综合设计
设计1：设计二极管整流电路。
条件：输入正弦电压，有效值220v，频率50Hz；
要求：输出直流电压20V+/-2V
电路图：
波形图如下：
结果：通过电路，将220V的交流电转化成了大约20V的直流电。
结论分析：先用变压器将220V的交流电转化为20V的交流电，再用二极管将20V交流电的负值滤掉，电容充当电源放电而且电压保持不变，因为一直有来自二极
管的电流充电，而且周期为0.02秒，即电容两端电压能维持不变的放电到输
出端。将电容的C调的小一点可以使充放电的速度加快，就可以使得输出电
压变化幅度很小。
设计2：设计风扇无损调速器。
条件：风扇转速与风扇电机的端电压成正比；风扇电机的电感线圈的内阻为200欧姆，线圈的电感系
为500mH。风扇工作电源为市电，即有效值220V，频率50Hz的交流电。
要求：无损调速器，将风扇转速由最高至停止分为4档，即0，1，2，3档，其中0档停止，3档最高。
电路图：（开关从下至上依次为0，1，2，3档）
开关置0档，风扇停止，其两端电压波形如下图：
开关置1档，风扇转速最慢，其两端电压波形如下图：开关置2档，风扇转速适中，其两端电压波形如下图：
开关置3档，风扇转速最快，其两端电压波形如下图：
结果：由图可知，当开关分别置0，1，2，3时，风扇两端的电压依次增大，其中当风扇置0档时，电压为零，满足风扇转速与风扇电机的端电压成正比的条件。
结论分析：
设计3：设计1阶RC 滤波器。
条件：一数字电路的工作时钟为5MHz ，工作电压5V 。但是该数
字电路的+5v 电源上存在一个100MHz 的高频干扰。
要求：设计一个简单的RC 电路，将高频干扰滤除。 电路图：
结果：由图知，滤过的波形的频率与5MHz 基本一致，将高频100MHz 滤去，符合题意要求。
结论分析：通过简单的RC 电路，用低通函数H （jw ）=H 0Wc/(jw+Wc),计
算出了电路中所需的电阻大小及电容大小。最终达到滤除电源电压中的高频成分，使低频成分通过的目的。
设计4：降低电力传输损耗电路的设计
条件：一感性的电力传输线（包含电路损耗），负载为感性阻抗，传输电压可变。电路等效结构如图4。2-1所示。 电路图：
+ 1r 1
jX 1Z
U
_
I
_
+
2
解：
有如下两种方案：
第一种：提高负载的电压。
对一个变压器：
001
110
,U N I U N I == 00U I ， 为原线圈电压，电流， 11,U I 为副线圈电压，
电流。
当我们降低
1
N N 的比值时，即相应的提高1U ，降低1I ，以提高了2U 。
2
11P I r
=损耗 减少。 第二种：当负载端口并联电容 ，若电容电流为c I （其超前电压
090），
原理电路图如下：
则线路电流为c L I I I =+其向量关系如图：
由图可以看出：线路电流I明显减少。由向量知道12
∠<∠，并联电容C后cos1cos2
∠>∠，功率因数增加了，
所以
2
2
11
22
2
cos
P
P I r r
Uθ
==
损耗
会减小。
仿真电路如下：
第一种方法：（提高负载的电压）
未升压时的功率，左边为传输损耗，右边为所需功率：升压后电路图如下：
升压后的功率，左边为传输损耗，明显减小，右边为所需功率却变化不太大。
由结果看出，提高负载的电压，使的保证所需功率不变条件下，大大的减少了传输损耗，符合题意要求。
第二种方法：（加大功率因数法，即负载端口并联电容）
并联电容前：
测得：电力传输效率n为5.560/11.120=50%
并联电容后：
测得电力传输效率n为19.789/21.739=91.0%
由结果看出，并联电容提高电力传输效率，减小电力传输损耗，符合题意要求。
结论分析：输电过程中，输电线损耗功率很大，为减少损耗，输电线应
采用导电性能良好的金属制成，并减小输电线电流，设负载的功率因数为cos θ
设负载电压2U 的初相为零，即 0
220()U U V =∠
由于负载吸收功率 2cos P U I θ=，故线路电流
2cos P
I U θ
=
所以线路损耗功率为：2
2
1122
2cos P P I r r U θ
==损耗
； 所以，要减少损耗就应该提高2U 或功率因数cos θ。由上面的分析及电路仿真结果可知，两种降低电力传输损耗的功能，且未改变整个电路的阻抗性质，达到题目要求。
设计7：设计题：已知ω=103rad/s ，Zs=Rs+jXs=50+j100Ω,R=100Ω,Us=100v,现手头只有电容器，问在R 电源之间连接一个什么样的电路，才能使R 获得最大功率Pm 。画出仿真电路图，并求出元件的参数取值和Pm 的值。
解：因为Zs=50+j100 ,R=100
容易得到：Z 总=50+100+（100- X ）j,I=U/Z,
