第一章 功率电子线路习题解答
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第一章 电路的基本概念和基本定律习题解答1-1 题 1-1 图所示电路,求各段电路的电压U ab 及各元件的功率,并说明元件是消耗功率还是对外提供功率2Ab 1Ab a-8Aba- a+6V+-8V-+-10V -(a)(b)(c)-2Aba-1Aa-2Aa+ -b-+ b--6V+-8V 16V (d)(e)(f)题 1-1 图解 根据功率计算公式及题给条件,得( a ) U =6V, P =6×2= 12W消耗功率ab( b ) U ab =-8V , P =1×(-8)=-8W 提供功率( c ) U ab =-10V, P =-(-8) (-10)=-80W提供功率( d ) U =-8V, P =-(-2)(-8)=-16W提供功率ab( e ) ab =-(-6)=6V,=-(-1)(-6)=-6W提供功率UP( f ) U ab =-16V, P =(-2)16=-32W提供功率1-2 在题 1-2 图所示各元件中, 已知:元件 A 吸收 66W 功率,元件 B 发出 25W 功率; 元件 C 吸收负 68W 功率,求 i 、 u 和 i 。
ABCi A-5Ai CA--B++C-+u B-4V6V题 1-2 图解 根据题意,对元件A ,有A=6 A =66,i A==11APi对元件 B ,有B=-5 B =-25,B==5VP uu对元件 C ,有P C =-4 i C =-68, i C ==17A1-3 题 1-3 图所示电路中, 5 个元件代表电源或负载。
通过实验测量得知: I 1=-2A ,I 2=3A , I 3=5A , U =70V ,U =-45V , U =30V , U =-40V , U =-15V 。
1 2 3 45(1)试指出各电流的实际方向和各电压的实际极性 (2)判断那些元件是电源;那些元件是负载(3)计算各元件的功率,验证功率平衡U 4U 5I 1+-4+-I3-+5+-I 2++++-+U1 1U 33U2 2----+ -题1-3 图解( 1)图中虚线箭头为各支路电流的实际方向。
第一章 电路的基本概念1-1 图中五个元件代表电源或负载。
电压和电流的参考方向如图所示。
通过测量得知: I1= - 4A ,I2=6A ,I3=10A ,U1=140V ,U2= - 90V ,U3=60V ,U4= - 80V ,U5=30V ,试标出各电流的实际方向和各电压的实际极性,并指出哪些元件是电源,哪些元件是负载?解:按参考方向的关联与否列功率公式并带入实际值P 1=U 1I 1=140×(-4)=-560(W )<0 为电源;P 2=U 2I 2=(-90)×6=-540(W <0 为电源 P 3=U 3I 3=60×10=600(W )>0 为负载;P 4=U 4I 1=(-80)×(—4)=320(W )>0 为负载; P 5=U 5I 2=30×6=180(W )>0 为负载。
P 1+P 2=P 3+P 4+P 5即:电源发出功率等于负载吸收功率,功率平衡1-2 一电器的额定功率P N =1W ,额定电压U N=100V ,今要接到200V 的直流电源上,问应选下列电阻中的哪一个与之串联,才能使该电器在额定电压下工作:①电阻值5k Ω,额定功率2W ;②电阻值10k Ω,额定功率0.5W ;③电阻值20k Ω,额定功率0.25W ;④电阻值10k Ω,额定功率2W 。
解:求出该电器在额定电压下的工作电流:I N =01.01001==N N U P (A ) 在此工作电流下200V 的直流电源提供的功率为:P=200×0.01=2(W )。
该电器的额定功率为1W ,故在电路中必须串联一个功率为1W 的电阻才能使该电器在额定电压下工作。
该电阻的阻值为:R=Ω=-=-=K I U U I U N N R R 1001.0100200,且额定功率要大于1W 根据上述条件只有④电阻值10k Ω,额定功率2W 。
第一章习题答案A 选择题1.4.1(A ) 1.4.2(C ) 1.4.3(C ) 1.4.4(B ) 1.5.1(B ) 1.5.2(B ) 1.6.1(B ) 1.6.2(B ) 1.8.1(B ) 1.9.1(B ) 1.9.2(B )1.9.3 (B ) 1.11.1(A) 1.12.1(B) 1.12.3 (B) 1.12.4 (B) 1.12.5 (B) B 基本题1.4.5 (1)略 (2)元件1和2为电源 ,元件3,4和5为负载(3)(-560-540+600+320+180)*w=0 平衡 1.4.6 380/(2110/8+R)=8/110,所以R ≈3.7K Ω,W R =(8/110)2×3.7K ≈20W 1.4.7 电阻R=U/I=6/50*310-=120Ω,a )图.1.4.8 解:220/(R1+315)=0.35A ,得R1≈314Ω.220/(R2+315)=0.7A , 得R2≈0Ω.1.4.9(1)并联R2前,I1=E/( 0R +2R e +1R )=220/(0.2+0.2+10)≈21.2A.并联R2后,I2=E/( 0R +2R e +1R ∥2R )≈50A.(2)并联R2前,U2=R1*I1=212V,U1=(2R e +1R )*I1=216V. 并联R2后,U2=(1R ∥2R )*I1=200V,U1=2R e +1R ∥2R =210V.(3)并联R2前,P=212*21.2=4.5KW. 并联R2后,P=200*50=10KW.1.5.3 I3=I1+I2=0.31uA ,I4=I5-I3=9.61-0.31=9.3uA ,I6=I2+I4=9.6uA. 1.6.3 因为电桥平衡,所以不管S 断开还是闭合 ab R =5R ∥(1R +3R )∥(2R +4R )=200Ω.1.6.4 解: a U =1U =16V,b U =<[(45+5) ≈5.5]+45>×16/<[(45+5) ∥5.5] ∥5.5+45>≈1.6. c U =(45+5)∥5.5×b U /总R ≈b U /10=0.16V ,同理d R ≈cU/10=0.016V.1.6.5 解:当滑动端位于上端时,2U =(R1+RP )1U /(R1+RP+R2)≈8.41V. 当滑动端位于下端时,2U =R2*1U /(R1+RP+R2)≈5.64V. 所以输出范围为5.64-8.14. 1.6.61.7.1 解:等效电路支路电流方程:IL=I1+I2E2-RO2*I2+RO1*I1-E1=0 RL*IL+RO2*I2-E2=0 带入数据得I1=I2=20A,IL=40A1.8.2解:先利用叠加定理计算R 1上的电流 分成两个分电路 ① U 1单独作用:解A 5212111R )//R (R R U I 43211'1=++=++=② I S 单独作用: 分流A R 545.0112*1稩)//(R R R R I S32144''1=++=++=所以A 56I I I ''1'11=+=, A53I *0.5I 13==1.9.4解:根据KCL 得 则1A 1-2I -I I 123===40V2*1020I R U U 20V,1*20I R U 2212311=+=+==== 1A 电流源吸收的功率:20W 1*20I U P 111===2A 电流源吸收的功率:-80W2*-40I -U P 222===R 1电阻吸收功率:20W 1*20I R P 2231R1=== R 2电阻吸收功率:40W 2*10I R P 2222R 2===1.9.5解:将电流源转换成电压源,如下图 则(1//1)1121I 1+++=,53I 3=A1.9.6解:将两个电压源转换成电流源再合并为一个1A 21122-8I =+++=1.9.7解:设E 单独作用u ab ’ = E/4 = 1/4 ×12 = 3V 则两个电流源作用时u ab ’’ = u ab - u ab ’=10-3=7V1.10.1解:设1Ω电阻中的电流为I (从上到下)U oc =4×10-10 = 30V R eq =4ΩI=30/(4+1)= 6A1.10.2解:先利用电源等效变换得下图:AR U I R V U OCOC 124682eq eq =+=Ω==+-=则1.10.3解:先利用网孔电流法解出21,I IAR U I R V I I U A I AI I I I I OCOC 510050410205512014101501020eq eq 21212121-=+=∴=-=--=∴⎩⎨⎧-==⇒⎩⎨⎧-=+-=-1.10.4 解:先用网孔法求出1I114228102471028224)43(1212221I R R R I R U U A I I I A I A I I U I R I R R EQOC 的电流从下到上为该Ω===-=-==⇒⎩⎨⎧=-=⇒⎩⎨⎧===-+1.10.5解:设有两个二端口网络等效为则(a)图等效为有U 1=E 1=4V(b )图等效为有I1=2E1/2R1=4/R1=1A =>R1=4ΩI=4/4+1=4/5A 1.11.4 解: VAVB VAVAVC V B1.12.9 解:1.开关第一次动作uc(0+)=uc(0-)=10v从1-72后, uc(--)=0, t放=RC=10ms Uc(t)=10exp(-100t)V(0<=t<= )Uc(t)=10exp(-1)v=3.68v2.开关第二次动作Uc(t+)=uc(t-)=3.68vUc(--)=10, t充=10/3msUc(t)=10-6.32exp(-300(t-0.01))v Uc(2*10E-2s)=10-6.32exp(-3)v=9.68v3.开关第三次动作Uc(0.02+)=uc(0.02-)=9.68v uc(--)=0 t=10msuc(t)=9.68exp(-100(t-0.02))1.12.10 解: i(0+)=i(0-)=-6/5A I(--)=6/5A T=i/R=9/5sI(t)=6/5-12/5exp(-5/9t)A 利用叠加法得: i(t)=9/5-8/5exp(-5/9t)A1.11.2 解:VX UA S VX UA 212209.23128.51220209.3324S =+-=-=+++-=闭合时,断开时, 1.11.3 解: 利用叠加定理计算7/100'''7200)3//2(2)50(3//2''v 50.27100)3//2(1503//2'v 50.1-=+=∴-=+-=-=+=VA VA VA R R R X R R VA R R R X R R VA 单独作用单独作用1.12.6 解:(a )i(0+)=i(0-)=0,i(∞)=3A (b )i(0+)= i(0-)=0,i(∞)=1.5A (c )i(0+)= i(0-)=6A,i(∞)=0(d )i(0+)= i(0-)=1.5A,i(∞)=1A1.12.7 解: uc(0+)=uc(0-)=R3I=60V Uc(∞)=0τ=RC=[(R2//R3)+R1]C=10mS ∴ Uc(t)=60e-100ti1(t)=Uc(t)/(R1+(R2//R3))=12e-100t mA1.12.8 解: uc(0+)=uc(0-)=54V Uc(∞)=18v τ=RC=4mS ∴ Uc(t)=36e-250t+181.9.9 解: (1) 利用叠加定理求IU1单独作用:I’=U1/(R1+R)=5AIS单独作用:I’’=R1/(R1+R) IS=1A I=6A(2) KCL: IR1=IS-I=-4AIR3=U1/R3=2AIU1=IR3-IR1=6AUIS=RI+R2IS=10V(3) PU1=60WPIS=20WPR3=20W PR1=16W PR2=8W PR=36 PU1+PIS=PR1+PR2+PR3+PR=80W 功率。
电子线路第二版习题答案电子线路第二版习题答案在学习电子线路的过程中,习题是非常重要的一部分。
通过解答习题,我们可以巩固所学的知识,提高自己的理解能力和解决问题的能力。
然而,有时候我们在自学过程中可能会遇到一些困难,对于一些习题的答案可能无法得到确认。
本文将为大家提供电子线路第二版习题的一些答案,以帮助大家更好地掌握这门课程。
1. 第一章习题答案1) 题目:什么是电子线路?答案:电子线路是由电子元件组成的电路系统,用于控制和传输电信号。
2) 题目:什么是电阻?答案:电阻是电流通过时产生的电压降的一种性质,用来限制电流的大小。
3) 题目:什么是电容?答案:电容是一种存储电荷的元件,其特性是能够存储电荷并在电路中释放。
2. 第二章习题答案1) 题目:什么是直流电路?答案:直流电路是电流方向不变的电路,电流始终保持一个方向。
2) 题目:什么是交流电路?答案:交流电路是电流方向不断变化的电路,电流的方向会周期性地改变。
3) 题目:什么是电压?答案:电压是电势差的一种度量,表示电荷在电路中的能量变化。
3. 第三章习题答案1) 题目:什么是串联电路?答案:串联电路是将电子元件按照一定的顺序连接起来,电流只能沿着一条路径流动。
2) 题目:什么是并联电路?答案:并联电路是将电子元件的两个端点连接在一起,电流可以分流经过不同的路径。
3) 题目:如何计算串联电路的总电阻?答案:串联电路的总电阻等于各个电阻之和。
4. 第四章习题答案1) 题目:什么是电感?答案:电感是一种储存电能的元件,通过电流变化产生电磁感应。
2) 题目:什么是电感耦合?答案:电感耦合是一种通过电感之间的耦合实现信号传输的方式。
3) 题目:如何计算电感的自感系数?答案:电感的自感系数等于电感中储存的磁能与电流的平方成正比。
通过以上的习题答案,相信大家对于电子线路的学习会有更深入的理解。
然而,习题的答案只是一个参考,更重要的是我们自己的思考和探索。
希望大家能够在学习电子线路的过程中不断思考,勇于提出问题,并通过实践来加深对电子线路的理解和应用能力。
第一章 功率电子线路习题解1-3当%401=C η时,W.//P P C O D 250040100011===η,W P P P O D C 150011=-=。
当%702=C η时,W P P C O D 57.428.17.0/1000/22===η,W.P P P O D C 5742822=-=。
所以,W P D 43.107157.14282500=-=∆,W..P C 431071574281500=-=∆1- 5无散热片时,W C R R R ca th jc th th /37361)()(︒=+=+=,C Tao ︒=25:W./)(R /)T T (P th ao jM CM7833725165=-=-=CTa ︒=60:W R T T P th a jM CM 84.237/)60165(/)(=-=-=。
有散热片时,W /C ..R R R R sa )th (cs )th (jc )th (th︒=++=++=351501,C Tao ︒=25:W ./)(R /)T T (P th a jM CM67463251650=-=-=CTa ︒=60:W/)(R /)T T (P th a jM CM353601650=-=-=。
1- 6(1) 当Ω=10L R 时做负载线,取负载线在放大区内的中点作为静态工作点Q ,则由图得mA I V V CQ CEQ 220,6.2==,mA I I bm BQ 4.2==,V V V V sat CE CEQ cm 4.2)(=-=,mAI I CQ cm 2201==,mWI V P cm cm L 264102204.221213=⨯⨯⨯==-,W I V P CQ CC D 1.122.051=⨯==,%241.1/264.0/===D L C P P η。
图题1-6(2) 当Ω=5L R ,mA I I BQ BQ 4.212==时,V V CEQ 8.32=,mA I CQ 2302=,VV V V CEQCC cm 2.18.352=-=-=,mA I I CQ cm 2602==,mWP L 156102602.1213=⨯⨯=-,W I V P CQ CC D 3.126.052=⨯==,%123.1/156.0/===D L C P P η。
1-2 一功率管,它的最大输出功率是否仅受其极限参数限制?为什么?解:否。
还受功率管工作状态的影响,在极限参数中,P CM 还受功率管所处环境温度、散热条件等影响。
1-3 一功率放大器要求输出功率P 。
= 1000 W ,当集电极效率C 由40%提高到70‰时,试问直流电源提供的直流功率P D 和功率管耗散功率P C 各减小多少?解:当C1 = 40 时,P D1 = P o / C = 2500 W ,P C1 = P D1 - P o =1500 W当C2 = 70 时,P D2 = P o / C =1428.57 W ,P C2 = P D2 - P o = 428.57 W 可见,随着效率升高,P D 下降,(P D1 - P D2) = 1071.43 WP C 下降,(P C1 - P C2) = 1071.43 W1- 如图所示为低频功率晶体管3DD325的输出特性曲线,由它接成的放大器如图1-2-1(a )所示,已知V CC = 5 V ,试求下列条件下的P L 、P D 、C (运用图解法):(1)R L = 10,Q 点在负载线中点,充分激励;(2)R L = 5 ,I BQ 同(1)值,I cm = I CQ ;(3)R L = 5,Q 点在负载线中点,激励同(1)值;(4)R L = 5 ,Q 点在负载线中点,充分激励。
解:(1) R L = 10 时,作负载线(由V CE = V CC - I C R L ),取Q 在放大区负载线中点,充分激励,由图得V CEQ1 = 2.6V ,I CQ1 = 220mA ,I BQ1 = I bm = 2.4mA因为V cm = V CEQ1-V CE(sat) = (2.6 - 0.2) V = 2.4 V ,I cm = I CQ1 = 220 mA所以mW 26421cm cm L ==I V P ,P D = V CC I CQ1 =1.1 W , C = P L / P D = 24(2) 当 R L = 5 时,由V CE = V CC - I C R L作负载线,I BQ 同(1)值,即I BQ2 = 2.4mA ,得Q 2点,V CEQ2 = 3.8V ,I CQ2 = 260mA这时,V cm = V CC -V CEQ2 = 1.2 V ,I cm = I CQ2 = 260 mA所以 mW 15621cm cm L ==I V P ,P D = V CC I CQ2 = 1.3 W , C = P L / P D = 12(3) 当 R L = 5 ,Q 在放大区内的中点,激励同(1),由图Q 3点,V CEQ3 = 2.75V ,I CQ3= 460mA ,I BQ3 = 4.6mA , I bm = 2.4mA 相应的v CEmin = 1.55V ,i Cmax = 700mA 。
第一章习题解答1-1图NP1-6(b)所示为低频功率晶体管3DD325的输出特性曲线,由它接成的放大器如图NP1-6(a)所示,已知VCC=5V。
试求下列条件下的P L、P D、ηC(运用图解法)(1)R L=10Ω,Q点在负载线中点,充分激励;(2),R L=5Ω,I BQ同(1)值,I cm=I CQ;(3)R L=5Ω,Q点在负载线中点,激励同(1)值;(4)R L=5Ω,Q点在负载线中点,充分激励。
解:(1)当时,作负载线,取负载线在放大区内的中点作为静态工作点Q,充分激励,则由图得因为所以可得(2)当时,同(1)值,时,由图NP1-6(b)知静态工作点为。
因为,所以(3)当,Q点在负载线处于放大区内的中点,如图NP1-6(b)中,激励同(1)时:有图知相应的因为所以(4)当,充分激励时,, 所以1-2 单管甲类变压器耦合和乙类变压器耦合推挽功率放大器采用相同的功率管3DD303,相同的电源电压V CC和负载R L,且甲类放大器的R L'等于匹配值。
两放大器若维持激励不变,试问:当发生下列情况时,放大器的输出功率将如何变化?功率管是否安全?(1)两功率放大器的扬声器突然短路或开路;(2)在甲类放大器中将初,次级变压器绕组对换;(3)在乙类功率放大器中,一管突然损坏(开路)。
解:(1)对于甲类,扬声器短路即R L=0,V cm=0。
由于激励不变,因而I cm不变从而可得P O=0,P D=V CC I CQ不变,P Cmax=P D,表明管子安全工作。
对于乙类,同理I cm不变,所以P O=0。
直流电源提供的总直流功率该功率将全部消耗在两只功率管中,每只功率管消耗的功率已知正常工作时,每只功率管的最大耗散功率为管子不安全。
扬声器开路,即但初级线圈中仍有直流通过,所以仍然存在,且。
甲类:虽然,但是由于变压器线圈的感生电压使显著增大,且其值远大于,从而导致晶体管击穿,工作不安全。
乙类:管子导通时,交流负载线总是从出发,因此,管子工作安全。
《电子线路(I )》 董尚斌编 课后习题(1到7章)第1章1—1 本征半导体与杂质半导体有什么区别?解:本征半导体是纯净的,没有掺杂的半导体,本征半导体的导电性能较差,在温度为0K 时,半导体中没有载流子,它相当于绝缘体。
在室温的情况下,由本征激发产生自由电子—空穴对,并达到某一热平衡值,本征载流子浓度kTE i g eT A n 22300-=与温度有关。
杂质半导体是在本征硅或本征锗中掺入杂质得到的,若掺入5价元素的杂质可得到N 型半导体,N 半导体中的多子为自由电子,少子为空穴,由于掺入微量的杂质其导电性能得到了极大的改善,其电导率是本征半导体的好几个数量级。
在杂质半导体中,多子的浓度取决于杂质的浓度,而少子的浓度与2i n 或正比,即与温度有很大的关系。
若掺入3价元素的杂质可得到P 型半导体。
1—2 试解释空穴的作用,它与正离子有什么不同?解:空穴的导电实际上是价电子导电,在半导体中把它用空穴来表示,它带正电是运载电流的基本粒子,在半导体中,施主杂质电离后,它为半导体提供了一个自由电子,自身带正电,成为正离子,但由于它被固定在晶格中,是不能移动的。
1—3 半导体中的漂移电流与扩散电流的区别是什么? 解:漂移电流是在电场力的作用下载流子定向运动而形成的电流,扩散电流是由于浓度差而引起的载流子的定向运动而形成的电流1-4 在PN 结两端加反向偏压时,为什么反向电流几乎与反向电压无关?解:PN 结加反偏电压,外加电场与内电场方向相同,PN 结变宽,外加电压全部降落在PN 结上,而不能作用于P 区和N 区将少数载流子吸引过来.漂移大于扩散,由于在P 区及N 区中少子的浓度一定,因而反向电流与反偏电压无关。
1—5 将一个二极管看作一个电阻,它和一般由导体构成的电阻有何区别?解:将二极管看作一个电阻,其明显的特点是非线性特性.而一般由导体构成的电阻,在有限的电压、电流范围内,基本上是线性的.(1) 二极管的正反向电阻,其数值相差悬殊。
第1章电路定律及分析方法习题答案清华大学电机系电工学教研室 唐庆玉编 2008.1.17(注:英文习题采用美国电路符号)1.1(直流功率)图1.1所示电路,求各电流源的端电压和功率,并判断出哪个电流源输出功率,哪个电流源吸收功率。
已知:I S1=1 A, I S2=2 A, R 1=5, R 2=10。
(答案:V 51-=S U ,V 252=S U ,W 51=S P ,W 502-=S P )1.2 (电源模型)图1.2所示电路,一未知电源,测A 、B 之间的开路电压为24V ,当在A 、B 之间接入4k 电阻后,测得A 、B 之间的电压为9.6V 。
求该未知电源的等效电流源模型。
(答案:4mA ,6k )1.3(支路电流法)Consider the circuit of Figure 1.3 where R 1=R 2=1Ω and R 3=2Ω. Find the three currents, I 1, I 2, I 3.(Answer :A 25.3 A,75.0 A,25.4321=-==I I I )1.4 (电源模型的等效互换法)Use source transformations to find the voltage U across the 1-mA current source for the circuit shown in Figure 1.4. (Answer : U = 3 V)图1.1 习题1.1的图RI S2U S1+R 310V Figure 1.3-U Figure 1.4图1.2 习题1.2的图 A1.5 (结点电位法) 如图1.5所示电路,用结点电位法求电流I 1~I 4。
(答案:A2.21-=I ,A 2.02-=I ,A 2.03=I ,A 8.14-=I )1.6 (叠加原理)用叠加原理计算图1.6中电阻R 2中的电流I 2。
已知 V 120=S U ,A 3=S I ,Ω=60 1R , 402Ω=R ,Ω=303R ,Ω=20 4R 。
电子电路基础习题册参考答案(第三版)全国中等职业技术第一章常用半导体器件§ 1-1晶体二极管一、填空题1、物质按导电能力得强弱可分为导体、绝缘体与半导体三大类,最常用得半导体材料就是根_____________________ 与错。
2、根据在纯净得半导体中掺入得杂质元素不同,可形成小型半导体与P 型半导体。
3、纯净半导体又称本征半导体,其内部空穴与自由电子数相等。
N型半导体又称电子型半导体,其内部少数载流子就是空穴;P型半导体又称空穴型半导体,其内部少数载流子就是电子。
4、晶体二极管具有单向导电性—,即加正向电压时,二极管」通—,加反向电压时,二极管截止。
一般硅二极管得开启电压约为0、5 V,错二极管得开启电压约为0、1 V;二极管导通后,一般硅二极管得正向压降约为0、7 V,错二极管得正向压降约为0、3 V。
5、错二极管开启电压小,通常用于检波电路—,硅二极管反向电流小,在整流电路及电工设备中常使用硅二极管。
6、稳压二极管工作于反向击穿区,稳压二极管得动态电阻越小, 其稳压性能好。
7在稳压电路中,必须串接限流电阻,防止反向击穿电流超过极限值而发生热击穿损坏稳压管。
8二极管按制造工艺不同,分为点接触型、面接触型与平面____ 型。
9、二极管按用途不同可分为普通二极管、整流二极管、稳压二极管、开关、热敏、发光与光电二极管等二极管。
10、二极管得主要参数有最大整流电流、最高反向工作电压—、反向饱与电流与最高工作频率。
11、稳压二极管得主要参数有稳定电压、稳定电流与动态电阻。
12、图1-1-1所示电路中,二极管VI、V2均为硅管,当开关S与M相接时,A点得电位为无法确定V,当开关S与N相接时,A点得电位为0 V、13图1-1-2所示电路中,二极管均为理想二极管,当开关S打开时,A点得电位为10V 、流过电阻得电流就是4mA :当开关S闭合时,A点得电位为—0V,流过电阻得电流为2mA 。
14、图1-1-3所示电路中,二极管就是理想器件,则流过二极管V1得电流为0、25mA ,流过V2得电流为0、25mA ,输出电压U0为+5V O15、光电二极管得功能就是将光脉冲信号转换为电—信号,发光二极管得功能就是将电信号转换为光信号。
电路(第一章)1—1、说明图(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?解:(1)u 、i 的参考方向:(a )关联 (b )非关联 (2)u i 乘积表示功率:(a )吸收 (b )发出(3)如果在图(a)中u >0, i <0元件实际是发出功率;图(b)中u >0,i >0元件实际还是发出功率。
1—3、试校核图中电路所得解答是否满足功率平衡。
解: W p A 300560=⨯=(u 、i 参考方向非关联,为发出功率)W p B 60160=⨯= W p C 120260=⨯= W p D 80240=⨯= W p E 40220=⨯=(P B 、P C 、P D 、P E u 、i 参考方向关联,为吸收功率)W P P P P p E D C B A 300=+++=1—4、在指定的电压u 和电流I 参考方向下,写出各元件u 和I 的约束方程(元件的组成关系)。
解:(a) u =-R i =-10×103 i (b) u=-L dt di =-20×103dtdi (c) u =C dt du =10×610-dtdu (d) u =-5V (e) i = 2A(a)u (b) 题1—1图题1—3图(a) (b) u-(c) u (d)u (e) 题1—4图1—9、电路如图所示,其中R=2Ω,L=1H ,C=0.01F, u c(0)=0V 。
若电路的输入电流为: (1)A t i )32sin(2π+=;(2)te i -=A 。
试求两种情况下当t>0的R u 、L u 和C u 值。
解:(1))32sin(4π+==t Ri u R V ;)32cos(4π+==t dt di L u L V ; ⎰+-==tC t idt C u 0)32cos(100501πV 。
第一章 功率电子线路习题解1-3当%401=C η时,W.//P P C O D 250040100011===η,W P P P O D C 150011=-=。
当%702=C η时,W P P C O D 57.428.17.0/1000/22===η,W.P P P O D C 5742822=-=。
所以,W P D 43.107157.14282500=-=∆,W..P C 431071574281500=-=∆1- 5无散热片时,W C R R R ca th jc th th /37361)()(︒=+=+=,C Tao ︒=25:W./)(R /)T T (P th ao jM CM7833725165=-=-=CTa ︒=60:W R T T P th a jM CM 84.237/)60165(/)(=-=-=。
有散热片时,W /C ..R R R R sa )th (cs )th (jc )th (th︒=++=++=351501,C Tao ︒=25:W ./)(R /)T T (P th a jM CM67463251650=-=-=CTa ︒=60:W/)(R /)T T (P th a jM CM353601650=-=-=。
1- 6(1) 当Ω=10L R 时做负载线,取负载线在放大区内的中点作为静态工作点Q ,则由图得mA I V V CQ CEQ 220,6.2==,mA I I bm BQ 4.2==,V V V V sat CE CEQ cm 4.2)(=-=,mAI I CQ cm 2201==,mWI V P cm cm L 264102204.221213=⨯⨯⨯==-,W I V P CQ CC D 1.122.051=⨯==,%241.1/264.0/===D L C P P η。
图题1-6(2) 当Ω=5L R ,mA I I BQ BQ 4.212==时,V V CEQ 8.32=,mA I CQ 2302=,VV V V CEQCC cm 2.18.352=-=-=,mA I I CQ cm 2602==,mWP L 156102602.1213=⨯⨯=-,W I V P CQ CC D 3.126.052=⨯==,%123.1/156.0/===D L C P P η。
1-2 一功率管,它的最大输出功率是否仅受其极限参数限制?为什么?解:否。
还受功率管工作状态的影响,在极限参数中,P CM 还受功率管所处环境温度、散热条件等影响。
1-3 一功率放大器要求输出功率P 。
= 1000 W ,当集电极效率ηC 由40%提高到70‰时,试问直流电源提供的直流功率P D 和功率管耗散功率P C 各减小多少?解:当ηC1 = 40% 时,P D1 = P o /ηC = 2500 W ,P C1 = P D1 - P o =1500 W当ηC2 = 70% 时,P D2 = P o /ηC =1428.57 W ,P C2 = P D2 - P o = 428.57 W 可见,随着效率升高,P D 下降,(P D1 - P D2) = 1071.43 WP C 下降,(P C1 - P C2) = 1071.43 W1-6 如图所示为低频功率晶体管3DD325的输出特性曲线,由它接成的放大器如图1-2-1(a )所示,已知V CC = 5 V ,试求下列条件下的P L 、P D 、ηC (运用图解法):(1)R L = 10Ω,Q 点在负载线中点,充分激励;(2)R L = 5 Ω,I BQ 同(1)值,I cm = I CQ ;(3)R L = 5Ω,Q 点在负载线中点,激励同(1)值;(4)R L = 5 Ω,Q 点在负载线中点,充分激励。
解:(1) R L = 10 Ω 时,作负载线(由V CE = V CC - I C R L ),取Q 在放大区负载线中点,充分激励,由图得V CEQ1 = 2.6V ,I CQ1 = 220mA ,I BQ1 = I bm = 2.4mA因为V cm = V CEQ1-V CE(sat) = (2.6 - 0.2) V = 2.4 V ,I cm = I CQ1 = 220 mA 所以mW26421cm cm L ==I V P ,P D = V CC I CQ1 =1.1 W ,ηC = P L / P D = 24%(2) 当 R L = 5 Ω 时,由V CE = V CC - I C R L作负载线,I BQ 同(1)值,即I BQ2 = 2.4mA ,得Q 2点,V CEQ2 = 3.8V ,I CQ2 = 260mA这时,V cm = V CC -V CEQ2 = 1.2 V ,I cm = I CQ2 = 260 mA 所以 mW15621cm cm L ==I V P ,P D = V CC I CQ2 = 1.3 W ,ηC = P L / P D = 12%(3) 当 R L = 5 Ω,Q 在放大区内的中点,激励同(1),由图Q 3点,V CEQ3 = 2.75V ,I CQ3= 460mA ,I BQ3 = 4.6mA , I bm = 2.4mA 相应的v CEmin = 1.55V ,i Cmax = 700mA 。
因为V cm = V CEQ3 - v CEmin = 1.2 V ,I cm = i Cmax - I CQ3= 240 mA所以mW14421cm cm L ==I V P ,P D = V CC I CQ3 = 2.3 W ,ηC = P L / P D = 6.26%(4) 当 R L = 5 Ω,充分激励时,I cm = I CQ3 = 460 mA ,V cm = V CC -V CEQ3 = 2.25 V 所以 mW5.51721cm cm L ==I V P ,P D = V CC I CQ3 = 2.3 W ,ηC = P L / P D = 22.5%1-7 如图所示为三种甲类功率放大器的输出电路,采用相同的功率管及V CC 值。
设V CE(sat) = 0,I CEO = 0,变压器是理想无耗的,试在同一输出特性曲线上作出各电路的交、直流负载线,并求这三种放大器的最大输出功率之比)c max(L )b max(L )a max(L ::P P P 。
解:(1) ○1 直流负载线方程 v CE = V CC - i C R C ,负载线CD ,当i C = I CQ 时,V CEQ = V CC - I CQ R C 。
○2 交流负载线中点过Q ,斜率为(-1/L R '),CC L L 21//R R R R ==',根据交流负载线 AB得I cm = I CQ ,V cm = V CEQ = I cm LR ' 代入V CEQ 方程中 V cm = V CC - I cm R C = V CC - I CQ R C= V CC - 2I cm LR '= V CC - 2V cm 解得LCC cm CC cm 3131R V I V V '==,即L2CC LCC CC )a max(L 181313121R V R V V P '='⨯⨯=L2CC cm CC CQ CC D 31R V I V I V P '===所以 61D)a max(L C ==P P η(2) 交流负载相同,均为CF ,为获最大输出功率,Q 处于交流负载线的中点,故 V cm = V CEQ = V CC /2,LCC CQ cm 2R V I I ==所以 ;L2CC cm cm )b max(L 8121R V I V P ==L2CC CQ CC D 2R V I V P ==41D)b max(L C(b)==P P η(3) 因为直流负载电阻为零,故直流负载线为CG ,交流负载线斜率为(-1/LR ')的直线MN ,当Q C 处于中点时,得V cm = V CEQ = V CC ,LCC CQ cm R V I I '==,L2CC cm cm )c max(L 2121R V I V P '==,L2CC CQ CC D R V I V P '== 所以21D)c max(L C(c)==P P η所以36:9:421:81:181::)c max(L )b max(L )a max(L ==P P P6:3:221:41:61::C(c)C(b)C(a)==ηηη1-8 如图(a )所示为变压器耦合甲类功率放大电路,图(b )所示为功率管的理想化输出特性曲线。
已知R L = 8 Ω,设变压器是理想的,R E 上的直流压降可忽略,试运用图解法:(1)V CC = 15 V ,L R ' = 50 Ω,在负载匹配时,求相应的n 、P Lmax 、ηC ;(2)保持(1)中V CC .I bm 不变,将I CQ 增加一倍,求P L 值;(3)保持(1)中I CQ 、LR '、I bm 不变,将V CC 增加一倍,求P L 值;(4)在(3)条件中,将I bm 增加一倍,试分析工作状态。
解:(1) 因为V CC = 15 V ,LR '= 50 Ω,负载匹配时,A3.0LCC cm CQ1='==R V I I由此得知Q 1的坐标为Q 1(15V ,0.3A),Q 1点处于交流负载线AB 的中点,其在坐标轴上的截距为A (32 V ,0),B (0,0.6A)。
由图可见I cm = I CQ1=0.3A ,V cm = V CC = 15 V此时,W25.221cm cm Lmax ==I V P ,W5.4CQ CC D ==I V P%505.425.2Dmax L C ===P P η,5.2850LL =='=R R n(2) LR '是否变化没说明,故分两种情况讨论 ○1当L R '不变时,因为I CQ 增加一倍,因此,L R '已不是匹配值,其交流负载线平行移动,为一条过Q 2点的直线EF(LR '不变,斜率不变,I CQ 增加,Q 点升高) 此时,由于V CC 、I bm 、LR '都不变,其P Lmax 亦不变,为2.25 W (I bm 不变,I cm 不变,V cm 不变)但 P D = V CC ⨯ I CQ = 9 W ηC = P Lmax / P D = 25%○2当L R '改变时,且L R '< 50 Ω,交流负载线以Q 2为中心顺时针转动,但由于V CC 、I bm 、I cm 不变,因而LR '↓ → P L ↓ ηC ↓ 当LR '> 50 Ω,交流负载线以Q 2为中心逆时针转动,但由于激励不变,输出将出现饱和失真。
(3) V CC = 30 V ,交流负载线平移到EF ,静态工作点为Q 3,因为I bm 不变,所以V cm 不变,I cm 不变,因此P L 不变,P L = 2.25 W ,但V CC = 30 V ,所以P D = V CC ⨯ I CQ = 9 W ηC = P L / P D = 25%(4) I bm = 6 mA ,以Q 3点为静态工作点,出现截止失真。
1-9 单管甲类变压器耦合和乙类变压器耦合推挽功率放大器采用相同的功率管3DD303、相同的电源电压V CC 和负载R L ,且甲类放大器的L R '等于匹配值,设V CE(sat) = 0, I CEO= 0,R E 忽略不计。
(1)已知V CC = 30 V ,放大器的i Cmax = 2 A ,R L = 8 Ω,输入充分激励,试作交流负载线,并比较两放大器的P omax 、 P Cmax 、ηC 、L R '、n ;(2)功率管的极限参数P CM = 30 W ,I CM = 3 A ,V (BR)CEO = 60 V ,试求充分利用功率管时两放大器的最大输出功率P omax 。
解:(1) 见表1-14 如图所示为两级功放电路,其中,T l 、T 2工作于乙类,试指出T 4、R 2、R 3的作用。
当输人端加上激励信号时产生的负载电流为i L = 2sin ωt (A ),讨计算:(1)当R L = 8 Ω时的输出功率P L ;(2)每管的管耗P C ;(3)输出级的效率ηC 。
设R 5、R 6电阻不计。
解:T 4、R 2、R 3组成具有直流电压并联负反馈的恒压源,给T 1、T 2互补管提供克服交越失真的直流正偏压。
(1) W 1621L 2cm L ==R I P(2) ,W 47.25π)(cm CC D ==I V P W74.42LD C =-=∴P P P(3) %83.62)4/π(8.02/C CC cm =⨯=∴==ξηξ,V V1-16 试按下列要求画单电源互补推挽功率放大器电路:(1)互补功率管为复合管;(2)推动级采用自举电路;(3)引入末级过流保护电路;(4)采用二极管偏置电路。