高玉良《电路与模拟电子技术》第2版,课后习题答案,第十一章

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第十一章 直流稳压电源
11.1 在图11.1.2所示桥式整流电路中,已知变压器副边电压为10V (有效值),R L =10Ω。

不考虑二极管的正向压降,求
(1) 负载R L 上的直流电压U O ;
(2) 二极管中的电流I D 和承受的最大反向电压U RM ; (3) 如果D 1断开,画出u I 和u o 的波形,并求U O 的值。

解:(1)直流电压U O =0.9U 2=0.9×10=9V (2)二极管电流 0119
0.452210
D L U I A R =
=⨯= 二极管承受的最大反向电压
214.1Rm U V == (3)二极管D 1断开,电路变成半波整流电路,整流二极管为D 2、D 4,u 2和u O 的波形如图所示,U O =0.45U 2=4.5V
11.2 在题11.2图所示的整流滤波电路中,已知U 2=20V ,求下列情况下A 、B 两点间的电压:(1)电路电路正常工作;(2)电容C 开路;(3)负载R L 开路;(4)二极管D 1开路。

解:(1)桥式整流、电容滤波电路的输出电压U 0=1.2U 2=24V 。

(2)电容开路。

电路为桥式整流电路,输出电压U 0=0.9 U 2=18V 。

(3)负载开路,电容无放电回路,U 0=U 2m =1.4U 2=28V 。

(4)D 1开路,输出电压为半波整流电路的输出电压,U 0=0.45U 2=9V 。

11.3 设计一桥式整流、电容滤波电路,要求其直流输出电压为15V ,最大直流输出电流为100mA ,已知交流电源的频率为50H Z ,电压为220V ,试确定变压器的变比、选择整流二极管的参数,并大致确定滤波电容的容量。

解:由U 0=1.2U 2 得 0212.51.2U
U V
== 变压器的变比 220
17.612.5
n =
= 取n=18 由于最大输出电流为100mA ,因此负载电阻最小要达到
15
1500.1
=Ω 滤波电容 111553302150250
L T C F R μ≥
⋅⨯=⨯⨯=⨯ 二极管中平均电流I D =50mA
2=17.7V 。

留1.5倍的裕量,
选取25V 、100mA 的硅管。

+U o -
题11.2图
11.4 试说明电感滤波电路和电容滤波电路的区别。

解:从工作原理上讲,电容滤波是通过电容的储能作用,使电容电压即输出电压在输入电压变化时保持基本不变;而电感滤波是通过电感的储能作用,使电感电流即输出电流保持基本不变。

从滤波效果上讲,电容滤波电路,负载电阻越大,滤波效果就越好,因此较适用于负载电流较小的场合,而电感滤波,负载电阻越小,滤波效果载好,因此适用于负载电阻较小、负载电流较大的场合。

11.5 在图11.2.2所示的桥式整流电感滤波电路中,设U 2=30V ,电源频率为50H Z ,L=5H ,试估算R L 等于100Ω和1k Ω时输出电压中的纹波电压。

解:桥式整流电压2221cos2cos4315m
U u t t ωωπ⎛⎫
=
=-- ⎪⎝⎭
作为RL 串联电路和输入电压,式中
242.4m U V ==,ω=314rad/s
对二次谐波, (2)
4183m m U U V π
=
=,(2)
2 3.14L X L k ω==Ω R L =100Ω=0.1k Ω时,R L 上二次谐波分量的幅值
(2)(2)
0.57om m U V =
=
R L =1k Ω
时,(2)
5.46om U V =
=
对四次谐波 (4)
4 3.615m m U U V π
=
= (4)
46.28L X L k ω==Ω R L =0.1k Ω
时,(4)
3.60.057om U V =
=
R L =1k Ω
时,(4)
3.60.57om U V =
=
因此,R L =100Ω时
0.57V =,有效值为0.4V
R L =1k Ω
5.49V ,有效值为3.9V 。

11.6 在题11.6图所示串联型直流稳压电路中,U Z =6.7V ,求输出电压的调节范围。

若要求最大输出电流为500mA ,试确定取样电阻R 3的值。

L 题11.6图
解:输出电压2
122()o p P
U U R R R R R =
++''+
max 6.7
(200470200)29.1200
o U V =
++= min 6.7
8708.7200470
o U V =
⨯=+
输出电压最大时,R P 中的电流为
29.1
33.4870
mA = ,因此,负载电流最大(500mA )时,R 3中的电流为533mA 。

取样电阻R 3=
Ω=3.1533
.07
.0(设晶体管T 2为硅管) 11.7 题11.7图所示电路为扩展输出电压的简易电路,试写出输出电压的表示式。

解:(a )U 0=U 32+U Z =U XX +U Z
(b )公共端电流I<<I 1时,流过电阻R 2的电流与I 1相等,因此
201211
()(1)XX XX U R
U R R U R R =
+=+ 11.8 在图11.4.3所示电路中,已知三端稳压器的型号是CW7815,R P =510Ω,欲使输出电压的调节范围为20~30V ,试确定R 1、R 2的值。

解:电路的输出电压
1212011
P P
XX XX P R R R R R R U U U R R R ++++≤≤+

121510
1520510
R R R ++⨯=+
121
510
1530R R R ++⨯=
解方程得: R 1=1020Ω,R 2=510Ω
(a)
题11.7图
(b)
11.9 求题11.9图所示电路的输出电压值和负载电阻R L 的最小值。

解:运放接成负反馈,u +=u -=U 2,故有 mA U U U I 2
15
22323==-=+ 电路的输出电压 U 0=
V .)(522122
15
=+⨯ 由于78L××型稳压器的最大输出电流为0.1A ,故负载电阻R L 应满足
105
22.R .L
≤ 即 Ω≥225L R
11.10 题11.10图所示电路中,R 1R 4>R 2R 3,试证明输出电压为
⨯⨯-+=
U R R R R R R R U O 3
241214)
(
证明:由运放虚断得
02
12
U R R R U +=+
运放接成负反馈,故有
U +=U -=
24
34
U R R R +
34234204412()
()
R R R R R U U U R R R R +++=
=+ 而 XX U U U =-23,U 3=U O 故 342
00412()()
XX R R R U U U R R R +-
=
412
1423
()O XX R R R U U R R R R +=-
11.11题11.11图所示电路为用CW317组成的可调恒流源电路。

当R 1在1Ω~100Ω范围
+U o -
题11.9图
题11.10图
内变化时,求恒流电流I O 的变化范围。

(设I adj ≈0)。

当R L 用1.5V 的待充电电池代替,充电电流为50mA 时,求电池的等效电阻,并确定R 1的值。

解:CW317的基准电压U 21=1.25V ,忽略调整端的电流,则 21011
1.25
U I R R =
= I omnx =1.25A ,I omin =12.5mA ,即I O 在12.5A 和12.5mA 之间。

I 0=50mA 时
Ω==2505
.05
.121R
电池的等效电阻
Ω==
3005
.05
.1eq R
R 1
题11.11图
I O。