模拟电子技术基础第四版童诗白课后答案第十章.docx
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模拟电子技术基础第四版童诗白课后答案第十章
模拟电子技术基础第四版(童诗白)课后答案第十章
第10章直流电源
自测题
一.判断下列说法是否正确,用“√”和“×”表示判断结果填入括号内。
(1)直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。
(×)
(2)直流电源是一种能量转换电路,它将交流能量转换为直流能量。
(√)(3)在变压器副边电压和负载电阻相同的情况下,桥式整流电路的输出电流是半波整流电路输出电流的2倍。
(√);因此,它们的整流管的平均电流比值为2:
1。
(×)(4)若U2为电源变压器副边电压的有效值,则半波整流电容滤波电路和全波整流电容
2。
(√)
(5)当输入电压UI和负载电流IL变化时,稳压电路的输出电压是绝对不变的。
(×)(6)一般情况下,开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。
(√)
二、在图10.3.l(a)中,已知变压器副边电压有效值U2为10V,RLC?
网电压的周期)。
测得输出电压平均值UO(AV)可能的数值为A.14VB.12VC.9VD.4.5V
选择合适答案填入空内。
(1)正常情况UO(AV)≈(B);
(2)电容虚焊时UO(AV)≈(C);(3)负载电阻开路时UO(AV)≈(A);
(4)一只整流管和滤波电容同时开路,UO(AV)≈(D)。
三、填空:
在图T10.3所示电路中,调整管为(T1),采样电路由(R1、R2、R3)组成,基准电压电路由(R、DZ)组成,比较放大电路由(T2、Rc)组成,保护电路由(R0、T3)组成;输出电压最小值的表达式为(
R1?
R2?
R3
R3
(UZ?
U
BE2
3T2
(T为电
)),最大值的表达式
(
R1?
R2?
R3
R2?
R3
(UZ?
U
BE2
))。
图T10.3图T10.4
四、在图T10.4所示稳压电路中,已知稳压管的稳定电UZ为6V,最小稳定电流IZmin为5mA,最大稳定电流IZmax为40mA;输入电压Ui为15V,波动范围为±10%;限流电阻R为200Ω。
(1)电路是否能空载?
为什么?
(2)作为稳压电路的指标,负载电流IL的范围为多少?
解:
(1)由于空载时稳压管流过的最大电流:
IDZmax?
IRmax?
所以电路不能空载。
(2)根据IDZmin?
ILmax?
UImin?
UZRR
R
R?
ILmax,负载电流的最大值UImax?
UZR?
52.5mA?
IZmax?
40mAUImin?
UZ?
IDZmin?
32.5mA?
ILmin根据IDZmax?
ILmin?
UImax?
UZ,UImax?
UZ?
IDZmax?
12.5mA
所以,负载电流的范围为12.5~32.5mA。
五、在图10.5.24所示电路中,已知输出电压的最大值Uomax为25V,Rl=240Ω;Wll7的输出端和调整端间的电压UR=1.25V,允许加在输入端和输出端的电压3~40V。
试求解:
(1)输出电压的最小值Uomin;
(2)R2的取值;(3)若UI的波动范围为±10%,为保证输出电压的最大值Uomax为25V,UI至少应取多少伏?
为保证Wll7安全工作,UI的最大值为多少伏?
解:
(1)输出电压的最小值Uomin=1.25V
(2)因为Uomax?
(1?
R2R1)?
1.25V?
25V,Rl=240Ω
2
所以,R2=4.56kΩ。
(3)输入电压的取值范围为:
UImin?
六、电路如图T10.6所示。
合理连线,构成5V直流电源。
UOmax?
U12min0.9?
31.1V;UImax?
UOmin?
U12max1.1?
37.5V。
图T10.6
解:
1接4,2接6;5接7、9;3接8、11、13;10接12。
如解图T10.6所示。
解图T10.6
3
习题
10.1判断下列说法是否正确,用“√”和“×”表示判断结果。
(1)整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。
(√)
(2)电容滤波电路适用于小负载电流,而电感滤波电路适用于大负载电流。
(√)
(3)在单相桥式整流电容滤波电路中,若有一只整流管断开,输出电压平均值变为原来的一半。
(×)
10.2判断下列说法是否正确,用“√”和“×”表示判断结果。
(1)对于理想的稳压电路,?
UO/?
UI=0,RO=0。
(√)
(2)线性直流电源中的调整管工作在放大状态,开关型直流电源中的调整管工作在开关状态。
(√)
(3)因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈,因此也可能产生自激振荡。
(×)
(4)在稳压管稳压电路中,稳压管的最大稳定电流必须大于最大负载电流。
(×);而且,其最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于负载电流的变化范围。
(√)
10.3选择合适答案填入空内。
(1)整流的目的是(A)。
A.将交流变为直流B.将高频变为低频C.将正弦波变为方波
(2)在单相桥式整流电路中,若有一只整流管接反,则(C)
A.输出电压约为2UDB.变为半波整流C.整流管将因电流过大而烧毁
(3)直流稳压电源中滤波电路的作用是(C)
A.将交流变为直流B.将高频变为低频C.将交、直流混合量中的交流成分滤掉
(4)滤波电路应选用(B)。
A.高通滤波电路B.低通滤波电路C.带通滤波电路
10.4选择合适答案填入空内。
(1)若要组成输出电压可调、最大输出电流为3A的直流稳压电源,则应采用(D)。
A.电容滤波稳压管稳压电路B.电感滤波稳压管稳压电路
C.电容滤波串联型稳压电路D.电感滤波串联型稳压电路
(2)串联型稳压电路中的放大环节所放大的对象是(C)。
A.基准电压B.取样电压C.基准电压与取样电压之差
(3)开关型直流电源比线性直流电源效率高的原因是(A)。
A.调整管工作在开关状态B.输出端有LC滤波电路C.可以不用电源变压器
(4)在脉宽调制式串联型开关稳压电路中,为使输出电压增大,对调整管基极控制信号的要求是(A)。
4
A.周期不变,占空比增大B.频率增大,占空比不变
C.在一个周期内,高电平不变,周期增大
10.5在图10.2.5(a)所示电路中,已知输出电压平均值UO(AV)?
15V,负载电流
平均值IL(AV)?
100mA。
(1)变压器副边电压有效值U2?
?
(2)设电网电压波动范围为±10%。
在选择二极管的参数时,其最大整流平均电流IF和最高反向电压UR的下限值约为多少?
解:
(1)输出电压平均值UO(AV)?
0.9U2,因此变压器副边电压有效值:
UO(AV)
0.9U2?
?
16.7V
(2)考虑到电网电压波动范围为±10%,整流二极管的参数为
IF?
1.1?
IL(AV)2?
55mA;
UR?
2?
26V
10.6电路如图P10.6所示,变压器副边电压有效值为2U2。
(1)画出u2、uD1和uo的波形;
(2)求出输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IL(AV)的表达式;
(3)二极管的平均电流ID(AV)和所承受的最大反向电压URmax的表达式。
图P10.6解图P10.6
5
解:
(1)全波整流电路,波形如解图P10.6所示。
(2)输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IL(AV)为
UO(AV)?
0.9U2;IL(AV)?
0.9U2
RL
(3)二极管的平均电流ID(AV)和所承受的最大反向电压UR为
ID(AV)?
0.45U2
RL
;
UR?
2
10.7电路如图P10.7所示,变压器副边电压有效值U21?
50V,U22?
20V。
试问:
(1)输出电压平均值UO1(AV)和UO2(AV)各为多少?
(2)各二极管承受的最大反向电压为多少?
解:
(1)两路输出电压分别为:
UO1?
0.45(U21?
U22)?
31.5VUO2?
0.9U22?
18V
(2)Dl的最大反向电压:
UR?
U21?
U22)?
99V图P10.7
D2、D3的最大反向电压:
UR?
22?
57V
10.8电路如图10.8所示,
(1)分别标出uo1和uo2对地的极性;
(2)uo1、uo2分别是半波整流还是全波整流?
(3)U21?
U22?
20V时,UO1(AV)和UO2(AV)各为多少?
(4)当U21?
18V,U22?
22V时,画出uo1、uo2的波形;并求出UO1(AV)和UO2(AV)各为多少?
6
图10.8解图P10.8
解:
(1)均为上“+”、下“-”。
(2)均为全波整流。
(3)UO1(AV)和UO2(AV)为:
UO1(AV)?
?
UO2(AV)?
0.9U21?
18V
(4)uo1、uo2的波形如解图P10.8所示。
它们的平均值为
UO1(AV)?
?
UO2(AV)?
0.45U21?
0.45U22?
18V
10.9分别判断图P10.9所示各电路能否作为滤波电路,简述理由。
图P10.9
解:
图(a)、(b)所示电路可用于滤波;
图(c)所示电路不能用于滤波。
因为电感对直流分量的电抗很小、对交流分量的电抗很大,所以在滤波电路中应将电感串联在整流电路的输出和负载之间。
因为电容对直流分量的电抗很大、对交流分量的电抗很小,所以在滤波电路中应将电容并联在整流电路的输出或负载上。
10.10试在图Pl0.10所示电路中,标出各电容两端电压的极性和数值,并分析负载电阻上能够获得几倍压的输出。
7
(a)(b)
图P10.10
解:
在图(a)所示电路中,Cl上电压极性为上“+”下“-”,数值为一倍压;C2上电压极性为右“+”左“-”,数值为二倍压;C3上电压极性为上“+”下“-”,数值为三倍压。
负载电阻上为三倍压。
在图(b)所示电路中,C1上电压极性为上“-”下“+",数值为一倍压;C2上电压极性为上“+”下“-”,数值为一倍压;C3、C4上电压极性均为右“+”左“-”,数值均为二倍压。
负载电阻上为四倍压。
10.11电路如图T10.4所示,已知稳压管的稳定电压为6V,最小稳定电流为5mA,允许耗散功率为240mW,动态电阻小于15Ω。
试问:
(1)当输入电压为20~24V、RL为200~600Ω时,限流电阻R的选取范围是多少?
(2)若R=390Ω,则电路的稳压系数Sr为多少?
解:
(1)因为IZmax?
PZM/UZ?
40mA,IL?
UZ/RL?
10~30mA,
所以R的取值范围为:
Rmax?
UImin?
UZIZ?
ILmax?
400?
;Rmin?
UImax?
UZIZmax?
ILmin?
360?
(2)稳压系数为:
Sr?
rZRUZ?
UI?
0.154
10.12电路如图P10.12所示,已知稳压管的稳定电压为6V,最小稳定电流为5mA,允许耗散功率为240mW,输入电压为20~24V,R1=360Ω。
试问:
(1)为保证空载时稳压管能安全工作,R2应选多大?
(2)当R2按上面原则选定后,负载电阻允许的变化范围是多少?
8
解:
Rl中的电流和稳压管中的最大电流为:
IR?
1
UI?
UZ
R1PZMUZ
?
39~5m0A;
IZmax?
?
40mA图P10.12
UZ
IR
1
(1)为保证空载时稳压管能够安全工作:
R2?
max
?
IZmax
?
600?
(2)负载电流的最大值:
ILmax?
IR(3)负载电阻的变化范围:
RLmin?
1
min
?
IR?
IZmin?
24mA
2
UZILmax
?
250?
,RLmax?
?
10.13电路如图T10.3所示,稳压管的稳定电压UZ=4.3V,晶体管的UBE=0.7V,
R1=R2=R3=300Ω,Ro=5Ω。
试估算:
(1)输出电压的可调范围;
(2)调整管发射极允许的最大电流;
(3)若UI=25V,波动范围为±10%,则调整管的最大功耗为多少。
解:
(1)基准电压UR?
UZ?
UBE?
5V,输出电压的可调范围:
UO?
R1?
R2?
R3
R2?
R3
?
UZ~
R1?
R2?
R3
R3
?
UZ?
7.5V~15V;
(2)调整管发射极最大电流:
IEmax?
UBE/Ro?
140mA;(3)调整管的最大管压降和最大功耗分别为:
UCEmax?
UImax?
UOmin?
20VPTmax?
IEmax?
UCEmax?
2.8W
10.14电路如图P10.14所示,已知稳压管的稳定电压UZ=6V,晶体管的UBE=0.7V,R1=R2=R3=300Ω,UI=24V。
判断出现下列现象时,分别因为电路出现什么故障(即哪个元件开路或短路)。
9
图P10.14
(1)UO?
24V;
(2)UO?
23.3V;(3)UO?
12V且不可调;(4)UO?
6V且不可调;(5)UO可调范围变为6~12V。
解:
(1)Tl的c、e短路;
(2)Rc短路或T1集电结击穿(3)R2短路;
(4)T2的b、c短路;(5)R1短路。
10.15直流稳压电源如图P10.15所示。
(1)说明电路的整流电路、滤波电路、调整管、基准电压电路、比较放大电路、取样电路等部分各由哪些元件组成。
(2)标出集成运放的同相输入端和反相输入端。
(3)写出输出电压的表达式。
图P10.15
解:
(1)整流电路:
Dl~D4;滤波电路:
Cl;调整管:
Tl、T2;基准电压电路:
R’、D’Z、R、DZ;比较放大电路:
A;取样电路:
R1、R2、R3。
(2)为了使电路引入负反馈,集成运放的输入端上为“-”下为“+”。
(3)输出电压的表达式为:
R1?
R2?
R3
R2?
R3
'
'
?
UZ?
UO?
R1?
R2?
R3
R3
?
UZ
10.16电路如图P10.16所示,设II?
IO?
1.5A,晶体管T的UBE?
UD,
10
R1?
1?
,R2?
2?
,ID?
?
IB。
求解负载电流IL与IO的关系式。
'
图P10.16
解:
因为UBE?
UD,IER1?
IDR2?
IIR2?
IOR2,IC?
IE,所以
IC?
R2R1
IO,IL?
(1?
'
''
R2R1
)?
IO?
4.5A。
'
10.17在图P10.17所示电路中,R1?
240?
,R2?
3k?
;Wll7输入端和输出端电压允许范围为3~40V,输出端和调整端之间的电压UR为1.25V。
试求解:
(1)输出电压的调节范围;
(2)输入电压允许的范围。
图P10.17
解:
(1)输出电压的调节范围:
UO?
(1?
R2R1
)U
REF
?
1.25~16.9V
(2)输入电压取值范围:
UImin?
UOmax?
U12min?
20V
UImax?
UOmin?
U12max?
41.25V
10.18试分别求出图P10.18所示各电路输出电压的表达式。
11
(a)
(b)(c)
图P10.18
解:
在图(a)所示电路中,W7812的输出为UREF?
12V,由于流过R1、R2的电流近似相等,即I?
U
REF
R1?
R2
,所以基准电压:
UR?
UN1?
UO?
IR2?
UO?
R2R1?
R2
?
U
REF
。
而UP?
R4下?
R5R3?
R4?
R5
R2R1?
R2
UO?
U
N
?
UO?
R2R1?
R2
U
REF
,
即UO?
R3?
R4?
R5R3?
R4上
U
REF
或
R2R1?
R2
R3?
R4?
R5
R3?
R4
U
REF
?
UO?
R2R1?
R2
R3?
R4?
R5
R3
U
REF
在图(b)中,输出电压的表达式:
UO?
UZ?
UREF?
(UZ?
1.25)V
12
在图(c)中,输出电压的表达式:
UO?
UREF?
?
R2R2
?
UZ?
U
REF
~(U
REF
?
UZ)
10.19两个恒流源电路分别如图P10.19(a)、(b)所示。
(1)求解各电路负载电流的表达式;
(2)设输入电压为20V,晶体管饱和压降为3V,b-e间电压数值BE?
0.7V,W7805输入端和输出端间的电压最小值为3V,稳压管的稳定电压UZ=5V,Rl=R
=50Ω。
分别求出两电路负载电阻的最大值。
(a)(b)图P10.19
解:
(1)设图10.19(b)中W7805的输出电压为UO。
图示两个电路输出电流的表达式分别为:
(a)IO?
UZ?
U
R1
EB
'
,(b)IO?
UOR
'
(2)两个电路输出电压的最大值、输出电流和负载电阻的最大值分别为(a)UOmax?
UI?
(UZ?
UEB)?
UCES?
12.7V;
IO?
86mA;RLmax?
UOmax
IO
?
148?
(b)UOmax?
UI?
U12?
17V;
IO?
100mA;RLm
?
x
UOm
IO
ax
a
?
170?
10.20在图10.6.5所示电路中,若需要输出电压有一定的调节范围,则应如何改
进电路,请画出电路来。
13
解:
改进电路如解图10.20所示。
值得注意的是通常开关型稳压电源输出电压的可调范围很小,故R2的取值较Rl、R3要小。
解图10.20
14
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