《電工電子技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用》課后習(xí)題及參考答案一、電路的基本概念與定律1.如圖1-1所示電路中，已知U1=10V，U2=5V，R1=2Ω，R2=3Ω，R3=5Ω，求各支路電流I1、I2、I3的大小及方向（假設(shè)電流方向均為順時針）。2.電路中某元件兩端電壓u=20sin(314t+30°)V，通過的電流i=5sin(314t-60°)A（關(guān)聯(lián)參考方向），求該元件的性質(zhì)及參數(shù)值，并計算t=0時元件吸收的功率。3.圖1-2為某電路的一部分，已知a點電位Va=15V，b點電位Vb=-5V，R=10Ω，求電流I的大小及方向（從a到b或從b到a）。二、電路的分析方法4.用支路電流法求解圖2-1所示電路中的電流I（已知US1=12V，US2=6V，R1=R2=R3=2Ω）。5.圖2-2中，用節(jié)點電壓法求節(jié)點1的電位V1（已知US=10V，IS=2A，R1=1Ω，R2=2Ω，R3=3Ω）。6.圖2-3所示電路中，當(dāng)RL=4Ω時，求通過RL的電流IL（用疊加定理）。7.圖2-4中，求ab端的戴維南等效電路（包括開路電壓Uoc和等效電阻Req）。三、正弦交流電路8.已知正弦電壓u=220√2sin(314t+45°)V，正弦電流i=10√2sin(314t-15°)A（關(guān)聯(lián)參考方向），求：（1）電壓與電流的相位差；（2）電路的有功功率、無功功率和視在功率；（3）若電路為RL串聯(lián)，求R和L的值。9.一個RLC串聯(lián)電路中，已知R=10Ω，L=0.1H，C=100μF，電源電壓有效值U=220V，角頻率ω=1000rad/s，求：（1）電路的阻抗模；（2）電流有效值；（3）各元件的電壓有效值；（4）電路的有功功率和無功功率。10.某RLC并聯(lián)電路發(fā)生諧振時，電源頻率f0=50Hz，諧振阻抗Z0=1000Ω，品質(zhì)因數(shù)Q=100，求R、L、C的值。四、半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用11.圖4-1所示電路中，D1、D2為理想二極管，判斷其導(dǎo)通狀態(tài)并計算輸出電壓UO（已知U1=5V，U2=3V，R=1kΩ）。12.圖4-2為硅二極管組成的限幅電路，輸入電壓ui=10sinωtV，畫出輸出電壓uo的波形（標(biāo)出關(guān)鍵幅值）。13.穩(wěn)壓管電路如圖4-3所示，已知穩(wěn)壓管VS的穩(wěn)定電壓UZ=6V，穩(wěn)定電流IZ=5mA，最大耗散功率PZM=300mW，輸入電壓UI=15V，R=1kΩ，求：（1）輸出電壓UO；（2）當(dāng)UI升高至20V時，穩(wěn)壓管是否安全？五、半導(dǎo)體三極管及基本放大電路14.某三極管的輸出特性曲線如圖5-1所示，已知UBE=0.7V，求：（1）當(dāng)IB=40μA，UCE=6V時的β值；（2）當(dāng)UCE=6V，IB從20μA增加到60μA時的動態(tài)電流放大系數(shù)β。15.共發(fā)射極放大電路如圖5-2所示，已知VCC=12V，RB=300kΩ，RC=3kΩ，三極管β=50，UBE=0.7V，求：（1）靜態(tài)工作點IBQ、ICQ、UCEQ；（2）若RB減小，UCEQ如何變化？（3）若RC增大，輸出電壓波形易出現(xiàn)何種失真？16.放大電路的微變等效電路如圖5-3所示，已知rbe=1kΩ，β=80，RL=3kΩ，Rs=0.5kΩ，求：（1）電壓放大倍數(shù)Au=uo/ui；（2）輸入電阻Ri；（3）輸出電阻Ro。六、集成運算放大器17.反相比例運算電路如圖6-1所示，已知R1=10kΩ，Rf=100kΩ，ui=0.5V，求輸出電壓uo；若運放最大輸出電壓為±12V，當(dāng)ui=2V時，uo是否飽和？18.同相求和電路如圖6-2所示，已知R1=R2=R3=10kΩ，Rf=20kΩ，ui1=0.3V，ui2=0.6V，求輸出電壓uo（運放工作在線性區(qū)）。19.積分運算電路如圖6-3所示，已知R=100kΩ，C=1μF，初始時刻uo=0，輸入電壓ui=1V（階躍信號），求t=1s時的輸出電壓uo(t)。七、直流穩(wěn)壓電源20.橋式整流電容濾波電路如圖7-1所示，已知變壓器二次側(cè)電壓有效值U2=20V，RL=100Ω，C=1000μF，求：（1）輸出電壓平均值UO(AV)；（2）二極管承受的最高反向電壓URM；（3）若電容脫焊，UO(AV)變?yōu)槎嗌伲?1.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖7-2所示，已知VCC=25V，穩(wěn)壓管UZ=6V，R1=R2=R3=2kΩ，求輸出電壓UO的調(diào)節(jié)范圍。22.三端集成穩(wěn)壓器電路如圖7-3所示，已知W7812的輸出電壓Uo=12V，R1=1kΩ，R2=2kΩ，求輸出電壓UO。八、數(shù)字邏輯基礎(chǔ)23.用公式法化簡邏輯函數(shù)F=AB+AC+BC+BCD，并寫出最簡與或表達式。24.用卡諾圖化簡邏輯函數(shù)F(A,B,C,D)=∑m(0,1,2,4,5,6,8,9,10,12,13,14)，約束條件為∑d(3,7,11,15)=0。25.已知邏輯門電路的輸入A、B波形如圖8-1所示，畫出與非門、或非門、異或門的輸出波形。九、組合邏輯電路26.設(shè)計一個3變量多數(shù)表決電路（當(dāng)輸入變量中有2個或3個為1時，輸出為1，否則為0），用與非門實現(xiàn)。27.分析圖9-1所示組合邏輯電路的功能，寫出輸出F的邏輯表達式，列出真值表，并說明其邏輯功能。28.用74LS138（3線-8線譯碼器）和與非門實現(xiàn)邏輯函數(shù)F=ABC+ABC?+A?BC+A?B?C?。十、時序邏輯電路29.基本RS觸發(fā)器的輸入波形如圖10-1所示（R、S低電平有效），畫出輸出Q的波形（設(shè)初始狀態(tài)Q=0）。30.同步JK觸發(fā)器的輸入波形如圖10-2所示（CP為上升沿觸發(fā)），畫出輸出Q的波形（設(shè)初始狀態(tài)Q=0）。31.分析圖10-3所示時序邏輯電路的功能，寫出狀態(tài)方程，列出狀態(tài)表，說明是幾進制計數(shù)器（同步還是異步）。32.用74LS161（4位同步二進制計數(shù)器）設(shè)計一個模9計數(shù)器，要求采用置數(shù)法（預(yù)置數(shù)為0000），畫出接線圖。參考答案1.設(shè)I1從左向右，I2從右向左，I3從上向下。根據(jù)KCL：I1=I2+I3；根據(jù)KVL（左網(wǎng)孔）：U1=I1R1+I3R3；右網(wǎng)孔：U2=I2R2+I3R3。代入數(shù)據(jù)解得I1=1.5A（左→右），I2=0.5A（右→左），I3=1A（上→下）。2.相位差φ=30°-(-60°)=90°，電壓超前電流90°，為電感元件。感抗XL=U/I=20/5=4Ω，L=XL/ω=4/314≈0.0127H。t=0時，u=20sin30°=10V，i=5sin(-60°)=-5×√3/2≈-4.33A，功率p=ui=10×(-4.33)=-43.3W（元件發(fā)出功率）。3.電位差Uab=Va-Vb=15-(-5)=20V，電流I=Uab/R=20/10=2A，方向從a到b（電位高→電位低）。4.設(shè)三條支路電流為I1（左→右）、I2（右→左）、I（下→上），則KCL：I1=I2+I；KVL左網(wǎng)孔：US1=I1R1+IR3；右網(wǎng)孔：US2=I2R2+IR3。代入數(shù)據(jù)解得I=2A。5.節(jié)點1的電位V1=(US/R1+IS)/(1/R1+1/R2+1/R3)=(10/1+2)/(1/1+1/2+1/3)=12/(11/6)=6.55V。6.單獨US1作用時，IL1=(US1)/(R1+R2+RL)=10/(2+3+4)=10/9A；單獨US2作用時，IL2=(-US2)/(R1+R2+RL)=-5/9A；疊加后IL=IL1+IL2=5/9A≈0.56A。7.開路電壓Uoc=US×R2/(R1+R2)=12×3/(2+3)=7.2V；等效電阻Req=R1//R2=2×3/(2+3)=1.2Ω。8.（1）相位差45°-(-15°)=60°（電壓超前）；（2）有功功率P=UIcos60°=220×10×0.5=1100W，無功功率Q=UIsin60°=220×10×(√3/2)=1905var，視在功率S=UI=2200VA；（3）阻抗Z=R+jXL，|Z|=U/I=22Ω，cosφ=R/|Z|=0.5→R=11Ω，XL=√(222-112)=19.05Ω，L=XL/ω=19.05/314≈0.0607H。9.（1）感抗XL=ωL=1000×0.1=100Ω，容抗XC=1/(ωC)=1/(1000×100×10??)=10Ω，阻抗Z=R+j(XL-XC)=10+j90Ω，模|Z|=√(102+902)=90.55Ω；（2）電流I=U/|Z|=220/90.55≈2.43A；（3）UR=IR=24.3V，UL=IXL=243V，UC=IXC=24.3V；（4）P=I2R=2.432×10≈59W，Q=I2(XL-XC)=2.432×90≈531var。10.諧振時并聯(lián)阻抗Z0=R=1000Ω，品質(zhì)因數(shù)Q=ω0L/R=1/(ω0CR)，ω0=2πf0=314rad/s，L=QR/ω0=100×1000/314≈318.5mH，C=1/(ω02LR)=1/(3142×318.5×10?3×1000)≈10μF。11.D1陽極接5V，陰極接3V（通過D2），正向偏置導(dǎo)通；D2陽極接3V，陰極接0V（通過D1），正向偏置導(dǎo)通。UO=0V（理想二極管導(dǎo)通后壓降為0）。12.當(dāng)ui>3V時，D導(dǎo)通，uo=3V；當(dāng)ui≤3V時，D截止，uo=ui。波形為正弦波頂部被限幅在3V。13.（1）IZ=(UI-UZ)/R=(15-6)/1000=9mA，在5mA~IZM（PZM/UZ=300/6=50mA）范圍內(nèi)，UO=6V；（2）UI=20V時，IZ=(20-6)/1000=14mA<50mA，安全。14.（1）IC=βIB，由特性曲線讀得IB=40μA時IC≈2mA，β=2mA/40μA=50；（2）ΔIB=60μA-20μA=40μA，ΔIC≈(3mA-1mA)=2mA，β=ΔIC/ΔIB=2mA/40μA=50。15.（1）IBQ=(VCC-UBE)/RB=(12-0.7)/300≈37.7μA，ICQ=βIBQ≈50×37.7μA≈1.885mA，UCEQ=VCC-ICQRC=12-1.885×3≈6.35V；（2）RB減小→IBQ增大→ICQ增大→UCEQ減??；（3）RC增大→UCEQ減小，易出現(xiàn)飽和失真。16.（1）Au=-β(RL//RC)/rbe（假設(shè)RC=RL），若RC=RL=3kΩ，則RL’=1.5kΩ，Au=-80×1.5/1=-120；（2）Ri=RB//rbe≈rbe=1kΩ（RB很大時）；（3）Ro=RC=3kΩ。17.uo=-Rf/R1×ui=-100/10×0.5=-5V；當(dāng)ui=2V時，uo=-100/10×2=-20V，超過±12V，故輸出-12V（飽和）。18.同相端電壓u+=(R3//Rf)/(R1+R3//Rf)ui1+(R2//Rf)/(R1+R2//Rf)ui2（因R1=R2=R3=Rf=10kΩ，簡化為u+=(ui1+ui2)/2），uo=(1+Rf/R3)u+=(1+20/10)(0.3+0.6)/2=3×0.45=1.35V。19.積分公式uo=-1/(RC)∫uidt=-1/(100×103×1×10??)∫1dt=-10t。t=1s時，uo=-10×1=-10V。20.（1）UO(AV)=1.2U2=1.2×20=24V；（2）URM=√2U2≈28.28V；（3）電容脫焊時為橋式整流無濾波，UO(AV)=0.9U2=18V。21.輸出電壓UO=UZ×(R1+R2+R3)/(R2’+R3)，調(diào)節(jié)R2滑動端時，R2’最小為0→UOmax=6×(2+2+2)/(0+2)=18V；R2’最大為2kΩ→UOmin=6×6/(2+2)=9V，故調(diào)節(jié)范圍9V~18V。22.三端穩(wěn)壓器公共端電壓Uref=12V，UO=Uref×(1+R2/R1)=12×(1+2/1)=36V。23.F=AB+AC+BC+BCD=AB+AC+BC(1+D)=AB+AC+BC（吸收BCD項）。24.卡諾圖化簡后F=A?D?+B?D?+C?D?（或F=D?(A?+B?+C?)）。25.與非門輸出：A、B全1時為0，否則為1；或非門輸出：A、B全0時為1，否則為0；異或門輸出：A、B不同時為1，否則為0。波形略。26.真值表：A,B,C中有≥2個1時F=1。邏輯表達式F=AB+AC+BC，用與非門實現(xiàn)為F=((AB)?(AC)?(BC)?)?。27.邏輯表達式F=A?B?C+A?BC?+AB?C?+ABC=A⊕B⊕C（三位異或），功能為奇校驗電路（輸入奇數(shù)個1時輸出1）。28.74LS138輸出Y0~Y7對應(yīng)A?B?C?~ABC，F(xiàn)=Y0+Y3+Y5+Y6=((Y0)?(Y3)?(Y5)?(Y6)?)?，連接A2=A,A1=B,A0=