電工電子技術(shù)期末考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.在理想運(yùn)算放大器構(gòu)成的反相比例放大電路中，若反饋電阻Rf=100kΩ，輸入電阻R1=10kΩ，則電壓放大倍數(shù)Av為A.?1??B.?10??C.10??D.0.1答案：B解析：反相比例放大倍數(shù)Av=?Rf/R1=?100kΩ/10kΩ=?10，負(fù)號(hào)表示反相。2.某NPN晶體管共射放大電路，靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ=2mA，β=100，忽略Early電壓，則其小信號(hào)模型中的跨導(dǎo)gm約為A.38mS??B.50mS??C.77mS??D.100mS答案：C解析：gm=ICQ/VT，室溫VT≈26mV，故gm≈2mA/26mV≈77mS。3.在RLC串聯(lián)諧振電路中，若L=1mH，C=100nF，則諧振頻率f0為A.15.9kHz??B.50.3kHz??C.503Hz??D.1.59kHz答案：A解析：f0=1/(2π√LC)=1/(2π√1×10?3×100×10??)=15.9kHz。4.用555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路，若外接電阻R=10kΩ，電容C=100nF，則輸出脈沖寬度TW約為A.0.69ms??B.1.1ms??C.2.2ms??D.0.55ms答案：B解析：TW=1.1RC=1.1×10kΩ×100nF=1.1ms。5.某理想變壓器初級(jí)220V，次級(jí)22V，若在次級(jí)接11Ω負(fù)載，則初級(jí)電流有效值約為A.0.1A??B.0.2A??C.1A??D.2A答案：B解析：次級(jí)電流I2=22V/11Ω=2A；變比n=220/22=10，故I1=I2/n=0.2A。6.在MOSFET開關(guān)電路中，若VGS(th)=2V，驅(qū)動(dòng)電壓VGS=5V，RDS(on)=50mΩ，漏極電流ID=2A，則導(dǎo)通功耗為A.50mW??B.100mW??C.200mW??D.400mW答案：C解析：P=ID2·RDS(on)=4A2×0.05Ω=0.2W=200mW。7.某8位ADC參考電壓5V，輸入2.5V，則其數(shù)字輸出為A.01111111??B.10000000??C.10000001??D.01111110答案：B解析：量化臺(tái)階q=5V/256≈19.53mV；2.5V對(duì)應(yīng)碼值round(2.5/0.01953)=128=10000000B。8.在Buck型開關(guān)電源中，若輸入12V，輸出5V，負(fù)載電流2A，效率100%，則平均輸入電流為A.0.83A??B.1.2A??C.2A??D.2.4A答案：A解析：Pin=Pout→12V·Iin=5V·2A→Iin=10W/12V≈0.83A。9.某CMOS反相器電源電壓3.3V，若其靜態(tài)電流為1μA，則靜態(tài)功耗為A.3.3μW??B.1μW??C.0.3μW??D.33μW答案：A解析：P=VI=3.3V×1μA=3.3μW。10.在正弦波振蕩器中，巴克豪森準(zhǔn)則要求環(huán)路增益的相位為A.0°??B.90°??C.180°??D.360°答案：D解析：360°即0°，保證正反饋。二、填空題（每空2分，共20分）11.某硅二極管正向壓降0.7V，溫度系數(shù)約?2mV/°C，若溫度升高20°C，則正向壓降變?yōu)開_____V。答案：0.66解析：ΔV=?2mV/°C×20°C=?40mV，0.7V?0.04V=0.66V。12.理想運(yùn)算放大器構(gòu)成的積分器，輸入方波幅值±1V，周期1ms，R=10kΩ，C=100nF，則輸出三角波幅值為______V。答案：0.5解析：積分斜率=±1V/(RC)=±1V/(1ms)，半周期0.5ms內(nèi)變化0.5V，故峰峰值1V，單極幅值0.5V。13.某三端穩(wěn)壓器LM7805輸入電壓10V，負(fù)載電流0.5A，則芯片功耗為______W。答案：2.5解析：P=(10V?5V)×0.5A=2.5W。14.在共射放大電路中，若旁路電容CE開路，則電壓增益將______（增大/減小/不變）。答案：減小解析：CE開路后發(fā)射極引入負(fù)反饋，增益下降。15.某理想電感L=10mH，通過(guò)電流i(t)=0.5sin(1000t)A，則兩端電壓瞬時(shí)值表達(dá)式為______V。答案：5cos(1000t)解析：v=Ldi/dt=10×10?3×0.5×1000cos(1000t)=5cos(1000t)。16.在SPWM逆變器中，調(diào)制比m=0.8，直流母線電壓400V，則基波輸出電壓幅值為______V。答案：320解析：基波幅值=m·Vdc/2=0.8×400/2=160V（線電壓需×√3，題問(wèn)幅值即160V）。17.某D觸發(fā)器接成T′觸發(fā)器，若時(shí)鐘頻率1MHz，則Q端輸出方波頻率為______MHz。答案：0.5解析：T′觸發(fā)器二分頻。18.在邏輯函數(shù)F=AB+AC+BC中，若A=B=C=1，則F=______。答案：1解析：1·1+1·1+1·1=1。19.某電纜分布電容50pF/m，長(zhǎng)度10m，則總電容為______nF。答案：0.5解析：50pF/m×10m=500pF=0.5nF。20.用74138譯碼器實(shí)現(xiàn)5線—32線譯碼，需______片。答案：4解析：每片3—8譯碼器，4片級(jí)聯(lián)可擴(kuò)展為5—32。三、判斷改錯(cuò)題（每題2分，共10分）21.在理想變壓器中，初級(jí)電壓與次級(jí)電壓之比等于匝數(shù)比的倒數(shù)。答案：錯(cuò)誤，應(yīng)改為“等于匝數(shù)比”。22.MOSFET的溝道長(zhǎng)度越短，其閾值電壓越高。答案：錯(cuò)誤，溝道長(zhǎng)度短導(dǎo)致閾值電壓降低（短溝道效應(yīng)）。23.在RC低通濾波器中，截止頻率fC=1/(2πRC)，當(dāng)f=fC時(shí)，輸出相位滯后45°。答案：正確。24.只要環(huán)路增益大于1，振蕩器就能穩(wěn)定起振。答案：錯(cuò)誤，還需滿足相位條件。25.74LS系列TTL門電路輸入懸空相當(dāng)于邏輯低電平。答案：錯(cuò)誤，懸空等效高電平。四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）26.簡(jiǎn)述CMOS反相器功耗的組成部分，并給出降低動(dòng)態(tài)功耗的設(shè)計(jì)措施。答案：功耗含靜態(tài)功耗（漏電流）與動(dòng)態(tài)功耗（電容充放電、短路電流）。降低動(dòng)態(tài)功耗：①降低電源電壓；②減小負(fù)載電容；③降低開關(guān)頻率；④采用門控時(shí)鐘；⑤優(yōu)化版圖減小寄生電容。27.畫出NPN晶體管共射放大電路的小信號(hào)等效電路，并寫出電壓增益表達(dá)式。答案：等效電路含基極電阻rb、發(fā)射極電阻re、集電極受控源gmVbe、輸出電阻rce。電壓增益Av=?gm(Rc//RL)/(1+gmRe)，若Re被旁路則Av≈?gm(Rc//RL)。28.說(shuō)明Buck-Boost變換器與Cuk變換器在能量傳輸方式上的差異。答案：Buck-Boost通過(guò)電感儲(chǔ)能、開關(guān)管與二極管交替向負(fù)載供能，輸入輸出極性相反；Cuk利用電容作為能量傳輸元件，電感分別位于輸入輸出回路，實(shí)現(xiàn)電流連續(xù)且極性反轉(zhuǎn)，輸入輸出電流紋波小。29.解釋“地彈”現(xiàn)象及其對(duì)高速數(shù)字系統(tǒng)的影響，并給出抑制方法。答案：地彈指芯片地電位因封裝寄生電感與瞬態(tài)電流產(chǎn)生的電壓尖峰，導(dǎo)致邏輯誤判。抑制：①降低開關(guān)速度；②增加地引腳數(shù)；③采用差分信號(hào)；④加去耦電容；⑤優(yōu)化PCB地層。30.寫出理想運(yùn)算放大器構(gòu)成的差分放大電路輸出表達(dá)式，并說(shuō)明如何提高輸入阻抗。答案：Vo=(Rf/R1)(V2?V1)。提高輸入阻抗：①采用同相輸入結(jié)構(gòu)；②用儀表放大器，輸入級(jí)為兩個(gè)同相放大器，輸入阻抗可達(dá)百兆歐。五、計(jì)算題（每題10分，共40分）31.圖示電路，R1=2kΩ，R2=4kΩ，RE=100Ω，RC=1kΩ，VCC=12V，β=100，VBE=0.7V，忽略Early電壓。(1)計(jì)算靜態(tài)ICQ、VCEQ；(2)畫出小信號(hào)等效電路，求電壓增益Av、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro。答案：(1)基極電壓VB=VCC·R2/(R1+R2)=12×4/6=8V；VE=VB?0.7=7.3V；IE=VE/RE=7.3V/100Ω=73mA；ICQ≈IE=73mA；VCEQ=VCC?IC(RC+RE)=12?0.073×1100≈12?80.3=?68.3V（不合理，說(shuō)明RE過(guò)大，需修正RE=10Ω重算）。修正：設(shè)RE=10Ω，則IE=7.3/10=730mA仍過(guò)大，實(shí)際題目應(yīng)RE=1kΩ，VB=4V，VE=3.3V，IE=3.3mA，VCEQ=12?3.3mA×(1k+1k)=5.4V。(2)gm=IC/VT=3.3mA/26mV≈127mS；Av=?gmRc/(1+gmRe)=?127×1k/(1+127×1k)≈?0.99（Re未旁路）；若旁路，Av≈?127×1k=?127；Ri=R1//R2//rπ，rπ=β/gm=100/0.127≈787Ω，Ri≈787Ω；Ro≈Rc=1kΩ。32.某Buck變換器輸入24V，輸出12V，負(fù)載電流5A，開關(guān)頻率100kHz，電感電流紋波要求小于10%，求最小電感值與輸出電壓紋波小于50mV時(shí)的最小電容值。答案：占空比D=12/24=0.5；ΔIL=10%×5A=0.5A；由V=Ldi/dt，L=(Vin?Vo)D/(fΔIL)=(12×0.5)/(100k×0.5)=12μH；輸出紋波ΔVo=ΔQ/C，ΔQ≈ΔIL/(8f)，C=ΔIL/(8fΔVo)=0.5/(8×100k×0.05)=12.5μF，取標(biāo)稱22μF。33.設(shè)計(jì)一個(gè)二階無(wú)限增益多路反饋低通濾波器，截止頻率fC=1kHz，增益?1，電容選用10nF，求各電阻值并驗(yàn)證穩(wěn)定性。答案：拓?fù)溥x用MFB，傳遞函數(shù)Vo/Vi=?(R2/R1)/(1+sC1R2R3/R1+s2C1C2R2R3)；設(shè)C1=C2=10nF，令R1=R3=R，R2=2R，則ω0=1/√(C1C2R2R3)=1/(C√2R)，f0=1/(2πC√2R)=1kHz；解得R=1/(2π×1k×10nF×√2)=11.25kΩ，取11kΩ；R2=22kΩ；增益K=?R2/R1=?2，需改為?1，調(diào)整R1=22kΩ，R2=22kΩ，R3=11kΩ；驗(yàn)證：Q=√(C1/C2)·√(R2R3)/(R1+R2)=1·√(22×11)/(22+22)=0.707，穩(wěn)定。34.某8位單片機(jī)采用10位ADC，參考電壓2.5V，內(nèi)部時(shí)鐘16MHz，ADC需最小采樣時(shí)間1.5μs，采樣保持電容10pF，信號(hào)源電阻1kΩ，求最大允許采樣電阻及對(duì)應(yīng)的采樣誤差。答案：RC時(shí)間常數(shù)τ≤t/7（誤差<1LSB），1LSB=2.5V/1024=2.44mV；exp(?t/τ)=1/1024→t/τ=ln1024≈6.93；τ=t/6.93=1.5μs/6.93=216ns；Rmax=τ/C=216ns/10pF=21.6kΩ；信號(hào)源1kΩ，外部串聯(lián)電阻Rext≤20.6kΩ；誤差：若R=21kΩ，τ=210ns，誤差exp(?1.5μs/210ns)=exp(?7.14)=0.0008，小于1LSB。六、綜合設(shè)計(jì)題（20分）35.設(shè)計(jì)一款恒流源驅(qū)動(dòng)大功率LED（3A，正向壓降12V），輸入電壓24V，要求效率>90%，電流精度±1%，具有PWM調(diào)光接口，給出主電路拓?fù)?、關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算、控制環(huán)路框圖、PCB布局要點(diǎn)。答案：拓?fù)洌和紹uck，開關(guān)頻率300kHz，降低電感體積；電感：ΔIL=30%×3A=0.9A，L=(24?12)×0.5/(300k×0.9)=22μH，選22μH/6A飽和電流；電流檢測(cè)：高端檢流電阻RS=50mΩ，損耗P=32×0.05=0.45W，選1W/1%精度；放大：差分放大器增益20，輸出1.5V@3A，接MCUADC；控制：電流環(huán)PI，比例0.5，積分5kHz，帶寬5kHz；PWM調(diào)光：MCU輸出10kHzPWM經(jīng)RC濾波為直流參考，改變電流設(shè)定；MOSFET：選60V/10A，RDS(on)=8mΩ，雙管并聯(lián)降損耗；二極管：同步整流，下管MOSFET；補(bǔ)償：Typ