精编电子行业电路与模拟电子技术课后题答案.docx

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精编电子行业电路与模拟电子技术课后题答案

【电子行业】电路与模拟电子技术课后题答案

xxxx年xx月xx日

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1.1在题1.1图中，各元件电压为U1=-5V，U2=2V，U3=U4=-3V，指出哪些元件是电源，哪些元件是负载？

解：

元件上电压和电流为关联参考方向时，P=UI；电压和电流为非关联参考方向时，P=UI。

P>0时元件吸收功率是负载，P<0时，元件释放功率，是电源。

本题中元件1、2、4上电流和电流为非关联参考方向，元件3上电压和电流为关联参考方向，因此

P1=-U1×3=-（-5）×3=15W；

P2=-U2×3=-2×3=-6W；

P3=U3×（-1）=-3×（-1）=3W；

P4=-U4×（-4）=-（-3）×（-4）=-12W。

元件2、4是电源，元件1、3是负载。

1.4在题1.4图中，已知IS=2A，US=4V，求流过恒压源的电流I、恒流源上的电压U及它们的功率，验证电路的功率平衡。

解：

I=IS=2A，

U=IR+US=2×1+4=6V

PI=I2R=22×1=4W，

US与I为关联参考方向，电压源功率：

PU=IUS=2×4=8W，

U与I为非关联参考方向，电流源功率：

PI=-ISU=-2×6=-12W，

验算：

PU+PI+PR=8-12+4=0

1.6求题1.6图中的U1、U2和U3。

解：

此题由KVL求解。

对回路Ⅰ，有：

U1-10-6=0，U1=16V

对回路Ⅱ，有：

U1+U2+3=0，U2=-U1-3=-16-3=-19V

对回路Ⅲ，有：

U2+U3+10=0，U3=-U2-10=19-10=9V

验算：

对大回路，取顺时针绕行方向，有：

-3+U3-6=-3+9-6=0，KVL成立

1.8求题1.8图中a点的电位Va。

解：

重画电路如（b）所示，设a点电位为Va，则

，，

由KCL得：

I1+I2+I3=0即

解得

1.10求题1.10图所示电路端口的伏安关系。

解，a点电位Va=-Us+RI+U，对a点应用KCL，得

（其中R12=R1||R2）

解得

U=US+R12（IS1+IS2）-（R12+R）I

2.1求题2.1图所示电路的等效电阻。

解：

标出电路中的各结点，电路可重画如下：

（a）图Rab=8+3||[3+4||（7+5）]=8+3||（3+3）=8+2=10Ω

（b）图Rab=7||（4||4+10||10）=7||7=3.5Ω

（c）图Rab=5||[4||4+6||（6||6+5）]=5||（2+6||8）=5||（2+3.43）=2.6Ω

（d）图Rab=3||（4||4+4）=3||6=2Ω（串联的3Ω与6Ω电阻被导线短路）

2.4将题2.4图所示电路化成等效电压源电路。

解：

（a）与10V电压源并联的8Ω电阻除去（断开），将电流源变换成电压源，再将两串联的电压源变换成一个电压源，再变换成电流源，最后变换成电压源，等效电路如下：

（b）图中与12V恒压源并联的6Ω电阻可除去（断开），与2A恒流源串联的4Ω亦可除去（短接），等效电路如下：

2.10用结点电压法求题2.10图中各支路电流。

解：

以结点C为参考点，结点方程为

，

解方程得

Ua=6V,Ub=-2V

验算：

I1、I2、I3满足结点a、b的KCL方程

2.12用弥尔曼定理求题2.12图所示电路中开关S断开和闭合时的各支路电流。

解：

以0点为参考点，S断开时，

，，

，IN=0，

S合上时

，，

2.14利用叠加定理求题2.14图所示电路中电流源上的电压U。

解：

12V电压源单独作用时电路如图a所示

2A电流源单独作用时电路如图b、c所示

2.15在题2.15图所示电路中，两电源US和US2对负载RL供电，已知当US2=0时，I=20mA，当US2=-6V时，I=-40mA，求

（1）若此时令US1=0，I为多少？

（2）若将US2改为8V，I又为多少？

解：

此题用叠加定理和齐性原理求解

（1）US1单独作用即US2=0时，I′=20mA。

设US2单独作用即US1=0时，负载电流为I″，两电源共同作用时，I=-40mA。

由叠加定理得

I′+I″=-40，

I″=-40-I′=-40-20=-60mA

（2）由齐性原理，US2改为8V单独作用时的负载电流为

I=I′+I″=20+80=100mA

2.16在题2.16图所示电路中，当2A电流源没接入时，3A电流源对无源电阻网络N提供54W功率，U1=12V；当3A电流源没接入时，2A电流源对网络提供28W功率，U2为8V，求两个电流源同时接入时，各电源的功率。

解：

由题意知，3A电流源单独作用时，

，，

2A电流源单独作用时，

，，

两电源同时接入时，

，，

故，

2.20用戴维宁定理求题2.20图所示电路中的电流I。

解：

将待求支路1Ω电阻断开后，由弥尔曼定理可得：

，

故Uoc=Va-Vb=7V,

RO=Rab=2||3||6+12||4||3=2||2=2.5Ω，

由戴维宁等效电路可得

2.23求题2.23图所示电路的戴维南等效电路。

解：

端口开路时，流过2Ω电阻的电流为3UOC，流过6Ω电阻的为，故

解得：

UOC=-0.8V

用短路电流法求等效电阻，电路如下图所示。

2.25题2.25图所示电路中，RL为何值时，它吸收的功率最大？

此最大功率等于多少？

解：

将RL断开，则端口开路电压UOC=2I1-2I1+6=6V，用外加电源法求等效电阻，电路如下图所示，对大回路有

UT=4IT+2I1-2I1=4IT

因此，当RL=R0=4Ω时，它吸收的功率最大，最大功率为

3.2已知相量，试写出它们的极坐标表示式。

解：

3.3已知两电流,若，求i并画出相图。

解：

，两电流的幅值相量为

，

总电流幅值相量为

相量图如右图所示。

3.4某二端元件，已知其两端的电压相量为，电流相量为，f=50HZ，试确定元件的种类，并确定参数值。

解：

元件的阻抗为

元件是电感，，

3.5有一10μF的电容，其端电压为，求流过电容的电流i无功功率Q和平均储能WC，画出电压、电流的相量图。

解：

，

电流超前电压90°，相量图如右图所示。

QC=-UI=-220×0.69=-152Var

3.6一线圈接在120V的直流电源上，流过的电流为20A，若接在220V，50HZ的交流电源上，流过的电流为22A，求线圈的电阻R和电感L。

解：

线圈可看作是电感L与电阻R的串联，对直流电，电感的感抗等于0，故电阻为

通以50Hz的交流电时，电路的相量模型如右图所示

3.7在题3.7图所示的电路中，电流表A1和A2的读数分别为I1=3A，I2=4A，

（1）设Z1=R，Z2=-jXC，则电流表A0的读数为多少？

（2）设Z1=R，则Z2为何种元件、取何值时，才能使A0的读数最大？

最大值是多少？

（3）设Z1=jXL，则Z2为何种元件时，才能使A0的读数为最小？

最小值是多少？

解：

Z1、Z2并联，其上电压相同

（1）由于Z1是电阻，Z2是电容，所以Z1与Z2中的电流相位相差90°，故总电流为，A0读数为5A。

（2）Z1、Z2中电流同相时，总电流最大，因此，Z2为电阻R2时，A0读数最大，最大电流是7A，且满足RI1=R2I2，因此

（3）Z1、Z2中电流反相时，总电流最小，现Z1为电感，则Z2为容抗为XC的电容时，A0读数最小，最小电流是1A，且满足3XL=4XC，因此

3.8在题3.8图所示的电路中，I1=5A，I2=5A，U=220V，R=XL，求XC、XL、R和I。

解：

由于R=XL，故滞后，各电压电流的相量图如图所示。

由于I1=I2sin45º,所以I1、I2和I构成直角三角形。

与同相，且I=I1=5A。

，

3.9在题3.9图所示的电路中，已知R1=R2=10Ω，L=31.8mH，C=318μF，f=50HZ,U=10V，求各支路电流、总电流及电容电压。

解：

XL=ωL=314×31.8×10-3=10Ω，

电路的总阻抗

Z=（R1+jXL）||（R2-jXC）

=

设，则

，

3.24一个电感为0.25mH，电阻为13.7Ω的线圈与85pF的电容并联，求该并联电路的谐振频率、品质因数及谐振时的阻抗。

解：

由于，故谐振频率为

品质因数

谐振时，等效电导为

等效阻抗为

3.25题3.25图电路中，，电源电压为110V，频率为50HZ，与同相。

求：

（1）各支路电流及电路的平均功率，画出相量图。

（2）电容的容量C。

解：

由于Z的阻抗角为45°，故滞后45°，各支路电流及电压的相量图如图所示。

（1），

，

（2）由得：

3.32对称星形连接的三相负载Z=6+j8Ω，接到线电压为380V的三相电源上，设，求各相电流、相电压（用相量表示）。

解：

线电压为380V，相电压为220V，各相电压为：

各相电流为

，

3.33对称三角形连接的三相负载Z=20+j34.6Ω，接到线电压为380V的三相电源上，设，求各相电流和线电流（用相量表示）。

解：

各相电流为

，

各线电流为

，

3.34两组三相对称负载，Z1=10Ω，星形连接，Z2=10+j17.3Ω，三角形连接，接到相电压为220V的三相电源上，求各负载电流和线电流。

解：

设，则

连接Z1的线电流为

亦为Z1中的电流。

三角形联结负载Z2中的电流为

，

连接Z2的线电流

总线电流

3.35题3.35图所示电路是一种确定相序的仪器，叫相序指示仪，。

证明：

在线电压对称的情况下，假定电容器所连接的那相为U相，则灯泡较亮的为V相，较暗的为W相。

解：

设电源中点为N，负载中点为N′，由弥尔曼定理得

，由此得各电压的相量图。

从图中可看出，只要，则，即V相负载电压大于W相负载电压，因此，较亮的是V相，较暗的是W相。

3.36题3.36所示电路中，三相对称电源相电压为220V，白炽灯的额定功率为60W，日光灯的额定功率为40W，功率因数为0.5，日光灯和白炽灯的额定电压均为220V，设，求各线电流和中线电流。

解：

为简便计，设中线上压降可忽略，这样，各相负载电压仍对称，故三个灯炮中的电流相等，均为，因此

，；

W相灯泡电流

，

日光灯中电流

，

由于是感性负载，电流滞后W相电压，即

W相线电流

中线电流

5.2题5.2图所示电路中，S闭合前电路处于稳态，求uL、iC和iR的初始值。

解：

换路后瞬间，

，

5.3求题5.3图所示电路换路后uL和iC的初始值。

设换路前电路已处于稳态。

解：

换路后，，

4mA电流全部流过R2，即

对右边一个网孔有：

由于，故

5.4题5.4图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后的i、iL和uL。

解：

对RL电路，先求iL（t），再求其它物理量。

电路换路后的响应为零输入响应

，故

换路后两支路电阻相等，故

，

V

5.5题5.5图所示电路中，换路前电路已处于稳态，求换路后的uC和i。

解：

对RC电路，先求uC（t），再求其它物理量

S合上后，S右边部分电路的响应为零输入响应

6.8在题6.8图所示电路中，设二极管为理想二极管，输入电压V，试画出输入电压的波形。

解：

ui>-5V，二极管导通，由于二极管是理想的二极管，正向压降等于零，故此时u0=ui;ui<-5V，二极管截止，电阻中无电流，u0=-5V，u0波形如图b所示。

6.9在题6.9图所示电路中，设各二极管均为理想二极管，求下列三种情况下的输出电压和通过各二极管的电流。

（1）；

（2）；（3）。

解：

（1）时，DA、DB导通，VD=0，DC截止，IC=0，U0=0。

设DA、DB为相同的二极管，则

IA=IB=

（2）VA=4V，VB=0，DB导通，VD=0，DA、DC截止，IA=IC=0，U0=0

（3）VA=VB=4V，设DA、DB均导通，则VD=4V，DC也导通，，而，IR1=IA+IB+IC不成立，故DA、DB应截止，IA=IB=0，DC导通，此时

，

U0=2.4×1=2.4V

6.14在一放大电路中，有三个正常工作的三极管，测得三个电极的电位U1、U2、U3分别为

（1）U1=6V，U2=3V，U3=2.3V

（2）U1=3V，U2=10.3V，U3=10V

（3）U1=-6V，U2=-2.3V，U3=-2V

试确定三极管的各电极，并说明三极管是硅管还是锗管？

是NPN型还是PNP型。

解：

晶体管正常工作时，发射结电压硅管为0.7V左右，锗管为0.3V左右，由此可先确定哪二个极是基极和发射极，剩下的一个极则是集电极。

另外，由于集电结反偏，因此，对PNP型晶体管，集电极电位最低，对NPN型晶体管，集电极电位最高。

（1）U23=0.7V，1是集电极，U1最大，因此，晶体管是NPN型硅管，这样2是基极，3是发射极。

（2）U23=0.3V，1是集电极，U1最小，因此，晶体管是PNP型锗管，2是发射极，3是基极。

（3）U32=0.3V，1是集电极，U1最小，因此，晶体管PNP型锗管，2是基极，3是发射极。

7.2单管共射放大电路如题7.2图所示，已知三极管的电流放大倍数。

（1）估算电路的静态工作点；

（2）计算三极管的输入电阻；

（3）画出微变等效电路，计算电压放大倍数；

（4）计算电路的输入电阻和输出电阻。

解：

（1）

（2）

（3）放大电路的微变等效电路如图所示

电压放大倍数

（4）输入电阻：

输出电阻

7.3单管共射放大电路如题7.3图所示。

已知

（1）估算电路的静态工作点；

（2）计算电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻

（3）估算最大不失真输出电压的幅值；

（4）当足够大时，输出电压首先出现何种失真，如何调节RB消除失真？

解：

电路的直流通路如图所示，

由此定出静态工作点Q为

，

（2）

由于RE被交流傍路，因此

（3）由于UCEQ=4.3V，故最大不饱和失真输出电压为

最大不截止失真输出电压近似为

因此，最大不失真输出电压的幅值为3.6V。

（4）由于，因此，输入电压足够大时，首先出现饱和失真，要消除此种现象，让饱和失真和截止失真几乎同时出现，应增大RB，使静态工作点下移。

7.5在题7.5图所示的分压式偏置电路中，三极管为硅管，，。

（1）估算电路的静态工作点；

（2）若接入5kΩ的负载电阻，求电压放大倍数，输入电阻和输出电阻；

（3）若射极傍路电容断开，重复

（2）中的计算。

解

（1）用估算法求静态工作点

，IC=2.6mA

（2）电压放大倍数，

其中

（3）CE断开，工作点不变，电路的微变等效电路如图所示

电压放大倍数

输入电阻

输出电阻

7.8题7.4图（b）所示电路为共基极放大电路。

（1）画出直流通路，估算电路的静态工作点；

（2）导出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的计算公式。

解：

（1）先画出电路的直流通路，如右图所示，与分压式偏置电路相同

，

（2）由7.4题所画微变等效电路得

，，

，即：

7.13求题7.13图所示两级放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

设。

解：

第一级电路为共集放大电路，

第二级电路为共射放大电路，

对第二级放大电路

，

对第一级放大电路

输入电阻

输出电阻

8.1试判断题8.1图所示各电路中反馈的极性和组态。

解：

用瞬时极性法可确定（a）是正反，（b）（c）（d）是负反馈。

若uo=0，则（a）、（d）中反馈消失，而（b）、（c）中反馈不消失，故（a）、（d）是电压反馈，（b）、（c）是电流反馈；另外（a）、（c）中反馈支路和输入支路接在运放的同一输入端，是并联反馈，（b）（d）中反馈支路和输入支路接在运放的不同输入端，故是串联反馈。

8.7判断题8.7图所示电路的反馈组态，估算电压放大倍数，并说明对输入、输出电阻的影响。

解：

电路的反馈组态是电压串联负反馈，，反馈系数。

由于运放的开环放大倍数很大，AF远大于1，因此

又由于运放的输入电阻很大，引入串联负反馈后，输入电阻增大到开环时的（1+AF）倍，因此，电路的输入电阻可看作无限大；另外，引入电压负反馈后，输出电阻要降到开环时的1/（1+AF），而运放的输出电阻本来就较小，因此，电路的输出电阻可看作为零。

8.8在深度负反馈条件下，估算题8.1中图（b）、（c）、（d）三个电路的电压放大倍数。

解：

题8.1图（b）是串联负反馈，，

由反相输入端虚断可得

对结点a应用KCL得

故

题8.1图（c）电路为并联负反馈，，由虚短可得

，

由可得

题8.1图（d）电路为串联负反馈

，

故

9.2试证明题9.2图所示电路的输出电压。

解：

A1构成同相比例电路

由虚短可得u2-=uI2，

由虚断可得

将前二式代入上式可得

9.3求题9.3图所示运算电路的输入输出关系。

解A1构成反相比例电路，A2则构成反相加法电路

9.4求题9.4图所示运算电路的输出电压。

设，。

解：

由虚断可得

由虚短u+=u-得

u0=-2uI1+2uI2+uI3

9.5用二个运放设计一个实现的运算电路，画出电路图，标出各电阻值，电阻的阻值限在（1~500）之间。

解：

运算可通过二级反相加法电路实现，如图所示

，

与要求比较得，取RF2=100kΩ，R2=20kΩ

又取R4=RF2=100kΩ，则

，

取RF1=240kΩ，则R1=80kΩ，R3=30kΩ。

这样，除R1不是标称电阻外，R2、R3、RF1、RF2均是标称电阻。

平衡电阻

R5=R1||R3||RF1=80||30||240=30||60=20kΩ

R6=R2||R4||RF2=20||100||100=20||50=14.3kΩ

9.9求题9.9图所示电路输出电压与输入电压的关系式。

解：

（a）图电路是一积分加法电路，由虚短可得u-=0

由虚断得

（b）图是一微分电路，由虚短和虚断可得

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