模擬、數(shù)字及電力電子較典型例題

1、例1：如圖所示電路中BJT的100，負(fù)載電阻RL2K，Vcc12V試用小信號模型法求下列問題：（1）不接負(fù)載電阻時(shí)的電壓放大倍（2）接負(fù)載電阻RL2K時(shí)的電壓放大倍數(shù)；（3）電路的輸入電阻和輸出電阻+-+-+12V+VccC1C2Rb500KRc3KTUiUoRL2K. 解：確定靜態(tài)工作點(diǎn)：交流通路 微變等效模型（1）不接負(fù)載時(shí)的電壓放大倍數(shù)（2）接負(fù)載電阻后的電壓放大倍數(shù)（3）電路的輸入和輸出電阻例2：如圖所示電路中BJT的50，試求：（1）靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻；（3）電容Ce脫焊時(shí)電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。TRb160KRb230KRc3KRe3KC1

2、C2Ce+-+Vcc+15VUiUo.解：（1）靜態(tài)工作點(diǎn) （2）電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻（3）計(jì)算不接Ce時(shí)的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻如圖電路，已知VCC10V，Rc3K，Re21.8K，Rb1100K，Rb233K，50。（1）求靜態(tài)工作點(diǎn)；（2）畫出微變等效電路；（3）計(jì)算電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻。 TRb1100KRb233KRc3KRe21.8KC1C2CeUiUo.VCCRf200RL2K（1）靜態(tài)工作點(diǎn) （2）微變等效電路： （3）電壓放大倍數(shù)，輸入輸出電阻例3 共集電極放大電路（射極輸出器）（1）靜態(tài)分析（2）動(dòng)態(tài)分析電壓放大倍數(shù)：輸入電阻：輸出電阻射極

3、輸出器的特點(diǎn)：電壓放大倍數(shù)小于1，但約等于1，即電壓跟隨，也稱為電壓跟隨器。輸入電阻較高。輸出電阻較低。例4 差動(dòng)放大電路（雙端輸入、雙端輸出） 靜態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析 輸入電阻： Rid=2(RB +rbe) 輸出電阻：Rod=2RC 共模抑制比2、雙端輸入單端輸出電路 輸入電阻： Rid=2(RB +rbe) 輸出電阻：Rod=RC例5 功率放大電路輸出功率Po和最大不失真輸出功率Po（max）輸出功率：是指輸出端變化的電壓和電流有效值的乘積，即 其中Uo和Io分別表示輸出電壓和輸出電流的有效值,RL為負(fù)載電阻。由于V1、V2處于電壓跟隨狀態(tài)，故UimUom，當(dāng)信號足夠大時(shí)，這時(shí)獲得最大不失真輸

4、出功率：直流電源供給的功率Pv直流電源供給的功率是指一個(gè)周期內(nèi)的平均功率。直流電源供給的功率，一部分轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需的交流功率，還有一部分被功率管消耗。 其中：ICAV相當(dāng)于單向全波整流電流波形的直流分量。效率功率放大電路的效率就是輸出功率與電源供給功率之比。 當(dāng)時(shí) 管耗PT1、PT2當(dāng)時(shí),已知VCC16V，RL4，T1和T2管的飽和管壓降UCES2V，輸入電壓足夠大。試問：最大輸出功率Pom和效率各為多少？ 解：最大輸出功率和效率分別為 例6 反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋的特點(diǎn)：輸出電壓穩(wěn)定，輸出電阻減小，輸入電阻增大，具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力。電壓并聯(lián)負(fù)反饋的特點(diǎn)：輸出電壓穩(wěn)定，輸出電阻減小，輸入電阻減小

5、。電流串聯(lián)負(fù)反饋的特點(diǎn)：輸出電流穩(wěn)定，輸出電阻增大，輸入電阻增大。電流并聯(lián)負(fù)反饋的特點(diǎn)為：輸出電流穩(wěn)定，輸出電阻增大，輸入電阻減小。放大電路引入負(fù)反饋的一般原則是： （1）要穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)Q，應(yīng)該引入直流負(fù)反饋。 （2）要改善放大電路的動(dòng)態(tài)性能（如增益的穩(wěn)定性、穩(wěn)定輸出量、減小失真、擴(kuò)展頻帶等），應(yīng)該引入交流負(fù)反饋。（3）要穩(wěn)定輸出電壓，減小輸出電阻，提高電路的帶負(fù)載能力，應(yīng)該引入電壓負(fù)反饋。 （4）要穩(wěn)定輸出電流，增大輸出電阻，應(yīng)該引入電流負(fù)反饋。 （5）要提高電路的輸入電阻，減小電路向信號源索取的電流，應(yīng)該引入串聯(lián)負(fù)反饋。（6）要減小電路的輸入電阻，應(yīng)該引入并聯(lián)負(fù)反饋。 例7 若

6、給定反饋電阻RF=10k，試設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)uo=uI1-2uI2的運(yùn)算電路。解：        例8 推導(dǎo)圖5電路中Uo與Ui1、Ui2之間的關(guān)系，其中R4KR3、R5R3/K。解：第一級為同相比例運(yùn)算電路，第二級為減法電路U1+=U1-=Ui1 U2+=U2-=Ui2例8 求如圖所示電路中uo與ui的關(guān)系。在分析計(jì)算多級運(yùn)算放大電路時(shí)，重要的是找出各級之間的相互關(guān)系。首先分析第一級輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，再分析第二級輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，逐級類推，最后確定整個(gè)電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系。本題電路是兩級反相輸入比例運(yùn)

7、算電路，第二級的輸入電壓ui2就是第一級的輸出電壓uo1，整個(gè)電路的輸出電壓。解 第一級的輸出電壓為：第二級的輸出電壓為：所以：例9 如圖所示積分電路中，R10K，C1F，運(yùn)算放大器性能理想，用±15V供電，t0時(shí)，Uo0，輸入電壓Ui的波形如圖所示，畫出輸出電壓的波形。解：t=5ms 時(shí)t15ms時(shí)同理，可求得t25ms時(shí)的uo 2.5V，波形圖如圖所示。 例10 如圖所示為滯回比較電路構(gòu)成施密特觸發(fā)器。（1）已知Uz6V，UREF2V，試計(jì)算閾值電壓UT和UT的值。（2）畫出傳輸特性。（3）在輸入端加入us5sint V的信號，試畫出輸出波形。R15.1KR210KR310KR4

8、1KDzUsUREF=2VUo+_+A.解：us >0時(shí)傳輸特性，輸出波形如圖所示：例 用卡諾圖將下列函數(shù)化成最簡與或表達(dá)式。填卡諾圖： CDAB00011110000111111101111 CDAB000111100011101111111011例 F（A，B，C，D）=（0，1，2，6，8，10，12，15）例 化簡下列邏輯函數(shù)，假設(shè)約束條件為：AB+AC=0F（A、B、C、D）=（1、2、3、7、8、9） CDAB0001111000011101001011××××1011××化簡得：例 用圖形法化簡具有約束條件的邏輯函

9、數(shù)： F（A、B、C）=（0、2、3、4、6、7、9）分別為最簡與或式和最簡或與式。 CDAB0001111000101101101111××××10×10×由卡諾圖得：最簡與或表達(dá)式：（圈1）最簡或與表達(dá)式：（圈0）組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法步驟: 1分析設(shè)計(jì)要求列真值表 根據(jù)題意設(shè)輸入變量和輸出函數(shù)并邏輯賦值，確定它們相互間的關(guān)系，然后將輸入變量以自然二進(jìn)制 數(shù)順序的各種取值組合排列，列出真值表。 2根據(jù)真值表寫出輸出邏輯函數(shù)表達(dá)式 3對輸出邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡： 代數(shù)法或卡諾圖法 4根據(jù)最簡輸出邏輯函數(shù)式畫邏輯圖。 最簡與一或表達(dá)式、與

10、非表達(dá)式、或非表達(dá)式、與或非表達(dá)式、其它表達(dá)式例 設(shè)計(jì)一個(gè)三人表決電路，結(jié)果按“少數(shù)服從多數(shù)”的原則決定。解：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求建立該邏輯函數(shù)的真值表。設(shè)三人的意見為變量A、B、C，表決結(jié)果為函數(shù)L。對變量及函數(shù)進(jìn)行如下狀態(tài)賦值：對于變量A、B、C，設(shè)同意為邏輯“1”；不同意為邏輯“0”。對于函數(shù)L，設(shè)事情通過為邏輯“1”；沒通過為邏輯“0”。列出真值表如下表所示。（2）由真值表寫出邏輯表達(dá)式： 該邏輯式不是最簡。（3）化簡。由于卡諾圖化簡法較方便，故一般用卡諾圖進(jìn)行化簡。將該邏輯函數(shù)填入卡諾圖，如下圖所示。合并最小項(xiàng)，得最簡與或表達(dá)式： 真值表A B CL0 0 00 0 10 1 00 1

11、 11 0 01 0 11 1 01 1 100010111（4）畫出邏輯圖如下圖所示。如果要求用與非門實(shí)現(xiàn)該邏輯電路，就應(yīng)將表達(dá)式轉(zhuǎn)換成與非與非表達(dá)式：畫出邏輯圖。A）邏輯圖 B）用與非門實(shí)現(xiàn)的邏輯圖例試畫出用線-線譯碼器74LS138和門電路產(chǎn)生多輸出邏輯函數(shù)的邏輯圖（。 解 令A(yù)=A2，B=A1 ,C=AO。將Y1Y2Y3寫成最小項(xiàng)之和形式，并變換成與非-與非形式。用外加與非門實(shí)現(xiàn)之，如圖所示。例 用與非門設(shè)計(jì)一個(gè)樓上、樓下開關(guān)的控制邏輯電路來控制樓梯上的路燈，使之在上樓前，用樓下開關(guān)打開電燈，上樓后，用樓上開關(guān)關(guān)滅電燈；或者在下樓前，用樓上開關(guān)打開電燈，下樓后，用樓下開關(guān)關(guān)滅電燈。設(shè)樓

12、上開關(guān)為A，樓下開關(guān)為B，燈泡為F。并設(shè)A、B閉合時(shí)為1，斷開時(shí)為0；燈亮?xí)rF為1，燈滅時(shí)F為0。根據(jù)邏輯要求列出真值表。ABF000011101110 （2）邏輯表達(dá)式： 變換成與非表達(dá)式： 變換成異或表達(dá)式： （3）畫出邏輯圖。&&&&ABF.例 在舉重比賽中，有甲、乙、丙三位裁判，其中甲為主裁判，當(dāng)兩位或兩位以上裁判（其中必須包括甲裁判在內(nèi)）認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員上舉合格，才可發(fā)出合格信號，試用與非門設(shè)計(jì)上述要求的組合邏輯電路。邏輯定義：A，B，C為輸入變量，分別代表甲，乙丙三個(gè)裁判，1表示上舉合格，F(xiàn)位輸出變量，1表示合格。A B CZ0 0 00 0 10 1 0

13、0 1 11 0 01 0 11 1 01 1 100000111真值表：用卡諾圖化簡） &&&ABCZ 例 設(shè)JK觸發(fā)器如圖所示，設(shè)觸發(fā)器初態(tài)，試寫出JK觸發(fā)器的特性方程，說明觸發(fā)方式，并根據(jù)下圖所示的CP、J、K波形畫出和端的波形。JK觸發(fā)器的特性方程： （2分） CP下降沿有效例 D觸發(fā)器輸入波形如圖（4）所示，已知觸發(fā)器下降沿觸發(fā)，試根據(jù)給出的CP、D的波形畫出和端的波形（初態(tài)）D觸發(fā)器特性方程： （CP下降沿有效）例 利用74LS163（集成四位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器），結(jié)合適當(dāng)門電路實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。十個(gè)狀態(tài)為：00100011010001010110 10111

14、010100110000111 例 利用74LS163（集成四位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器）的同步清零功能，實(shí)現(xiàn)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。LDCRCTTCTPCPCOQ0Q1Q2Q3D0D1D2D374LS163.&"1""1"例 用74LS197（4位集成二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器）來構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。（1）寫出狀態(tài)SN的二進(jìn)制代碼。SNS121100（2）求歸零邏輯。（3）畫連線圖。 D3D0可隨意處理 D3D0必須接0例 用74LS161來構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。方法一：用異步清零端歸零 方法二：用同步置數(shù)端歸零 D3D0可隨意處理 D3D0必須接0100進(jìn)制

15、計(jì)數(shù)器：60進(jìn)制計(jì)數(shù)器：64進(jìn)制計(jì)數(shù)器例 試分析以下圖5所示同步時(shí)序邏輯電路，并寫出驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程、狀態(tài)方程，列出狀態(tài)表和狀態(tài)圖，說明該電路功能并判斷能否自啟動(dòng)，畫出輸出波形。C11J1KFF0C11J1KFF1"1""1"Q0Q1CP&F. 該電路為同步時(shí)序邏輯電路。（1） 時(shí)鐘方程：（同步時(shí)序電路的時(shí)鐘方程可省去不寫。）（2）（2）驅(qū)動(dòng)方程：（3）輸出方程：（4）狀態(tài)方程：JK觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：（5）列狀態(tài)表： 現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出F00010011001000111000（6）狀態(tài)圖 11 00 0

16、1 10 （7）時(shí)序圖FCPQ1Q0（8）功能：三進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，可以自啟動(dòng)。例 設(shè)計(jì)一個(gè)按自然態(tài)序變化的7進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn)益，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出。（1）建立原始狀態(tài)圖、狀態(tài)表現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出00000100010100010011001110001001010101110011000010000010（2）狀態(tài)化簡：已經(jīng)最簡。（3）狀態(tài)分配：已是二進(jìn)制狀態(tài)。（4）選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程因需用3位二進(jìn)制代碼，選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時(shí)鐘方程為：輸出方程： 比較，得驅(qū)動(dòng)方程：電路圖：（5）檢查

17、電路能否自啟動(dòng)將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計(jì)算：可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動(dòng)。教材 P223 例9.2.1 表9.2.1教材 P238 例10.1.2例 單相半波可控整流電路，電阻性負(fù)載。要求輸出的直流平均電壓為5092V之間連續(xù)可調(diào)，最大輸出直流電流為30A，由交流220V供電，求晶閘管控制角應(yīng)有的調(diào)整范圍為多少？選擇晶閘管的型號規(guī)格（安全余量取2倍，=1.66）。解： 單向半波可控整流電路的 UL=0.45U2當(dāng)UL=50V時(shí)COS=1=10則=90°當(dāng)UL=92V時(shí)COS=1=1=0.87則=30°控制角的調(diào)整范圍應(yīng)為090°由=1.66知I=1.66Id=1.66×30=50A 為最大值 IT(AV)=2×=2×=64A 取100A又 Uyn=2UTM=2××220=624V 取700V晶閘管的型號為：KP100-7。例 某感性負(fù)載采用帶續(xù)流二極管的