第1章半导体存器件
1.1 在如图1.4所示的各个电路中，已知直流电压V，电阻kΩ，二极管的正向压降为0.7V，求U o。
图1.4 习题1.1的图
分析U o的值与二极管的工作状态有关，所以必须先判断二极管是导通还是截止。若二极管两端电压为正向偏置则导通，可将其等效为一个0.7Ｖ的恒压源；若二极管两端电压为反向偏置则截止，则可将其视为开路。
解对图1.4（a）所示电路，由于V，二极管VD承受正向电压，处于导通状态，故：
（V）
对图1.4（b）所示电路，由于V，二极管VD承受反向电压截止，故：
（V）
对图1.4（c）所示电路，由于V，二极管VD承受正向电压导通，故：
（V）
1.2 在如图1.5所示的各个电路中，已知输入电压V，二极管的正向压降可忽略不计，试分别画出各电路的输入电压u i和输出电压u o的波形。
分析在u i和5V电源作用下，分析出在哪个时间段内二极管正向导通，哪个时间段内二极管反向截止。在忽略正向压降的情况下，正向导通时可视为短路，截止时可视为开路，由此可画出各电路的输入、输出电压的波形。
图1.5 习题1.2的图
解对图1.5（a）所示电路，输出电压u o为：
u
≥5V时二极管VD承受正向电压导通，U D=0，u o=5V；u i<5V时二极管VD承受反i
向电压截止，电阻R中无电流，u R=0，u o= u i。输入电压u i和输出电压u o的波形如图1.6（a）所示。
图1.6 习题1.2解答用图
对图1.5（b）所示电路，输出电压u o为：
u
≥5V时二极管VD承受正向电压导通，U D=0，u o=u i；u i<5V时二极管VD承受反i
向电压截止，电阻R中无电流，u R=0，u o=5V。输入电压u i和输出电压u o的波形如图1.6（b）所示。
对图1.5（c）所示电路，输出电压u o为：
u
≥5V时二极管VD承受反向电压截止，电阻R中无电流，u R=0，u o= u i；u i<5V i
时二极管VD承受正向电压导通，U D=0，u o=5V。输入电压u i和输出电压u o的波形如图1.6（c）所示。
1.3 在如图1.7所示的电路中，试求下列几种情况下输出端F的电位U F及各元件（R、VD A、VD B）中的电流，图中的二极管为理想元件。
（1）V。
（2），V。
（3）V。
图1.7 习题1.3的图
分析在一个电路中有多个二极管的情况下，一些二极管的电压可能会受到另一些二极管电压的影响，所以，在判断各个二极管的工作状态时，应全面考虑各种可能出现的因素。一般方法是先找出正向电压最高和（或）反向电压最低的二极管，正向电压最高者必然导通，反向电压最低者必然截止，然后再根据这些二极管的工作状态来确定其他二极管承受的是正向电压还是反向电压。
解（1）因为V而U CC=6V，所以两个二极管VD A、VD B承受同样大的正向电压，都处于导通状态，均可视为短路，输出端F的电位U F为：
（V）
电阻中的电流为：
（mA）
两个二极管VD
A 、VD
B
中的电流为：
（mA）
（2）因为，V而U CC=6V，所以二极管VD B承受的正向电压最高，处于导通状态，可视为短路，输出端F的电位U F为：
（V）
电阻中的电流为：
（mA）
VD
B 导通后，VD
A
上加的是反向电压，VD
A
因而截止，所以两个二极管VD
A
、VD
B
中的
电流为：
（mA）
（mA）
（3）因为V而U CC=6V，所以两个二极管VD A、VD B承受同样大的正向电压，都处于导通状态，均可视为短路，输出端F的电位U F为：
（V）
电阻中的电流为：
（mA）
两个二极管VD
A 、VD
B
中的电流为：
（mA）
1.4 在如图1.8所示的电路中，试求下列几种情况下输出端F的电位U F及各元件（R、VD A、VD B）中的电流，图中的二极管为理想元件。
（1）V。
（2）V，。
（3）V。
图1.8 习题1.4的图
分析本题与上题一样，先判断出两个二极管VD
A 、VD
B
的工作状态，从而确定出输
出端F的电位，再根据输出端F的电位计算各元件中的电流。
解（1）因为V，所以两个二极管VD
A 、VD
B
上的电压均为0，都处于截
止状态，电阻R中无电流，故：
（mA）
输出端F的电位U F为：
（V）
（2）因为V，V，所以二极管VD
A
承受的正向电压最高，处于导通状态，可视为短路，输出端F的电位U F为：
（V）
电阻中的电流为：
（mA）
VD
A 导通后，VD
B
上加的是反向电压，VD
B
因而截止，所以两个二极管VD
A
、VD
B
中的
电流为：
（mA）
（mA）
（3）因为V，所以两个二极管VD
A 、VD
B
承受同样大的正向电压，都处
于导通状态，均可视为短路，输出端F的电位U F为：
（V）
电阻中的电流为：
（mA）
两个二极管VD
A 、VD
B
中的电流为：
（mA）
1.5 在如图1.9所示的电路中，已知V，V。试用波形图表示二极管上的电压u D。
分析设二极管为理想元件，则二极管导通时u D=0，二极管截止时因电阻R中无电流，，因此，判断出二极管VD在u i和E作用下哪个时间段内导通，哪个时间段内截止，即可根据u D的关系式画出其波形。
解设二极管为理想元件，则当≥0，即e≥V时二极管导通，u D=0；当，即V时二极管截止，V。由此可画出u D的波形，如图1.10所示。
图1.9 习题1.5的图图1.10 习题1.5解答用图
1.6 在如图1.11所示的电路中，已知V，Ω，Ω。稳压
的稳定电压V，最大稳定电流mA。试求稳压管中通过的电流管VD
Z
I
，并判断I Z是否超过I ZM？如果超过，怎么办？
Z
分析稳压管工作于反向击穿区时，电流虽然在很大范围内变化，但稳压管两端的电压变化很小，所以能起稳压的作用。但与稳压管配合的电阻要适当，否则，要么使稳压管的反向电流超过允许值而过热损坏，要么使稳压管因为没有工作在稳压区而不能稳压。
图1.11 习题1.6的图
工作正常，则电阻R1和R2中的电流分别为：
解设稳压管VD
Z
（mA）
（mA）
稳压管中通过的电流I Z为：
（mA）
可见。
如果I Z超过I ZM，则应增大R1，也可减小R2。但R2一般是负载电阻，不能随意改变，若R1不能变，则应限制R2的最大值，或另选稳压管。
1.7 有两个稳压管VD
Z1和VD
Z2
，其稳定电压分别为5.5V和8.5V，正向压降都是
0.5V，如果要得到0.5V 、3V 、6V 、9V和14V几种稳定电压，这两个稳压管（还有限流电阻）应该如何连接，画出各个电路。
分析稳压管工作在反向击穿区时，管子两端电压等于其稳定电压；稳压管工作在正向导通状态时，管子两端电压等于其正向压降。因此，可通过两个稳压管的不同组合来得到不同的稳定电压。
解应按如图11.12（a）～（e）所示各个电路连接，可分别得到上述几种不同的稳定电压，图中的电阻均为限流电阻。
图1.12 习题1.6的图
1.8 在一放大电路中，测得某晶体管3个电极的对地电位分别为-6V、-3V、-3.2V，试判断该晶体管是NPN型还是PNP型？锗管还是硅管？并确定3个电极。
分析晶体管的类型（NPN型还是PNP型，硅管还是锗管）和管脚可根据各极电位
来判断。NPN型集电极电位最高，发射极电位最低，即，；
PNP型集电极电位最低，发射极电位最高，即，。硅管基极电位与发射极电位大约相差0.6或0.7V；锗管基极电位与发射极电位大约相差0.2或0.3V。
解设晶体管3个电极分别为1、2、3，即V、V、V。因为2、3两脚的电位差为0.2V，可判定这是一个锗管，且1脚为集电极。由于集电极电位最低，可判定这是一个PNP型管。又由于2脚电位最高，应为发射极，而
3脚为基极。因为发射极与基极之间的电压V，基
极与集电极之间的电压V，可见发射结正偏，集电
结反偏，晶体管工作在放大状态。综上所述，可知这是一个PNP型的锗晶体管。
1.9 晶体管工作在放大区时，要求发射结上加正向电压，集电结上加反向电压。试就NPN型和PNP型两种情况讨论：
（1）U C和U B的电位哪个高？U CB是正还是负？
（2）U B和U E的电位哪个高？U BE是正还是负？
（3）U C和U E的电位哪个高？U CE是正还是负？
分析晶体管工作在放大区时，要求发射结上加正向电压，集电结上加反向电压。对NPN型晶体管，电源的接法应使3个电极的电位关系为。对PNP
型晶体管，则应使。
解（1）对NPN型晶体管，由可知：，，；
，，。
（2）对PNP型晶体管，由可知：，，；，，。
1.10 一个晶体管的基极电流μA，集电极电流mA，能否从这两个
数据来确定它的电流放大系数？为什么？
分析晶体管工作在不同状态时，基极电流和集电极电流的关系不同。工作在截止状态时，；工作在放大状态时；工作在饱和状态时。
解不能由这两个数据来确定晶体管的电流放大系数。这是因为晶体管的电流放大系数是放大状态时的集电极电流与基极电流的比值，而题中只给出了基极电流和集电极电流的值，并没有指明这两个数据的测试条件，无法判别晶体管是工作在放大状态还是饱和状态，所以不能由这两个数据来确定晶体管的电流放大系数。
1.11 若晶体管的发射结和集电结都加正向电压，则集电极电流I C将比发射结加正向电压、集电结加反向电压时更大，这对晶体管的放大作用是否更为有利？为什么？
分析晶体管的发射结和集电结都加正向电压时工作在饱和状态，I C不随I B的增大而成比例地增大，晶体管已失去了线性放大作用。
解发射结和集电结都加正向电压时对晶体管的放大作用不是更为有利，而是反而不利。这是因为这时晶体管工作在饱和状态，集电极电流I C虽然比发射结加正向电压、集电结加反向电压（即放大状态）时更大，但是I C已不再随I B线性增大，I B对I C已失去控制作用，所以已没有放大能力。另一方面，晶体管工作在饱和状态时集电极与发射极之间的电压V，虽然I C更大，但晶体管的输出电压反而更小，所以也不能把电流放大作用转换为电压放大作用。
1.12 有两个晶体管，一个管子的、μA，另一个管子的、
μA，其他参数都一样，哪个管子的性能更好一些？为什么？
分析虽然在放大电路中晶体管的放大能力是一个非常重要的指标，但并非β越大就意味着管子性能越好。衡量一个晶体管的性能不能光看一、两个参数，而要综合考虑它的各个参数。在其他参数都一样的情况下，β太小，放大作用小；β太大，温度稳定性差。一般在放大电路中，以左右为好。I CBO受温度影响大，此值越小，温度稳定性越好。I CBO越大、越大的管子，则I CEO越大，稳定性越差。
解第二个管子的性能更好一些。这是因为在放大电路中，固然要考虑晶体管的放大能力，更主要的是要考虑放大电路的稳定性。
1.13 有一晶体管的mW，mA，V，试问在下列几种情况下，哪种为正常工作状态？
（1）V，mA。
（2）V，mA。
（3）V，mA。
分析I CM、U（BR）CEO和P CM称为晶体管的极限参数，由它们共同确定晶体管的安全工作区。集电极电流超过I CM时晶体管的β值将明显下降；反向电压超过U（BR）CEO时晶体管可能会被击穿；集电极耗散功率超过P CM时晶体管会被烧坏。
解第（1）种情况晶体管工作正常，这是因为，，
。其余两种情况晶体管工作不正常
1.14 某场效应管漏极特性曲线如图1.13所示，试判断：
（1）该管属哪种类型？画出其符号。
（2）该管的夹断电压U GS(off)大约是多少？
（3）该管的漏极饱和电流I DSS大约是多少？
分析根据表1.2所示绝缘栅型场效应管的漏极特性曲线可知，N沟道场效应管当U
由正值向负值变化时I D减小，P沟道场效应管当U GS由正值向负值变化时I D增
GS
大；耗尽型场效应管在时，增强型场效应管在时。
解由图1.13可知，因为该管当U GS由正值向负值变化时I D减小，且时，所以该管属N沟道耗尽型场效应管，并且夹断电压V，漏极饱和电流mA，其符号如图1.14所示。
图1.13 习题1.14的图图1.14 习题1.14解答用图
1.15 试由如图1.13所示的场效应管漏极特性曲线，画出V时的转移特
性曲线，并求出管子的跨导g m。
分析根据场效应管漏极特性曲线画转移特性曲线的方法是：首先根据U DS在漏极
特性曲线上作垂线，然后确定出该条垂线与各条漏极特性曲线的交点所对应的
I
值和U GS值，最后根据各个I D值和U GS值画出转移特性曲线。
D
解根据V在漏极特性曲线上作垂线，如图1.15（a）所示。该条垂线与各条漏极特性曲线的交点所对应的I D值和U GS值如表1.4所示。根据表1.4画出的转移特性曲线如图1.15（b）所示。
表1.4 习题1.15解答用表
（a）漏极特性曲线（b）转移特性曲线
图1.15 习题1.15解答用图
第2章单级交流放大电路
2.1 根据组成放大电路时必须遵循的几个原则，分析如图2.7所示各电路能否正常放大交流信号？为什么？若不能，应如何改正？
分析判断电路能否正常放大交流信号，只要判断是否满足组成放大电路时必须遵循的几个原则。对于定性分析，只要判断晶体管是否满足发射结正偏、集电结反偏的条件，以及有无完善的直流通路和交流通路即可。
解如图2.7所示各电路均不能正常放大交流信号。原因和改进措施如下：
图2.7（a）中没有完善的交流通路。这是因为，恒定，所以输入端对交流信号短路，输入信号不能送入。应在电源U BB支路中串联电阻R B。
图2.7（b）中没有完善的直流通路。这是因为电容C1的隔直作用，晶体管无法获得偏流，。应将C1改接在交流信号源与R B之间。
图2.7 习题2.1的图
图2.7（c）中发射结零偏，，晶体管无法获得偏流，。应将R B接电源U CC与晶体管基极之间。
图2.7（d）中电容C1接在电源U CC与晶体管基极之间带来两个问题：一是由于C1的隔直作用，晶体管无法
获得偏流，；二是由于C1对交流信号短路，输入信号不能送入。应将C1改接成电阻。
图2.7（e）中电源U CC和电容C1、C2的极性连接错误。应将它们的极性对调。
图2.7（f）中电容C2连接错误。应将C2由与负载并联改成与负载串联。
2.2 在如图2.8（a）所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，三极管的。（1）试用直流通路估算静态值I B、I C、U CE。
（2）三极管的输出特性曲线如图2.8（b）所示，用图解法确定电路的静态值。
（3）在静态时C1和C2上的电压各为多少？并标出极性。
分析放大电路的静态分析有估算法和图解法两种。估算法可以推出普遍适用于同类电路的公式，缺点是不够直观。图解法可以直观形象地看出静态工作点的位置以及电路参数对静态工作的影响，缺点是作图过程比较麻烦，并且不具备普遍适用的优点。
解（1）用估算法求静态值，得：
（mA）
（mA）
（V）
图2.8 习题2.2的图
（2）用图解法求静态值。在图2. 8（b）中，根据mA、V作直流负载线，与
μA的特性曲线相交得静态工作点Q，如图2.9（b）所示，根据点Q查坐标得：
mA
V
（3）静态时，V。C1和C2的极性如图2.9（a）所示。
图2.9 习题2.2解答用图
2.3 在上题中，若改变R B，使V，则R B应为多大？若改变R B，使mA，则R B又为多大？并分别求出两种情况下电路的静态工作点。
分析设计放大电路的一个重要环节就是R B、R C等元件的选择。选择电阻R B、R C的常用方法是根据晶体管的参数β等和希望设置的静态工作点（静态值I C、U CE）计算出R B、R C的阻值。
解（1）V时，集电极电流为：
（mA）
基极电流为：
（mA）
基极电阻为：
（kΩ）
（2）mA时，基极电流为：
（mA）
基极电阻为：
（kΩ）
（V）
2.4 在如图2.8（a）所示电路中，若三极管的，其他参数与2.2题相同，重新计算电路的静态值，并与2.2题的结果进行比较，说明三极管β值的变化对该电路静态工作点的影响。
分析影响静态工作点的有电路参数R B、R C和U CC以及晶体管的参数I CBO、β和U BE。在其他参数不变的情况下，β增大将使晶体管集电极电流的静态值I C增大，静态工作点上移。
解用估算法求静态值，得：
（mA）
（mA）
（V）
（V）
集电结和发射结都加正向电压，晶体管饱和。实际上这时U CE和I C分别为：
（V）
（mA）
与2.2题的结果比较可知，在其他参数不变的情况下，三极管β值由40变为100时，I B不变，但I C和U CE 分别由2mA和6V变为4mA和0.3V，静态工作点从放大区进入了饱和区。
2.5 在如图2.8（a）所示电路中，已知V，三极管的。若要使V，mA，试确定R-C、R B的值。
解由得：
（kΩ）
由得：
（mA）
基极电阻为：
（kΩ）
2.6 在如图2.8（a）所示电路中，若输出电压u o波形的正半周出现了平顶畸变，试用图解法说明产生失真
的原因，并指出是截止失真还是饱和失真。
分析如图2.8（a）所示电路的输出电压u o（u CE的交流分量u ce）与输入电压u i（u BE的交流分量u be）反相，而i b、i c与u i同相，所以u o与i b反相。
解由于u o与i b反相，所以u o波形的正半周出现平顶畸变时，i B波形的负半周出现平顶畸变，可见这是由于静态工作点设置得太低，致使i B的负半周进入输入特性曲线的死区，使i B波形的负半周不能正常放大而引起失真，属于截止失真。图解过程如图2.10所示。
（a）输入回路（b）输出回路
图2.10 题2.6解答用图
2.7 画出如图2.11所示各电路的直流通路、交流通路和微变等效电路，图中各电路的容抗均可忽略不计。
若已知V，kΩ，kΩ，三极管的，求出各电路的静态工作点。
分析放大电路的直流通路是直流电源单独作用时的电流通路，在直流通路中电容可视为开路。放大电路的交流通路是交流信号源单独作用时的电流通路，在交流通路中电容和直流电源可视作短路。将交流通路中的晶体管用其微变等效电路代替，便可得到放大电路的微变等效电路。
图2.11 习题2.7的图
解如图2.11（a）所示电路的直流通路、交流通路和微变等效电路分别如图2.12所示。由直流通路列KVL 方程，得：
将代入上式，解之得：
（mA）
（mA）
（V）
（a）（b）（c）
图2.12 习题2.7解答用图
如图2.11（b）所示电路的直流通路、交流通路和微变等效电路分别如图2.13所示。由直流通路列KVL方程，得：
将代入上式，解之得：
(mA)
（mA）
（V）
（a）（b）（c）
图2.13 习题2.7解答用图
2.8 在如图2.14所示的电路中，三极管是PNP型锗管。请回答下列问题：
（1）U CC和C1、C2的极性如何考虑？请在图上标出。
（2）设V，kΩ，，如果要将静态值I C调到1.5mA，问R B应调到多大？（3）在调整静态工作点时，如不慎将R B调到零，对晶体管有无影响？为什么？通常采取何种措施来防止发生这种情况？
分析PNP型三极管与NPN型三极管工作原理相似，不同之处仅在于使用时工作电源极性相反，相应地，电容的极性也相反。
解（1）U CC和C1、C2的极性如图2.15所示。
图2.14 习题2.8的图图2.15 习题2.8解答用图
（2）mA时，基极电流为：
（mA）
基极电阻为：
（kΩ）
这时集电极与发射极之间的电压为：
（V）
（3）如不慎将R B调到零，则12V电压全部加到晶体管的基极与发射极之间，使I B大大增加，会导致PN 结发热而损坏。通常与R B串联一个较小的固定电阻来防止发生这种情况。
2.9 在如图2.8（a）所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，三极管的。
试分别计算空载和接上负载（kΩ）两种情况下电路的电压放大倍数。
分析电路的电压放大倍数与R C、R L、β及I E等因数有关。R C或R L增大，电压放大倍数也增大。空载时电压放大倍数最大。
解三极管基极电流静态值和集电极电流静态值分别为：
（mA）
（mA）
三极管的输入电阻为：
（Ω）
空载时电路的电压放大倍数为：
接上kΩ负载时电路的电压放大倍数为：
其中kΩ。
2.10 在如图2.16所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，
kΩ，kΩ，kΩ，三极管的，。
（1）求静态值I B、I C、U CE。
（2）画出微变等效电路。
（3）求输入电阻r i和输出电阻r o。
（4）求电压放大倍数和源电压放大倍数。
分析分压式偏置放大电路可以保持静态工作点基本稳定。这种电路稳定工作点的实质，是由于输出电流I C 的变化通过发射极电阻R E上电压降（）的变化反映出来，而后引回到输入回路，和U B比较，使U BE发生变化来抑制I C的变化。R E越大，静态工作点越稳定。但R E会对变化的交流信号产生影响，使电压放大倍数下降。用电容C E与R E并联可以消除R E对交流信号的影响。
解（1）求静态值I B、I C、U CE。
（mA）
（mA）
（V）
（2）微变等效电路如图2.17所示。
图2.16 习题2.10的图图2.17 习题2.10解答用图
（3）求输入电阻r i和输出电阻r o。
（Ω）
（kΩ）
（kΩ）
（4）求电压放大倍数和源电压放大倍数。
2.11 在如图2.18所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，
Ω，kΩ，Ω，kΩ，三极管的，。（1）求静态值I B、I C、U CE。
（2）画出微变等效电路。
（3）求输入电阻r i和输出电阻r o。
（4）求电压放大倍数和源电压放大倍数。
分析由于电阻R E1没有与电容并联，所以R E1中既有直流电流通过，又有交流电流通过，对电路的静态性能和动态性能都有影响。
解（1）求静态值I B、I C、U CE。
（V）
（mA）
（mA）
（V）
（2）微变等效电路如图2.19所示。
图2.18 习题2.11的图图2.19 习题2.11解答用图
（3）求输入电阻r i和输出电阻r o。
（kΩ）
（kΩ）
（kΩ）
（4）求电压放大倍数和源电压放大倍数。
2.12 在如图2.20所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，
kΩ，三极管的。
（1）求静态值I B、I C、U CE。
（2）画出微变等效电路。
（3）求输入电阻r i和输出电阻r o。
（4）求电压放大倍数。
分析与上题一样，由于电阻R E没有与电容并联，所以R E中既有直流电流通过，又有交流电流通过，对电路的静态性能和动态性能都有影响。
解（1）求静态值I B、I C、U CE。根据图2.20可画出该放大电路的直流通路，如图2.21（a）所示。由图2.21（a）可得：
而：
所以，基极电流的静态值为：
（mA）
集电极电流的静态值为：
（mA）
集-射极电压的静态值为：
（V）
图2.20 习题2.12的图
（2）画出微变等效电路。根据图2.20可画出该放大电路的交流通路和微变等效电路，如图2.21（b）、（c）所示。
（3）求输入电阻r i和输出电阻r o。晶体管的输入电阻为：
（kΩ）
由图2.21（c）可得：
所以输入电阻为：
（kΩ）
计算输出电阻r o的等效电路如图2.21（d）所示。由于，有，，所以输出电阻为：
（kΩ）
（4）求电压放大倍数。由图2.21（c）可得：
式中：
所以，电压放大倍数为：
（a）直流通路（b）交流通路
（c）微变等效电路（d）计算r o的电路
图2.21 习题2.12解答用图
2.13 在如图2.22所示的放大电路中，已知V，kΩ，kΩ，kΩ，三极
管的。
（1）求静态值I B、I C、U CE。
（2）画出微变等效电路。
（3）求输入电阻r i和输出电阻r o。
（4）求电压放大倍数。
分析本题电路为射极输出器，射极输出器的主要特点是电压放大倍数接近于1，输入电阻高，输出电阻低。
解（1）求静态值I B、I C和U CE，为：
（mA）
（mA）
（V）
（2）微变等效电路如图2.23所示。
图2.22 习题2.13的图图2.23 习题2.13解答用图
（2）求电压放大倍数、输入电阻r i和输出电阻r o，为：
（kΩ）
式中：
（kΩ）
（kΩ）
（Ω）
式中：
（Ω）
2.14已知某放大电路的输出电阻为kΩ，输出端的开路电压有效值V，试问该放大电路接有负载电阻
（供学生平时课程学习、复习用，●为重点） 第一章绪论 1.电力电子技术：信息电子技术----信息处理，包括：模拟电子技术、数字电子技术 电力电子技术----电力的变换与控制 2. ●电力电子技术是实现电能转换和控制，能进行电压电流的变换、频率的变换及相 数的变换。 第二章电力电子器件 1.电力电子器件分类：不可控器件：电力二极管 可控器件：全控器件----门极可关断晶闸管GTO电力晶体管GTR 场效应管电力PMOSFET绝缘栅双极晶体管IGBT及其他器件 ☆半控器件----晶闸管●阳极A阴极K 门极G 2.晶闸管 1）●导通：当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触电电流的情况晶闸管才能开通。 ●关断：外加电压和外电路作用是流过晶闸管的电流降到接近于零 ●导通条件：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流 ●维持导通条件：阳极电流大于维持电流 当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才会开通。 当晶闸管导通，门极失去作用。 ●主要参数：额定电压、额定电流的计算，元件选择 第三章 ●整流电路 1.电路分类：单相----单相半波可控整流电路单相整流电路、桥式（全控、半控）、单相全波可控整流电路单相桥式（全控、半控）整流电路 三相----半波、●桥式（●全控、半控） 2.负载：电阻、电感、●电感+电阻、电容、●反电势 3.电路结构不同、负载不同●输出波形不同●电压计算公式不同
单相电路 1.●变压器的作用：变压、隔离、抑制高次谐波（三相、原副边星/三角形接法） 2.●不同负载下，整流输出电压波形特点 1）电阻电压、电流波形相同 2）电感电压电流不相同、电流不连续，存在续流问题 3）反电势停止导电角 3.●二极管的续流作用 1）防止整流输出电压下降 2）防止失控 4.●保持电流连续●串续流电抗器，●计算公式 5.电压、电流波形绘制，电压、电流参数计算公式 三相电路 1.共阴极接法、共阳极接法 2.触发角ā的确定 3.宽脉冲、双窄脉冲 4.●电压、电流波形绘制●电压、电流参数计算公式 5.变压器漏抗对整流电流的影响●换相重叠角产生原因计算方法 6.整流电路的谐波和功率因数 ●逆变电路 1.●逆变条件●电路极性●逆变波形 2.●逆变失败原因器件触发电路交流电源换向裕量 3.●防止逆变失败的措施 4.●最小逆变角的确定 触发电路 1.●触发电路组成 2.工作原理 3.触发电路定相 第四章逆变电路
第7章 PWM控制技术复习题 第1部分：填空题 1.PWM控制的理论基础是面积等效原理，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。 2.根据“面积等效原理”，SPWM控制用一组等幅不等宽的脉冲（宽度按正弦规律变化）来等效一个正弦波。 3.PWM控制就是对脉冲的__宽度____进行调制的技术；直流斩波电路得到的PWM波是等效_直流___波形，SPWM控制得到的是等效_正弦___波形。 4.PWM波形只在单个极性范围内变化的控制方式称__单极性___控制方式，PWM波形在正负极性间变化的控制方式称__双极性______控制方式，三相桥式PWM型逆变电路采用__双极性______控制方式。 5.SPWM波形的控制方法：改变调制信号u r的幅值可改变基波幅值；改变调制信号u r的频率可改变基波频率； 6.得到PWM波形的方法一般有两种，即_调制法__和_计算法_，实际中主要采用_调制法_。 7.根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为_同步调制__和_异步调制__。一般为综合两种方法的优点，在低频输出时采用_异步调制_方法，在高频输出时采用_同步调制_方法。 8.在正弦波和三角波的自然交点时刻控制开关器件的通断，这种生成SPWM波形的方法称_自然采样法___，实际应用中，采用_规则采样法______来代替上述方法，在计算量大大减小的情况下得到的效果接近真值。 9.正弦波调制的三相PWM逆变电路，在调制度α为最大值1时，直流电压利用率为__0.866____，采用_梯形____波作为调制信号，可以有效地提高直流电压利用率，但是会为电路引入__低次谐波_____。 10.PWM逆变电路多重化联结方式有_变压器方式______和_电抗器方式____，二重化后，谐波地最低频率在____2__ωc附近。 11.从电路输出的合成方式来看，多重逆变电路有串联多重和并联多重两种方式。电压型逆变电路多用__串联___多重方式；电流型逆变电路多采用_并联____多重方式。 12.PWM跟踪控制法有__滞环比较______方式、_三角波比较_____方式和_定时比较_______方式三种方式；三种方式中，高次谐波含量较多的是_滞环比较_____方式，用于对谐波和噪声要求严格的场合的是_三角波比较____方式。 第2部分：简答题 1.试说明PWM控制的基本原理。
实验一命题逻辑公式化简 【实验目的】加深对五个基本联结词（否定、合取、析取、条件、双条件）的理解、掌握利用基本等价公式化简公式的方法。 【实验内容】用化简命题逻辑公式的方法设计一个表决开关电路。 实验用例：用化简命题逻辑公式的方法设计一个 5 人表决开关电路，要求 3 人以上（含 3 人）同意则表决通过（表决开关亮）。 【实验原理和方法】 （1）写出5人表决开关电路真值表，从真值表得出5 人表决开关电路的主合取公式（或主析取公式），将公式化简成尽可能含五个基本联结词最少的等价公式。 （2）上面公式中的每一个联结词是一个开关元件，将它们定义成 C 语言中的函数。 （3）输入5人表决值（0或1），调用上面定义的函数，将5人表决开关电路真值表的等价公式写成一个函数表达式。 （4）输出函数表达式的结果，如果是1，则表明表决通过，否则表决不通过。 参考代码： #include
电力电子技术第四版课后题答案第八章 第8章组合变流电路 1. 什么是组合变流电路？ 答：组合变流电路是将某几种基本的变流电路（AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/DC）组合起来，以实现一定新功能的变流电路。 2. 试阐明图8-1间接交流变流电路的工作原理，并说明该电路有何局限性。 答：间接交流变流电路是先将交流电整流为直流电，在将直流电逆变为交流电，图8-1所示的是不能再生反馈电力的电压型间接交流变流电路。该电路中整流部分采用的是不可控整流，它和电容器之间的直流电压和直流电流极性不变，只能由电源向直流电路输送功率，而不能由直流电路向电源反馈电力，这是它的一个局限。图中逆变电路的能量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，导致电容电压升高。由于该能量无法反馈回交流电源，故电容只能承担少量的反馈能量，这是它的另一个局限。 3. 试分析图8-2间接交流变流电路的工作原理，并说明其局限性。答：图8-2是带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路，它是在图8-1的基础上，在中间直流电容两端并联一个由电力晶体管V0和能耗电阻R0组成的泵升电压限制电路。当泵升电压超过一定数值时，使V0导通，把从负载反馈的能量消耗在R0上。其局限性是当负
载为交流电动机，并且要求电动机频繁快速加减速时，电路中消耗的能量较多，能耗电阻R0也需要较大功率，反馈的能量都消耗在电阻上，不能得到利用。 4. 试说明图8-3间接交流变流电路是如何实现负载能量回馈的。答：图8-3为利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路，它增加了一套变流电路，使其工作于有源逆变状态。当负载回馈能量时，中间直流电压上升，使不可控整流电路停止工作，可控变流器工作于有源逆变状态，中间直流电压极性不变，而电流反向，通过可控变流器将电能反馈回电网。 5. 何为双PWM电路？其优点是什么？ 答：双PWM电路中，整流电路和逆变电路都采用PWM控制，可以使电路的输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，中间直流电路的电压可调。当负载为电动机时，可工作在电动运行状态，也可工作在再生制动状态；通过改变输出交流电压的相序可使电动机正转或反转，因此，可实现电动机四象限运行 6. 什么是变频调速系统的恒压频比控制？ 答：即对变频器的电压和频率的比率进行控制，使该比率保持恒定。这样可维持电动机气隙磁通为额定值，使电动机不会因为频率变化而导致磁饱和和造成励磁电流增大，引起功率因数和效率的降低。 7. 何为UPS？试说明图8-11所示UPS系统的工作原理。 答：UPS是指当交流输入电源发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置，即不间断电源。
实验一、常用电子仪器的使用 一、实验目的 1、学习电子技术实验中常用电子仪器的主要技术指标、性能和正确使用方法。 2、初步掌握用示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 电路实验箱的结构、基本功能和使用方法。 二、实验原理 在模拟电子电路实验中，要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以接线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。 1．信号发生器 信号发生器可以根据需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号电压频率可以通过频率分挡开关、频率粗调和细调旋钮进行调节。输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。 操作要领： 1）按下电源开关。 2）根据需要选定一个波形输出开关按下。 3）根据所需频率，选择频率范围（选定一个频率分挡开关按下）、分别调节频率粗调和细调旋钮，在 频率显示屏上显示所需频率即可。 4）调节幅度调节旋钮，用交流毫伏表测出所需信号电压值。 注意：信号发生器的输出端不允许短路。 2．交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量300伏以下正弦交流电压的有效值。 操作要领： 1）为了防止过载损坏仪表，在开机前和测量前（即在输入端开路情况下）应先将量程开关置于较大量程处，待输入端接入电路开始测量时，再逐档减小量程到适当位置。 2）读数：当量程开关旋到左边首位数为“1”的任一挡位时，应读取0～10标度尺上的示数。当量程开关旋到左边首位数为“3”的任一挡位时，应读取0～3标度尺上的示数。 3）仪表使用完后，先将量程开关置于较大量程位置后，才能拆线或关机。 3．双踪示波器 示波器是用来观察和测量信号的波形及参数的设备。双踪示波器可以同时对两个输入信号进行观测和比较。 操作要领： 1）时基线位置的调节开机数秒钟后，适当调节垂直（↑↓）和水平（←→）位移旋钮，将时基线移至适当的位置。 2）清晰度的调节适当调节亮度和聚焦旋钮，使时基线越细越好（亮度不能太亮，一般能看清楚即可）。 3）示波器的显示方式示波器主要有单踪和双踪两种显示方式，属单踪显示的有“Y1”、“Y2”、“Y1+Y2”，作单踪显示时，可选择“Y1”或“Y2”其中一个按钮按下。属双踪显示的有“交替” 和“断续”，作双踪显示时，为了在一次扫描过程中同时显示两个波形，采用“交替”显示方式， 当被观察信号频率很低时（几十赫兹以下），可采用“断续”显示方式。 4）波形的稳定为了显示稳定的波形，应注意示波器面板上控制按钮的位置：a）“扫描速率”（t/div）
第2至第8章作业 第2章 电力电子器件 1. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：U AK >0且U GK >0。 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 4. 图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。 π4π4π25π4a)b)c)图1-43 图1 晶闸管导电波形
7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件？ 答：（1）触发信号应有足够的功率。 （2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 第3章整流电路 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0°和60°时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。
2．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
3．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当a=30°时，要求： ①作出u d、i d和i2的波形； ②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次侧电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
参考答案--模拟电子技术实验指导书(2012)
实验一常用电子仪器的使用 一、实验目的 1．熟悉示波器，低频信号发生器和晶体管毫伏表等常用电子仪器面板，控制旋钮的名称，功能及使用方法。 2．学习使用低频信号发生器和频率计。 3．初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。 二、实验原理 在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。
图1—1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1．低频信号发生器 低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V（峰-峰值）。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。 低频信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 2．交流毫伏表 交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。 3．示波器 示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器，它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。示波器
第7章 信号的运算和处理 习题 本章习题中的集成运放均为理想运放。 7.1填空： (1) ( 同相比例 )运算电路可实现A u ＞1 的放大器。 (2) ( 反相比例 )运算电路可实现A u ＜0 的放大器。 (3) ( 微分 )运算电路可将三角波电压转换成方波电压。 (4)( 同相求和 )运算电路可实现函数123Y aX bX cX =++，a 、b 和c 均大于零。 (5) ( 反相求和 )运算电路可实现函数123Y aX bX cX =++，a 、b 和c 均小于零。 (6)( 乘方 )运算电路可实现函数2Y aX =。 7.2电路如图P7.2所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V ，填表。 (a) (b) 图P7.2 解： 1(/)10O f I I u R R u u =-=-； 2(1/)11O f I I u R R u u =+=。 当集成运放工作到非线性区时，输出电压不是+14V , 就是-14V 。 7.3 设计一个比例运算电路，要求输入电阻20i R k =Ω，比例系数为-100。 解：可采用反相比例运算电路，电路形式如图P7.2(a)所示。 20R k =Ω； 2f R M =Ω。
7.4电路如图P7.4所示，试求其输入电阻和比例系数。 解：由图可知150i R R k ==Ω， 1212 21 ,2I M R R M I I u u i i R R R u u u R -==∴=-=-即 而 243 M O M M u u u u R R R -- =+ 解得：52104O M I u u u ==- 图P7.4 7.5电路如图P7.4所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V ，I u 为2V 的直流信号。分别求出下列各种情况下的输出电压： (1)R 2短路； (2) R 3短路； (3) R 4短路； (4) R 4断路。 解：(1) R 2短路时，2 1 0M I R u u R =- =，R 4相当于开路（R 4上无电流流过）。 ∴3 1 24O I I R u u u V R =- =-=-； (2) R 3短路时，O M u u =，R 4对反馈网络无影响。 ∴2 1 24O I I R u u u V R =- =-=-； (3) R 4短路时，电路无反馈。 ∴14O u V =-； (4) R 4断路时，23 1 48O I I R R u u u V R +=- =-=-。 7.6试求图P7.6所示各电路输出电压与输入电压的运算关系式。
数字电子技术 实验报告 实验一门电路逻辑功能及测试 (1) 实验二数据选择器与应用 (4) 实验三触发器及其应用 (8) 实验四计数器及其应用 (11) 实验五数码管显示控制电路设计 (17) 实验六交通信号控制电路 (19) 实验七汽车尾灯电路设计 (25)
班级：08030801 学号：2008301787 2008301949 姓名：纪敏于潇 实验一门电路逻辑功能及测试 一、实验目的： 1.加深了解TTL逻辑门电路的参数意义。 2.掌握各种TTL门电路的逻辑功能。 3.掌握验证逻辑门电路功能的方法。 4.掌握空闲输入端的处理方法。 二、实验设备： THD—4数字电路实验箱，数字双踪示波器，函数信号发射器，74LS00二输入端四与非门，导线若干。 三、实验步骤及内容： 1.测试门电路逻辑功能。 选用双四输入与非门74LS00一只，按图接线，将输入电平按表置位，测输出电平
用与非门实现与逻辑、或逻辑和异或逻辑。用74LS00实现与逻辑。 用74LS00实现或逻辑。用74LS00实现异或逻辑。 2.按实验要求画出逻辑图，记录实验结果。 3.实验数据与结果 将74LS00二输入端输入信号分别设为信号A 、B 用74LS00实现与逻辑 1A B A B =? 逻辑电路如下： 12 3 74LS00AN 4 5 6 74LS00AN A B A 端输入TTL 门信号， B 端输入高电平，输出波形如下： A 端输入TTL 门信号， B 端输入低电平，输出波形如下：
1、 用74LS00实现或逻辑 11A B A B A B +=?=???逻辑电路如下 12 3 74LS00AN 4 5 6 74LS00AN 910 8 74LS00AN c U1A B A 端输入TTL 门信号， B 端输入高电平，输出波形如下： A 端输入TTL 门信号， B 端输入低电平，输出波形如下：
7.2电路如图所示，集成运放输出电压的最大幅值为±14V ，填表。 解：当集成运放工作在线性区时， f O1I I 10R u u u R =-=-，f O2I I (1)11R u u u R =+= 7．4电路如图所示，试求其输入电阻和比例系数。 解：由图可知R i =50k Ω。 因为u M =-2u I ，2 43R R R i i i =+，即 M O M M 243 u u u u R R R --=+ 代入数据，得输出电压 O M I 52104u u u == 7.5电路如图所示，集成运放输出电压最大幅值为±14V ，u I 为2V 的电压信号。分别求出下列各种情况下的输出电压。 u I /V 0.1 0.5 1.0 1.5 U O1/V -1 -5 -10 -14 U O2/V 1.1 5.5 11 14
（1）R 2短路；（2）R 3短路；（3）R 4短路；（4）R 4断路。 解：（1）R 2短路时 3 O I I 1 24V R u u u R =-=-=- （2）R 3短路时 2 O I I 1 24V R u u u R =-=-=- （3）R 4短路时，电路无反馈，u O =-14V 。 （4）R 4断路时 23 O I I 1 48V R R u u u R +=-=-=- 7.6试求下图电路输出电压与输入电压的运算关系。 解：（c ）f P I2N 1f R u u u R R =-=+ I1N N O 1f u u u u R R --= 联立求得：f O I1I2I1I21 ()8()R u u u u u R =-=- 7.7如图所示电路中，集成运放的共模信号分别为多少？要求写出表达式。
补充题：SOA 的构成？ 答：功率晶体管的SOA 由四部分组成。 1) 集电极最大允许电流I eM 2) 基极开路，集电极—发射极之间的最高允许电压U (BR)ceo 3) 晶体管集电极最大允许功率损耗P CM 4) 二次击穿电流水平I S/B 功率场效应管的SOA 由三部分组成 1) 漏—源击穿电压U (BR)DS 2) 等功耗线P DM 3) 最大允许漏极电流I DM 8-5图8-5中晶体管的β可在8~40间选择。R C =11Ω，电源电压E C =200V ，基极输入电压U B =10V 。如果U CES =1.0V 和U BES =1.5V 。求：（a ）过驱动系数ODF=5时R B 的值；（b ）强制β值；（c ）晶体管功率损耗P C 。 c 截止区 饱和区 (a) (b)(c)解：30)1(=β取
Ω =??? ??=== -=-=== = =-= -= =8.2603.05.855 .110603.03009 .1809.18110 .12000.1b b bS b b b bes b b CS bs C CES C CS CES R R i i ODF R R U U i A i i A R U E ，i U β 时 W I U P I I cs ces C b CS f 09.1809.180.1)3(68.25.809 .18)2(=?===?? ? ??== β强制电流增益 8-9电路总电流为20A ，用两个MOSFET 管并联分担，一个管子的U DS1=2.5V ，另一个是U DS2=3V 。如用串联源极电阻（a ）R S1=0.3Ω，R S2=0.2Ω及（b ）R S1=R S2=0.5Ω来均流，求每个晶体管电流和两管漏极电流之差。 解：E ，U S DS =接地设 A R U E R U E S DS S DS 202 2 11=-+- （1）时Ω=Ω=2.0,3.021S S R R 202.03 3.05.2=-+-E E V E 2.5= A I A I D D 11,921== A I I D D 212-=-漏极电流差，12D D I I > （2）5.021==S S R R 205.03 5.05.2=-+-E E 75.7=E A I A I D D 5.9,5.1021==
一、TTL测试 1.主要参数有哪些？测试参数的意义何在？ 2.怎样测量与非门输出的高低电平？高低电平的取值X围？ 3.测量Iil或Iolm时电流档不能用，怎么办？ 4.在扇出系数测试电路中电位器和220欧电阻有什么用？为什么要使Uo=0.4V,此系数计算结果若为23.9，取多少？ 二、组合逻辑电路 1、组合逻辑电路与时序逻辑电路的区别有哪些/? 2、设计组合逻辑电路的步骤。 3、设计半加器、全加器、比较器、点灯控制等逻辑电路。 三、译码器 1、什么是译码器？本实验用的74LS38和CC4511有什么区别？ 2、怎样用138和74LS20设计全加器？步骤？ 3、怎么用138设计反码器？ 4、描述数码管种类、结构？ 5、设计编码到译码显示的电路显示2014。 四、选择器 1、介绍四选一和八选一选择器的逻辑功能。 2、怎样用选择器实现逻辑函数或功能电路？ 3、设计全加器或三人表决器。 五、触发器 1、画出用与非门构成基本QS触发器电路图。 2、叙述J-K触发器功能，填功能表。 3、描述T,T’触发器，CP-SQ脉冲关系。 六、计数器 1、怎样用D触发器构成四位数的二进制异步加法器、？讲解其工作原理，注意哪些事项？ 2、讲述用74LS192构成二位十进制计数器电路。 3、用192构成任意进制计数器，讲解原理。 七、抢答器 1.讲述抢答器工作原理 2.锁存电路怎样锁存，主持人怎样控制清零和宣布抢答开始？ 3.此实验原理电路存在哪些缺点和不足，怎样改进？ 4.抢答器灵敏度与哪些因素有关？怎样分析影响。 八、数电常识 1、TTL逻辑门引脚规则。 2、TTL电源的X围 3、怎样使用集成块 4、数字电路故障原因通常有哪些？ 5、边沿怎样产生的？能否用逻辑开关产生？ 6、脉冲信号与函数波信号的区别？ 7、TTL逻辑门输入端悬空相当于什么电平？ 8、怎样由与非门变非门？ 9、本学期数字电路接触了哪些集成块？ 10、TTL集成电路使用规则？
电力电子技术第2至第8 章作业答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第2至第8章作业 第2章电力电子器件 1. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：U AK>0且U GK>0。 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 4. 图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。 ππ π 4 π 4 π 2 5π 4 a)b)c) 图1-43 图1 晶闸管导电波形
7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件？ 答：（1）触发信号应有足够的功率。 （2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 第3章整流电路 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0°和60°时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。
2．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2；③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
第7章思考题与习题 7.1 开关电源与线性稳压电源相比有何优缺点？ 答：（1）功耗小、效率高。开关管中的开关器件交替地工作在导通—截止和截止--导通的开关状态，转换速度快，这使得开关管的功耗很小，电源的效率可以大幅度提高，可达90%～95%。 （2）体积小、重量轻。 ①开关电源效率高，损耗小，则可以省去较大体积的散热器； ②隔离变压用的高频变压器取代工频变压器，可大大减小体积，降低重量； ③因为开关频率高，输出滤波电容的容量和体积可大为减小。 （3）稳压范围宽。开关电源的输出电压是由占空比来调节，输入电压的变化可以通过调节占空比的大小来补偿，这样在工频电网电压变化较大时，它仍能保证有较稳定的输出电压。 （4）电路形式灵活多样，设计者可以发挥各种类型电路的特长，设计出能满足不同应用场合的开关电源。 缺点为：存在开关噪声干扰。 7.2 功率因数校正电路的作用是什么？有哪些校正方法？其基本原理是什么？ 答：功率因数校正电路的作用是抑制由交流输入电流严重畸变而产生的谐波注入电网。校正方法有：无源校正和有源校正。 无源校正的基本原理是：在主电路中串入无源LC滤波器。 有源校正的基本原理是：在传统的整流电路中加入有源开关，通过控制有源开关的通断来强迫输入电流跟随输入电压的变化，从而获得接近正弦波的输入电流和接近1的功率因数。 7.3 UPS有何作用？它由几部分组成，各部分的功能是什么？ 答：UPS电源装置在保证不间断供电的同时，还能提供稳压，稳频和波形失真度极小的高质量正弦波电源。 后备式UPS由充电器﹑蓄电池、逆变器、交流稳压器、转换开关等部分组成。各部分的功能：当市电存在时，逆变器不工作，市电经交流稳压器稳压后，通过转换开关向负载供电，同时充电器工作，对蓄电池组浮充电。市电掉电时，逆变器工作，将蓄电池供给的直流电压变换成稳压，稳频的交流电压。转换开关同时断开市电通路，持通逆变器，继续向负载供电。
第七章习题 一、选择题 1.集成D/A 转换器DAC0832含有 个寄存器。 A.1 B.2 C.3 D.4 2．一个无符号8位数字量输入的DAC ，其分辨率为 位。 A.1 B.3 C.4 D.8 3．一个无符号10位数字输入的DAC ，其输出电平的级数为 。 A.4 B.10 C.1024 D.210 4．一个无符号4位权电阻DAC ，最低位处的电阻为40K Ω，则最高位处电阻为 。 A.4K Ω B.5K Ω C.10K Ω D.20K Ω 5．4位倒T 型电阻网络DAC 的电阻网络的电阻取值有 种。 A.1 B.2 C.4 D.8 6．为使采样输出信号不失真地代表输入模拟信号，采样频率f s 和输入模拟信号的最高频率 f ax Im 的关系是 。 A. f s ≥f ax Im B. f s ≤f ax Im C. f s ≥2f ax Im D. f s ≤2f ax Im 7．将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上断续（离散）的模拟量的过程称为 。 A.采样 B.量化 C.保持 D.编码 8．用二进制码表示指定离散电平的过程称为 。 A.采样 B.量化 C.保持 D.编码 9．将幅值上、时间上离散的阶梯电平统一归并到最邻近的指定电平的过程称为 。 A.采样 B.量化 C.保持 D.编码 10．若某ADC 取量化单位△=81REF V ，并规定对于输入电压I u ，在0≤I u ＜8 1REF V 时，认为输入的模拟电压为0V ，输出的二进制数为000，则 85REF V ≤I u ＜86REF V 时，输出的二进制数为 。 A.001 B.101 C.110 D.111 11．以下四种转换器， 是A/D 转换器且转换速度最高。 A.并联比较型 B.逐次逼近型 C.双积分型 D.施密特触发器 二、判断题（正确打√，错误的打×） 1.D/A 转换器的建立时间是反映转换速度的一个参数。（ ）
第 2至第8章作业 第2章 电力电子器件 1. 使晶闸管导通的条件是什么？ 答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。或：U AK >0且U GK >0。 2. 维持晶闸管导通的条件是什么？ 答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。 3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断？ 答：要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。 4. 图1中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。 π ππ4π4π25π4a)b)c)图1-43 图1 晶闸管导电波形
7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件？ 答：（1）触发信号应有足够的功率。 （2）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。 第3章整流电路 1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0°和60°时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。
2．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。
3．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当a=30°时，要求： ①作出u d、i d和i2的波形； ②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次侧电流有效值I2； ③考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。
第7章 思考题与习题 7.1高频化的意义是什么？为什么提高开关频率可以减小滤波器和变压器的体积和重量？ 答：高频化可以减小滤波器的参数，减小变压器的体积从而使装置小型化、轻型化； 提高开关频率，可以减小滤波器的电感和电容的参数，减小滤波器的体积和重量；当变压器输入正弦波时，fNBS U 44.4 ，频率升高时，可以减小N 和S 的参数，从而减小变压器各绕组的匝数和铁心的尺寸，使变压器的体积减小，重量减轻，。 7.2何谓软开关和硬开关？怎样才能实现完全无损耗的软件关过程？ 答：如果开关器件在其端电压不为零时开通则称为硬件通，在其电流不为零时关断则称为硬关断。硬开通、硬关断统称为硬开关。在硬开关过程中，开关器件在较高电压下承载有较大电流，故产生很大的开关损耗。 如果在电力电子变换电路中采取一些措施，如改变电路结构和控制策略，使开关器件被施加驱动信号而开通过程中其端电压为零，这种开通称为零电压开通；若使开关器件撤除其驱动信号后的关断过程中其承载的电流为零，这种关断称为零电流关断。零电压开通和零电流关断是最理想的软开关，其开关过程中无开关损耗。如果开关器件在开通过程中端电压很小，在关断过程中其电流也很小，这种开关过程的功率损耗不大，称之为软开关。 7.3零开关，即零电压开通和零电流关断的含义是什么？ 答：使开关开通前的两端电压为零，则开关导通过程中就不会产生损耗和噪声，这种开通方式为零电压开通；而使开关关断时其电流为零，也不会产生损耗和噪声，称为零电流关断。 7.4试分析图题7.4两个电路在工作原理上的差别，并指出它们的异同点。 图题7.4 答：相同点：都是零电压开关准谐振电路。 不同点：（a ）图在（b ）图软开关的电容上串了一个电阻，
河 北 科 技 大 学 实 验 报 告 级 专业 班 学号 年 月 日 姓 名 同组人 指导教师 张敏 实验名称 实验二 基本门电路逻辑功能的测试 成 绩 实验类型 验证型 批阅教师 一、实验目的 （1）掌握常用门电路的逻辑功能，熟悉其外形及引脚排列图。 （2）熟悉三态门的逻辑功能及用途。 （3）掌握TTL 、CMOS 电路逻辑功能的测试方法。 二、实验仪器与元器件 （1）直流稳压电源 1台 （2）集成电路 74LS00 四2输入与非门 1片 74LS86 四2输入异或门 1片 74S64 4-2-3-2输入与或非门 1片 74LS125 四总线缓冲门（TS ） 1片 CD4011 四2输入与非门 1片 三、实验内容及步骤 1．常用集成门电路逻辑功能的测试 在数字实验板上找到双列直插式集成芯片74LS00和74LS86。按图进行连线。测试各电路的逻辑功能，并将输出结果记入表中。 门电路测试结果 2．测试与或非门74S64的逻辑功能 在实验板上找到芯片74S64，实现Y AB CD ＝＋的逻辑功能。 Y Y &
3．用与非门组成其他逻辑门电路 （1）用与非门组成与门电路 按图接线，按表测试电路的逻辑功能。根据测得的真值表，写出输出Ｙ的逻辑表达式。 真值表 逻辑表达式： （2）用与非门组成异或门电路 按图接线，将测量结果记入表中，并写出输出Y 的逻辑表达式。 真值表 逻辑表达式： 真值表 4．三态门测试 （1）三态门逻辑功能测试 三态门选用 74LS125将测试结果记入表中。 （2）按图接线。将测试结果记录表中。 真值表
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第7章信号的运算和处理 自测题 一、现有电路： A.反相比例运算电路 B.同相比例运算电路 C.积分运算电路 D.微分运算电路 E.加法运算电路 F.乘方运算电路 选择一个合适的答案填入空内。 (1)欲将正弦波电压移相＋90o，应选用( C )。 (2)欲将正弦波电压转换成二倍频电压，应选用( F )。 (3)欲将正弦波电压叠加上一个直流量，应选用( E )。 (4)欲实现A u=?100 的放大电路，应选用( A )。 (5)欲将方波电压转换成三角波电压，应选用( C )。 (6)欲将方波电压转换成尖顶波波电压，应选用( D )。 二、填空： (1)为了避免50H z电网电压的干扰进入放大器，应选用( 带阻)滤波电路。 (2)已知输入信号的频率为10kH z~12kH z，为了防止干扰信号的混入，应选用( 带通)滤波电路 (3)为了获得输入电压中的低频信号，应选用( 低通)滤波电路。 (4)为了使滤波电路的输出电阻足够小，保证负载电阻变化时滤波特性不变，应选用( 有源)滤波电路。
三、已知图T7.3所示各电路中的集成运放均为理想运放，模拟乘法器的乘积系数k 大于零。试分别求解各电路的运算关系。 (a) (b) 图T7.3 解：图(a)所示电路为求和运算电路，图(b)所示电路为开方运算电路。它们的运算表达式分别为： (a) 124 13121234 ( )(1)//f I I O f I R u u R u R u R R R R R R =-+++??+ 11 O O u u dt RC =- ? (b) '2 3322144 O I O O R R R u u u ku R R R =- ?=-?=-?
电力电子技术第八章第九章部分课后习题答案(南航) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
补充题：SOA 的构成？ 答：功率晶体管的SOA 由四部分组成。 1) 集电极最大允许电流I eM 2) 基极开路，集电极—发射极之间的最高允许电压U (BR)ceo 3) 晶体管集电极最大允许功率损耗P CM 4) 二次击穿电流水平I S/B 功率场效应管的SOA 由三部分组成 1) 漏—源击穿电压U (BR)DS 2) 等功耗线P DM 3) 最大允许漏极电流I DM 8-5图8-5中晶体管的β可在8~40间选择。R C =11Ω，电源电压E C =200V ，基极输入电压U B =10V 。如果U CES =1.0V 和U BES =1.5V 。求：（a ）过驱动系数ODF=5时R B 的值；（b ）强制β值；（c ）晶体管功率损耗P C 。 c 截止区 饱和区 (a) (b)(c)解：30)1(=β取 Ω =??? ? ?===-= -=== = =-=-= =8.2603.05.855.110603.030 09 .1809.1811 .12000.1b b bS b b b bes b b CS bs C CES C CS CES R R i i ODF R R U U i A i i A R U E ，i U β时
W I U P I I cs ces C b CS f 09.1809.180.1)3(68.25.809 .18)2(=?===?? ? ??== β强制电流增益 8-9电路总电流为20A ，用两个MOSFET 管并联分担，一个管子的U DS1=2.5V ，另一个是U DS2=3V 。如用串联源极电阻（a ）R S1=0.3Ω，R S2=0.2Ω及（b ）R S1=R S2=0.5Ω来均流，求每个晶体管电流和两管漏极电流之差。 解：E ，U S DS =接地设 A R U E R U E S DS S DS 202 2 11=-+- （1）时Ω=Ω=2.0,3.021S S R R 202.03 3.05.2=-+-E E V E 2.5= A I A I D D 11,921== A I I D D 212-=-漏极电流差，12D D I I > （2）5.021==S S R R 205.03 5.05.2=-+-E E 75.7=E A I A I D D 5.9,5.1021== A I I D D 112=-漏极电流差，21D D I I > 补充题：①IGBT 的SOA 构成？ 答：IGBT 的正偏安全工作区与场效应晶体管相似，由I CM 、U (BR)ceo 和等功耗线决定的。由于IGBT 含有GTR 的特性，在某些情况下也会出现二次击穿的问题。