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《电工学》第六版上下册课后答案.doc 94页

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  • 2022-04-29 13:52:07 发布

《电工学》第六版上下册课后答案.doc

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'7 14二极管和晶体管14.3二极管14.3.2在图1所示的各电路图中，E=5V，ui=10sinωtV，二极管D的正向压降可忽略不计，试分别画出输出电压u0的波形。[解]图1:习题14.3.2图(a)ui为正半周时，ui>E，D导通；uiE，D导通；ui0；PNP型；发射极电位最高，集电极电位最低，UBE<0。硅管：基极电位与发射极电位大约相差0.6V或0.7V；锗管：基极电位与发射极电位大约相差0.2V或0.3V。由此可知：晶体管I：NPN型，硅管，1−B、2−E、3−C；晶体管II：PNP型，锗管，1−C、2−B、3−E。14.5.3如何用万用表判断出一个晶体管是NPN型还是PNP型？如何判断出管子的三个管脚？锗管或硅管又如何通过实验区别出来？[解](1)先判断基极将插入万用表“-”（实为表内电源正极）插孔的测试笔轮流接任一管脚，而后将另一测试笔分别接另外两个管脚，如果两次测得管脚间的电阻同为低电阻（BE极间和BC极间的PN结上加正向电压）或同为高电阻（上述极间的PN结上加反向电压），则接万用表“-”插孔的是基极。(2)判断是NPN型管还是PNP型管在(1)中，测得管脚间的电阻同为低电阻时，则为NPN型管；测得同为高电阻时，则为PNP型。(3)判断集电极对已知的NPN型管或PNP型管照图5所示的两种方法接线，未知管图5:习题14.5.3图脚1和2用测试笔分别接万用表的“+”，“-”插孔（注意，“-”插孔接表内电7 源的正极），比较两种接法1，2管脚间的电阻高低。对NPN型管，电阻较低时接“-”插孔的是集电极；对PNP型管，电阻较低时接“+”插孔的是集电极。(4)判断是锗管还是硅管B，E极间正向压降在0.6∼0.7V时为硅管；在0.2∼0.3V时为锗管。14.5.4图6:习题14.5.4图7[解]在图6所示的各个电路中，试问晶体管工作于何种状态？设UBE=0.6V。7计算结果见下表。B=β(a)管(b)管(c)管UCCIC(sat)≈RC12mA8mAI0IC(sat)0.24mA0.2mAIB6−0.650mA=0.11mA12−0.647mA=0.24mAIB<0状态IBI0饱和截止BB7 7 目录第15.9.2题..............................13第15.9.3题..............................14第15章基本放大电路3第15.2节放大电路的静态分析......................3第15.2.3题..............................3第15.3节放大电路的动态分析......................3第15.3.2题..............................3第15.3.3题..............................4第15.3.4题..............................5第15.3.5题..............................6第15.4节静态工作点的稳定........................6第15.4.2题..............................6第15.4.5题..............................7第15.6节射极输出器............................9第15.6.1题..............................9第15.6.2题..............................9第15.7节差分放大电路..........................11第15.7.3题..............................11第15.9节场效晶体管及其放大电路....................1315 ListofFigures1习题15.2.3图................................32习题15.3.3图................................43习题15.3.5图................................64习题15.4.5图................................85习题15.6.1图................................96习题15.6.2图................................107习题15.7.3图................................118习题15.9.2图................................139习题15.9.2图................................1415 15基本放大电路15.2放大电路的静态分析15.2.3在图1中，若UCC=10V，今要求UCE=5V，IC=2mA，试求RC和RB的阻值。设晶体管的β=40。[解]图1:习题15.2.3图由UCE=UCC−RCIC可求15RC=UCC−UCEIC=10−5Ω=2.5kΩ2×10−315IC215IB≈=mA=0.05mAβ4015RB≈UCCIB10=kΩ=200kΩ0.051515.3放大电路的动态分析15.3.2在习题1图所示的固定偏置放大电路中，UCC=9V，晶体管的β=20，IC=1mA。今要求|Au|≤100，试计算RC，RB及UCE。15 [解]IBRB≈≈rbe=|Au|=RCUCE==15.3.3IC1=mA=0.05mAβ2015UCCIB9=kΩ=180kΩ0.052615[200+(20+1)×1.05]Ω=720Ω=0.72kΩβRC15rbe(空载时|Au|最大)15|Au|rbeβ=100×0.7220kΩ=3.6kΩ15UCC−RCIC=(9−3.6×1)V=5.4V有一放大电路如习题1图所示，其晶体管的输出特性以及放大电路的交、直流负载线如图2所示。试问：(1)RB,RC,RL各为多少？(2)不产生失真的最大输入电压UiM为多少？(3)若不断加大输入电压的幅值，该电路首先出现何种性质的失真？调节电路中哪个电阻能消除失真？将阻值调大还是调小？(4)将电阻RL调大，对交、直流负载线会产生什么影响？(5)若电路中其他参数不变，只将晶体管换一个β值小一半的管子，这时IB，IC，UCE及|Au|将如何变化？[解]图2:习题15.3.3图由图2可知，静态值为15电源电压为电流放大系数为IC=2mA,IB=40µA,UCE=5VUCC=10V15β=ICIB2=0.04=5015 15(1)RB≈UCCIB10=kΩ=250kΩ0.0415RC=由交流负载线可得UCC−UCEIC=10−5kΩ=2.5kΩ215由此得R1tanα0=,0L2=RL8−51L,R00L=1.5kΩ15R0RCRLLRL=RCR0=2.5×1.5kΩ=3.75kΩ15RL=C(2)由图2可知+RLRC−R02.5−1.5158−UCEQ=(8−5)V=3VUCEQ−UCES=(5−0.3)V=4.7V不失真的最大输出电压约为UoM=3V，先求出|Au|后，再求不产生失真的最大输入电压UiM26(mV)2615Irbe=200(Ω)+(1+β)E=[200+(1+50)(mA)]Ω=0.86kΩ×215|Au|=于是βR0Lrbe=50×1.50.86UiM==87UoM|Au|3=V=34.5mV8715(3)首先产生截止失真，这时可调节RB，减小其阻值以增大IB，将静态工作点Q上移一点。(4)将RL阻值增大，不影响直流负载线，通过Q点的交流负载线与横轴的α0角将有所减小。(5)IB不变，IC约减小一半，UCE增大，|Au|将减小一半。15.3.4已知某放大电路的输出电阻为3.3kΩ，输出端开路电压的有效值Uo0=2V，试问该放大电路接有负载电阻RL=5.1kΩ时，输出电压将下降到多少？[解]15rUoL=o或RLRL+RLrEo=o5.1RL+RLUo015rUoL=o+RLUo0=3.3+5.1×2V=1.2V15 15.3.5在图3中，UCC=12V，RC=2kΩ，RE=2kΩ，RB=300kΩ，晶体管的β=1550。电路有两个输出端。试求：(1)电压放大倍数Au1=出电阻ro1和ro2。[解]U˙o1U˙i和Au2=U˙o2U˙i；(2)输15图3:习题15.3.5图15IB=UCC−UBERB+(1+β)RE=12−0.6mA=0.028mA300+(1+50)×215IE=(1+β)IB=(1+50)×0.028mA=1.43mA26rbe=[200+(1+50)×1.43]Ω=1127Ω≈1.13kΩ从集电极输出：15Au1=U˙o1U˙ir=−beβRC+(1+β)RE=−50×2≈−11.13+(1+50)×215ro1≈RC=2kΩ从发射极输出：Au2=U˙o2U˙iS=rbe(1+β)RE1+(1+β)RE≈15ro2≈rbe+R0βrbe≈β1130=50SΩ=22.6Ω15S式中，R0=RS//RB，设信号源内阻RS≈0，则R0≈0。1515.4静态工作点的稳定15.4.2在教材图15.4.1所示的分压式偏置放大电路中，已知UCC=24V，RC=3.3kΩ，RE=1.5kΩ，RB1=33kΩ，RB2=10kΩ，RL=5.1kΩ，β=66，并15 设RS≈0。(1)试求静态值IB，IC和UCE；(2)画出微变等效电路；(3)计算晶体管的输入电阻rbe；(4)计算电压放大倍数Au；(5)计算放大电路输出端开路时的电压放大倍数，并说明负载电阻RL对电压放大倍数的影响；(6)估算放大电路的输入电阻和输出电阻。[解](1)15VB=UCCRB1+RB224RB2=33+10×10V=5.58V15IC≈IE=VB−UBERE=5.58−0.6mA=3.32mA1.515IB≈IC=β3.32mA=0.05mA6015UCE=UCC−(RC+RE)IC=[24−(3.3+1.5)×3.32]V=8.06V(2)I26(mV)15rbe=200(Ω)+(1+β)E(mA)15(3)26=[200+(1+66)×3.32]Ω=0.72kΩ1515Au=−β0RLrbe=−66×?3.3×5.1?3.3+5.1×10.72=−183.715(4)15urA=−βRCbe3.3=−66×0.72=−302.515(5)ri=rbe//RB1//RB2≈rbe=0.72kΩro≈RC=3.3kΩ15.4.5设计一单管晶体管放大电路，已知RL=3kΩ。要求|Au|≥60，ri≥1kΩ，ro<3kΩ，工作点稳定。建议选用高频小功率管3GD100，其技术数据见教材附录C，β值可选在50∼100之间。最后核查静态工作点是否合适。求得的各电阻值均采用标称值（查教材附录H）。[解]15 图4:习题15.4.5图(1)选择放大电路和晶体管要求工作点稳定，可选用分压偏置放大电路（教材图15.4.1），选UCC=12V；按建议选用晶体管3GD100，设β=50；并设|Au|=60，ri=1kΩ。(2)参数计算15beI由式r≈[200+(1+β)26E]Ω≈ri可求1526(1+β)26×5115IC≈IE≈|u|rL由式A=βR0可求be=mA=1.66mAri−2001000−20060×115L=kΩ=1.2kΩ50RCRLRR015R0L=C即+RL15设VB=4VRC=LR0RLLRL−R0=1.2×33−1.2kΩ=2kΩ15RE=VB−UBEIE=4−0.6kΩ2kΩ≈1.6615基极电流IB≈IC=β1.66mA=0.033mA5015设I2=10IB，即得RB2=I2=10×0.033mA=0.33mA≈I1VB=4kΩ=12.12kΩ(取12kΩ)I20.3315RB1=UCC−VBI1=12−4kΩ=24.24kΩ(取24kΩ)0.3315 (3)核查静态工作点由UCE=UCC−(RC+RE)IC做直流负载线(图4)IC=0UCE=UCC=12VUCC1215RUCE=0IC=C+RE=mA=3mA2+215UCE=[12−(2+2)×1.66]V=5.4V静态工作点合适，在小信号情况下，不会产生失真。15.6射极输出器15.6.1在图5所示的射极输出器中，已知RS=50Ω，RB1=100kΩ，RB2=30kΩ，RE=1kΩ，晶体管的β=50，rbe=1kΩ，试求Au，ri和ro。[解]图5:习题15.6.1图15Au=rbe(1+β)RE+(1+β)RE=(1+50)×1=0.981+(1+50)×115ri=RB1//RB2//[rbe+(1+β)RE]=16kΩ15ro≈式中Srbe+R0β1000+50=50Ω=21Ω15R0S=RS//RB1//RB2≈50Ω15.6.2两级放大电路如图6所示，晶体管的β1=β2=40，rbe1=1.37kΩ，rbe2=0.89kΩ。(1)画出直流通路，并估算各级电路的静态值(计算UCE1时忽略IB2)；15 (2)画出微变等效电路，并计算Au1，Au2和Au；(3)计算ri和ro。[解]图6:习题15.6.2图15(1)前极静态值VB1=2033+8.2×8.2V=4V4−0.615IC1≈IE1=3+0.39mA=1mA115IB1≈mA=25µA4015后极静态值UCE1≈20−(10+3+0.39)×1=6.6V15IC2≈IE2=1.8UC1−UBE2RE2=(20−10×1)−0.6mA=1.8mA5.115IB2=mA=45µA4015UCE2=(20−5.1×1.8)V=10.8V(2)前级电压放大倍数15u1−1L−×R01A=β=40E1rbe+(1+β1)R009.11.37+(1+40)×0.39=−2115式中?RE2RL?R015L1=RC1//后级电压放大倍数rbe2+(1+β2)·RE2+RL15Au2=(1+β2)R0LLrbe2+(1+β2)R0=(1+40)×2.50.89+(1+40)×2.5=0.9915两级电压放大倍数Au=Au1·Au2=−21×0.99=−20.815 (3)15E1ri=ri1=RB1//RB2//[rbe1+(1+β1)R00]=4.77kΩ15ro=ro2≈rbe2+RC1β20.89+10=kΩ=272Ω4015前级的集电极电阻RC1即为后级的基极电阻。从本例的两级放大电路看，提高了输入电阻，降低了输出电阻。15.7差分放大电路15.7.3在图7所示的差分放大电路中，β=50，UBE=0.7V，输入电压ui1=7mV，ui2=3mV。(1)计算放大电路的静态值IB，IC及各电极的电位VE，VC和VB；(2)把输入电压Ui1，ui2分解为共模分量uic1，uic2和差模分量uid1，uid2；(3)求单端共模输出uoc1和uoc2；(4)求单端差模输出uod1和uod2；(5)求单端总输出uo1和uo2；(6)求双端共模输出uoc，双端差模输出uod和双端总输出uo。[解]图7:习题15.7.3图(1)静态时，ui1=ui2=0，由教材图15.7.5的单管直流通路可得RBIB+UBE+2REIE=UEEUEE−UBE15RIB=B+2(1+β)RE15 于是IB=6−0.7A10×103+2×(1+50)×5.1×10315(2)=0.01×10−3A=0.01mAIC=βIB=50×0.01mA=0.5mAIE=(1+β)IB=51×0.01mA=0.51mAVC=UCC−RCIC=[6−5.1×103×0.5×10−3]V=3.45VVE=−6+2REIE=[−6+2×5.1×103×0.51×10−3]V=−0.798VVB=−RBIB=−10×103×0.01×10−3V=−0.1V15uic1=uic2=ui1+ui2=2ui1−ui27+3mV=5mV27−315uid1=−uid2=(3)由习题15.7.2所证明的公式得出=mV=2mV22RC15Ruoc1=uoc2=−βB式中+rbe+2(1+β)RE26uic115于是(4)rbe=[200+(1+50)×0.51]Ω=2.8kΩ5.1uoc1=uoc2=−50×10+2.8+2(1+50)×5.1×5mV=−2.39mV15(5)uod1=−Ruod2=−RβRCB+rbeβRCB+rbeu=−50×5.1×2mV=−39.8mVid110+2.8id210+2.8u=−50×5.1×(−2)mV=+39.8mV1515(6)uo1=uoc1+uod1=[(−2.39)+(−39.8)]mV=−42.2mVuo2=uoc2+uod2=[(−2.39)+39.8]mV=+37.4mVuoc=uoc1−uoc2=0uod=uod1−uod2=(−39.8−39.8)mV=−79.6mVuo=uo1−uo2=(−42.2−37.4)mV=−79.6mV=uod15 S15.9场效晶体管及其放大电路15.9.2在图8所示的源极输出器中，已知UDD=12V，RS=12kΩ，RG1=1MΩ，RG2=500kΩ，RG=1MΩ。试求静态值、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。设VG≈VS，gm=0.9mA/V。[解]图8:习题15.9.2图RG2UDD15RVS≈VG=G1+RG215=500×121000+500V=4V15UDS=UDD−VS=(12−4)V=8V15ID=V4×=A=0.3310−3RS12×103˙A=0.33mA15U˙ogmUgsRSgmRS15Au=U˙i=U˙gs+gmU˙gsRS=1R≈1+gmS15ri=RG+(RG1//RG2)=求输出电阻ro（图9）：?1+1×0.5?1+0.5MΩ=1.33MΩ15将输入端短路（设信号源内阻很小，略去），输出端加一交流电压U˙o（如接有负载电阻RL，则除去），可求电流15I˙o=而U˙oRS−I˙d=U˙oRS−gmU˙gs1515则I˙o=U˙oRSU˙gs=−U˙o1+gmU˙o=(gm+)U˙oRS15 图9:习题15.9.2图15故ro=1U˙oI˙o1=1R(gm+)S1g=//RSm15g当RS?时m1ro≈g15m在本题中15RS=12kΩ故11==1.1kΩgm0.915ro≈1.1kΩ15.9.3场效晶体管差分放大电路如教材图15.11所示，已知gm=1.5mA/V，求电压uo放大倍数Au=。ui[解]uo与ui反相，所以uo1115Au=ui=−2gmRD=−2×1.5×15=−11.2515 15 目录第16章集成运算放大器3第16.2节运算放大器在信号运算方面的应用...............3第16.2.2题..............................3第16.2.3题..............................3第16.2.5题..............................4第16.2.6题..............................5第16.2.10题.............................5第16.2.12题.............................6第16.2.13题.............................7第16.2.15题.............................8第16.2.17题.............................9第16.2.18题.............................9第16.2.20题.............................10第16.2.22题.............................11第16.2.25题.............................12第16.3节运算放大器在信号处理方面的应用...............13第16.3.3题..............................135 ListofFigures1习题16.2.2图................................32习题16.2.3图................................43习题16.2.5图................................54习题16.2.6图................................55习题16.2.10图...............................66习题16.2.12图...............................67习题16.2.13图...............................78习题16.2.15图...............................89习题16.2.17图...............................910习题16.2.18图..............................1011习题16.2.18图..............................1012习题16.2.20图..............................1113习题16.2.22图..............................1114习题16.2.25图..............................1215习题16.3.3图...............................1316习题16.3.3图...............................145 16集成运算放大器16.2运算放大器在信号运算方面的应用16.2.2在图1所示的同相比例运算电路中，已知R1=2kΩ，RF=10kΩ，R2=2kΩ，R3=18kΩ，ui=1V，求uo。[解]图1:习题16.2.2图5Ru+=R32ui+R31=18×2+18V=0.9V55于是得?uo=1+RF?R1?u+=1+10?2×0.9V=5.4V516.2.3为了获得较高的电压放大倍数，而又可避免采用高值电阻RF，将反相比例运算电路改为图2所示的电路，并设RF?R4，试证：5uuoAuf=iRF?R=−1R3?1+R455[证]因i1≈if，u−≈u+=0故得uiuARR=−1FRFuA=−Rui515 图2:习题16.2.3图又if+i3=i4或i1+i3=i45将uA代入，整理后得uiuo−uA=uA+R1R3R455uo=−RFR4+R3(RF+R4)uRRi514因RF?R4，故5uo=−RFR4+RFR3uRRi514于是得出5uouAuf=iRF?R=−1R3?1+R4516.2.5电路如图3所示，已知ui1=1V，ui2=2V，ui3=3V，ui4=4V，R1=R2=2kΩ，R3=R4=RF=1kΩ，求uo。[解]应用结点电压法求u+：5u+=ui3+ui4R3R43+4=V=3.5V51+12R3R45 图3:习题16.2.5图5应用叠加原理求uo：uo=?1+RF?R1//R2u+−RFui1−R1RRFui225??=1+1?1×3.5−12×1−1?2×2V5=5.5V16.2.6求图4所示电路的uo与ui的运算关系式。[解]图4:习题16.2.6图5o1Riu=−RFu1R2RF5RRuo=−uo1−uo1=−uo1−uo1=−2uo1=ui116.2.10图5是利用两个运算放大器组成的具有较高输入电阻的差分放大电路。试求出uo与ui1、ui2的运算关系式。5 [解]图5:习题16.2.10图1010uo=?KR2?1+R2ui2−KR2R2uo110?=(1+K)ui2−K1+R1/K?R1ui110=(1+K)ui2−(1+K)ui1=(1+K)(ui2−ui1)16.2.12为了用低值电阻实现高放大倍数的比例运算，常用一T形网络代替RF，电路如图6所示。试证明10[证]图中，i1=i2uoR2+R3+R2R3/R4Ru=−i110图6:习题16.2.12图10 即uiuDR=−R12R2RuD=−ui1又i3=i2+i4=i1+i4uD−uo=uiuDR3R1−R4uouDuiuD=−+−10DR将u=−R21ui代入，则−R3R3R1R41010uo−R3R2=uiR1R31R+ui1R2+uiR1R410uo=−=−R2R4+R3R4+R2R3uRRi14iR2+R3+R2R3/R4uR116.2.13电路如图7所示，试证明uo=2ui。[证]图7:习题16.2.13图10 uo2=?R?1+=Rui2=2ui210uo1−ui1Rui1−uo2R10于是得出uo=uo1=2ui1−2ui2=2(ui1−ui2)=2ui1016.2.15电路如图8所示，试证明iL=[证]ui。RL10A1接成同相比例运算电路；A2为电压跟随器，uo2=uo。图8:习题16.2.15图10ui−uo2ui−uo210u1+=R2+R3R3+uo2=10+10×10+uo210=ui+uo210?RF??10?ui+uo10uo1=1+u1+=1+110210=ui+uoRuo1−uoui+uo−uoui10RiL===LRLRL10 16.2.17在图9所示的电路中，电源电压为+15V，ui1=1.1V，ui2=1V。试问接入输入电压后，输出电压uo由0上升到10V所需的时间。[解]运算放大器A1接成差分运算电路，A2为一积分运算电路。图9:习题16.2.17图10由A1可得?RF?R3RF10Ruo1=1+1RR2+R3ui2−ui1110由A2可得=RFR1(ui2−ui1)=2010(1−1.1)V=−0.2V101Z4Fuo=−RCo1RCudt=−uo1t4F10=uo由0上升到10V所需时间为0.220×103×1×10−6tV=10tV1010t=uo1010=s=1s101016.2.18按下列运算关系式画出运算电路，并计算各电阻值：(4)uo=0.5ui；(5)uo=2ui2−ui1。已知RF=10kΩ。[解](4)电路如图10所示10oRo1Ru=−R11u=−R1−1(RFR1RFRui)=ui110 图10:习题16.2.18图图11:习题16.2.18图10得RF=0.5R1R1RF=0.510=kΩ=20kΩ0.51010(5)电路如图11所示得?uo=1+RF?R1ui2−RRFui1=2ui2−ui11101+RF=2RF=1R1R1R1=RF=10kΩ16.2.20在教材图16.2.9所示的积分运算电路中，如果R1=50kΩ，CF=1µF，ui如图12(a)所示，试画出输出电压uo的波形。[解](1)t=0∼10ms时：101Z1Fuo=−RC1Zuidt=−50×103×1×10−655dtV10=−50×103×1×10−6tV=−100tV10 图12:习题16.2.20图图13:习题16.2.22图11(2)t=10∼20ms时1Z1Fuo=−RC(−5)dt=100t+K图13:习题16.2.22图11图13:习题16.2.22图11当t=10ms=1100s时，uo=−1V，故K=−2。于是得uo=(100t−2)V图13:习题16.2.22图11uo的波形如图12(b)所示。16.2.22在图13中，求uo。[解]图13:习题16.2.22图11 i=ic+if图14:习题16.2.25图12ui−ucducuc=C+图14:习题16.2.25图12RdtRduc图14:习题16.2.25图12ui=RC+2ucdt图14:习题16.2.25图12解之，得32t图14:习题16.2.25图12uc=(1e−RC−24R)mV图14:习题16.2.25图12uo=−Ruc=−4uct2=6(e−RC−1)mV16.2.25图14是应用运算放大器测量小电流的原理电路，试计算电阻RF1∼RF5的阻值。输出端接有满量程5V，500µA的电压表。[解]图14:习题16.2.25图12 Uo5315RF1==Ω=110Ω=1kΩ×I15×10−315IRF2=Uo−RF1=2?53?0.5×10−3−1×10Ω15=9×103Ω=9kΩUo?53?15IRF3=−(RF1+RF2)=330.1×10−3−(1+9)×10Ω15=40×10Ω=40kΩUo?53?15IRF4=−(RF1+RF2+RF3)=40.05×10−3−(1+9+40)×10Ω15=50×103Ω=50kΩUo15RF5=−(RF1+RF2+RF3+RF4)I515?5=0.01×10−3?−(1+9+40+50)×103Ω15=400×103Ω=400kΩ16.3运算放大器在信号处理方面的应用16.3.3图15是火灾报警电路的方框图。ui1和ui2分别来自两个温度传感器，它们安装在室内同一处：一个安装在塑料壳内，产生ui1；另一个安装在金属板上，产生ui2。无火情时，ui1=ui2，声光报警电路不响不亮。一旦发生火情，安装在金属板上的温度传感器因金属板导热快而温度升高较快，而另一个温度上升较慢，于是产生差值电压(ui2−ui1)，当这差值电压增高到一定数值时，发光二极管发亮，蜂鸣器发响，同时报警。请按图示方框图设计电路。[解]所设计火灾报警电路如图16所示，请自行读图分析。图15:习题16.3.3图15 图16:习题16.3.3图15 15 目录第17.3.1题..............................5第17.3.4题..............................6第17章电子电路中的反馈3第17.2节放大电路中的负反馈......................3第17.2.1题..............................3第17.2.3题..............................3第17.2.5题..............................3第17.2.6题..............................4第17.2.7题..............................4第17.3节振荡电路中的正反馈......................57 ListofFigures1习题17.2.1图................................32习题17.2.3图................................43习题17.3.1图................................57 17电子电路中的反馈17.2放大电路中的负反馈17.2.1试判别图1所示的放大电路中引入了何种类型的交流反馈。[解]图中RF为反馈电阻。设在ui的正半周，晶体管各级交流电位的瞬时极性为图1:习题17.2.1图B1(⊕)−→C1(?)−→B2(?)−→E2(?)−→B1(⊕)即可看出，发射极E2交流电位的负极性反馈到基极B1，降低了B1的交流电位，使Ube1减小，故为负反馈。另外，反馈电路从发射极引出，引入到基极，故为并联电流反馈。17.2.3为了实现下述要求，在图2中应引入何种类型的负反馈？反馈电阻RF应从何处引至何处？(1)减小输入电阻，增大输出电阻；(2)稳定输出电阻，此时输入电阻增大否？[解](1)RF应从E3引至B1，并联电流负反馈；(2)RF应从C3引至E1，串联电压负反馈，此时输入电阻增大了。17.2.5当保持收音机收听的音量不变时，能否在收音机的放大电路中引入负反馈来减小外部干扰信号的影响？负反馈能不能抑制放大电路内部出现的干扰信号？7 图2:习题17.2.3图[解]收音机的放大电路中引入负反馈后，对外来正常信号和干扰信号的放大倍数同时降低，不能保持音量不变。但引入适当的负反馈能抑制放大电路内部出现的干扰信号。17.2.6有一负反馈放大电路，已知A=300，F=0.01。试问：(1)闭环电压放大倍数Af为多少？(2)如果A发生±20%的变化，则Af的相对变化为多少？[解](1)A300Af=1+AF=1+300×0.01=757(2)∆Af=∆A17AfA·1+(A+∆A)F1=±20%×1+(300±300×20%)×0.01=+4.34%和−5.88%17.2.7有一同相比例运算电路，如教材图17.2.1所示。已知Auo=1000，F=+0.049。如果输出电压uo=2V，试计算输入电压ui，反馈电压uf及净输入电压ud。7 [解]7Auf=Auo1+Auouo1000==20F1+1000×0.04927ui=Auf=V=0.1V207uf=uoF=2×0.049V=0.098Vud=ui−uf=(0.1−0.098)V=0.002V17.3振荡电路中的正反馈17.3.1图3是用运算放大器构成的音频信号发生器的简化电路。(1)R1大致调到多大才能起振？(2)RP为双联电位器，可从0调到14.4kΩ，试求振荡频率的调节范围。[解]图3:习题17.3.1图(1)电压放大倍数按同相输入计算，即RFAuf=1+R1因为产生振荡的最小电压放大倍数为3，所以RF≥2R1。刚起振时，振荡幅度小，不足以使二极管导通，这时RF=RF1+RF2=3kΩ，所以R1≤1.5kΩ时才能起振。7 (2)振荡频率为1f0=2πRC717.3.4当将RP调到最小时，f0最大，即1f0max=2π×1.6×103×0.1×10−6Hz=995.2Hz≈1000Hz当将RP调到最大时，f0最小，即1f0min=2π×16×103×0.1×10−6Hz=99.5Hz≈100Hz7在调试教材图17.3.3所示电路时，试解释下列现象：(1)对调反馈线圈的两个接头后就能起振；(2)调RB1，RB2或RE的阻值后就能起振；(3)改用β较大的晶体管后就能起振；(4)适当增加反馈线圈的圈数后就能起振；(5)适当增大L值或减小C值后就能起振；(6)反馈太强，波形变坏；(7)调整RB1，RB2或RE的阻值后可使波形变好；(8)负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。[解释](1)原反馈线圈接反，对调两个接头后，满足相位条件；(2)调阻值后，使静态工作点合适，以满足起振条件；(3)改用β较大的晶体管，以满足幅度条件；(4)增加反馈线圈的圈数，即增大反馈量，以满足幅度条件；(5)因为LC并联电路在谐振时的等效阻抗模为L|Z0|=RC当适当增大L值或减小C值后，可使|Z0|增大，因而就增大了反馈幅度，容易起振；(6)反馈线圈Lf的圈数过多或管子的β太大，使反馈太强而进入非线性区，使波形变坏；(7)调阻值，使静态工作点在线性区，使波形变好；(8)负载大，就是增大了LC并联电路的等效电阻R。R的增大，一方面使|Z0|减小，因而使反馈幅度减小，不易起振；也使品质因数Q减小，因而降低了选频性，使波形变坏。7 7 目录第18章直流稳压电源3第18.1节整流电路.............................3第18.1.1题..............................3第18.1.2题..............................3第18.1.3题..............................4第18.1.7题..............................4第18.1.8题..............................5第18.2节滤波器..............................5第18.2.4题..............................5第18.3节直流稳压电源..........................6第18.3.1题..............................6第18.3.4题..............................7第18.3.6题..............................79 ListofFigures1习题18.1.1图................................32习题18.1.7图................................43习题18.2.4图................................64习题18.3.1图................................65习题18.3.6图................................89 18直流稳压电源18.1整流电路18.1.1在图1中，已知RL=80Ω，直流电压表V的读数为110V，试求：(1)直流电流表A的读数；(2)整流电流的最大值；(3)交流电压表V1的读数；(4)变压器二次侧电流的有效值。二极管的正向压降忽略不计。[解]图1:习题18.1.1图9(1)(2)RoI=UoL110=A=1.38A809Iom=πIo=3.14×1.38A=4.33A9(3)Uo1109(4)U1=0.45=0.45V=244.4V9I=1.57Io=1.57×1.38A=2.16A18.1.2在教材图18.1.1所示的单相半波整流电路中，已知变压器二次侧电流的有效值U=30V，负载电阻RL=100Ω，试问：(1)输出电压和输出电流的平均值Uo和Io各为多少？(2)若电源电压波动±10%，二极管承受的最高反向电压为多少？[解]9 (1)Uo=0.45U=0.45×30V=13.5V9(2)Io=Uo13.5=A=0.135ARL1009UDRM=1.1√2U=1.1×1.414×30V=46.7V18.1.3若采用教材图18.1.3所示的单相桥式整流电路，试计算上题。[解](1)Uo=0.9U=0.9×30V=27V9(2)Io=Uo27=A=0.27ARL1009UDRM=1.1√2U=1.1×1.414×30V=46.7V18.1.7图2是二倍压整流电路，Uo=2√2U，试分析之，并标出Uo的极性。[分析]当u在正半周时，D1导通，D2截止，C1被充电到u的最大值√2U（极性左正图2:习题18.1.7图右负）。到u负半周时，D1截止，D2导通，u和C1两端电压相加。这时，电源一方面经D2供给RL电流，同时经D2给C2充电，充到等于u的最大值√2U和C1两端电压之和。由于C1放电很慢，其上电压近似为√2U。因此，C2两端电压接近2√2U（极性下正上负），此即为RL上的电压Uo。当D2截止时，C2通过RL放电，但因一般RL阻值较大，放电时间常数很大，所以C2两端电压Uo衰减很小，9 基本维持在2√2U值。由于Uo基本上为变压器二次绕组电压最大值的两倍，故称为二倍压整流电路。倍压整流电路中，每个二极管所承受的最大反向电压为2√2U，电容C1的耐压应大于√2U，C2的耐压应大于2√2U。18.1.8有一电解电源，采用三相桥式整流。如要求负载直流电压Uo=20V，负载电流Io=200A，(1)试求变压器容量为多少千伏安；(2)选用整流元件。考虑到变压器二次绕组和管子上的压降，变压器的二次侧电流要加大10%。[解]查教材表18.1.1(1)变压器二次侧相电压的有效值为9U=Uo2.3420=2.34V=8.55V9考虑到变压器二次绕组和管子上的压降，变压器的二次侧电压要加大10%，即U=1.1×8.55V=9.4V变压器二次侧相电流的有效值为I=0.82Io=0.82×200A=164A三相变压器的容量为S=3UI=3×9.4×164V·A=4624.8V·A≈4.6kV·A取5kV·A容量的变压器。(2)通过每管的电流平均值为11ID=3Io=3×200A=66.7A管子截止时承受的最高反向电压为UDRM=2.45U=2.45×9.4V=23V可选用100A、50V的整流管。18.2滤波器18.2.4在图3具有π形RC滤波器的整流电路中，已知交流电压U=6V，今要求负载输出电压Uo=6V，负载输出电流Io=100mA，试计算滤波电阻R。[解]9 −图3:习题18.2.4图取Uc1=1.2U=1.2×6V=7.2V9故R=Uc1−UoIo7.26=100×10−3Ω=12Ω918.3直流稳压电源18.3.1稳压二极管稳压电路如图4所示，已知u=28.2sinωtV，Uo=6V，RL=2kΩ，R=1.2kΩ。试求：(1)S1断开，S2合上时的UI和IZ；(2)S1和S2均合上时的UI和IZ，并说明R=0和DZ接反两种情况下电路能否起稳压作用。[解]图4:习题18.3.1图(1)S1断开，S2合上，此时无电容滤波9UI=0.9U=0.9×28.2√2V=0.9×20V=18V9UI−Uo18−6−39IR==A=1010×R1.2×103Uo6A=10mA9Io==A=310−3×RL2×103A=3mA9IZ=IR−Io=(10−3)mA=7mA9 (2)S1和S2均合上，此时带电容滤波UI=1.2U=1.2×20V=24V9IR=IoUI−UoRLmA=24−6A=15×10−31.2×103A=15mA9=3IZ=IR−Io=(15−3)mA=12mA如R=0，因UI=24V，它直接加在UZ为6V的稳压管上，引起很大的反向击穿电流而使稳压管损坏。一般而言，R=0，电路失去稳压作用。如将DZ反接，Uo=0.7V，达不到输出6V的要求。18.3.4电路如教材图18.3.3所示。已知UZ=6V，R1=2kΩ，R2=1kΩ，R3=2kΩ，U1=30V，T的电流放大系数β=50。试求：(1)电压输出范围；(2)当UO=15V，RL=150Ω时，调整管T的管耗和运算放大器的输出电流。[解](1)求电压输出范围电位计R1调到最上端UOmin=UZ=6V9电位计R1调到最下端UOmax=故Uo的输出范围为6∼18V。R1+R2R2UZ=2+11×6V=18V9(2)求T的管耗和运算放大器的输出电流由于RL比R1，R2，R3都小的多，故9T的管耗为I≈I≈UoCoRL15=A=0.1A=100mA1509PC=UCEIC=(30−15)×0.1W=1.5W运算放大器的输出电流为9IB=IC=β100mA=2mA50918.3.6在图5中，试求输出电压Uo的可调范围为多少？[解]运算放大器接成电压跟随器，输出端电位（即W7805的3端电位）和同相输入端电位相同，而u+≈u−，故图中UXX=5V。9 图5:习题18.3.6图9R1+Rp+R23.3+5.1+3.39UOmin=R1+RpUXX=5.1+3.3×5V=6.96V9UOmax=R1+RP+R2R1UXX=3.3+5.1+3.33.3×5V=17.73V9 9 目录第20章门电路和组合逻辑电路4第20.2节基本门电路及其组合......................4..............................4第20.2.3题第20.3节TTL门电路............................4..............................4第20.3.2题第20.6.1题..............................7第20.6.3题..............................8第20.6.4题..............................9第20.6.5题..............................10第20.6.10题.............................11第20.6.13题.............................12第20.6.14题.............................13第20.7节加法器..............................14第20.7.1题..............................14第20.7.2题..............................14第20.8节编码器..............................16第20.8.1题..............................16第20.9节译码器和数字显示........................17第20.9.2题..............................17第20.9.4题..............................19第20.9.5题..............................20第20.5节逻辑代数.............................5第20.5.5题..............................5第20.5.6题..............................5第20.5.7题..............................5第20.6节组合逻辑电路的分析和综合...................722 ListofTables1逻辑状态表................................72逻辑状态表................................83逻辑状态表................................94逻辑状态表................................115逻辑状态表................................126逻辑状态表................................137逻辑状态表................................158逻辑状态表................................169编码表...................................1710状态表..................................1811逻辑状态表................................2022 ListofFigures1习题20.2.3图................................42习题20.3.2图................................43习题20.5.7图................................64习题20.5.7图................................65习题20.6.1图................................86习题20.6.3图................................87习题20.6.4图................................98习题20.6.5图................................109习题20.6.10图...............................1110习题20.6.13图..............................1211习题20.6.14图..............................1412习题20.7.2图...............................1613习题20.8.1图...............................1714习题20.9.2图...............................1815习题20.9.4图...............................2022 20门电路和组合逻辑电路20.2基本门电路及其组合20.2.3在图1所示的门电路中，当控制端C=1和C=0两种情况时，试求输出Y的逻辑式和波形，并说明该电路的功能。输入A和B的波形如图中所示。[解]由图得出Y的逻辑式图1:习题20.2.3图Y=AC·BCC=1Y=A·1=A=A传送信号AC=0Y=1·B=B=B传送信号B20.3TTL门电路20.3.2用内阻为50kΩ/V的万用表的直流电压挡(0∼10V)去测量TTL与非门的一个悬空输入端与“地”之间的电压值，在下列情况下，估计该表的读数。(1)其余输入端全悬空时；(2)其余输入端全接电源(+5V)时；(3)其余输入端全接“地”时；(4)其余输入端中有一个接“地”时；(5)其余输入端全接0.3V时。[解]根据教材21.4节的分析，可画图如图2所示：图2:习题20.3.2图22 20.5逻辑代数20.5.5应用逻辑代数运算法则化简下列各式：(1)Y=AB+AB+AB；(3)Y=(A+B)+AB；(5)Y=ABC+A+B+C+D.[解](1)Y=AB+AB+AB=AB+(A+A)B=AB+B=A+B(3)Y=(A+B)+AB=AB+AB=AB·AB=(A+B)(A+B)=AA+AB+AB+BB=AB+AB=A⊕B(5)Y=ABC+A+B+C+D=ABC+ABC+D=1+D=120.5.6应用逻辑代数运算法则推证下列各式：(3)AB+AB=AB+AB；(5)(A+B)+(A+B)+(AB)·(AB)=1。[解](3)AB+AB=AB+AB=AB·AB=(A+B)(A+B)=AA+AB+AB+BB=AB+AB(5)(A+B)+(A+B)+(AB)·(AB)=(AB)+(AB)+(AB)·(AB)=(AB)·(AB)+(AB)·(AB)=120.5.7应用卡诺图化简下列各式：(1)Y=AB+ABC+ABC；(3)Y=AB+BCD+ABD+ABCD。[解](1)将逻辑函数化为最小项表示式Y=AB+ABC+ABC=AB(C+C)+ABC+ABC=ABC+ABC+ABC+ABC22 图3:习题20.5.7图画出卡诺图，如图3所示。应用卡诺图化简，得Y=B(3)可用三种方法画卡诺图a用逻辑状态表四输入变量有16种组合，由每组输入变量取值求出输出变量Y为1或0，由逻辑式(3)得出的状态表如表1所示。　由逻辑状态表画出卡诺图，如图4所示。图4:习题20.5.7图b用最小项表达式将逻辑函数化为最小项表达式：Y=AB+BCD+ABD+ABCD=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD即可画出图4所示的卡诺图。22 ABCDY00000000100010000110010010101101100011101000110011101011011111001110111110011111表1:逻辑状态表c直接写入逻辑式第一项AB占最下行四个小方格；第二项BCD占最左列中间两个小方格；第三项ABD占第三行中间两个小方格；第四项ABCD占一个小方格。用卡诺图化简时，可将图中取值为1的小方格圈成三个圈，如图4所示，由此得出Y=AB+BC+AD20.6组合逻辑电路的分析和综合20.6.1(1)根据逻辑式Y=AB+AB列出逻辑状态表，说明其逻辑功能，并画出用与非门和非门组成的逻辑图；(2)将上式求反后得出的逻辑式具有何种逻辑功能？[解](1)逻辑状态表和逻辑图分别如表2和图5所示。22 图5:习题20.6.1图ABY001010100111表2:逻辑状态表(2)Y=AB+AB=AB·AB=(A+B)·(A+B)=AB+AB(1)是同或门Y=A?B，(2)是异或门Y=A⊕B。20.6.322[解]列出逻辑状态表，分析图6所示电路的逻辑功能。图6:习题20.6.3图Y=A⊕(BC+BC)=A(BC+BC)+A(BC+BC)22 ABCY00000011010101101001101011001111表3:逻辑状态表其逻辑状态如表3所示，它是一判奇电路。当输入有奇数个1时，输出为1，否则为0。20.6.4化简Y=AD+CD+AC+BC+DC，并用74LS20双4输入与非门组成电路。[解]图7:习题20.6.4图22 Y=AD+CD+AC+BC+DC=AD+C(D+D)+AC+BC=AD+C+AC+BC=AD+C(1+A)+BC=AD+C+BC=AD+C(1+B)=AD+C要用74LS20与非门组成电路，须将上式变换为与非门逻辑式Y=AD+C=AD+C=AD·C　用74LS20与非门的连线如图7所示。20.6.5某一组合逻辑电路如图8所示，试分析其逻辑功能。22[解]图8:习题20.6.5图22(1)由逻辑图列出逻辑状态表(如表4)所示8421编码表见教材表20.8.2，当十进制数5接高电平时，DCBA=0101，由图20.3.10分析，可知输出Y=1，发光二极管亮；当十进制数6接高电平时，DCBA=0110，Y=0，发光二极管不亮。22 十进制数DCBAY000000100011200100300111401000501011601100701111810000910011表4:逻辑状态表(2)分析逻辑功能由表4可知，凡是十进制的奇数接高电平时，Y=1，否则Y=0。故该电路为判奇电路。20.6.10旅客列车分特快、直快和普快，并依此为优先通行次序。某站在同一时间只能有一趟列车从车站开出，即只能给出一个开车信号，试画出满足上述要求的逻辑电路。设A，B，C分别代表特快、直快、普快，开车信号分别为YA，YB，YC。[解]图9:习题20.6.10图(1)列逻辑状态表（如表5所示）22 ABCYAYBYC000000001001010010011010100100101100110100111100表5:逻辑状态表(2)写逻辑式YA=ABC+ABC+ABC+ABC=AB(C+C)+AB(C+C)=AB+AB=A(B+B)=AYB=ABC+ABC=ABYC=ABC(3)画逻辑图(如图9所示)20.6.13某汽车驾驶员培训班进行结业考试，有三名评判员，其中A为主评判员，B和C为副评判员。在评判时，按照少数服从多数的原则通过，但主评判员认为合格，亦可通过。试用与非门构成逻辑电路实现此评判规定。[解]图10:习题20.6.13图(1)列逻辑状态表（如表6所示）当A、B、C为1时，认为合格；当A、B、C为0时，认为不合格。22 ABCY00000010010001101001101111011111表6:逻辑状态表(2)写逻辑式Y=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC=ABC+AB+AB=ABC+A=A+BC=A·BC或取Y=0列逻辑式：Y=ABC+ABC+ABC=AB+ABC=A(B+C)=A·BCY=A·BC(3)画逻辑图(如图10所示)20.6.14某同学参加四门课程考试，规定如下：(1)课程A及格得1分，不及格得0分；(2)课程B及格得2分，不及格得0分；(3)课程C及格得4分，不及格得0分；(4)课程D及格得5分，不及格得0分。若总得分大于8分(含8分)，就可结业。试用与非门实现上述要求的逻辑电路。[解]22 图11:习题20.6.14图(1)列逻辑状态表(如表7所示)(2)写逻辑式Y=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD==ACD+ACD+ABDCD+ABD=CD+ABD=ABD·CD(3)画逻辑图(如图11)20.7加法器20.7.1十六进制是“逢十六进一”，是以16为底数的计数体制，它有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F共十六个数码。试将(7E6AD)16转换为十进制数和二进制数。[解](7E6AD)16=7×164+14×163+6×162+10×161+13×160=458752+57344+1536+160+13=(517805)10(7E6AD)16=(01111110011010101101)220.7.2仿照全加器画出1位二进制数的全减器；输入被减数为A，减数为B，低位来的借位数为C，全减差为D，向高位的借位数为C1。22 ABCD总分Y000000000150001040001191010020010170011060011111110001010016010105010111011100301101811110701111121表7:逻辑状态表[解](1)列状态表根据二进制减法规则列出如表8所示的全减器逻辑状态表。(2)写逻辑式D=ABC+ABC+ABC+ABC=(AB+AB)C+(AB+AB)C=(A⊕B)·C+(A⊕B)·C=(A⊕B)⊕C=B⊕(A⊕C)C1=ABC+ABC+ABC+ABC=AC(B+B)+B(AC+AC)=AC+B·A⊕C=AC·B·A⊕C(3)画逻辑图(如图12所示)22 图12:习题20.7.2图ABCDC10000000111010110110110010101001100011111表8:逻辑状态表20.8编码器20.8.122效。[解]试设计一个4/2线二进制编码器，输入信号为I3，I2，I1，I0，低电位有22将4个输入信号编成对应的4个二进制代码输出，输出的应是2位(2n=4,n=2)二进制代码Y1Y0，它的4种组合表示4个输入信号。编码表如表9所示。由编码表写出Y1和Y0的逻辑式Y1=I3+I2=I3·I2Y0=I3+I1=I3·I122 图13:习题20.8.1图I3I2I1I0Y1Y2111000110101101110011111表9:编码表由逻辑式画出逻辑电路(如图13所示)。I0的编码是隐含的，当其它输入信号无效时，电路的输出就是I0的编码。20.9译码器和数字显示20.9.2试设计一个能驱动七段LED数码管的译码电路，输入变量A，B，C来自计数器，按顺序000∼111计数。当ABC=000时，全灭；以后要求依次显示H、O、P、E、F、U、L七个字母。[解](1)根据要求列出状态表（如表10所示）22 图14:习题20.9.2图输入输出ABCabcdefg00000000000010110111010111110001111001111001001111101100011111001111101110001110表10:状态表22 (2)由状态表写出各个输出变量的逻辑式a=ABC+ABC+ABC+ABC=AB+AB=AB·ABb=ABC+ABC+ABC+ABC=AC+BC=AC·BCc=ABC+ABC+ABC=ABC+BC=ABC·BCd=ABC+ABC+ABC+ABC=ABC+ABC+AB=ABC+A(B+C)=ABC+AB+AC=B(A+C)+AC=AB+AC+BC=AB·AC·BCe=f=ABCg=ABC+ABC+ABC+ABC=AC+AB=AC·AB(3)由逻辑式画出逻辑电路(如图14)20.9.422[解]试用74LS138型译码器实现Y=ABC+ABC+AB的逻辑函数。22将逻辑式用最小项表示Y=ABC+ABC+AB=ABC+ABC+ABC+ABC由教材表20.9.1得出Y0=ABCY3=ABCY6=ABCY7=ABC因此得出Y=Y0+Y3+Y6+Y7=Y0·Y3·Y6·Y7用74LS138型译码器实现上式的逻辑图如图15所示。22 图15:习题20.9.4图20.9.5试设计一个用74LS138型译码器监测信号灯工作状态的电路。信号灯有红(A)、黄(B)、绿(C)三种，正常工作时只能是红、绿、红黄、绿黄灯亮，其他情况视为故障，电路报警，报警输出为1。[解](1)按题意列出状态表(如表11所示)ABCY00010010010101101000101111001111表11:逻辑状态表(2)由状态表写出逻辑式Y=ABC+ABC+ABC+ABC22 由教材表20.9.1得出Y0=ABCY2=ABCY5=ABCY7=ABC由此得出Y=Y0+Y2+Y5+Y7=Y0·Y2·Y5·Y7(3)用74LS138型译码器实现监测信号灯的电路可参照上题的图15画出。22 22 目录第21章触发器和时序逻辑电路4第21.1节双稳态触发器..........................4第21.1.7题..............................4第21.1.8题..............................4第21.1.9题..............................5第21.1.10题.............................5第21.1.11题.............................7第21.2节寄存器..............................8第21.2.1题..............................8第21.3节计数器..............................8第21.3.1题..............................8第21.3.4题..............................11第21.3.5题..............................11第21.3.6题..............................12第21.3.8题..............................12第21.3.9题..............................13第21.6节应用举例.............................13第21.6.1题..............................13第21.6.3题..............................15第21.6.4题..............................16第21.6.5题..............................1612 ListofTables1状态表...................................52移位(右移)状态表.............................934位二进制减法计算器的状态表.....................104状态表...................................125状态表...................................136状态表...................................147六拍通电环形分配器的状态表......................158状态表...................................1712 ListofFigures1习题21.1.7图................................42习题21.1.8图................................43习题21.1.9图................................54习题21.1.9图................................65习题21.1.10图...............................66习题21.1.10图...............................67习题21.1.11图...............................78习题21.1.11图...............................79习题21.1.11图...............................810习题21.2.1图...............................811习题21.3.1图...............................912习题21.3.4图...............................1113习题21.3.5图...............................1114习题21.3.6图...............................1215习题21.3.8图...............................1316习题21.3.9图...............................1417习题21.6.1图...............................1518习题21.6.3图...............................1619习题21.6.4图...............................1620习题21.6.4图...............................1721习题21.6.5图...............................1812 21触发器和时序逻辑电路21.1双稳态触发器21.1.7根据图1(a)的逻辑图及图1(b)所示相应的CP，RD和D的波形，试画出Q1端和Q2端的输出波形，设初始状态Q1=Q2=0。[解]Q1和Q2的波形如图1(b)所示。图1:习题21.1.7图21.1.8电路如图2(a)所示，试画出Q1和Q2的波形。设两个触发器的初始状态均为0。[解]JK触发器在下降沿触发，D触发器在上升沿触发。也可先列出状态表图2:习题21.1.8图（如表1所示），而后由此在时钟脉冲CP的上升沿和下降沿处画出Q1和Q2的波12 形。如图2(b)所示。来两个时钟脉冲循环一次，输出的是正交波形。时钟脉冲数CPJ1=Q2K1=1D=Q1Q1Q2000110010→1111011→01101120→1010101→001100表1:状态表21.1.9图3所示电路是一个可以产生几种脉冲波形的信号发生器。试从所给时钟脉冲CP画出Y1、Y2、Y3三个输出端的波形。设触发器的初始状态为0。[解]图3:习题21.1.9图Y1=QY2=CP·QY3=CP·Q因J=Q,K=Q,故可先画出Q（即Y1）的波形。而后由Y2=CP·Q，Y3=CP·Q画出Y2和Y3的波形(如图4所示)。21.1.10试分析图5所示的电路，画出Y1和Y2的波形，并与时钟脉冲CP比较，说明电路的功能。设初始状态为Q=0。[解]由J=Q和K=Q可画出Q和Q的波形。再由输出逻辑式Y1=CP+QY2=CP+Q12 图4:习题21.1.9图图5:习题21.1.10图图6:习题21.1.10图12 画出Y1和Y2的波形，如图6所示。从波形图上看，时钟脉冲CP经过图5所示的逻辑电路后变为两个不同相的脉冲，所以上述电路称为双相时钟脉冲发生器。21.1.11图7是一单脉冲输出电路，试用一片74LS112型双下降沿JK触发器(其外引线排列见教材习题21.1.11)和一片74LS00型四2输入与非门[见教材图20.3.3(b)]连接该电路，画出接线图，并画出CP、Q1、Q2、Y的波形图。[解]设两触发器的初始状态均为0。接线图和波形图分别如图8和图9所图7:习题21.1.11图图8:习题21.1.11图示。12 图9:习题21.1.11图21.2寄存器21.2.1试用D触发器组成4位移位寄存器。[解]逻辑图和移位状态如图10和表2所示。设输入数据为1101。图10:习题21.2.1图21.3计数器21.3.1教材图21.3.1是由主从型JK触发器组成的4位二进制加法计数器。试改变级间的连接方法，画出也是由该触发器组成的4位二进制减法计数器，并列出其状态表。在工作之初先清零，使各个触发器的输出端Q0∼Q3均为0。[解]4位二进制减法计数器的逻辑图和状态表分别如图11和表3所示。12 表2:移位(右移)状态表移位脉冲数寄存器中的数码Q3Q2Q1Q0000001100020100310104110150110600117000180000图11:习题21.3.1图12 计数脉冲数二进制数Q3Q2Q1Q0十进制数0123456789101112131415000011111110110111001011101010011000011101100101010000110010000101514131211109876543211600000表3:4位二进制减法计算器的状态表12 21.3.4试用74LS161型同步二进制计数器接成十二进制计数器：(1)用清零法；(2)用置数法。[解]用清零法和置数法将74LS161型计数器接成十二进制计数器的逻辑图分图12:习题21.3.4图别如图12(a)和(b)所示。21.3.5试用两片74LS290型计数器接成二十四进制计数器。[解]二十四进制计数器的接线图如图13所示。两片74LS290均按8421码十进图13:习题21.3.5图制计数方式连接，其中片(1)为个位，片(2)为十位。计数脉冲由片(1)的CP0端输入，片(2)的计数脉冲由片(1)的最高位Q3输出提供。当片(1)输入第十个脉冲时，Q3Q2Q1Q0由1001回到0000，Q3由1变为0。此下降沿使片(2)由0000变为0001。当片(1)输入第二十个脉冲时，片(2)变为0010。再输入四个脉冲，12 片(1)的状态为0100。片(2)的Q1和片(1)的Q2均为1，立即反馈置0，从而完成一个计数循环。21.3.6试列出图14所示计数器的状态表，从而说明它是一个几进制计数器。[解]图14所示计数器的状态表如表4所示，它是一个七进制计数器。设初始图14:习题21.3.6图状态均为0。注意，当Q1由1变为0时，触发器FF2才翻转。表4:状态表计数脉冲数J2=1K2=1J1=Q0K1=Q2Q0J0=Q2Q1K0=1Q2Q1Q00123456711111111111111110011001101110100111111111111011100000101001110010111000021.3.8逻辑电路如图15所示。设QA=1，红灯亮；QB=1，绿灯亮；QC=1，12 黄灯亮。试分析该电路说明三组彩灯点亮的顺序。在初始状态，三个触发器的Q端均为0。此电路可用于晚会对彩灯的控制。[解]图15所示逻辑电路的状态表如表5所示，由此可知，三组彩灯点亮的顺图15:习题21.3.8图序为：红灯亮→绿灯亮→黄灯亮→全亮→全灭→红灯亮→...。表5:状态表CPJA=QBKA=1JB=QA+QCKB=1JC=QBKC=QAQAQBQC01234511110111011101110111110100011000110000010001000111100021.3.9分析图16所示的逻辑电路，说明发光二极管做亮3s、暗2s的循环。[解]设初始状态为000。图16所示逻辑电路的状态表如表6所示，由此可知，发光二极管做亮3s、暗2s的循环。21.6应用举例21.6.1图17是步进电机六拍通电方式的环形分配器的逻辑电路，请分析之。19 图16:习题21.3.9图CPDC=QAQC+QBDB=QCDA=QAQBQCQBQA0123456111001101110010010100000100110111010001100表6:状态表19 [解]先在复位、置位端加负脉冲，使初态QAQBQC=100，而后输入脉图17:习题21.6.1图冲，按JK触发器的逻辑功能逐步分析，得出如表7所示的状态表。由表可看出是步进电机六拍通电方式：U1→U1V1→V1→V1W1→W1→W1U1→U1...脉冲数JAKAJBKBJCKCU1V1W10123456100101011010101010100101011001011010100101100110010011001101100表7:六拍通电环形分配器的状态表21.6.3试设计一个三人抢答逻辑电路，要求：(1)每位参赛者有一个按钮，按下就发出抢答信号；(2)主持人另有一个按钮，按下电路复位；(3)先按下按钮者将相应的一个发光二极管点亮，此后，他人再按下各自的按钮，电路不起作用。(建议：其中一种三人抢答电路可用两片74LS00组成的三个基本RS触发器和由两片74LS20组成的三个与非门来实现)19 图18:习题21.6.3图[解]根据题中建议所实现的三人抢答逻辑电路如图18所示，关键是根据要求(3)如何连接三个与非门。21.6.4试设计一个由两个T触发器组成的逻辑电路，能实现三个彩灯A、B、C作图19所示的顺序点亮。[解]所设计的逻辑电路如图20所示。表8是状态表。先清零，三灯全暗。图19:习题21.6.4图21.6.5试用由与非门组成的RS触发器并用起动按钮SB2和停止按钮SB1来控制电动机的起停。19 图20:习题21.6.4图CPQ1Q2ABC000•••110•◦•201◦•◦311◦◦◦400•••表8:状态表19 [解]逻辑电路如图21所示。图21:习题21.6.5图19 19'

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