(2)电压放大倍数;(3)输入电阻和输出电阻。,（1）静态计算,解：,(1) 静态计算,画交流通路,动态分析,微变等效电路,微变等效电路,(2)电压放大倍数：,(3)输入电阻和输出电阻,负反馈,2) 判别是否负反馈？,4) 判断是何种类型的交流负反馈？,1) 找出反馈网络（一般是电阻、电容）。,3)是负反馈！判别是交流反馈还是直流反馈？,（1）类型的判别,虽然降低了电压放大倍数，,但在很多方向改善了放大电路的工作性能：,提高了放大倍数的稳定性；,改善了波形失真；,改变了放大电路的输入电阻和输出电阻；,用多级放大器来弥补负反馈引起的放大倍数降低。,（2）负反馈对放大

5、电路工作性能的影响,经验,输入端,反馈电路与发射极相联，,为串联反馈；,反馈电路与基极相联，,为并联反馈；,输出端,反馈电路从输出端所在极引出，,为电压反馈,反馈电路不从输出端所在极引出，,为电流反馈,运算放大器电路反馈类型的判别方法：,1. 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈； 从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈；2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈；,一、并联电压负反馈,二、串联电流负反馈,RF,例： 判断下列电路的反馈类型,ES,RE1、 RE3本级交直流,电流串联负反馈,RE2本级直流负反馈,RF 、 RE1级间交流,电压串联负反馈,+,+,+,+,运算放大器电路中的负反馈,R1、RF ,对于ui1：,并联,电压,负反馈,对于ui2：,串联,电压,负反馈,判断运算放大器电路中的级间反馈,级间：,串联,电压,负反馈,级间：,串联,电流,负反馈,判断运算放大器电路中的级间反馈,第16章 集成运算放大器,（1）运放特点、电路、主要参数。,（2）运放应用：线性应用，非线性应用,线性应用：

6、运放工作于线性区，需引入深度负反馈。,1.虚短，虚断,分析方法：,2.线性电路的定理定律。,反向比例运算电路 ，同向比例运算电路,3.结论的直接应用,工作于开环状态，工作于饱和区,运放非线性应用,应用电压比较器,虚短不成立，虚断成立。,R1,iR1,解：,由虚断和虚短的概念得,由KCL可得,所以,例2,试计算uo的大小。,例2,试计算uo的大小。,例3,例4,试计算uo的大小。,例5,第18章 直流稳压电源,2. 滤波器,3. 直流稳压电源,1. 整流电路,单相半波整流电路,单相桥式整流电路,电容滤波器,电感电容滤波器, 形滤波器,稳压二极管稳压电路,串联型稳压电路,集成稳压电源,电路如图所示，变压器副边电压的波形如图2所示， 试定性分析下列各种情况。 (1)开关S1、S2均断开； (2)开关S1、S2 均闭合； (3)开关S1断开， S2闭合。,单相桥式整流,整流、滤波、稳压,整流、稳压,例1：,例2 整流电路如图所示，二极管为理想元件，已知负载电阻 负载两端直流电压 ，试求：(1)交流电压表(V)和直流电流表(A)的读数(设电压表内阻为无穷大，电流表内阻为零)。(2)在下表中选出合

7、适型号的二极管。,解：,UO=0.9U,U=UO/0.9=30/0.9=33.3V,IO=UO/RL=30/200=0.15A,UDRM=1.41U=1.41 33.3=46.95V,U为33.3V，I为0.167A，选2CP12。,ID=0.5IO=0.075A,二极管选型：,例：求输出电压,20章 组合逻辑电路,一、组合逻辑电路的分析,分析步骤：,已知逻辑电路，确定逻辑功能。,（1）已知逻辑图写逻辑式,（2）运用逻辑代数化简或变换,（3）列逻辑状态表,（4）分析逻辑功能,组合电路的基本单元是门电路，,(1) 写出逻辑式,例1 ：分析下图的逻辑功能,化简,(2) 列逻辑状态表,(3) 分析逻辑功能输入相同输出为 1 ,输入相异输出为 0 , 称为判一致电路( 同或门 ) ,可用于判断各输入端的状态是否相同。,逻辑式,例2：分析下图的逻辑功能,1. 写出逻辑表达式,2. 应用逻辑代数化简,3. 列真值表,0,0,0,1,0,1,1,1,4. 分析逻辑功能,当输入有两个及两个以上为 1 时，输出为 1 ，否则为 0 。,2. 组合逻辑电路的设计,（1）已知逻辑要求列逻辑状态表,设计步骤如

8、下：,根据逻辑功能要求设计逻辑电路。,（2）写逻辑式,（3）运用逻辑代数化简或变换,（4）画逻辑图,例1：设计一个三变量奇偶检验器。要求: 当输入变量A、B、C中有奇数个同时为“1”时，输出为“1”，否则为 “0”。用“与非”门实现。,(1) 列逻辑状态表,(2) 写出逻辑表达式,取 Y=“1”( 或Y=“0” ) 列逻辑式,取 Y = “1”,(3) 用“与非”门构成逻辑电路,在一种组合中，各输入变量之间是“与”关系,各组合之间是“或”关系,由卡图诺可知，该函数不可化简。,(4) 逻辑图,Y,C,B,A,0,1,0,1,0,例 2: 某工厂有A、B、C三个车间和一个自备电站, 站内有两台发电机 G1 和 G2。G1 的容量是 G2 的两倍。如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工, 只需 G1 运行，如果三个车间同时开工，则G1和 G2均需运行。试画出控制G1和 G2运行的逻辑图。,设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态：开工为 1 ，不开工为 0 ；G1和 G2运行为 1，不运行为 0 。,(1) 根据逻辑要求列状态表,首先假设逻辑变量、逻辑函数取0、 1 的

9、含义。,逻辑要求：如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行，如果三个车间同时开工，则G1和 G2均需运行。,开工,1,不开工,0,运行,1,不运行,0,(1) 根据逻辑要求列状态表,(2) 由状态表写出逻辑式,或由卡图诺可得相同结果,(3) 化简逻辑式可得：,(4) 用“与非”门构成逻辑电路,由逻辑表达式画出卡诺图，由卡图诺可知，该函数不可化简。,(5) 画出逻辑图,例3： 交通信号灯故障检测电路,交通信号灯在正常情况下，红灯(R)亮停车，,黄灯(Y)亮准备，绿灯(G)亮通行。正常时，只有一个灯亮。如果灯全不亮或全亮或两个灯同时亮，都是故障。,解：,灯亮 “1”表示，灯灭 “0”表示，,故障 “1”表示，正常 “0”表示，,输入信号三个，输出信号一个,(1) 列逻辑状态表,(2) 写出逻辑表达式,(3) 化简可得:,为减少所用门数,将上式变换为:,(4) 画逻辑图,第21章 触发器和时序逻辑电路,RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器等,寄存器和计数器分析,例1：分析图示电路逻辑功能，设初始状态为0000,该电路由,四个JK触发器，,一个与非门和一个与门组成，,输出为B。,分析电路组成:,是一异步逻辑时序电路，,(1)各触发器J、K端逻辑表达式、输出方程和时钟脉冲方程。,

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