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电工与电子下

题号 一 二 三 四 五 六 总分
得分

一、单选题（本题满分 20分，每项选择2分）

  1. 在P型和N型半导体中多数载流子分别是（ D ） A. 电子、电子 B. 空穴、空穴 C. 电子、空穴 D. 空穴、电子

  2. 已知稳压管的稳定电压为 \(U_Z\)，稳定电流为 \(I_Z\)，则其动态电阻 \(r_Z\) 为（ C ） A. \(U_Z / I_Z\) B. \(I_Z / U_Z\) C. \(\Delta U_Z / \Delta I_Z\) D. \(P_Z / I_Z\)

  3. 单相桥式整流电路正常工作时，输出电压平均值为 12V，当一个整流二极管断开后，输出电压平均值为（ C ） A. 0V B. 3V C. 6V D. 9V

  4. 在三极管输出特性曲线的放大区内，当基极电流一定时，随着 \(U_{CE}\) 增加，集电极电流 \(I_C\)（ B ） A. 明显增加 B. 基本不变 C. 线性减小 D. 不能确定

  5. 图示放大电路中三极管的静态管压降 \(U_{CE}=7V\)，则静态电流 \(I_E\) 为（ A ） A. 5mA B. 10mA C. 12mA D. 24mA

  6. 利用反演律，逻辑函数 \(\overline{A+B}\) 可展开为（ A ） A. \(\bar{A}\bar{B}\) B. \(\bar{A}+\bar{B}\) C. \(A+B\) D. \(AB\)

  7. 图示逻辑电路的输出状态为（ B ） A. 1 B. 0 C. 高阻 D. 不能确定

  8. 图示逻辑门电路所对应的逻辑关系式为（ D ） A. \(F=A+B\) B. \(F=A \cdot B\) C. \(F=\overline{A \cdot B}\) D. \(F=\overline{A+B}\)

  9. 图示逻辑状态表对应的逻辑表达式为（ C ） A. \(F=A+B+C\) B. \(F=A \cdot B \cdot C\) C. \(F=\overline{ABC}\) D. \(F=\overline{A+B}\)

  10. J-K触发器为 0态（置0）的条件是（ B ） A. J=0、K=0 B. J=0、K=1 C. J=1、K=0 D. J=1、K=1

二、分析计算题（本题满分 80分）

1. 单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220V，负载电阻 \(R_L = 50\Omega\)，负载电压 \(U_o=100V\)，试选择二极管。（10分）

  • 解：
    1. 流过二极管的平均电流：\(I_D = \frac{1}{2} \cdot \frac{U_o}{R_L} = \frac{1}{2} \cdot \frac{100}{50} = \mathbf{1A}\)
    2. 二极管承受的最大反向电压：\(U_{DRM} = \sqrt{2}U_2 \approx 1.57U_o = 1.57 \times 100 = \mathbf{157V}\)
    3. 选型：应选择 额定电流 \(I_F \ge 1A\)，反向击穿电压 \(U_R \ge 157V\) 的整流二极管。

2. 图示为硅三极管在工作时实测的各极对地电压值。试根据各极对地电压判断三极管类型及工作状态。（10分）

  • (a) \(U_B=1.7V, U_C=1.3V, U_E=1V\)：NPN型，饱和状态 (解析: \(U_{BE}=0.7V\)导通, \(U_{CE}=0.3V < U_{BE}\))
  • (b) \(U_B=0.7V, U_C=3V, U_E=0V\)：NPN型，放大状态 (解析: \(U_{BE}=0.7V\)导通, \(U_{CE}=3V\))
  • (c) \(U_B=0.5V, U_C=6V, U_E=1.5V\)：NPN型，截止状态 (解析: \(U_{BE}=-1V\)反偏)
  • (d) \(U_B=-1.7V, U_C=-3V, U_E=-1V\)：PNP型，放大状态 (解析: \(U_{EB}=0.7V\)导通, \(U_{EC}=2V\))

3. 如下图所示放大电路中，已知 \(U_{CC}=15V, R_B=500k\Omega, R_C=5k\Omega, R_L=5k\Omega, \beta=50\)。（1）求静态工作点；（2）画出微变等效电路；（3）求 \(A_u, r_i, r_o\)。（10分）

  • 解：
    • (1) 静态工作点： \(I_{BQ} = \frac{U_{CC}-U_{BE}}{R_B} \approx \frac{15}{500k} = \mathbf{30\mu A}\) \(I_{CQ} = \beta I_{BQ} = 50 \times 0.03mA = \mathbf{1.5mA}\) \(U_{CEQ} = U_{CC} - I_{CQ}R_C = 15 - 1.5 \times 5 = \mathbf{7.5V}\)
    • (2) 微变等效电路： (此处略，需作图)
    • (3) 动态参数： \(r_{be} \approx 200 + (1+\beta)\frac{26mV}{I_{EQ}} \approx \mathbf{1.1k\Omega}\) \(A_u = -\frac{\beta(R_C // R_L)}{r_{be}} = -\frac{50 \times 2.5k}{1.1k} \approx \mathbf{-114}\) \(r_i = R_B // r_{be} \approx \mathbf{1.1k\Omega}\) \(r_o = R_C = \mathbf{5k\Omega}\)

4. 试用理想运算放大器设计一个测量系统的输出电压为：\(u_o = - (2u_{i1} + 5u_{i2} + 10u_{i3})\)。（10分）

  • 解： 采用反相加法电路。设反馈电阻 \(R_f = 100k\Omega\)。 则输入电阻分别为： \(R_1 = R_f / 2 = 50k\Omega\) \(R_2 = R_f / 5 = 20k\Omega\) \(R_3 = R_f / 10 = 10k\Omega\) 平衡电阻 \(R_p = R_1 // R_2 // R_3 // R_f \approx 5.3k\Omega\)

5. 写出下图的表达式并化简。（10分）

  • 答案： (根据具体逻辑图定，通常为 \(F=A\) 或类似最简形式)

6. 已知逻辑函数表达式 \(F = AB + C\bar{A}\)，试列出状态表并画出逻辑电路图。（10分）

  • 解：状态表（真值表）如下：
A B C F
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 1
1 1 1 1

7. 设计一个激光射击游戏中，允许射手在规定时间内打三枪，这三枪必须一枪打飞机，一枪打坦克，一枪打汽车。游戏获奖条件：命中不少于两枪，且其中必须有一枪命中的是飞机。试用与非门设计判别获奖的电路。（20分）

  • 解： 设 A=飞机, B=坦克, C=汽车 (1=命中, 0=未中)。F=获奖。 逻辑表达式： \(F = A(B+C) = AB + AC\) 化简为与非门形式： \(F = \overline{\overline{AB} \cdot \overline{AC}}\)