电子技术基础模拟部分 第五版 第十章作业题解答 田汉平 湖南人文斛故学院通信与控制工程系
电子技术基础模拟部分 第五版 第十章作业题解答 田汉平 湖南人文科技学院通信与控制工程系
湖南人文科技学院田汉平 10直流稳压电源 10.1小功率整流滤波电路 10.1.1变压器二次侧有中心抽头的全波整流电路如图题10.1.1所示 二次电源电压为n2=-2=√2v2 sin at,假 定忽略二极管的正向压降和变压器内阻 计 (1)试画出n2,、m3、im、im2、i、n及二极20 管承受的反向电压tn的波形;(2)已知Vmh公| (有效值),求Ⅵ、l1(均为平均值);(3)计 算整流二极管的平均电流l、最大反向电压 vas;(4)若已知V1=30V,l=80mA,试 计算V2、V2的值,并选择整流二极管。 图题10.1.1 解:(1)2、t2、i、in、i、U1及二极管的反向电压vg的波形如图解 10.1.1所示 U2a、U2b4 2V2 √21 图解10.1
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湖南人文科技学院田汉平 (2)负载电压V1和负载电流l1(平均值 VLTJuld(ot)=L[2v,sin otd ( ot)=0.9v2 T V0.9V2 R, RL (3)整流二极管的平均电流J和最大反向电压V 2V2 I=2丌boRL d(ot) sin(at)d(at)=L 2TJo RL (4)当V1=30V,l1=80mA时 2baa=1.11v=1.11×30V=33.3V 此时二极管电流 2==80mA =40mA vRM=22V2=22×33.3V=94.2V 选用2CP6A(lDM=100mA,VBM=100V)。 10.1.2电路参数如图题10.1.2所示,图中标出了变压器二次电压(有效 值)和负载电阻值,若忽略二极管的正向压降和变压器内阻,试求 (1)Ru、R12两端的电压V1、V12 和电流l1、l12(平均值); (2)通过整流二极管D1、D2、D3 的平均电流和二极管承受的最大反向 D 电压 50 HZ 计 解:(1)R1、R12两端的电压V 10v Ru V2和电流lu、l12 10V 因为Tr、D1和R1等构成半波整流 电路,电路中V2=(90+10)V,故 图题10.1.2 v2(90+10)sin otd(ot)V =0.45×(90+10V=45V 45V u=R=10X10°a=4.5×10A=4.5mA Tr、D2、D3和R12等构成全波整流电路,电路中V2=10V故 ×10 sin otd(ot)V=0.9×10V=9V
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湖南人文科技学院田汉平 =0.09A=90mA R 100g (2)求通过D1、D2、D3的平均电流I1、ID2、lb3和最大反向电压v I,=, =4.5 mA VR1=√2V2=√2(90+10)V=141V 1m2=n=2290mA=45mA vw2=Vs3=2√2V2=2√2×10V=28.2V 10.1.3桥式整流、电容滤波电路如图题10.1.3(主教材图10.1.4)所示, 已知交流电源电压V1=20V、50Hz,R1=509,要求输出直流电压为24V, 纹波较小。(1)选择整流管的型号;(2)选择滤波电容器(容量和耐压);(3)确 定电源变压器的二次电压和电流。 Tr a ~220V 50 Hz U2 D C放 (+) C充 RL 图题10.1.3桥式整流、电容滤波电路 解:(1)选择整流管的型号 通过二极管的平均电流和二极管承受的最大反向电压分别为 VL V 2R12x50=0.24A=240mA V V2 1~1.2 取 24 =20V 和 vM=2v2=√2×20V=28.2V 选2CPID(lDM=500mA,vM=100V)。 (2)选择滤波电容器(容量和耐压)
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湖南人文科技学院田汉平 R1C≥(3~5) T3~5 3~5 2×50H2=(3~5)×0.01s 取r4=0.05s,C=T。R1=(0.05/50)F=1000μF。要求电容耐压>Va 2V2=28.2V。故选择1000μF/50V的电解电容器。 (3)变压器二次电压V2和电流l2 V2=24V/1.2=20V l2=(1.5~2)l1=(1.5~2)×2l 取 l2=1.5l1=(1.5×240×2)mA=720mA 10.1.4如图题10.1.4所示倍压整流电路,要求标出每个电容器上的电 压和二极管承受的最大反向电压;求输出电压Vu、V的大小,并标出极性 L 2√2v2 2√2v2 如处1,如3处 221 图题10.1.4 解:每个电容器上承受的最大电压 U2正半周(a端正,b端负),D1导通,C1两端电压最大值为 v,=√2V2 U2负半周,D2导通,n2和C1两端电压一起通过D2对C2充电,C2两端 电压的最大值为 √2V2+Vc,=2√2V2 2正半周,D3导通,同理,t2和v2对C3、C1充电,C3两端电压最大值为 v,=√2V2+Vc,-V,=2√2V2 U2负半周,D4导通,v2、V,和V对C4、C2充电,C4两端电压最大值为 v=√2V2+V,+V-Va,=2√2V2 二极管承受的最大反向电压VM=22V2。 a、c两端电压 V1=V。+V=4√2V
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湖南人文科技学院田汉平 b、d两端电压 √2V2 电压极性如图题10.1.4所示。 10.1.5图题10.1.5是一高输入阻抗交流电压表电路,设A、D都为理 想器件,被测电压v1=√V; sin at。(1)当v 瞬时极性为正时,标出流过表头M的电流 方向,说明哪几个二极管导通;(2)写出流 M 过表头M电流的平均值的表达式;(3)表 头的满刻度电流为100μA,要求当V1=1V 时,表头的指针为满刻度,试求满足此要 B 求的电阻R值;(4)若将1V的交流电压表 改为1V的直流电压表,表头指针为满刻 度时,电路参数R应如何改变? 图题10.1.5 解:(1)υ;瞬时极性为正时,二极管D3、D1导通,电流从A流向B。 (2)流过表头M的电流lM(平均值)=(0.9V)/R 0.9V (3)R =9k 100×10-6A (4)lw=100uA=R V1 R=L n=10k9 100×10 10.1.6如图题10.1.6所示电路中,A1组成一线性半波整流电路,A2组 成一加法电路,二者构成一线性全波整流电路。(1)试画出其输入-输出特性 U=f(υ,);(2)试画出υ,=10 sin t(V)时υo1和υo波形;(3)说明此电路具有 取绝对值的功能。 K U 图题10.1.6
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湖南人文科技学院田汉平 解:(1)U,=10 sin ot(V)求vo=f(v,)关系 当v,>0,vo为负,D2截止,D1导通,to=-U,。 当υ,0,υo=-U,vo=-2o-U,=v,; 当υ, 0 0 根据分析结果,可画出vo=f(v,)特性,如图解10.1.6a所示。 (2)vo的波形如图解10.1.6a所示,而to1=f(v,)与v1的波形,如图解 6c、b所 (3)由于电路中用了髙增益的运放,故可保证用于毫伏级信号的高精度 整流。由v0波形可见,精密整流的输出电压vo=|v,|,故此电路又称为绝对 值电路。 U/V vo/v 14 (c) 图解10.1.6
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湖南人文科技学院田汉平 10.2串联反馈式稳压电路 10.2.1并联稳压电路如图题10.2.1所示,稳压管D2的稳定电压V V,V1=18V,C=1000μF,R=1k9,R1=1kg。(1)电路中稳压管接反 或限流电阻R短路,会出现什么现象?(2)求变压器二次电压有效值V2、输出 电压v。的值;(3)若稳压管Dz的动态电阻r2=209,求稳压电路的内阻R。 及ΔVΔV1的值;(4)将电容器C断开,试画出v1、to及电阻R两端电压v 的波形。 IRR Io D2本本D 1 U2 C 本 Vol Ir D本本D4 图题10.2.1 解:(1)稳压管D2接反使V降低到约为0.7V;而限流电阻R短路, rzrz,由R1=1k9有 Vr2‖R △v1R+r2‖R1 0 (4)电容器C断开,v1,Uo和vk波形如图解10.2.1所示,其中 10.2.2有温度补偿的稳压管基准电压源如图题10.2.2所示,稳压管的稳 定电压Vz=6.3V,BJTT1的VBE=0.7V。D2具有正温度系数+22mV/℃,而 BJTT1的VBE1具有负温度系数-2mV℃。(1)当输入电压V增大(或负载电阻 R1增大)时,说明它的稳压过程和温度补偿作用;(2)基准电压VREF=?并标出 电压极性
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湖南人文科技学院田汉平 Un/V √22=21 RL REF R 图解10.2.1 图题10.2.2 解:(1)当V增大(或RL增大)的稳压过程。 当输入电压V1增大(或R1增大)时,这一稳压的调整过程可归纳如下 v(R1)↑→VBF1→V↑→la↑veB2↓→V↓→n→Y↑ 温度增加时,BJTT1的VE1具有负温度系数,VBE1↓,而Dz具有正温度系数 Vz2↑,因两者温度系数大小相当,方向相反,故可互相补偿。 (2)基准电压VEr=Vz+VB2=6.3V+0.7V=7V,VRp(即VE1)电压极 性为正。 0.2.3直流稳压电路如图题10.2.3所示,已知BJTT1的β1=20,T2的 B2=50,VE=0.7V。(1)试说明电路的组成有什么特点;(2)电路中电阻R3 开路或短路时会出现什么故障;(3)电路正常工作时输出电压的调节范围; (4)当电网电压波动10%时,问电位器R的滑动端在什么位置时,T1管的 vε1最大,其值为多少?(5)当V=15V,R1=509时,T1的功耗P1=? 解:(1)电路特点:T3、T4差放组成比较放大器,它的直流电源电压Vc =Va+V较髙,可提高放大电路的线性工作范围,同时具有较高的温度稳定 性;基准电压电路(R2、Da)的电源由V供给,使Vr的稳定性增加。 (2)当R3开路时,调整管T2、T4的基极电流ls2=0,lB1=0,使T1、T2 截止,输出电压V=0;当R3短路时,辅助电源Va直接接到T1、T2的发射结 上,产生过大的基极电流使调整管损坏。 (3)输出电压的可调范围
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湖南人文科技学院田汉平 ~220V 1 kQ RL V1 1000μF 05k2 OkE 5kQ 图题10.2.3 R5+Rp+R411.5+0.5+1 x10V=15V R.+ R 1.5+0.5 R5+R。+R4 1.5+0.5+1 10V=20 Rs 1.5 V可调范围为(15~20)V。 (4)电网电压波动10%,输入电压也波动10%,故 V1(1+10%)=25×1.2×1.1=33v VCEImax=VImax-Vomin =33 V-15V=18 V (5)当V=15V,R1=509时,T的功耗Pc1 T1的a只考虑负载电流/a=h=509=300m,所以 P,=V 18V×300mA=5.4W 10.2.4输出电压的扩展电路如图题10.2.4所示。设V32=V,试证明 R Vo=v R3 R3+R4 R R 解 R,+r R a R V R3+R4 R3+R4 因为v≈Vp,即 Ra R2 Vxx +(vo -v R3+R4 +r
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