射频大作业 基于PSpice仿真的振幅调制电路设计数字调制与解调的集成器件学习
目录 题目一：基于PSpice仿真的振幅调制电路设计与性能分析 一、实验设计要求 (3) 二、理论分析 1、问题的分析 (3) 2、差动放大器调幅的设计理论 (4) 2.1、单端输出差动放大器电路 2.2、双端输出差动放大器电路 2.3、单二极管振幅调制电路 2.4、平衡对消二极管调幅电路 三、PSpice仿真的振幅调制电路性能分析 (10) 1、单端输出差动放大器调幅电路设计图及仿真波形 2、双端输出差动放大器调幅电路设计图及仿真波形 3、单二极管振幅调制电路设计图及仿真波形 4、平衡对消二极管调幅电路设计图及仿真波形 四、实验总结 (16) 五、参考文献 题目二数字调制与解调的集成器件学习 一、实验设计要求 (17) 二、概述 (17) 三、引脚功能及组成原理 (18) 四、基本连接电路 (20) 五、参考文献 (21) 六、英文附录 (21)
题目一基于PSpice仿真的振幅调制电路设计 摘要 随着大规模集成电路的广泛发展,电子电路CAD及电子设计自动化（EDA）已成为电路分析和设计中不可缺少的工具。此次振幅调制电路仿真设计基于PSpice，利用其丰富的仿真元器件库和强大的行为建模工具，分别设计了差分对放大器和二极管振幅调制电路，由此对线性时变电路调幅有了更进一步的认识；同时，通过平衡对消技术分别衍生出双端输出的差分对放大器和双回路二极管振幅调制电路，消除了没用的频率分量，从而得到了更好的调幅效果。本文对比研究了单端输出和双端输出的差分对放大器调幅电路及单二极管和双回路二极管调幅电路，通过对比观察时域和频域波形图，可知平衡对消技术可以很好地减小失真。 关键词：PSpice 振幅调制差分对放大器二极管振幅调制电路平衡对消技术 一、实验设计要求 1.1 基本要求 参考教材《射频电路基础》第五章振幅调制与解调中有关差分对放大器调幅和二极管调幅的原理，选择元器件、调制信号和载波参数，完成PSpice电路设计、建模和仿真，实现振幅调制信号的输出和分析。 1.2 实践任务 (1) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析，正确选择晶体管和其它元件；搭建单端输出的差分对放大器，实现载波作为差模输入电压，调制信号控制电流源情况下的振幅调制；调整二者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅；观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (2) 参考例5.3.1，修改电路为双端输出，对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。 (3) 选择合适的调制信号和载波的振幅、频率，通过理论计算分析，正确选择二极管和其它元件；搭建单二极管振幅调制电路，实现载波作为大信号，调制信号为小信号情况下的振幅调制；调整二者振幅，实现基本无失真的线性时变电路调幅；观察记录电路参数、调制信号、载波和已调波的波形和频谱。 (4) 参考例5.3.2，修改电路为双回路，对比研究平衡对消技术在该电路中的应用效果。 1.3 写作报告 (1) 按论文形式撰写，包括摘要、正文和参考文献，等等。 (2) 正文包括振幅调制电路的设计原理、理论分析结果、实践任务中各阶段设计的电路、参数、波形和频谱，对观察记录的数据配以图像和表格，同时要有充分的文字做分析和对比，有规律性认识。 (3) 论文结构系统、完备、条理清晰、理论正确、数据翔实、分析完整。 1.4 相关提示 (1) 所有电路和信号参数需要各人自行决定，各人有不同的研究结果，锻炼学生的独立研究和实验分析能力。 (2) 为了提高仿真精度和减小调试难度，可以将调制信号和载波的频率设置得较低。 二、理论分析 1、问题的分析 根据题目的要求，差分对放大器和二极管振幅调制电路目的都是实现基本无
一 一、填空题 1．降压变压器高压侧的主分接头电压为220kv ，若选择＋2×2.5%的分接头，则该分接头电压为 231KV 。 2．电力系统中性点有效接地方式指的是 中性点直接接地 。 3．输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和 电阻 。 4．输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路 额定电压 的数值差。 5．电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和 功率 表示。 6．调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的 频率 。 7．复合故障一般是指某一时刻在电力系统 二个及以上地方 发生故障。 8．减小输出电元件的电抗将 提高 系统的静态稳定性。 二、单项选择题 11．同步发电机的转速和系统频率之间是否有严格的关系（ ② ） ①否 ②是 ③不一定 ④根据发电机的形式定 12．三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在（ ③ ） ①内层 ②中间层 ③外层 ④独立设置 13．中性点以消弧线圈接地的电力系统，通常采用的补偿方式是（ ③ ） ①全补偿 ②欠补偿 ③过补偿 ④有时全补偿，有时欠补偿 14．三相导线的几何均距越大，则导线的电抗（ ② ） ①越大 ②越小 ③不变 ④无法确定 15．变压器的电导参数G T ，主要决定于哪一个实验数据（ ① ） ①△P O ②△P K ③U K % ④I O % 16.当功率的有名值为s ＝P ＋jQ 时（功率因数角为?）取基准功率为S n ，则有功功率的标么值为（ ③ ） ①?cos S P n ? ②?sin S P n ? ③n S P ④n S cos P ?? 17.环网中功率的自然分布是（ ④ ） ①与电阻成正比分布 ②与电抗成正比分布 ③与阻抗成正比分布 ④与阻抗成反比分布 18．在同一时间内，电力网的电能损耗与供电量之比的百分值称为（ ② ） ①负载率 ②网损率 ③供电率 ④厂用电率 19．电力系统的频率主要决定于（ ① ） ①有功功率的平衡 ②无功功率的平衡 ③电压质量 ④电流的大小 20．关于顺调压电压调整方式的描述，错误的是（ ② ）
1：电位是相对的量，其高低正负取决于（）。 回答：参考点 2：不能独立向外电路提供能量，而是受电路中某个支路的电压或电流控制的电源叫（）。 回答：受控源 3：振幅、角频率和（）称为正弦量的三要素。 回答：初相 4：并联的负载电阻越多（负载增加），则总电阻越（）。 回答：小 5：任一电路的任一节点上，流入节点电流的代数和等于（）。 回答：零 6：电流的基本单位是（）。 回答：安培 7：与理想电压源（）联的支路对外可以开路等效。 回答：并 8：电气设备只有在（）状态下工作，才最经济合理、安全可靠。 回答：额定 9：通常规定（）电荷运动的方向为电流的实际方向。 回答：正 10：电容元件的电压相位（）电流相位。 回答：滞后 11：两个同频率正弦量之间的相位差等于（）之差。 回答：初相 12：电位是相对于（）的电压。 回答：参考点 13：支路电流法原则上适用适用于支路数较（）的电路。 回答：少 14：电压定律是用来确定回路中各段（）之间关系的电路定律。 回答：电压
15：KCL和KVL阐述的是电路结构上（）的约束关系，取决于电路的连接形式，与支路元件的性质（）。 回答：电压与电流、无关 16：各种电气设备或元器件的电压、电流及功率都规定一个限额，这个限额值就称为电气设备的（）。 回答：额定值 17：节点电压法适用于支路数较（）但节点数较少的复杂电路。 回答：多 18：三个电阻元件的一端连接在一起，另一端分别接到外部电路的三个节点的连接称（）连接。 回答：星形 19：提高功率因数的原则是补偿前后（）不变。 回答：P U 20：交流电可通过（）任意变换电流、电压，便于输送、分配和使用。回答：变压器 1：任一时刻，沿任一回路参考方向绕行方向一周，回路中各段电压的代数和恒等于（）。 回答：零 2：对于两个内部结构和参数完全不同的二端网络，如果它们对应端钮的伏安关系完全相同，则称N1和N2是（）的二端网络。 回答：相互等效 3：叠加定理只适用于线性电路求（）和（） 回答：电压电流 4：对一个二端网络来说，从一个端钮流入的电流一定等于另一个端钮（）的电流。 回答：流出
第三章 3-1、在题图3-1所示电路中，已知：264,2S S U V I A ==， 153410,20,R R R R ==Ω==Ω试用叠加定理求支路电流3I 。 U s 2 R 5 R 3 R 4 I S6 I 3 3-2、在题图3-2所示电路中，已知：S I ＝1A ，12E E ==9V ，R=6Ω，试用叠加定理求各支路电流。 题图3-2 题图3-1
3-3、在题图3-3所示电路中，已知： 6 S I＝2A， 5 20 S U V =， 1234 10,20,40, R R R R =Ω==Ω=Ω试用叠加定理求电压 1 U的值。 3-4、题图3-4所示电路方框内为任意线性有源电路。已知 S U＝5V， S I＝1A，U=15V，若将 S U极性 反一下，则U=25V；若将 S U极性和 S I的方向都反一下，则U=5V，，试问若将 S I的方向反一下，U为多少？ 3-5、在题图3－5所示电路中，P为无独立源的电阻网络（可以含受控源），设E S＝1V、I S＝0A,，测量得I=4A。问E S＝3V、I S＝0A时，I为多少？ 题图3-4 R1R2 R3R4 I S6 Us5 U1 题图3-3
3-6、题图3－6所示电路中，A为线性有源网络，I1＝2A，I2=1/3A，当R增加10Ω时，I1＝1.5A，I2=0.5A，求当R减少10Ω时， 1 I、 2 I为多少？ 3-7、题图3－7所示电路中，已知 1 E=10V， 2 E=7V， 3 E=4V， 1 R＝5Ω， 2 R=7Ω， 3 R=20Ω， 4 R=42Ω，5 R＝2Ω，试求它的戴维南等效电路。 题图3－5 题图3－6
第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a）、（b）中：（1）u、i的参考方向是否关联？（2）ui乘积表示什么功率？ （3）如果在图（a）中u>0、i<0；图（b）中u>0、i>0，元件实际发出还是吸收功率？ i u- + 元件 i u- + 元件 （a）（b） 题1-1图 1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程（即VCR）。 i u- + 10kΩi u- + 10Ωi u- + 10V - + （a）（b）（c） i u- + 5V + -i u- + 10mA i u- + 10mA （d）（e）（f） 题1-4图 1-5 试求题1-5图中各电路中电压源、电流源及电阻的功率（须说明是吸收还是发出）。
15V + - 5Ω 2A 15V +-5Ω 2A 15V + - 5Ω2A （a ） （b ） （c ） 题1-5图 1-16 电路如题1-16图所示，试求每个元件发出或吸收的功率。 0.5A 2U +- 2ΩU + - I 2Ω1 2V + - 2I 1 1Ω （a ） （b ） 题1-16图 A I 2
1-20 试求题1-20图所示电路中控制量u 1及电压u 。 ++2V - u 1 - +- u u 1 + - 题1-20图
第二章“电阻电路的等效变换”练习题 2-1电路如题2-1图所示，已知u S=100V，R1=2kΩ，R2=8kΩ。试求以下3种情况下的电压 u 2 和电流 i2、i3：（1）R3=8kΩ；（2）R3=∞（R3处开路）；（3）R3=0（R3处短路）。 u S + - R 2 R 3 R 1 i 2 i 3 u 2 + - 题2-1图
第 1 页 共 4 页 班级 学号 姓名 命题教师 教研室（系）主任审核(签字) …………………………………………装…………………………………订………………………………线……………………………………… 装订线以内不准作任何标记 2012/2013学年第一学期考试题（卷） 课程名称 电子设计自动化 考试性质 考查 试卷类型 A 使用班级 电子0901~03电信0901~02 考试方法 闭卷 人 数 140 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 成 绩 成 绩 一、查阅相关资料，说出常用的EDA 工具软件分为哪几类？并写出每一类常用的软 件名称及其特点。（15分）。 目前常用的EDA 工具软件：multiSIM7（原EWB 的最新版本）、PSPICE 、OrCAD 、 PCAD 、Protel 、Viewlogic 、Mentor 、Graphics 、Synopsys 、LSIIogic 、Cadence 、MicroSim 等等。一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB 自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。①SPICE （Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim 公司推出了基于SPICE 的微机版PSPICE （Personal-SPICE ）。现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA 软件，在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。②multiSIM （EWB 的最新版本）软件：是Interactive Image Technologies Ltd 在20世纪末推出的电路仿真软件。其最新版本为multiSIM7，目前普遍使用的是multiSIM2001，相对于其它EDA 软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器（对于multiSIM7还具有四踪示波器）、波特仪（相当实际中的扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7还具有I-V 分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和Agilent 信号发生器、Agilent 万用表、Agilent 示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进行
答案1.1 解：图示电路电流的参考方向是从a 指向b 。当时间t <2s 时电流从a 流向b,与参考方向相同，电流为正值；当t >2s 时电流从b 流向a ，与参考方向相反，电流为负值。所以电流i 的数学表达式为 2A 2s -3A 2s t i t ? 答案1.2 解：当0=t 时 0(0)(59e )V 4V u =-=-<0 其真实极性与参考方向相反，即b 为高电位端，a 为低电位端； 当∞→t 时 ()(59e )V 5V u -∞∞=-=>0 其真实极性与参考方向相同， 即a 为高电位端，b 为低电位端。 答案1.3 解：(a)元件A 电压和电流为关联参考方向。元件A 消耗的功率为 A A A p u i = 则 A A A 10W 5V 2A p u i === 真实方向与参考方向相同。 (b) 元件B 电压和电流为关联参考方向。元件B 消耗的功率为 B B B p u i = 则 B B B 10W 1A 10V p i u -===- 真实方向与参考方向相反。 (c) 元件C 电压和电流为非关联参考方向。元件C 发出的功率为 C C C p u i = 则 C C C 10W 10V 1A p u i -===-
真实方向与参考方向相反。 答案1.4 解：对节点列KCL 方程 节点③: 42A 3A 0i --=，得42A 3A=5A i =+ 节点④: 348A 0i i --+=，得348A 3A i i =-+= 节点①: 231A 0i i -++=，得231A 4A i i =+= 节点⑤: 123A 8A 0i i -++-=，得123A 8A 1A i i =+-=- 若只求2i ，可做闭合面如图(b)所示，对其列KCL 方程，得 28A-3A+1A-2A 0i -+= 解得 28A 3A 1A 2A 4A i =-+-= 答案1.5 解：如下图所示 (1)由KCL 方程得 节点①： 12A 1A 3A i =--=- 节点②： 411A 2A i i =+=- 节点③： 341A 1A i i =+=- 节点④： 231A 0i i =--= 若已知电流减少一个，不能求出全部未知电流。 (2)由KVL 方程得
第四章逻辑门电路 （Logic Gates Circuits） 1．知识要点 CMOS逻辑电平和噪声容限；CMOS逻辑反相器、与非门、或非门、非反相门、与或非门电路的结构；CMOS逻辑电路的稳态电气特性：带电阻性负载的电路特性、非理想输入时的电路特性、负载效应、不用 的输入端及等效的输入/输出电路模型； 动态电气特性：转换时间、传输延迟、电流尖峰、扇出特性； 特殊的输入/输出电路结构：CMOS传输门、三态输出结构、施密特触发器输入结构、漏极开路输出结构。重点： 1．CMOS逻辑门电路的结构特点及与逻辑表达式的对应关系； 2．CMOS逻辑电平的定义和噪声容限的计算； 3．逻辑门电路扇出的定义及计算； 4．逻辑门电路转换时间、传输延迟的定义。 难点： 1．CMOS互补网络结构的分析和设计； 2．逻辑门电路对负载的驱动能力的计算。 （1）PMOS和NMOS场效应管的开关特性 MOSFET管实际上由4部分组成：Gate，Source，Drain和Backgate，Source和Drain之间由Backgate连接，当Gate对Backgate的电压超过某个值时，Source和Drain之间的电介质就会形成一个通道，使得两者之间产生电流，从而导通管子，这个电压值称为阈值电压。对PMOS管而言，阈值电压是负值，而对NMOS管而言，阈值电压是正值。也就是说，在逻辑电路中，NMOS管和PMOS管均可看做受控开关，对于高电平1，NMOS导通，PMOS截断；对于低电平0，NMOS截断，PMOS导通。 （2）CMOS门电路的构成规律 每个CMOS门电路都由NMOS电路和PMOS电路两部分组成，并且每个输入都同时加到一个NMOS管和一个PMOS管的栅极（Gate）上。 对正逻辑约定而言，NMOS管的串联（Series Connection）可实现与操作（Implement AND Operation），并联（Parallel Connection）可实现或操作（Implement OR Operation）。 PMOS电路与NMOS电路呈对偶关系，即当NMOS管串联时，其相应的PMOS管一定是并联的；而当NMOS 管并联时，其相应的PMOS管一定需要串联。 基本逻辑关系体现在NMOS管的网络上，由于NMOS网络接地，输出需要反相（取非）。 （3）CMOS逻辑电路的稳态电气特性 一般来说，器件参数表中用以下参数来说明器件的逻辑电平定义： V 输出为高电平时的最小输出电压OHmin V 能保证被识别为高电平时的最小输入电压IHmin V 能保证被识别为低电平时的最大输入电压OLmax V 输出为低电平时的最大输出电压ILmax不同逻辑种类对应的参数值不同。输入电压主要由晶体管的开关门限电压决定，而输出电压主要由晶体管的“导通”电阻决定。 噪声容限是指芯片在最坏输出电压情况下，多大的噪声电平会使得输出电压被破坏成不可识别的输入值。 对于输出是高电平的情况，其最坏的输出电压是V即被噪如果要使该电压能在输入端被正确识别为高电平，，OHmin 声污染后的电压值应该不小于V，则噪声容限为VV。对于输出是低电平的情况，噪声容限为V ILmaxIHminOHminIHmin V。
答案2.1 解：本题练习分流、分压公式。设电压、电流参考方向如图所示。 (a) 由分流公式得： 23A 2A 23 I R Ω?==Ω+ 解得 75R =Ω (b) 由分压公式得： 3V 2V 23 R U R ?==Ω+ 解得 47 R =Ω 答案2.2 解：电路等效如图(b)所示。 20k Ω 1U + - 20k Ω (b) + _ U 图中等效电阻 (13)520 (13)k //5k k k 1359 R +?=+ΩΩ=Ω=Ω++ 由分流公式得： 220mA 2mA 20k R I R =?=+Ω 电压 220k 40V U I =Ω?= 再对图(a)使用分压公式得： 13==30V 1+3 U U ? 答案2.3 解：设2R 与5k Ω的并联等效电阻为 2325k 5k R R R ?Ω = +Ω (1) 由已知条件得如下联立方程：
32 113 130.05(2) 40k (3) eq R U U R R R R R ?==?+??=+=Ω ? 由方程(2)、(3)解得 138k R =Ω 32k R =Ω 再将3R 代入(1)式得 210k 3 R = Ω 答案2.4 解：由并联电路分流公式，得 1820mA 8mA (128)I Ω =? =+Ω 2620mA 12mA (46)I Ω =? =+Ω 由节点①的KCL 得 128mA 12mA 4mA I I I =-=-=- 答案2.5 解：首先将电路化简成图(b)。 图 题2.5 120Ω (a) (b) 图中 1(140100)240R =+Ω=Ω 2(200160)120270360(200160)120R ??+?=+Ω=Ω??++?? 由并联电路分流公式得 2 112 10A 6A R I R R =? =+ 及
第一章 作业 1-1. 在题图1-1中,若电压源12S U V =，电阻12R =Ω，试在图示参考方向下求支路电流I 。 解：以电压源为参考方向，I=-1A 1-2. 求图1-2各支路中未知量的值。 解： a R=（10-4）/2=3Ω b U=10+2×2=14V c U=14V 1-3. 在题图1-3a 、b 所规定的参考方向下，若电压U 和电流I 的代数值均为正，试分析两 个网络实际发出还是吸收功率？ 解： a 吸收功率 U s 题图1-3 I I U U a b =?4V 2Ω10V Ω a b c 题图1-2 题图1-1
b 发出功率 1-4.题图1-4是一个简化的晶体管电路，求电压放大倍数 / i U U，再求电源发出的功率和 负载 L R吸收的功率。 解：Ii方向作参考正方向。Ui=IiR，I0=-k I Ii，U0=I0 R L，U0/Ui=-k l R L /R P吸收=I02R L= 2L I i i R k I U R 1-5.题图1-5所示电路中，电流源6 S I A =，电阻 1 1 R=Ω， 2 2 R=Ω， 3 3 R=Ω， 4 6 R=Ω， 求电流 I。 解:R总=R1R2/(R1+R2)+R3R4/(R3+R4)=8/3。I0=1A 1-6.题图1-6所示电路中，已知电流源 S I发出功率为4W，试求电阻R的值。 题图1-4 2Ω 题图1-5
解： (2+R)×4/(4+2+R) + 2=4 R=2Ω 1-7.题图1－7所示电路中，电压源分别为 1 E＝6V， 2 E=8V，R=7Ω，试求电流I。 解： E1+E2=IR 6+8=7I I=2A 1-8.在题图1－8所示电路中，已知电流源 1S I＝2A， 2 S I＝1A，R=5Ω， 1 R＝1Ω， 2 R＝2Ω，试求电流I、电压U为多少？ 解：节点电流法得知：I S1=I－I S2 即I=2+1=3A U=RI=5×3=15V 题图1-7 题图1-6 题图1-8
测控电路大作业说明书 专业：学号：姓名： 设计要求：利用传感器输出电压（0~5mv），放大电路，滤波电路，ADC电路，单片机，LED 显示压力值（电压值） 课题的具体要求如下： 1、方案总体设计与论证 2、系统硬件电路设计:简易数字电压表测量电路由A/D转换、数据处理及显示控制等组 成，A/D转换由集成电路0808完成，显示采用四位数码管 3、系统流程图设计，汇编程序编写：包括初始化程序、主程序、显示子程序、模/数转 换测量子程序等 4、调试及性能分析：采用KELL编译器进行源程序编译及仿真测试，同时进行硬件电路 的设计制作，在Proteus软件里进行硬件仿真，最后进行端口电压的对比测试设计思路 根据设计要求，选择AT89C52单片机作为核心控制器件。 A/D转换采用ADC0808实现。与 单片机的接口为P0和P3端口。电压显示采用4位一体的LED数码管 LED数码管的段码输入，由并行端口P1产生；位码输入，由并行端口P2低四位 产生 5' ADC0809对模拟量输入信号进行转换，通过判断EOC（P3.1引脚）来确定转换是否 完成，若EOC为0，则继续等待；若EOC为1，则把OE置位，将转换完成的数据存储到 P1中 电路图：
程序如下：#include
# 电工技术基础与技能 第三章复杂直流电路练习题 班别：高二（）姓名：学号：成绩： 一、是非题(2X20) 1、基尔霍夫电流定律仅适用于电路中的节点，与元件的性质有关。（） 2、基尔霍夫定律不仅适用于线性电路，而且对非线性电路也适用。（） 3、基尔霍夫电压定律只与元件的相互连接方式有关，而与元件的性质无关。（）？ 4、在支路电流法中，用基尔霍夫电流定律列节点电流方程时，若电路有n个节点，则一定要列 出n个方程。（） 5、叠加定理仅适用于线性电路，对非线性电路则不适用。（） 6、叠加定理不仅能叠加线性电路中的电压和电流，也能对功率进行叠加。（） 7、任何一个含源二端网络，都可以用一个电压源模型来等效替代。（） 8、用戴维南定理对线性二端网络进行等效替代时，仅对外电路等效，而对网路内电路是不等效 的。（） 9、恒压源和恒流源之间也能等效变换。（） \ 10、理想电流源的输出电流和电压都是恒定的，是不随 负载而变化的。（） 二、选择题 1、在图3-17中，电路的节点数为（）。 2、上题中电路的支路数为( )。 / 3、在图3-18所示电路中，I1和I 2的关系是（）。 A. I1>I2 B. I1 一、填空题：（每空1分，1x20=20分） 1．线性电路线性性质的最重要体现就是性和性，它们反映了电路中激励与响应的内在关系。 2．理想电流源的是恒定的，其是由与其相连的外电路决定的。 3．KVL是关于电路中受到的约束；KCL则是关于电路中 受到的约束。 4．某一正弦交流电压的解析式为u=102cos（200πt＋45°）V，则该正弦电流的有效值U= V，频率为f= H Z，初相φ= 。当t=1s 时，该电压的瞬时值为V。 5．一个含有6条支路、4个节点的电路，其独立的KCL方程有_____ _个，独立的KVL 方程有个；若用2b方程法分析，则应有_ _ ___个独立方程。 6．有一L=0.1H的电感元件，已知其两端电压u=1002cos（100t－40°）V，则该电感元件的阻抗为____________Ω，导纳为___________S，流过电感的电流(参考方向与u关联)i= A。 7．已知交流电流的表达式：i1= 10cos（100πt－70°）A ，i2=3cos（100πt＋130°）A，则i1超前（导前）i2_________ 。 8．功率因数反映了供电设备的率，为了提高功率因数通常采用 补偿的方法。 9．在正弦激励下，含有L和C的二端网络的端口电压与电流同相时，称电路发生了。 二、简单计算填空题：（每空2分，2x14=28分） 1．如图1所示电路中，电流i= A。 2．如图2所示电路中，电压U ab= V。 3．如图3所示二端网络的入端电阻R ab= Ω。 4．如图4所示电路中，电流I= A。 5．如图5所示为一有源二端网络N，在其端口a、b接入电压表时，读数为10V，接入电流表时读数为5A，则其戴维南等效电路参数U OC= V， R O= Ω。 6．如图6所示为一无源二端网络P，其端口电压u与电流i取关联参考方向，已知u=10cos(5t ＋30°)V, i=2sin(5t＋60°)A,则该二端网络的等效阻抗Z ab= Ω，吸收的平均功率P= W，无功功率Q= Var。 第八章相量法 求解电路的正弦稳态响应，在数学上是求非齐次微分方程的特解。引用相量法使求解微分方程特解的运算变为复数的代数运运算，从儿大大简化了正弦稳态响应的数学运算。 所谓相量法，就是电压、电流用相量表示，RLC元件用阻抗或导纳表示，画出电路的相量模型，利用KCL,KVL 和欧姆定律的相量形式列写出未知电压、电流相量的代数方程加以求解，因此，应用相量法应熟练掌握：（1）正弦信号的 相量表示；（2）KCL,KVL的相量表示；（3）RLC元件伏安关系式的相量形式；（4）复数的运算。这就是用相量分析电路的理论根据。 8－1 将下列复数化为极坐标形式： （1）F1 5 j5；（2）F2 4 j3；（3）F3 20 j40； （4）F4 j10；（5）F5 3；（6）F6 2.78 j9.20。 解：（1）F1 5 j5 a a （ 5）2（ 5）2 5 2 5 arctan 135 5 （因F1在第三象限） （2）F2 4 j3 （ 4）2 32 arctan（3 4） 5 143.13 （F2 在第二 象限） （3 ）F3 20 j 40 202 402arctan（40 20） 44.72 63.43 （4 ）F4 10j 10 90 （5）F5 3 3 180 （6）F6 2.78 j 9.20 2.78 29.20 2 arctan（9.20 2.78） 9.61 73.19 注：一个复数可以用代数型表示，也可以用极坐标型或指数 型表示，即 F a1 ja2 a a e j , 它们相互转换的关系为： 故F1 的极坐标形式 为F1 5 2 135 2 arctan 2 a 1 a 1 acos a 2 a sin 及实部 a 1和虚部 a 2的正负 8－2 将下列复数化为代数形式： （1） F 1 10 73 ；（2） F 2 15 112.6 ；（3） F 3 1.2 152 ； （4） F 4 10 90 ；（5） F 1 5 180 ；（6） F 1 10 135 。 解： （ 1） F 1 10 73 10 cos( 73 ) j10 sin( 73 ) 2.92 j 9.56 （2 ） F 2 15 112.6 15 cos112.6 15sin112.6 5.76 j13.85 （3） F 3 1.2 152 1.2cos152 1.2 sin 152 1.06 j 0.56 （4） F 4 10 90 j10 （5 ） F 1 5 180 5 （6） F 1 10 135 10 cos( 135 ) 10 sin( 135 ) 7.07 j 7.07 8－3 若 100 0 A 60 175 。求 A 和 。 解： 原式 =100 A cos 60 ja sin 60 175cos j175sin 根据复数相等 的 定义，应有实部和实部相等，即 Acos 60 100 175 cos A 2 100 A 20625 0 100 1002 4 2062 5 102.07 202.069 5 求i 1的周期 T 和频率 f 。 需要指出的，在转换过程中要注意 F 在复平面上所在的象限，它关系到 的取值 虚部和虚部相等 把以上两式相加，得 A sin 60 175 sin 解得 2 a 2 实验一： （1）分频：将八分频更改为二分频和四分频 在源程序中，将#0t_data_in=4'b0000; #3000t_data_in=4'b1000;，分别改为#0t_data_in=4'b0000; #3000t_data_in=4'b1100;和#0t_data_in=4'b0000; #3000t_data_in=4'b1110; 即可得到四分频和二分频图像。 四 分 频 二分频 （2）反序：改变电路使彩灯变成逆时针旋转方式： 源程序改动 将源程序 4'b0000:lamp=16'b0000_0000_0000_0001; 4'b0001:lamp=16'b0000_0000_0000_0010; 4'b0010:lamp=16'b0000_0000_0000_0100; 4'b0011:lamp=16'b0000_0000_0000_1000; 4'b0100:lamp=16'b0000_0000_0001_0000; 4'b0101:lamp=16'b0000_0000_0010_0000; 4'b0110:lamp=16'b0000_0000_0100_0000; 4'b0111:lamp=16'b0000_0000_1000_0000; 4'b1000:lamp=16'b0000_0001_0000_0000; 4'b1001:lamp=16'b0000_0010_0000_0000; 4'b1010:lamp=16'b0000_0100_0000_0000; 4'b1011:lamp=16'b0000_1000_0000_0000; 4'b1100:lamp=16'b0001_0000_0000_0000; 4'b1101:lamp=16'b0010_0000_0000_0000; 4'b1110:lamp=16'b0100_0000_0000_0000; 4'b1111:lamp=16'b1000_0000_0000_0000; default:lamp=16'b0000_0000_0000_0000; 首尾相对应语句依次调换位置，即可得到新的源程序，执行后可观测到新的亮灯顺序为反序。 第三章 习 题（作业：1（a),3,5,6,8,11,13） 各位老师请注意： 更正：3-1题（b ）答案有误，应由1A 改为-1A 。 3-14题：图3-14图(b)中的1I 改为：1I ? 3-1 利用叠加定理求3-1图中的U x 和I x 。 -- + +Ω 2Ω 2 Ω3 1 Ω 2I (a ) (b ) 题 3-1图 解：（a ）叠加定理是指多个独立电源共同作用的结果，等于各独立源单独作用结果之和，当8V 电压源单独作用时的等效电路如题解3-1图(a1)所示。 -- + +8V Ω 2Ω 2? ? x U '。。 - -+ +3V Ω 2Ω 2? ? 。 。x U ' 'Ω 2Ω 2 (a1) (a2) (a3) 题解3-1(a)图 由此电路，得： V 482 22U =?+= 'x 当3V 电压源单独作用时等效电路如图（a2）所示，由此电路得： .5V 132 22U =?+=''x 当1A 电流源单独作用时等效电路如图（a3）所示，由此电路得： V 112 222U -=?+?-='''x 三个电源共同作用时，V 5.415.14U U U U =-+='''+''+'=x x x x 解：(b) 根据叠加定理，让每个电源单独作用，题3-1（b ）图中1A 电流源单独作用时的等效电路如图（b1）所示，变形为图（b2）。由于电桥平衡，所以0I ='x 。 Ω3 1 Ω 2I （b1） (b2) 题解3-1(b)图 当3V 电压源单独作用时电路如图（b3）所示，变形为图（b4），则所求： Ω3 1 Ω 2I Ω3 1I （b3） (b4) 题解3-1(b)图 A 13 83138 484313I -=+-= +?+-=''x 因此，当两个电源共同作用时： A 110I I I -=-= ''+'=x x x 3-2 试用叠加定理求题3-2图中I 1 。 - + + - I 1 题 3-2图 解：根据叠加定理，让每个电源单独作用，让10V 电压源单独作用时电路如题解 3-2 图(a)所示， 第五版《电路原理》课后作业 第一章“电路模型和电路定律”练习题 1-1说明题1-1图（a）、（b）中：（1）u、i的参考方向是否关联？（2）ui乘积表示什么功率？ （3）如果在图（a）中u>0、i<0；图（b）中u>0、i>0，元件实际发出还是吸收功率？ （a）（b） 题1-1图 解 （1）u、i的参考方向是否关联？ 答：(a) 关联——同一元件上的电压、电流的参考方向一致，称为关联参考方向； (b) 非关联——同一元件上的电压、电流的参考方向相反，称为非关联参考方向。（2）ui乘积表示什么功率？ 答：(a) 吸收功率——关联方向下，乘积p = ui > 0表示吸收功率； (b) 发出功率——非关联方向，调换电流i的参考方向之后，乘积p = ui < 0，表示 元件发出功率。 （3）如果在图(a) 中u>0，i<0，元件实际发出还是吸收功率？ 答：(a) 发出功率——关联方向下，u > 0，i < 0，功率p为负值下，元件实际发出功率； (b) 吸收功率——非关联方向下，调换电流i的参考方向之后，u > 0，i > 0，功率p为正值下，元件实际吸收功率； 1-4 在指定的电压u和电流i的参考方向下，写出题1-4图所示各元件的u和i的约束方程（即VCR）。 （a）（b）（c） （d）（e）（f） 题1-4图 解（a）电阻元件，u、i为关联参考方向。 由欧姆定律u = R i = 104 i （b）电阻元件，u、i为非关联参考方向 由欧姆定律u = - R i = -10 i （c）理想电压源与外部电路无关，故u = 10V （d）理想电压源与外部电路无关，故u = -5V 北京邮电大学 传感器大作业 题目：霍尔转速器 姓名：##### 学院：电子工程学院 班级： 学号： 日期：2013年6月10日 一、被测量分析 转速是发动机重要的工作参数之一,也是其它参数计算的重要依据。在工农业生产和工程实践中，经常会遇到各种需要测量转速的场合，例如在发动机、电动机、卷扬机、机床主轴等旋转设备的试验、运转和控制中，常需要测量和显示其转速。要测速，首先要解决的是采样问题。测量转速的方法分为模拟式和数字式两种。模拟式采用测速发电机为检测元件，得到的信号是模拟量。早期直流电动机的控制均以模拟电路为基础，采用运算放大器，非线性集成电路以及少量的数字电路组成，控制系统的硬件部分非常复杂，功能单一，而且系统非常不灵活、调试困难。数字式通常采用光电编码器、圆光栅、霍尔元件等为检测元件，得到的信号是脉冲信号。随着微型计算机的广泛应用，单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机的出现，转速测量普遍采用以单片机为核心的数字式测量方法，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，智能化微电脑代替了一般机械式或模拟式结构，并使系统能达到更高的性能。采用单片机构成控制系统，可以节约人力资源和降低系统成本，从而有效的提高工作效率。 二、霍尔传感器的发展历史及其现状 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、 导电流体等也有这种效应，而半导体的霍尔效应比金属强得多，利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数，能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。三、传感器设计思路 系统由传感器、信号预处理电路、处理器、显示器和系统软件等部分组成。传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为脉冲信号。信号预处理电路包含待测信号放大、波形变换、波形整形电路等部分，其中放大器实现对待测信号的放大,降低对待测信号的幅度要求，实现对小信号的测量；波形变换和波形整形电路实现把正负交变的信号波形变换成可被单片机接受的TTL/CMOS兼容信号。处理器采用STC89C51单片机，显示器采用8位LED数码管动态显示。系统原理框图如图所示： 系统软件主要包括测量初始化模块、信号频率测量模块、浮点数算术运算模块、浮点数到BCD码转换模块、显示模块、按键功能模块、定时器中断服务模块。系统软件框图如图所示：电路理论基础试卷
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