电路第八章习题解答

第八章功率放大电路8-1 已知电路如题图8-1所示，VT 1和VT 2管的饱和管压降V U CES 2=，0=BE U ，V V CC 15=，R L =8Ω，输入电压u i为正弦波。

选择正确答案填入空内。

（1）静态时，晶体管发射极电位U EQ B 。

A. >0VB. =0VC. <0V（2）最大输出功率P OM A 。

A. ≈11WB. ≈14 WC. ≈20W（3）电路的转换效率η C 。

A. >78.5% B. =78.5% C. <78.5%（4）为使电路能输出最大功率，输入电压峰值应为 B 。

A. 15VB. 13VC. 2V（5）正常工作时，三极管能够承受的最大反向电压U CEmax 为 B 。

A. 30VB. 28VC. 4V（6）若三极管的开启电压为0.5V ，则输出电压将出现 C 。

A. 饱和失真B. 截止失真C. 交越失真 8-2 如题图8-1所示电路，已知V V CC 12=，R L =16Ω，VT 1和VT 2管的饱和管压降VU CES 0=，u i 为正弦波。

如何选择功率晶体管？解：根据公式（8-4）2222()1124.5222216omC C C ES C Com L L L U V U V P WR R R -=∙====⨯根据公式（8-16）可求出每只管子的反向击穿电压U (BR )CEO()221224BR C EO C C U V V>=⨯=根据公式（8-17）可以求出每只管子允许的最大集电极电流I CM12 1.58C C C M om LV I I AR >===根据公式（8-15）可以求出每个管子的最大集电极功耗 0.20.24.50.CMo m P P W ≥=⨯= 8-3 如题图8-1所示电路，已知V V CC 20=，R L =8Ω，VT 1和VT 2管的饱和管压降VU CES 0=，V t u i ωsin 102=。

第八章变电所二次回路和自动装置8-1 变电所二次回路按功能分为哪几部分各部分的作用是什么答：变电所二次回路按功能分为断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路、自动控制回路及操作电源回路等。

①断路器控制回路的主要功能是对断路器进行通、断操作，当线路发生短路故障时，相应继电保护动作，接通断路器控制回路中的跳闸回路，使断路器跳闸，起动信号回路发出声响和灯光信号。

②信号回路是用来指示一次电路设备运行状态的二次回路。

信号按用途分，有断路器位置信号、事故信号和预告信号。

③保护回路是用来对变电所设备进行保护。

④监视和测量回路是用来对变电所各线路进行监视和测量，以满足电气设备安全运行的需要。

⑤自动控制回路是用来实现自动重合闸和备用电源自动投入。

⑥操作电源回路是用来提供断路器控制回路、信号回路、保护回路、监测回路、自动控制回路等所需的电源。

8-2 二次回路图主要有哪些内容各有何特点答：二次回路图主要有二次回路原理图、二次回路展开图、二次回路安装接线图。

①二次回路原理图主要是用来表示继电保护、断路器控制、信号等回路的工作原理，在该图中一、二次回路画在一起，继电器线圈和其触点画在一起，有利于叙述工作原理，但由于导线交叉太多，它的应用受到一定的限制。

②二次回路展开图将二次回路中的交流回路与直流回路分开来画。

交流回路又分为电流回路和电压回路，直流回路又有直流操作回路与信号回路，在展开图中继电器线圈和触点分别画在相应的回路，用规定的图形和文字符号表示。

③二次回路安装接线图画出了二次回路中各设备的安装位置及控制电缆和二次回路的连接方式，是现场施工安装、维护必不可少的图纸。

8-3 操作电源有哪几种，直流操作电源又有哪几种各有何特点答：二次回路的操作电源主要有直流操作电源和交流操作电源两类，直流操作电源有蓄电池和硅整流直流电源两种。

蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种。

①铅酸蓄电池具有一定危险性和污染性，需要专门的蓄电池室放置，投资大。

121第8章 线性动态电路暂态过程的时域分析8.1 图示电路0<t 时处于稳态，0=t 时开关断开。

求初始值)0(+C u 、)0(1+i 和)0(+C i 。

解：0<t 时，电容处于开路，故V 20k 2m A 10)0(=Ω⨯=-C u由换路定律得：V 20)0()0(==-+C C u u换路后一瞬间，两电阻为串联，总电压为)0(+C u 。

所以 m A 5k )22()0()0(1=Ω+=++C u i 再由节点①的KCL 方程得：m A 5m A )510()0(m A 10)0(1=-=-=++i i C8.2 图示电路0<t 时处于稳态，0=t 时开关断开。

求初始值)0(+C u 、)0(+L i 及开关两端电压)0(+u 。

解：0<t 时电容处于开路，电感处于短路，Ω3电阻与Ω6电阻相并联，所以A 3)363685(V45)0(=Ω+⨯++=-i ，A 2)0(366)0(=⨯+=--i i L V 24)0(8)0(=⨯=--i u C由换路定律得：V 24)0()0(==-+C C u u ，A 2)0()0(==-+L L i i 图题8.2由KVL 得开关电压：V 8V )2824()0(8)0()0(-=⨯+-=⨯+-=+++L C i u u8.3 图(a)所示电路，开关原是接通的，并且处于稳态，0=t 时开关断开。

求0>t 时1u 的变化规律。

(a)图题8.3解：0<t 时电容处于开路，0=i ，受控源源电压04=i ，所以ΩΩ题图8.110Cu122V 6.0V 5.1)69(6)0()0()0(1=⨯Ω+Ω===--+u u u C C0>t 时，求等效电阻的电路如图(b)所示。

等效电阻 Ω=++-==5)36(4i i ii i u R时间常数 s 1.0i ==C R τ0>t 后电路为零输入响应，故电容电压为：V e 6.0e )0()(10/t t C C u t u --+==τΩ6电阻电压为：V e 72.0)d d (66)(101t Ctu Ci t u -=-⨯Ω-=⨯Ω-=)0(>t 8.4 图(a)所示电路，开关接通前处于稳态，0=t 时开关接通。

第八章习题参考答案作业可选：8.1、8.2、8.3、8.4、8.5、8.7、8.118.1试采用按钮、刀开关、接触器等低压电器，画出笼型电动机点动、连续运行的混合控制线路。

解答：SB1为停止按钮；SB2连续运行按钮；SB3为点动按钮。

8.2什么是失压、欠压保护?利用哪些电器电路可以实现失压、欠压保护?解答：欠压是指电路电压没有达到额定值，失压是电路中没有了电压。

接触器就是最常用的失压、欠压保护电器，现在针对电气还有一种新产品自复式过欠压保护器，是个独立的电气元件。

有的断路器可以增加过欠压附件，但是不是所有的断路器厂家都有此附件。

8.3自动空气断路器有什么功能和特点？解答：空气断路器也叫自动开关或空气开关，可实现短路、过载和失压保护。

是常用的多性能低压保护电器。

自动空气断路器的结构形式很多。

见一般原理图（图8.1.3）。

正常情况下过流脱扣器的衔铁是释放着的，严重过载或短路时，线圈因流过大电流而产生较大的电磁吸力，把衔铁往下吸而顶开锁钩，使主触点断开，起过流保护作用。

欠压脱扣器在正常情况下吸住衔铁，主触点闭合，电压严重下降或断电时释放衔铁而使主触点断开，实现欠压保护。

电源电压正常时，必须重新合闸才能工作。

8.4题8.4图所示控制电路，问线路能否实现正常的起动和停止?若不能，请改正之。

题8.4图解答：能实现正常起动和停止控制的是：（d）图，KM1的起动按钮是SB2，停止按钮是SB1；KM2的起动按钮是SB3，停止按钮是SB2。

8.5试设计可从两处操作的对一台电动机实现连续运转和点动工作的电路。

解答：SB1、SB2为停止按钮，SB3、SB4为连续运行按钮，SB5为点动按钮。

8.6在题图8.6电动机可逆运转控制电路中，已采用了按钮的机械互锁，为什么还要采用电气互锁?当出现两种互锁触点接错，电路将出现什么现象。

题8.6图8.7时间继电器的四个延时触点符号各代表什么意思？解答：通电延时常开触点；通电延时常闭触点；断电延时常开触点；断电延时常闭触点。

集成电路版图设计习题答案第8章 MOS场效应晶体管【习题答案】1．请画出MOS晶体管的结构示意图。

答：2．请简述MOS晶体管各个版图层的作用。

●答：阱层（Well）：阱层定义在衬底上制备阱的区域。

NMOS管制备在P型衬底上，PMOS管制备在N型衬底上。

一块原始的半导体材料，掺入的杂质类型只能有一种，即该衬底不是N型就是P型。

如果不对衬底进行加工处理的话，该衬底只能制备一种MOS晶体管。

CMOS集成电路是把NMOS晶体管和PMOS晶体管制备在同一个硅片衬底上，为了能够制造CMOS集成电路，需要对衬底进行处理，利用掺杂工艺在衬底上形成一个区域，该区域的掺杂类型和衬底的掺杂类型相反，这个区域就称为阱。

●有源区层（Active）：有源区层的作用是在衬底上定义制作有源区的区域，该区域包括源区、漏区和沟道。

在衬底上淀积厚氧化层，利用光刻和刻蚀工艺在衬底上开窗口并把厚氧化层除去就可形成有源区，有源区之外的区域是场区。

显然，MOS管必须而且只能制备在有源区内。

●多晶硅层（Poly）：多晶硅层的作用是定义制作多晶硅材料的区域。

最早的MOS集成电路制造工艺只能制备一层多晶硅，而现在已经有能够制备两层多晶硅的工艺了。

对于双层多晶硅工艺，第一层多晶硅主要用来制作栅极、导线和多晶硅—多晶硅电容的下极板，第二层多晶硅主要用来制作多晶硅电阻和多晶硅－多晶硅电容的上极板。

双层多晶硅工艺具有多晶硅1和多晶硅2这两个版图层。

●P+注入层和N+注入层（P+implant和N+ implant）：P+注入层定义注入P+杂质离子的区域，而N+注入层定义注入N+杂质离子的区域。

由于NMOS晶体管和PMOS晶体管的结构相同，只是源漏区的掺杂类型相反。

同时，有源区层只是定义了源区、漏区和沟道的区域，却没有说明源区和漏区的掺杂类型。

P+注入层和N+注入层说明了注入杂质的类型，也就是说明了有源区的导电类型，实现了NMOS晶体管和PMOS晶体管的区分。

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）551j F --=；（2）342j F +-=；（3）40203j F +=； （4）104j F =；（5）35-=F ；（6）20.978.26j F +=。

解：（1）a j F =--=551θ∠ 25)5()5(22=-+-=a 13555arctan-=--=θ(因1F 在第三象限) 故1F 的极坐标形式为 135251-∠=F（2） 13.1435)43arctan(3)4(34222∠=-∠+-=+-=j F （2F 在第二象限） （3） 43.6372.44)2040arctan(40204020223∠=∠+=+=j F （4） 9010104∠==j F （5） 180335∠=-=F（6） 19.7361.9)78.220.9arctan(20.978.220.978.2226∠=∠+=+=j F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θθj ae a ja a F =∠=+=21,它们相互转换的关系为：2221a a a += 12arctan a a =θ和 θcos 1a a = θsin 2a a =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θ的取值及实部1a 和虚部2a 的正负。

习题八答案1． 试比较多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的工作特点，并说明每种电路的主要用途。

答：多谐振荡器是一种自激振荡电路，不需要外加输入信号，它没有稳定状态，只有两个暂稳态。

暂稳态间的相互转换完全靠电路本身电容的充电和放电自动完成。

改变外接R 、C 定时元件数值的大小，可调节振荡频率。

施密特触发器具有回差特性，它有两个稳定状态，有两个不同的触发电平。

施密特触发器可将任意波形变换成矩形脉冲，输出脉冲宽度取决于输入信号的波形和回差电压的大小。

单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳态。

输入信号起到触发电路进入暂稳态的作用，其输出脉冲的宽度取决于电路本身 R 、C 定时元件的数值。

改变 R 、C 定时元件的数值可调节输出脉冲的宽度。

多谐振荡器是常用的矩形脉冲产生电路。

施密特触发器和单稳态触发器是两种常用的整形电路。

施密特触发器可用来进行整形、幅度鉴别、构成多谐振荡器等。

单稳态触发器常用于脉冲的延时、定时和整形等。

２．在图8.2所示５５５集成定时器中，输出电压uo 为高电平ＵＯＨ、低电平ＵＯＬ及保持原来状态不变的输入信号条件各是什么？假定ＵＣＯ端已通过0.01μF 接地，u D 端悬空。

答：当1=R 时， TR U <3V CC ，则C 2输出低电平， 1=Q ，OH o U u =。

当1=R 时， TH U >32V CC ，TR U >3V CC ，则C 1输出低电平、C 2输出高电平，1=Q 、0=Q ，OL o U u =。

当1=R 时， TH U <32V CC，TR U >3V CC ，则C 1C 2输出均为高电平，基本RS 触发器保持原来状态不变，因此o u 保持原来状态不变。

３．在图8.3所示多谐振荡器中，欲降低电路振荡频率，试说明下面列举的各种方法中，哪些是正确的，为什么？1） 加大R 1的阻值； 2） 加大R 2的阻值； 3） 减小C 的容量。

答：根据式（8-2）()ln221121C R R T f +==可知，1）2）两种方法是正确的。

第八章脉冲产生与整形在时序电路中，常常需要用到不同幅度、宽度以及具有陡峭边沿的脉冲信号。

事实上，数字系统几乎离不开脉冲信号。

获取这些脉冲信号的方法通常有两种：直接产生或者利用已有信号变换得到。

本章主要讨论常用的脉冲产生和整形电路的结构、工作原理、性能分析等，常见的脉冲电路有：单稳态触发器、施密特触发器和多谐振荡器。

第一节基本知识、重点与难点一、基本知识（一）常用脉冲产生和整形电路1. 施密特触发器（1）电路特点施密特触发器是常用的脉冲变换和脉冲整形电路。

电路主要有两个特点：一是施密特触发器是电平型触发电路；二是施密特触发器电压传输特性具有回差特性，或称滞回特性。

输入信号在低电平上升过程中，电路输出状态发生转换时对应的输入电平称为正向阈值电压U T+，输入信号在高电平下降过程中，电路状态转换对应的输入电平称为负向阈值电压U T－，U T+与U T－的差值称为回差电压ΔU T。

（2）电路构成及参数施密特触发器有多种构成方式，如：门电路构成、集成施密特触发器、555定时器构成。

主要电路参数：正向阈值电压U T+、负向阈值电压U T－和回差电压ΔU T。

（3）电路应用施密特触发器主要应用范围：波形变换、波形整形和幅度鉴别等。

2. 单稳态触发器（1）电路特点单稳态触发器特点如下：①单稳态触发器有稳态和暂稳态两个不同的工作状态；②在外加触发信号的作用下，触发器可以从稳态翻转到暂稳态，暂稳态维持一段时间，自动返回原稳态；③暂稳态维持时间的长短取决于电路参数R和C。

（2）电路构成及参数单稳态触发器有多种构成方式，如：门电路构成的积分型单稳态触发器、门电路构成的微分型单稳态触发器、集成单稳态触发器、555定时器构成的单稳态触发器等。

主要电路参数：暂稳态的维持时间t w、恢复时间t re 、分辨时间t d、输出脉冲幅度U m。

（3）电路应用单稳态触发器主要应用范围：定时、延时、脉冲波形整形等。

3. 多谐振荡器多谐振荡器是一种自激振荡器，接通电源后，就可以自动产生矩形脉冲，是数字系统中产生脉冲信号的主要电路。

电工技术基础与技能第八章 正弦交流电路 练习题班别：高二（ ） 姓名： 学号： 成绩：一、是非题1、电阻元件上电压、电流的初相一定都是零，所以它们是同相的。

（ ）2、正弦交流电路，电容元件上电压最大时，电流也最大。

（ ）3、在同一交流电压作用下，电感L 越大，电感中的电流就越小。

（ ）4、端电压超前电流的交流电路一定是电感性电路。

（ ）5、有人将一个额定电压为220V 、额定电流为6A 的交流电磁铁线圈误接在220V 的直流电源上，此时电磁铁仍将能正常工作。

（ ） 6、某同学做荧光灯电路实验时，测得灯管两端电压为110V ，镇流器两端电压为190V ，两电压之和大于电源电压220V ，说明该同学测量数据错误。

（ ） 7、在RLC 串联电路中，U R 、U L 、U C 的数值都有可能大于端电压。

（ ） 8、额定电流100A 的发电机，只接了60A 的照明负载，还有40A 的电流就损失了。

（ ） 9、在RLC 串联电路中，感抗和容抗数值越大，电路中的电流也就越小。

（ ） 10、正弦交流电路中，无功功率就是无用功率。

（ ）二、选择题1、正弦电流通过电阻元件时，下列关系式正确的是（ ）。

A.t R U i R ωsin =B. R U i R =C. R U I R =D. )sin(ϕω+=t RUi R2、纯电感电路中，已知电流的初相角为-60°，则电压的初相角为( )。

A.30°B.60°C.90°D.120° 3、加在容抗为100Ω的纯电容两端的电压V t )3sin(100u c πω-=，则通过它的电流应是（ ）。

A. A t )3sin(i c πω+= B. A t )6sin(i c πω+=C. A t )3sin(2i c πω+=D. A t )6sin(2i c πω+=4、两纯电感串联，X L1=10Ω，X L2=15Ω，下列结论正确的是（ ）。