第六章一阶电路
——经典分析法（微分方程描述）
——运算分析法（代数方程描述）见第十三章
一、重点和难点
1. 动态电路方程的建立和动态电路初始值的确定；
2. 一阶电路时间常数、零输入响应、零状态响应、冲激响应、强制分量、自由分量、稳态分量和
暂态分量的概念及求解；
3. 求解一阶电路的三要素方法；
电路初始条件的概念和确定方法；
1.换路定理（换路规则）
仅对动态元件（又称储能元件）的部分参数有效。
①电容元件：u C(0-) = u C(0+)；（即：q C(0-) = q C(0+)）；i C(0-) ≠i C(0+)。
②电感元件：i L(0-) = i L(0+)；（即：ΨL(0-) = ΨL(0+)）；u C(0-) ≠u C(0+)。
③电阻元件：u R(0-) ≠u R(0+)；i R(0-) ≠i R(0+)。
因此，又称电容的电压、电感的电流为状态变量。电容的电流、电感的电压、电阻的电压和电流为非状态变量。如非状态变量的数值变化前后出现相等的情况则视为一种巧合，并非是一种规则。
2.画t=0+时刻的等效电路
画t=0+时刻等效电路的规则：
①对电容元件，如u C(0-) = 0，则把电容元件短路；如u C(0-) ≠ 0，则用理想电压源（其数值为u C(0-)）替代电容元件。
②对电感元件，如i L(0-) = 0，则把电感元件开路；如i L(0-) ≠ 0，则用理想电流源（其数值为
i L(0-)）替代电感元件。
画t=0+时刻等效电路的应用：
一般情况下，求解电路换路后非状态变量的初始值，然后利用三要素法求解非状态变量的过渡过程。
3. 时间常数τ
①物理意义：衡量过渡过程快慢的技术指标(即等于一阶微分方程的特征方程的特征根)。仅取决于电路的结构和元件的参数。
②几何意义：状态变量变化曲线中时间坐标轴上任意一点次切距的长度（即曲线上任意一点，如果以该点的斜率为固定变化率衰减，则经过τ时间后为零值）。
③单位：m(秒)、ms(毫秒)。
④τ的计算：RC电路，τRC =R eq C；RL电路，τLC =L/R eq。
⑤注意问题：R eq是状态元件两端的等效电阻。如含有受控电源，在求等效电阻时需采用“加压求流法”。
4. 零输入响应（又称放电过程）
所谓零输入响应，即输入信号为零，而是由电路中动态元件的初始值（初始储能）引起的响应。
①RC电路：u C(t) = u C(0+)e-(1/τ)t。
②LC电路：i L(t) = i L(0+)e-(1/τ)t。
5. 零状态响应（又称充电过程）
所谓零状态响应，即初始状态为零，输入不等于零，而是由电路中输入信号引起的响应。
①RC电路：u C(t) = U S（1-e-(1/τ)t）。
②LC电路：i L(t) = I S（1-e-(1/τ)t）。
6. 全响应（又称充放电过程）
所谓全响应，即初始状态不为零，输入不等于零，而是由电路中输入信号和初始值（初始储能）引起的响应。
三要素法：f(t)= f(∝)+[f(0+)- f(∝)] e-(1/τ)t或f(t)= f(0+)e-(1/τ)t+ f(∝)(1- e-(1/τ)t)。
①RC电路：u C(t) = u C(∝)+[u C(0+u C(∝))e-(1/τ)t。
②LC电路：i L(t) = i L(∝)+[i L(0+)- i L(∝)]e-(1/τ)t。
以上两个式子是三要素法公式的具体应用。对于非状态变量同样适用。
7. 阶跃响应
所谓单位阶跃响应，就是动态电路对于单位阶跃函数输入[ε(t)]的零状态响应。
所谓阶跃响应，就是动态电路对于阶跃函数输入[Aε(t)]的零状态响应。
理解单位阶跃函数的数学表达形式，以及任意时刻t0的阶跃函数[Aε(t-t0)]，也称为延迟阶跃函数。
单位阶跃函数的主要性质：
①可以用来“起始”任意一个函数f(t)。
②可以用来描述矩形脉冲。
③阶跃函数对时间的一阶导数等于冲激函数。
单位阶跃响应与直流激励的响应相同。
8. 冲激响应
所谓单位冲激响应，就是动态电路对于单位冲激函数输入[δ(t)]的零状态响应。
所谓冲激响应，就是动态电路对于冲激函数输入[Aδ(t)]的零状态响应。
理解单位冲激函数（又称δ函数）的数学表达形式，以及任意时刻t0的冲激函数[Aδ(t-t0)]。
单位冲激函数的主要性质：
①单位冲激函数对时间的积分等于单位阶跃函数。
②取样性质，即冲激函数可以把一个函数在某一时刻的“筛”出来。
③当把一个单位冲激电流[δi(t)A]加到初始电压为零且C = 1F的电容上，其电容电压瞬间从零跃变到1V。
④当把一个单位冲激电压[δi(t)V]加到初始电流为零且L = 1H的电感上，其电感电流瞬间从零跃变到1A。
二、典型例题分析
【例题1】：动态电路换路后初始值的求解。
图6.1(a)所示电路在t＜0时电路处于稳态，求t= 0 时闭合开关后电感电压u L (0+)。
解：(1) 首先由图6.1(b) t=0－电路求电感电流，此时电感处于短路状态，
图6.1(a) 图6.1(b)
(2) 由换路定律得：
－)= 2A
则：i L (0+) = i L (0
(3) 画出t = 0+时刻的等效电路如图6.1(c) 所示，电感用2A电流源替代，解得：
；而u L(0-)=0V
图6.1(c)
注意：电感电压在换路瞬间发生了跃变，即：
【例题2】：直流稳态时电感相当于短路，电容相当于断路。
图6.2(a)所示电路在t＜0时处于稳态，t=0时闭合开关，求电感电压u L(0+)和电容电流i C(0+)
图6.2(a) 图6.2（b）
解：(1) 将电路中的电感短路，电容开路，画出t=0-时刻的等效电路如图6.2(b)所示，则：；
(2) 画出t=0+等效电路如图6.2(c)所示，电感用电流源替代，电容用电压源替代解得：
∵
则：
图6.2(c)
【例题3】：求图6.3(a)所示电路在开关闭合瞬间各支路电流和电感电压。
图6.3(a) 图6.3(b)
解：(1) 把图6.3(a)电路中的电感短路，电容开路，如图6.3(b)所示，则：
(2) 画出t=0+等效电路如图6.3(c)所示，电感用电流源替代，电容用电压源替代解得：
图6.3(c)
【例题4】：图6.4所示电路在t=0时，闭合开关K，已知u C(0－)=0。
求：(1)电容电压和电流；
(2)电容充电至u C＝80V时所花费的时间t 。
图6.4
解：(1)这是一个RC电路零状态响应问题，时间常数为：
t＞0+后，电容电压为：
充电电流为：
(2)设经过t1秒，u C＝80V，即：
解得：t1=8.045ms
【例题5】：图6.5所示电路原来处于稳定状态，t=0时打开开关K，求t＞0后的电感电流i L和电压u L。
图6.5
解：这是一个一阶RL电路全响应问题，电感电流的初始值为：
时间常数为：
因此零输入响应为：
零状态响应为：
全响应为：
也可以求出稳态分量：
则全响应为：
代入初值有：6 ＝2＋A，得：A=4
【例题6】：图6.6.1所示电路原来处于稳定状态，t=0时开关闭合，求t＞0后的电容电压u C并画出波形图。
图6.6.1 图6.6.2
解：这是一个一阶RC电路全响应问题，
应用三要素法，
电容电压的初始值为：
稳态值为：
时间常数为：
代入三要素公式：
随时间变化的波形如图6.6.2所示。
【例题7】：图6.7.1所示电路原来处于稳定状态，t=0时开关由1合到2，求换路后的电容电压u C(t)。
图6.7.1 图6.7.2
解：这是一个一阶RC电路全响应的问题，应用三要素法求。
初始值：
稳态值：
时间常数为：
由于含有受控源，所以应用图6.7.2所示电路求等效电阻：
代入三要素公式得：
【例题8】：图6.8.1所示电路原本处于稳定状态，t=0 时开关闭合，求换路后的电流i(t) 。
图6.8.1
解：开关闭合后电路分为两个一阶电路，应用三要素法，
电容电路的三要素为：
初始值：
稳态值：
时间常数：
电感电路的三要素为：
初始值：
稳态值：
时间常数：
代入三要素公式得：
因此：
【例题9】：用阶跃函数表示图6.9所示函数f（t）。
(a) (b) (c)
图6.9
解：
(a)图：
(b)图：
(c)图：
【例题10】：电路如图6.10(a)所示，求：电源i s(t)为单位冲激时的电路响应u C(t)和i C(t)。解：先求电路的单位阶跃响应, 令：
(a) (b) (c)
图6.10
则：
t = RC
根据单位冲激响应与单位阶跃响应之间的关系, 当时有：
根据冲击函数的筛分性质：
上式等号右边第一项为零，最后得：
图6.10(b)(c)分别给出了阶跃响应和冲激响应的波形。
【例题11】：求图6.11所示电路电容加冲击激励后的电压。
（a）（b）
图6.11
解：
电容电流和电容电压随时间变化的波形如图（b）所示。
三、典型习题
【题1】：图6.12所示电路为t ≥0时的电路,已知()u C 02=V,()i L 01=A,则()i 0=____A ；()u L 0=____V 。
图6.12
【题2】：图6.13所示电路中，已知()i L 00-=，()u C 05-= V ，则
d d u t
C
0+
=______；d d i
t
L
0+
=______。
图6.13
【题3】：图6.14所示电路在换路前处于稳态，t =0时开关接通，则
()u C 0+=_____； ()i 10+=______； ()i 20+=_____； ()i C 0+=______。
图6.14
【题4】：图6.15所示电路在t =-0时已达稳态，t =0时开关断开，则()i L 0+=_ __，()u C 0+=_ ___，
()i 0+=_ ___。
图6.15
【题5】：图6.16所示电路中，t =0时开关打开，打开前电路已处于稳态。t =+0时u 和
d u
t
d 之值分别为： 答（ ） A.
32V ，32V s ； B. 13V ，13V s ； C. 13V ，0； D. 13V ，-1
3
V s
图6.16
【题6】：图6.17所示电路在t =-0时已达稳态，t =0时开关接通，则()i L 0+=______，()u L 0+=______。
图6.17
【题7】：电路如图6.18所示，则电路的时间常数等于 答（ ）
A.14.s μ；
B.11.s μ；
C. 1μs ；
D. 38.s μ
+
_
6Ω6Ω
12Ω
1Ω
02.F
με()V t
图6.18
【题8】：图6.19所示含受控源电路中转移电导g =05.s ，
电路的时间常数为 答（ ） A.43s ; B.0.5s; C.1s; D. 1.1s 。
+
_
gu
1Ω
3Ω
4H
u
图6.19
【题9】：图6.20所示含受控源电路的时间常数为_____________。
+_
U S
R
αi
C
i
图6.20
【题10】：一阶电路的电压按指数律衰减，当t =0时为15V ，t =2s 时为6V ，则电路的时间常数τ为
A. 0.458s ；
B. 2.18s ；
C. 0.2s ；
D. 0.1s 答（ ） 【题11】：电路如图6.21所示，开关闭合 后电路的时间常数τ为____________。
图6.21
【题12】：若如图6.22所示RL 电路的零输入响应i t =-820e A ，t ≥0；u t =-24020e V ，t ≥0 则电路的R =_ ___Ω，L =_ ____H ，τ=__ ___ms ， 电感的初始储能=_______J 。
图6.22
【题13】：图6.23所示电路中u C ()V 015=，则t >0时的i t ()等于 答（ ）
A. 2005e .-t A ；
B. --320e t A ； √
C. 220e -t A ；
D. --220e t A
图6.23
【题14】：电路如图6.24所示，开关于t =0时闭合，闭合前电路已处于稳态，求t ≥0时的i t ()。
图6.24
【题15】：若图6.25所示RC 电路的零状态响应i t t ()e mA =-550（t ≥0）；u t t ()(e )V =--20020050
（t ≥0）。
则I S =________mA ，R =_________k Ω，C =_________μF ，τ=_________ms 。
??
+
_
I S
R C
t
=0
u
i
图6.25
【题16】：电路某一阶原来的零输入响应分量为u
Cx
t
=-
53
e V，零状态响应分量为u
Cx
t
=--
213
()V
e。
当激励电源电压变为原值的三倍时，则全响应u t
C
'()=_______________。
【题17】：图6.26所示电路在t≥0时，
（1）若u t
S
()=0，i L()A
03
=，i t
L
()=____________________________。
（2）若u t
S
()=10V，i L()00
=，i t
L
()=____________________________。
（3）若u t
S
()=20V，i L()A
01
=-，i t
L
()=__________________________。
图6.26
【题18】：已知一阶电路响应的三要素为：
（1）f()010
=-，f()
∞=-20，τ=10s；
（2）f()010
=，f()
∞=-20，τ=10s。则它们的波形图为：
（1）__________________________；
（2）___________________________。
【题19】：图6.27所示电路中i
L
()A
01
=，则t>0的i t()等于：答( )
A.
5
3
13
(e)A
--t； B. (e)A
3
2
1
6
3
+-t； C. (e)A
5
3
1
6
3
--t； D. (e)A
5
3
1
6
3
+-t
图6.27
【题20】：图6.28所示电路原已处于稳态，当t =0时开关闭合，求i t ()，u t ()，t ≥0。
图6.28
【题21】：图6.29所示电路中u C ()V 018=。当t =4s 时开关断开。求044<<>t t s s 和的u t ()。
图6.29
【题22】：图6.30所示含受控源电路中u C ()00=，求u t C ()，t ≥0。
图6.30
【题23】：图6.31所示含受控源电路在t =-0时已达稳态。当t =0时开关断开，求 i t L ()、i t 1()，
t >0。
图6.31
【题24】：已知RC 电路对单位阶跃电流的零状态响应为()()
()s t t t =--21e ε，
则该电路对图6.32所示输入电流的零状态响应为 。
图6.32
第六章 一阶电路
题1：（t=0+时刻的等效电路）2.5A ；1.5V
题2：（t=0+时刻的等效电路）25V s ；10A s
题3：0；2 A ；0；2 A
题4：2.5 A; 7.5 V; 1.25 A
题5：（c ） 题.6：53
A ；0。 题7：（c ） 题8：（b ） 题9：（
RC
1-α） 题10：（b ） 题11：
题12：30； 1.5； 50； 48。 题13： 题14：
u C ()V 04+=；τ14=ms ；
u t C t ()e V =-4250t ≥0；i t C u t
C C
t ()d d e mA ==--4250 t >0，i L ()mA 040+=；τ25=ms ；i t L t ()e mA =-40200t ≥0；i t i t i t C L ()()()=
--12
200
=+---(e e )mA 60440250200t t t ≥0。 题15：5； 40； 0.5； 20。 题16：(e
)V
63--t
题17：32e A -t ； 512(e )A --t ； (e )A 10112--t 。 题18： 题19：(c) 题20：
i i L L ()A ()020-+==；i L ()A ∞=6；R 025=.Ω；τ==L R 0
15s ；i t t ()(e )A =--645；t ≥0；
u t t ()e V =-105t ≥0；
题21：
04< ()(e )V = +-6314 ，04< u t C t ()(e )V = +-61214，04≤≤t s ；t >4s 时；u ()e V 41261+-=+；u ()V ∞=18；τ=6s ； 得 u t t ()(e )e V ()=--????????---18661164，t >4s ；或 u t t ().e V ()=-????? ? ??--18379316 4，t >4s ； 题22： u C ()V ∞=12；R 08=Ω；τ=08.s ；得 u t C t ()(e )V .=--121125，t ≥0 题23： i L ()A 08+=；A 8)0(1=+i ；i 15()A ∞=；i L ()A ∞=2；R 04=Ω；s 2 1 = τ；得i t L t ()(e )A =+-262，t ≥0；i t t 1253()(e )A =+-，t >0。 题24： 第六章信号转换电路 6-1 常用的信号转换电路有哪些种类？试举例说明其功能。 常用的信号转换电路有采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）转换器、f/V（频率/电压）转换器、V/I（电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D （模/数）转换器、D/A（数/模）转换器等。 采样/保持（S/H）电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号，根据需要保持并输出采集的电压数值的功能。这种电路多用于快速数据采集系统以及一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合，如自动补偿直流放大器的失调和漂移、模拟信号的延迟、瞬态变量的测量及模数转换等。 模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量，所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性，是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁，是重要的接口电路。可用作鉴零器、整形电路，其中窗口比较电路的用途很广，如在产品的自动分选、质量鉴别等场合均用到它。 V/f（电压/频率）转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，广泛地应用于调频、调相、模/数转换器、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。f/V（电压/频率）转换器把频率变化信号线性地转换成电压变化信号。广泛地应用于调频、调相信号的解调等。 V/I（电压/电流）转换器的作用是将电压转换为电流信号。例如，在远距离监控系统中，必须把监控电压信号转换成电流信号进行传输，以减少传输导线阻抗对信号的影响。I/V （电流/电压）转换器进行电流、电压信号间的转换。例如，对电流进行数字测量时，首先需将电流转换成电压，然后再由数字电压表进行测量。在用光电池、光电阻作检测元件时，由于它们的输出电阻很高，因此可把他们看作电流源，通常情况下其电流的数值极小，所以是一种微电流的测量。随着激光、光纤技术在精密测量仪器中的普及应用，微电流放大器越来越占有重要的位置。 在以微型计算机为核心组成的数据采集及控制系统中，必须将传感器输出的模拟信号转换成数字信号，为此要使用模/数转换器（简称A/D转换器或ADC）。相反，经计算机处理后的信号常需反馈给模拟执行机构如执行电动机等，因此还需要数/模转换器（简称D/A转换器或DAC）将数字量转换成相应的模拟信号。 6-2 试述在S/H电路中对模拟开关、存储电容及运算放大器这三种主要元器件的选择有什么要求。 选择要求如下： 模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速度快。 存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。 运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽宽及转换速率（上升速率）大的运算放大器；输入运放还应具有大的输出电流。 第六章放大电路中的反馈 自测题 一、在括号内填入“√”或“×”，表明下列说法是否正确。 （1）若放大电路的放大倍数为负，则引入的反馈一定是负反馈。（）（2）负反馈放大电路的放大倍数与组成它的基本放大电路的放大倍数量纲相同。（） （3）若放大电路引入负反馈，则负载电阻变化时，输出电压基本不变。 （）（4）阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多，引入负反馈后，越容易产生低频振荡。（） 解：（1）×（2）√（3）×（4）√ 二、已知交流负反馈有四种组态： A．电压串联负反馈B．电压并联负反馈 C．电流串联负反馈D．电流并联负反馈选择合适的答案填入下列空格内，只填入A、B、C或D。 （1）欲得到电流－电压转换电路，应在放大电路中引入； （2）欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在放大电路中引入； （3）欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负载能力，应在放大电路中引入； （4）欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应在放大电路中引入。 解：（1）B （2）C （3）A （4）D 三、判断图所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈，并求 A 或f s u A 。设图中所有电容出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数 f u 对交流信号均可视为短路。 图 解：图（a ）所示电路中引入了电流串联负反馈。反馈系数和深度负反 馈条件下的电压放大倍数f u A 分别为 L 3 1321f 32131 R R R R R R A R R R R R F u 式中R L 为电流表的等效电阻。 图（b ）所示电路中引入了电压并联负反馈。反馈系数和深度负反馈条 件下的电压放大倍数f u A 分别为 1 2f 2 1R R A R F u 图（c ）所示电路中引入了电压串联负反馈。反馈系数和深度负反馈条 件下的电压放大倍数f u A 分别为 1 1f u A F 图（d ）所示电路中引入了正反馈。 四、电路如图所示。 第三章 信号调制解调电路 3-1 什么是信号调制？在测控系统中为什么要采用信号调制？什么是解调？在测控系统中常用的调制方法有哪几种？ 在精密测量中，进入测量电路的除了传感器输出的测量信号外，还往往有各种噪声。而传感器的输出信号一般又很微弱，将测量信号从含有噪声的信号中分离出来是测量电路的一项重要任务。为了便于区别信号与噪声，往往给测量信号赋以一定特征，这就是调制的主要功用。调制就是用一个信号（称为调制信号）去控制另一作为载体的信号（称为载波信号），让后者的某一特征参数按前者变化。在将测量信号调制，并将它和噪声分离，放大等处理后，还要从已经调制的信号中提取反映被测量值的测量信号，这一过程称为解调。 在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数，可以对这三个参数进行调制，分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制，最常用的是对脉冲的宽度进行调制，称为脉冲调宽。 3-2 什么是调制信号？什么是载波信号？什么是已调信号？ 调制是给测量信号赋以一定特征，这个特征由作为载体的信号提供。常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。用需要传输的信号去改变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。这个用来改变载波信号的某一参数的信号称调制信号。在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。经过调制的载波信号叫已调信号。 3-3 什么是调幅？请写出调幅信号的数学表达式，并画出它的波形。 调幅就是用调制信号x 去控制高频载波信号的幅值。常用的是线性调幅，即让调幅信号的幅值按调制信号x 线性函数变化。调幅信号s u 的一般表达式可写为： t mx U u c m s cos )(ω+= 式中 c ω──载波信号的角频率； m U ──调幅信号中载波信号的幅度； m ──调制度。 图X3-1绘出了这种调幅信号的波形。 第四章信号分离电路 4-1简述滤波器功能，按照功能要求，滤波器可分为几种类型？ 滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，即对不同频率信号的幅值有不同的增益，并对其相位有不同的移相作用。按照其功能要求，滤波器可分为低通、高通、带通、带阻与全通五种类型。 4-2按照电路结构，常用的二阶有源滤波电路有几种类型？特点是什么？ 常用的二阶有源滤波电路有三种：压控电压源型滤波电路、无限增益多路反馈型滤波电路和双二阶环型滤波电路。 压控电压源型滤波电路使用元件数目较少，对有源器件特性理想程度要求较低，结构简单，调整方便，对于一般应用场合性能比较优良，应用十分普遍。但压控电压源电路利用正反馈补偿RC网络中能量损耗，反馈过强将降低电路稳定性，因为在这类电路中，Q值表达式均包含-Kf项，表明Kf过大，可能会使Q 值变负，导致电路自激振荡。此外这种电路Q值灵敏度较高，且均与Q成正比，如果电路Q值较高，外界条件变化将会使电路性能发生较大变化，如果电路在临界稳定条件下工作，也会导致自激振荡。 无限增益多路反馈型滤波电路与压控电压源滤波电路使用元件数目相近，由于没有正反馈，稳定性很高。其不足之处是对有源器件特性要求较高，而且调整不如压控电压源滤波电路方便。对于低通与高通滤波电路，二者Q值灵敏度相近，但对于图4-17c所示的带通滤波电路，其Q值相对R，C变化的灵敏度不超过1，因而可实现更高的品质因数。 双二阶环型滤波电路灵敏度很低，可以利用不同端输出，或改变元件参数，获得各种不同性质的滤波电路。与此同时调整方便，各个特征参数可以独立调整。适合于构成集成电路。但利用分立器件组成双二阶环电路，用元件数目比较多，电路结构比较复杂，成本高。 4-3测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式有几种类型？简述这些逼近方式的特点。 测控系统中常用的滤波器特性逼近的方式可分为巴特沃斯逼近、切比雪夫逼近与贝赛尔逼近三种类型。 巴特沃斯逼近的基本原则是在保持幅频特性单调变化的前提下，通带内最为平坦。其特点是具有较为理想的幅频特性，同时相频特性也具有一定的线性度。 切比雪夫逼近的基本原则是允许通带内有一定的波动量ΔKp，故在电路阶数一定的条件下，可使其幅频特性更接近矩形，具有最佳的幅频特性。但是这种逼近方式相位失真较严重，对元件准确度要求也更高。 贝赛尔逼近的基本原则是使相频特性线性度最高，群时延函数τ(ω)最接近于常量，从而使相频特性引起的相位失真最小，具有最佳的相频特性。但是这种 第六章（选择、判断、填空共19题） 一、选择题 1．脉冲整形电路有。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器 D.555定时器 2．多谐振荡器可产生。 A.正弦波 B.矩形脉冲 C.三角波 D.锯齿波 3．石英晶体多谐振荡器的突出优点是。 A.速度高 B.电路简单 C.振荡频率稳定 D.输出波形边沿陡峭4．T T L单定时器型号的最后几位数字为。 A.555 B.556 C.7555 D.7556 5．555定时器可以组成。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器 D.J K触发器 6．用555定时器组成施密特触发器，当输入控制端C O外接10V电压时，回差电压为。 A.3.33V B.5V C.6.66V D.10V 7．以下各电路中，可以产生脉冲定时。 A.多谐振荡器 B.单稳态触发器 C.施密特触发器 D.石英晶体多谐振荡器 二、判断题（正确打√，错误的打×） １．施密特触发器可用于将三角波变换成正弦波。（） ２．施密特触发器有两个稳态。（） ３．多谐振荡器的输出信号的周期与阻容元件的参数成正比。（） ４．石英晶体多谐振荡器的振荡频率与电路中的R、C成正比。（） ５．单稳态触发器的暂稳态时间与输入触发脉冲宽度成正比。（） ６．单稳态触发器的暂稳态维持时间用t W表示，与电路中R C成正比。（）７．采用不可重触发单稳态触发器时，若在触发器进入暂稳态期间再次受到触发，输出脉宽可在此前暂稳态时间的基础上再展宽t W。（） ８．施密特触发器的正向阈值电压一定大于负向阈值电压。（） 三、填空题 1．555定时器的最后数码为555的是产品，为7555的是产品。 【6-1】在图6.11.1所示的电路中，A 均为理想运算放大器，其中的图(e)电路，已知运放的最大输出电压大于U Z ，且电路处于线性放大状态，试写出各电路的输出与输入的关系式。 A R 2R A ∞ R 2 R F R 1 u I +_ u O +_ u I +_ u O +_ (a) (b) (c) (d) (e) 图6.11.1题6-1电路图 解： 图（a ）：u O =-2u I ； 图（b ）： 2 O I 12 R u u R R = ?+； 图（c ）：u O =-u I +2u I =u I ； 图（d ）：I1I2O 121()d u u u t C R R =-+?； 图（e ）： 2 O Z O 23 ,R u U u R R =+ + 故得2O 3(1)Z R u U R =+。 【6-2】电路如图6.11.2(a)所示。 1. 写出电路的名称。 2. 若输入信号波形如图(b)所示，试画出输出电压的波形并标明有关的电压和所对应的时间数值。设A 为理想运算放大器，两个正、反串接稳压管的稳压值为±5V。 3. 对电路进行仿真，验证计算结果。 u i t (s) 10 -10 1 2 3 4 (V) 图6.11.2 题6-2电路图 解： 1. 带限幅的反相比例放大电路； 2. 当| u I |≤1V 时，电路增益A uf =-5；当| u I |≥1V 时，| u O |被限制在5V 。波形如图4-3。 u I t /s 10 -101 2 34 /V u O t 5 -5 /V 0.1 1.9 2.1 /s 图4-3 【6-3】在图 6.11.3所示的增益可调的反相比例运算电路中，已知R 1＝ R w =10kΩ、R 2=20kΩ、U I =1V ，设A 为理想运放，其输出电压最大值为±12V，求： 1． 当电位器R w 的滑动端上移到顶部极限位置时，U o = 2． 当电位器R w 的滑动端处在中间位置时，U o = 3． 电路的输入电阻R i = 图6.11.3 题6-3电路图 第二章信号放大电路 2-1 何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？ 在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压，电流或电荷信号的放大电路 称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。对其基本要求是：①输入阻抗应与传感器输出 阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入 失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率（无畸变的放大瞬态信号）；⑥高输入共模范围（如达几百伏）和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高； ⑨成本低。 2-2 (1)利用一个741 和一只100k 的电位器设计可变电源，输出电压范围为 10V u S 10V ；(2)如果u S 10V 时，在空载状态下将一个1k 的负载接到电压源上时，请问电源电压的变化量是多少？（741 参数：输入阻抗r 2 ，差模增益 d a V mV ，输出阻抗r o 75 ） 200 （1）电路设计如图X2-1 所示： 15V 25k u s I 100k N L 25k R L 15V 图X2-1 （2）由于电压跟随器属于输入串联、输出并联型结构，该结构下的输入、输出阻抗为： 5 R r 1 T r 1 a 2 1 2 0 0 0 0V0 V 1 4 1 0 i d d R r 1 T r 1 a 75 1 200000V V 1 0.375m o o o 由上式我们可以看出，电压跟随器中的反馈增大了等效输入阻抗，减小了等效输出 阻抗，可以达到阻抗变换的效果。 进一步计算得： I u R 10V 1k 10m L S L u R I 0.375 m10m 3.75 V S o L 1 题6.1判断图6-23所示各电路中的反馈支路是正反馈还是负反馈。如是负反馈，说明是何种反馈类型。 - +++ + - i U o U CC V VT 1VT 2b1R b2 R c R e11 R e12 R e2 R f R 1 C 2 C 3C e C +- +++ - i U o U C C V VT 11 C 2 C e1 R +VT 2 b21R b22R c2 R e2 R e C 4 C 3 C f R ++b11R b12 R c1R - + + + - i U o U +V 12CC V VT 1 VT 2 Ω39k Ω k 12ΩM 1Ω k 220Ω k 9.3 （a ） （b ） （c ） 图6-21 解：（1）电压并联负反馈；（2）电压串联正反馈；（3）电压串联负反馈 题6.2 用理想集成运放组成的两个反馈电路如图6-22所示，请回答： 1．电路中的反馈是正反馈还是负反馈？是交流反馈还是直流反馈？ 2．若是负反馈，其类型怎样？电压放大倍数又是多少？ ∞ A o U i U -+ - +L R 3 R 2 R 1R ∞A i U -+ - +Ω k 30Ω k 5.7Ω k 10 图6-22 解：1.反馈类型分别是电压串联交直流负反馈，电流并联负反馈； 2.放大倍数分别为4、2 L R R - 题6.3判断图6-23中各电路所引反馈的极性及反馈的组态。 ∞ A o U i U - +-+L R 2 R 1 R o I ∞A o U i U - +- +L R 3 R 2R o I 4 R 1 R ∞A o U i U -+ - + L R 4 R 2R 5 R 1 R 3 R （a ） （b ） （c ） 图6-23 解：（1）电流串联负反馈；（2）电流并联负反馈；（3）电压并联负反馈 题6.4判断图6-24所示电路的交流反馈类型。 A 1 R F R ' R u I u O +_ +_∞ 第六章 放大电路中的反馈 自测题 一、在括号内填入“√”或“×”，表明下列说法是否正确。 （1）若放大电路的放大倍数为负，则引入的反馈一定是负反馈。（ ） （2）负反馈放大电路的放大倍数与组成它的基本放大电路的放大倍数量纲相同。（ ） （3）若放大电路引入负反馈，则负载电阻变化时，输出电压基本不变。 （ ） （4）阻容耦合放大电路的耦合电容、旁路电容越多，引入负反馈后，越容易产生低频振荡。（ ） 解：（1）× （2）√ （3）× （4）√ 二、已知交流负反馈有四种组态： A ．电压串联负反馈 B ．电压并联负反馈 C ．电流串联负反馈 D ．电流并联负反馈 选择合适的答案填入下列空格内，只填入A 、B 、C 或D 。 （1）欲得到电流－电压转换电路，应在放大电路中引入 ； （2）欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在放大电路中引入 ； （3）欲减小电路从信号源索取的电流，增大带负载能力，应在放大电路中引入 ； （4）欲从信号源获得更大的电流，并稳定输出电流，应在放大电路中引入 。 解：（1）B （2）C （3）A （4）D 三、判断图T6.3所示各电路中是否引入了反馈；若引入了反馈，则判断是正反馈还是负反馈；若引入了交流负反馈，则判断是哪种组态的负反馈， 并求出反馈系数和深度负反馈条件下的电压放大倍数f u A 或f s u A 。设图中所有电容对交流信号均可视为短路。 图T6.3 解：图（a ）所示电路中引入了电流串联负反馈。反馈系数和深度负反 馈条件下的电压放大倍数f u A 分别为 L 3 1321f 32131 R R R R R R A R R R R R F u ?++≈++= 式中R L 为电流表的等效电阻。 图（b ）所示电路中引入了电压并联负反馈。反馈系数和深度负反馈条 件下的电压放大倍数f u A 分别为 1 2f 2 1R R A R F u -≈-= 图（c ）所示电路中引入了电压串联负反馈。反馈系数和深度负反馈条 件下的电压放大倍数f u A 分别为 1 1f ≈=u A F 图（d ）所示电路中引入了正反馈。 四、电路如图T6.4所示。 第六章二极管与晶体管 6.1半导体导电和导体导电的主要差别有哪几点？ 答：半导体导电和导体导电的主要差别有三点，一是参与导电的载流子不同，半导体中有电子和空穴参与导电，而导体只有电子参与导电；二是导电能力不同，在相同温度下，导体的导电能力比半导体的导电能力强得多；三是导电能力随温度的变化不同，半导体的导电能力随温度升高而增强，而导体的导电能力随温度升高而降低，且在常温下变化很小。 6.2杂质半导体中的多数载流子和少数载流子是如何产生的？杂质半导体中少数载流子的浓度与本征半导体中载流子的浓度相比，哪个大？为什么？ 答：杂质半导体中的多数载流子主要是由杂质提供的，少数载流子是由本征激发产生的，由于掺杂后多数载流子与原本征激发的少数载流子的复合作用，杂质半导体中少数载流子的浓度要较本征半导体中载流子的浓度小一些。 6.3 什么是二极管的死区电压？它是如何产生的？硅管和锗管的死区电压的典型值是多少？ 答：当加在二极管上的正向电压小于某一数值时，二极管电流非常小，只有当正向电压大于该数值后，电流随所加电压的增大而迅速增大，该电压称为二极管的死区电压，它是由二极管中PN的内电场引起的。硅管和锗管的死区电压的典型值分别是0.7V和0.3V。 6.4 为什么二极管的反向饱和电流与外加电压基本无关，而当环境温度升高时又显著增大？ 答：二极管的反向饱和电流是由半导体材料中少数载流子的浓度决定的，当反向电压超过零点几伏后，少数载流子全部参与了导电，此时增大反向电压，二极管电流基本不变；而当温度升高时，本征激发产生的少数载流子浓度会显著增大，二极管的反向饱和电流随之增大。 6.5 怎样用万用表判断二极管的阳极和阴极以及管子的好坏。 答：万用表在二极管档时，红表笔接内部电池的正极，黑表笔接电池负极（模拟万用表相反），测量时，若万用表有读数，而当表笔反接时万用表无读数，则说明二极管是好的，万用表有读数时，与红表笔连接的一端是阳极；若万用表正接和反接时，均无读数或均有读数，则说明二极管已烧坏或已击穿。 6.6 设常温下某二极管的反向饱和电流I S=30×10-12A，试计算正向电压为0.2V、0.4V、 试题一答案 一、选择题 1．右图所示电路为自举组合电路，其输入电流i 为 A. 0 B. u i /10kΩ C. u i /20kΩ D. u i /30kΩ （ C ） 2．右图所示电路的输出电压为 A. )1/(δδ+=i o u u B. )1/(δδ+-=i o u u C. )1/(δδ-=i o u u D. )1/(δδ--=i o u u （ D ） 3．公式2 022 02) ()(ωαωω+++=S S S K S H P 为 A. 二阶有源低通滤波器的传递函数 B. 二阶有源高通滤波器的传递函数 C. 二阶有源带通滤波器的传递函数 D. 二阶有源带阻滤波器的传递函数 （ D ） 4．一个10bit 逐次逼近A/D 转换器，其满量程电压为10V, 若模拟输入电压V 1=i u ,其数字输出量的数值为 u i A. 0001100101 B. 0001100110 C. 0001000110 D. 0001010101 ( B ) 5．在相位跟踪细分电路中，相位基准 A. 既是反馈环节，又是细分机构，分频数等于细分数 B. 是反馈环节，但不是细分机构 C. 是细分机构，且分频数等于细分数，但不是反馈环节 D. 既是反馈环节，又是细分机构，细分数是分频数的2倍( A ) 6．右图是晶体管三相桥式逆变器，对其特点的叙述哪一个是不正确的 A. 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管 各导通1200 B. 上、下桥臂晶体管导通状态互相间隔600 C. 各相之间相位差为1200 D. 换流只能在上下桥臂间进行（ D ） 7．在PWM功率转换电路中，有制动工作状态和不可逆的意思是 A. 电路不能提供电动机电枢的反相电流和反相电压 B. 电路能提供电动机电枢的反相电流但不能提供反相电压 C. 电路不能提供电动机电枢的反相电流但能提供反向电压 【6-1】在图6.11.1所示的电路中，A 均为理想运算放大器，其中的图(e)电路，已知运放的最大输出电压大于U Z ，且电路处于线性放大状态，试写出各电路的输出与输入的关系式。 A R 2R u I + _ u O +_ (a) (b) (e) 解： 。 【6-21. 写出电路的名称。 2. 若输入信号波形如图(b)所示，试画出输出电压的波形并标明有关的电压和所对应的时间数值。设A 为理想运算放大器，两个正、反串接稳压管的稳压值为±5V 。 3. 对电路进行仿真，验证计算结果。 u i t (s) 10 -10 1 2 3 4 (V) 图6.11.2 题6-2电路图 解： 1. 带限幅的反相比例放大电路； 2. 当| u I |≤1V 时，电路增益A uf =-5；当| u I |≥1V 时，| u O |被限制在5V 。波形如图4-3。 u I t /s 10 -101 2 34 /V u O t 5 -5 /V 0.1 1.9 2.1 /s 图4-3 【6-3】在图6.11.3所示的增益可调的反相比例运算电路中，已知R 1＝R w =10kΩ、R 2=20kΩ、U I =1V ，设A 为理想运放，其输出电压最大值为±12V ，求： 1． 当电位器R w 的滑动端上移到顶部极限位置时，U o =? 2． 当电位器R w 的滑动端处在中间位置时，U o =? 3． 电路的输入电阻R i =？ 图6.11.3 题6-3电路图 解： 1. 2 o o1I 1 2V R U U U R ==- ?=- 2. o o124V U U ==- 3. r i =R 1=10k Ω。 【6-4】图6.11.4中的D 为一个PN 结测温敏感元件，它在20℃时的正向压降为0.560V ，其温度系数为–2mV/℃，设运放是理想的，其他元件参数如图所示，试回答： 1． I 流向何处？它为什么要用恒流源？ 2．第一级的电压放大倍数是多少？ 3．当R w 的滑动端处于中间位置时，U o (20℃)=？U o (30℃)=？ 4．U o 的数值是如何代表温度的(U o 与温度有何关系)？ 5．温度每变化一度，U o 变化多少伏？ 图6.11.4 题6-4电路图 解： 1. I 全部流入二极管VD 。因u D =f （i D ，T ），为使测温时u D =f （T ），应使i D 为常数， 此处的二极管电流I 要采用恒流源提供。 2. A u1=5； 3. u O1（20℃）=2.8V ，u O1（30℃）=2.7V ；U p= -3V ； 于是，u O （20℃）=0.2V ，u O1（30℃）=0.3V 4. u O =0.20V 代表20℃，u O =0.30代表30℃，以此类推。总之，在数值上，T （℃）与100u O （V ）相当。 5. 温度每变化1℃，u O 变化10mV 。 【6-5】在图 6.11.5所示电路中，运放为理想的，电阻Ω=k 331R ，Ω=k 502R ， Ω=k 3003R ，Ω==k 100f 4R R ，电容C =100μF 。设0=t 时，V 1i1=u ，V 2i2-=u ， V 0)0(C =u ，求当s 10=t 时的输出电压值。 测控电路期末考试试题一 （广石化） 试题一答案 一、选择题（每小题2分，共20分） 1． 右图所示电路为自举组合电路，其输入电流i 为 A. 0 B. u i /10k Ω C. u i /20k Ω D. u i /30k Ω （ C ） 2． 右图所示电路的输出电压为 A. )1/(δδ+=i o u u B. )1/(δδ+-=i o u u C. )1/(δδ-=i o u u D. )1/(δδ--=i o u u （ D ） 3．右图所示电路中的R 为电感传感器，当对被测量进行测量时，该电路输出为 A. 调幅信号 B. 调相信号 u i T C. 调频信号 D. 调宽信号 （ B ） 4．公式2 022 02) ()(ωαωω+++=S S S K S H P 为 A. 二阶有源低通滤波器的传递函数 B. 二阶有源高通滤波器的传递函数 C. 二阶有源带通滤波器的传递函数 D. 二阶有源带阻滤波器的传递函数 （ D ） 5．右图所示电路的输入信号 u i 是代表测量振动幅值的交变信号，该电路可实现 A. 负峰值运算 B. 正峰值运算 C. 峰峰值运算 D. 绝对值运算 （ A ） 6．一个10bit 逐次逼近A/D 转换器，其满量程电压为10V, 若模拟输入电压V 1=i u ,其数字输出量的数值为 A. 0001100101 B. 0001100110 C. 0001000110 D. 0001010101 ( B ) 7．在相位跟踪细分电路中，相位基准 A. 既是反馈环节，又是细分机构，分频数等于细分数 B. 是反馈环节，但不是细分机构 C. 是细分机构，且分频数等于细分数，但不是反馈环节 D. 既是反馈环节，又是细分机构，细分数是分频数的2倍( A ) 8．右图是晶体管三相桥式逆变器，对其特点的叙述哪一个是不正确的 A. 每一相上桥臂晶体管与下桥臂晶体管 各导通1200 B. 上、下桥臂晶体管导通状态互相间隔600 C. 各相之间相位差为1200 D. 换流只能在上下桥臂间进行（ D ） 9．在PWM功率转换电路中，有制动工作状态和不可逆的意思是 A. 电路不能提供电动机电枢的反相电流和反相电压 B. 电路能提供电动机电枢的反相电流但不能提供反相电压 C. 电路不能提供电动机电枢的反相电流但能提供反向电压 D. 电路既能提供电动机电枢的反相电流又能提供反相电压( B ) 10．晶闸管的关断条件是 A. 阳极接低电平，阴极接高电平 第六章 习题与答案 6.1判断题 （1）直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。 （ ╳ ） （2）直流电源是一种能量转换电路，它将交流能量转换为直流能量。 （ √ ） （3）在变压器二次电压和负载电阻相同的情况下，桥式整流电路的输出电流是半波整流电 路输出电流的2倍。 （ √ ） （4）若U 2为电源变压器二次电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波 2。 （ √ ） （5）当输入电压U i 和负载电流I L 变化时，稳压电路的输出电压是绝对不变的。 （ ╳ ） （6）一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。 （ √ ） （7）整流电路可以将正弦电压变成脉动的直流电压。 （ √ ） （8）电容滤波电路适用于小负载电流，而电感滤波电路适用于大负载电流。 （ √ ） （9）在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管断开，输出电压平均值变为原来的 一半。 （ ╳ ） （10）因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈，因此可能产生自激振荡。（ ╳ ） （11）线性直流电源中的调整管工作在放大状态，开关型直流电源中的调整管工作在开关状 态。（ √ ） 6.2单相桥式整流电路如图6-64所示，已知2u t ω=，L 52R C T =。 图6-64 单相桥式整流电路 （1）估算输出电压U o 大小并标出电容C 上的电压极性。 （2）L R →∞时，计算U o 的大小。 （3）滤波电容C 开路时，计算U o 的大小。 （4）二极管VD 1开路时，计算U o 的大小；如果VD 1短路，将产生什么后果？ （5）如VD 1～VD 4中有一个极性接反，将产生什么后果？ 解：（1）U o =1.2 U 2=1.2╳25=30V C 的极性是上+下— （2）U o 2≈1.414╳25=35.35V （3）U o =0.9 U 2=0.9╳25=22.5V （4）二极管VD 1开路时：U o = U 2=25=25V 如果VD 1短路，VD 4将被烧坏。 （5）如果VD 1或VD 4极性接反，VD 1和VD 4将被烧坏。 如果VD 2或VD 3极性接反，VD 2和VD 3将被烧坏。 6.3 电路如图6-64所示，用交流电压表测得220V U =，现用直流电压表测量输出电压U o ， 试分析下列测量数据，哪些说明电路正常工作？哪些说明电路出现了故障？并指明原因。 （1）o 28V U = （2）o 18V U = （3）o 24V U = （4）o 9V U = 解：（1）o 28V U = 说明负载为开路 （2）o 18V U = 说明滤波电容C 开路 第六章 脉冲波形的产生和整形 [题6.1] 用施密特触发器能否寄存1位二值数据，说明理由。 [解] 不能，因为施密特触发器不具备记忆功能。 [题6.2] 在图P6.2（a ）所示的施密特触发器电路中，已知Ω=k R 101，Ω=k R 302。G 1和G 2为CMOS 反相器，V DD =15Ｖ。 （1）试计算电路的正向阈值电压ＶＴ＋、负向阈值电压ＶＴ－和回差电压△V T 。 （2）若将图P6.2（b ）给出的电压信号加到P6.2（a ）电路的输入端，试画出输出电压的波形。 ［解］ (1) V V V R R V TH T 1021530101121=???? ??+=???? ??+=+ V V V R R V TH T 521530101121=???? ??-=???? ??-=- V V V V T T T 5=-=?-+ (2) 见图A6.2。 ［题6.3］ 图P6.3是用ＣMOS 反相器接成的压控施密特触发器电路，试分析它的转换 电平ＶT+、V T- 以及回差电压△ＶT 与控制电压ＶCO 的关系。 [解] 设反相器G 1输入端电压为,I υ'则根据叠加定理得到 3123102132132132//////////// R R R R R R R R R R V R R R R R CO I I +++++='υυυ （1）在I υ升高过程中00=υ。当升至TH I V ='υ时，+=T I V υ，因而得到 2132132132////////R R R R R V R R R R R V V CO T TH +++=+ 3232121321////////R R R R R R R R R R V V V CO TH T +???? ??+-=+CO TH V R R R R R R V 3121311-???? ??++= （2）在I υ降低过程中DD 0V =υ。当降至TH I V ='υ时，-=T I V υ，于是可得 312312132132132////////////R R R R R V R R R R R V R R R R R V V DD CO T TH +++++=- 323213123121321////////////R R R R R R R R R R V R R R R R V V V DD CO TH T +???? ??+-+-=- CO TH V R R R R R R V 3121311-???? ??-+= （3） DD TH T T T V R R V R R V V V 21212==-=?-+（与V CO 无关） 根据以上分析可知，当Vco 变小时，V T+ 和V T- 均增大，但回差电压△V T 不变。 [题6.4] 在图P6.4施密特触发器电路中，若G 1和G 2为74LS 系列与非门和反相器它们的阈值电压V TH =1.1V ，R 1=1K Ω，二极管的导通压降V D =0.7V ，试计算电路的正向阈值电压V T+、负向阈值电压V T - 和回差电压△V T 。 [解] （1） 01 ,0===O O I υυυ，。 )(212D I I V R R R -+='υυ υI 增加，υI ˊ也增加，当υI = V T+ 时，υI ˊ=V TH =1.1V ，即 )(212D T TH V V R R R V -+=+ 第6章习题答案 1. 概念题： （1）由运放组成的负反馈电路一般都引入深度负反馈，电路均可利用 虚短路和虚断路的概念来求解其运算关系。 （2）反相比例运算电路的输入阻抗小，同相比例运算电路的输入阻抗大， 但会引入了共模干扰。 （3）如果要用单个运放实现：A u＝－10的放大电路，应选用 A 运算电路；将正 弦波信号移相＋90O，应选用 D 运算电路；对正弦波信号进行二倍频，应选用 F 运算电路；将某信号叠加上一个直流量，应选用 E 运算电路；将方波信号转换成三角 波信号，应选用 C 运算电路；将方波电压转换成尖顶波信号，应选用 D 运算电路。 A. 反相比例 B. 同相比例 C. 积分 D. 微分 E. 加法 F. 乘方 （4）已知输入信号幅值为1mV，频率为10kHz～12kHz，信号中有较大的干扰，应设置 前置放大电路及带通滤波电路进行预处理。 （5）在隔离放大器的输入端和输出端之间加100V的电压会击穿放大器吗？（不会） 加1000V的交流电压呢？（不会） （6）有源滤波器适合于电源滤波吗？（不适用）这是因为有源滤波器不能通 过太大的电流或太高的电压。 （7）正弦波发生电路中，输出端的晶体管一定工作在放大区吗？（一定）矩形波发 生电路中，输出端的晶体管一定工作在放大区吗？（不一定） （8）作为比较器应用的运放，运放一般都工作在非线性区，施密特比较器中引 入了正反馈，和基本比较器相比，施密特比较器有速度快和抗 干扰性强的特点。 （9）正弦波发生电路的平衡条件与放大器自激的平衡条件不同，是因为反馈耦合 端的极性不同，RC正弦波振荡器频率不可能太高，其原因是在 高频时晶体管元件的结电容会起作用。 （10）非正弦波发生器离不开比较器和延时两个环节。 （11）当信号频率等于石英晶体的串联谐振或并联谐振频率时，石英晶体呈阻性；当信号频率在石英晶体的串联谐振频率和并联谐振频率之间时，石英晶体呈感性；其余情况下石英晶体呈容性。 （12）若需要1MHz以下的正弦波信号，一般可用 RC 振荡电路；若需要更高频率 的正弦波，就要用 LC 振荡电路；若要求频率稳定度很高，则可用石英晶体振 荡电路。 （13）设计一个输出功率为20W的扩音机电路，若用乙类互补对称功率放大，则应选至 少为 4 瓦的功率管两个。 （14）对于甲类变压器音频功率放大电路，在没有输入信号时，扬声器不发声，这时管 子的损耗最小。对吗？（不对，此时管子功耗最大） （15）线性电源的调整管工作在放大区，所以称为线性电源，线性电源因调 整管消耗功率较大，工作效率低。 （16）开关电源调整管工作在非线性区区，或在饱和/可变阻区、 或在截止区，所以开关电源功耗小、体积小，工作效率高。 第六章习题课后 一、选择题 1．PROM和PAL的结构是。 A.PROM的与阵列固定，不可编程 B. PROM与阵列、或阵列均不可编程 C.PAL与阵列、或阵列均可编程 D. PAL的与阵列可编程 2．PAL是指。 A.可编程逻辑阵列 B.可编程阵列逻辑 C.通用阵列逻辑 D.只读存储器3．当用异步I/O输出结构的PAL设计逻辑电路时，它们相当于。 A.组合逻辑电路 B.时序逻辑电路 C.存储器 D.数模转换器 4．PLD器件的基本结构组成有。 A.输出电路 B.或阵列 C. 与阵列 D. 输入缓冲电路 5．PLD器件的主要优点有。 A.集成密度高 B. 可改写 C.可硬件加密 D. 便于仿真测试 6．GAL的输出电路是。 A.OLMC B.固定的 C.只可一次编程 D.可重复编程 7．PLD开发系统需要有。 A.计算机 B. 操作系统 C. 编程器 D. 开发软件 8．只可进行一次编程的可编程器件有。 A.PAL B.GAL C.PROM D.PLD 9．可重复进行编程的可编程器件有。 A.PAL B.GAL C.PROM D.ISP-PLD 10．ISP-PLD器件开发系统的组成有。 A.计算机 B.编程器 C.开发软件 D.编程电缆 11．全场可编程（与、或阵列皆可编程）的可编程逻辑器件有。 A.PAL B.GAL C.PROM D.PLA 12.GAL16V8的最多输入输出端个数为。 A.8输入8输出 B.10输入10输出 C.16输入8输出 D.16输入1输出 13一个容量为1K×8的存储器有个存储单元。 A.8 B. 8192 C.8000 D. 8K 14．要构成容量为4K×8的RAM，需要片容量为256×4的RAM。 A. 8 B.4 C. 2 D.32 15．寻址容量为16K×8的RAM需要根地址线。 A. 8 B. 4 C.14 D.16K E. 16 16．RAM的地址码有8位，行、列地址译码器输入端都为4个，则它们的字线加位线共有条。 A.8 B.16 C.32 D.256 17．某存储器具有8根地址线和8根双向数据线，则该存储器的容量为。 A.8×3 B.8K×8 C.256×8 D. 256×256 18.采用对称双地址结构寻址的1024×1的存储矩阵有。 A.10行10列 B.5行5列 C.32行32列 D.1024行1024列 19．随机存取存储器具有功能。 A.读/写 B.无读/写 C.只读 D.只写 20．欲将容量为128×1的RAM扩展为1024×8，则需要控制各片选端的辅助译码器的输出端数为。 A.1 B.2 C.3 D.8 21．欲将容量为256×1的RAM扩展为1024×8，则需要控制各片选端的辅助译码器的输入端数为。 A.4 B.2 C.3 D.8 22．只读存储器ROM在运行时具有功能。 A.读/无写 B.无读/写 C.读/写 D.无读/无写 23．只读存储器ROM中的内容，当电源断掉后又接通，存储器中的内容。 A.全部改变 B.全部为0 C.不可预料 D.保持不变 24．随机存取存储器RAM中的内容，当电源断掉后又接通，存储器中的内容。 A.全部改变 B.全部为1 C.不确定 D.保持不变 25．一个容量为512×1的静态RAM具有。 A.地址线9根，数据线1根 B.地址线1根，数据线9根 C.地址线512根，数据线9根 D.地址线9根，数据线512根 26．用若干RAM实现位扩展时，其方法是将相应地并联在一起。 第六章习题与思考题 ◆◆习题6-1在图P6-1所示的的各放大电路中，试说明存在哪些反馈支路，并判断哪些是负反馈，哪些是正反馈；哪些是直流反馈，哪些是交流反馈。如为交流反馈，试分析反馈的组态。假设各电路中电容的容抗可以忽略。 ◆◆习题6-3 在图P6-1所示的各电路中，试说明哪些反馈能够稳定输出电压，哪些能够稳定输出电流，哪些能够提高输入电阻，哪些能够降低输出电阻。 解： (a) ① R e1引入第一级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高输入电阻，直流负反馈可稳定本级的静态工作点；② R e2和Ce也引入第一级的直流负反馈，可稳定本级的静态工作点；③ R e3引入第二级的交直流负反馈，交流电压串联负反馈可稳定输出电压，提高本级的输入电阻，降低输出电阻，而直流负反馈可稳定本级的静态工作点；④ R F和C F引入级间（整体）交流电压串联正反馈，故总体来说不能稳定输出电压或输出电流。 (b) ① R e1引入第一级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高输入电阻，直流负反馈可稳定本级的静态工作点；② R e2和Ce引入第二级的直流负反馈，可稳定本级的静态工作点；③ R e3引入第三级的交直流负反馈，交流电流串联负反馈可稳定输出电流，提高本级的输入电阻，提高输出电阻，而直流负反馈可稳定本级的静态工作点；④ R F引入级间（整体）交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定输出电流，提高输出电阻，提高输入电阻，而直流负反馈可稳定 各级静态工作点。 (c) ① R e1引入第二级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高本级输入电阻，提高输出电阻，而直流负反馈可稳定本级的静态工作点；② R e2和Ce引入第二级的直流负反馈，可稳定本级的静态工作点；③ R F引入级间（整体）交直流负反馈，其中交流电流并联负反馈可稳定输出电流，提高输出电阻，降低输入电阻，而直流负反馈可稳定各级静态工作点。 (d) ① R e1引入第一级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高输入电阻，直流负反馈可稳定本级的静态工作点；② R F引入级间（整体）交直流负反馈，其中交流电压并联负反馈可稳定输出电压，提高输出电阻，降低输入电阻，而直流负反馈可稳定各级静态工作点。(e) ① R e1引入第二级的交直流负反馈，其中交流电流串联负反馈可稳定本级的工作电流，提高本级输入电阻，提高输出电阻，而直流负反馈可稳定本级的静态工作点；② R F引入级间（整体）交直流负反馈，其中交流电压串联负反馈可稳定输出电压，提高输出电阻，降低输入电阻，而直流负反馈可稳定各级静态工作点。 (f) 本电路是在射极输出器的基础上，再从VT的发射极通过电容C3引导回一个交流电压并联正反馈。射极输出器本身为电压串联负反馈，具有稳定输出电压，提高输入电阻，降低输出电阻的作用。但若不接电容C3，其输入电阻因受基极偏置电阻的影响，其值只能接近于Ri=Rb+(R1//R2)。现由C3引回一个电压并联正反馈，由于射极输出器的电压放大倍数接近于1，即VT发射极和基极的交流电位接近相等，则电阻R b两端的交流压降很小，故流过Rb的交流电流也很小，因而大大提高了电路的输入电阻。这种将输出电压通过电容引回到输入回路以提高输入电阻的措施为“自举”。 此二题属于基本概念题，意图是判断分立元件放大电路中反馈的类型和作用。测控电路第六章答案
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