電子技術(shù)基礎(chǔ) 習(xí)題及答案 張志杰 第6章

第6章直流穩(wěn)壓電源思考與練習(xí)6.1常用的小功率直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)由哪幾部分組成，試述各部分的作用。答：小功率直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)主要由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四個(gè)部分組成。變壓模塊：利用工頻變壓器將電網(wǎng)電壓變換為所需要的交流電壓；整流模塊：利用二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電變換為單一方向的脈動直流電；濾波模塊：將脈動直流電壓中的脈動成分濾除，得到比較平滑的直流電壓；穩(wěn)壓模塊：在電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載變化時(shí)，保持直流輸出電壓的穩(wěn)定。6.2整流二極管的反向電阻不夠大，而正向電阻較大時(shí)，對整流效果會產(chǎn)生什么影響？答：導(dǎo)致整流效果不佳：因?yàn)檎鞫O管的反向電阻不夠大,輸入信號為負(fù)半周時(shí),二極管不能反向截止,負(fù)載上的輸出信號不能為零;而正向電阻較大時(shí),輸入信號為正半周時(shí),負(fù)載上的輸出信號幅度和輸入信號的幅度不能基本相等。6.3在整流電路中，二極管的選擇應(yīng)考慮哪些參數(shù)值？答：半波整流電路中的二極管安全工作條件如下。①二極管的最大整流電流必須大于實(shí)際流過二極管的平均電流，即IF＞IVD0=UL0/RL=0.45U2/RL②二極管的最大反向工作電壓UR必須大于二極管實(shí)際所承受的最大反向峰值電壓URM，即UR＞URM=U26.4電路如圖6-4所示，試分析該電路出現(xiàn)故障時(shí)，電路會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？①二極管VD1的正負(fù)極性接反；②VD1擊穿短路；③VD1開路。答： ①二極管VD1的正負(fù)極性接反，輸出電壓為負(fù)。②VD1擊穿短路，電路沒有了整流作用。。③VD1開路，電路沒有輸出。6.5在整流濾波電路中，采用濾波電路的主要目的是什么？就其結(jié)構(gòu)而言，濾波電路有電容輸入式和電感輸入式兩種，各有什么特點(diǎn)？各應(yīng)用于何種場合？圖6-9、圖6-10、圖6-11和圖6-12各屬于何種濾波電路？答：濾波電路的作用是對整流電路輸出的脈動電壓進(jìn)行濾波，從而得到交變成分很小的直流電壓。濾波電路實(shí)際為低通濾波器，其截止頻率應(yīng)低于整流輸出電壓的基波頻率。電容濾波電路輸出電壓高，濾波效能高，但帶負(fù)載能力差，適用于電壓變化范圍不大，負(fù)載電流小的設(shè)備。電感濾波適用于低電壓、大電流的場合。且工頻電感體積大，重量重，價(jià)格高，損耗大，電磁輻射強(qiáng)，因此一般少用。圖6-9屬于電容濾波電路、圖6-10屬于電感濾波電路、圖6-11屬于倒L型濾波電路、圖6-12屬于型濾波電路。6.6電路如圖6-9所示，電路中u2的有效值U2=20V。①電路中RL和C增大時(shí)，輸出電壓是增大還是減??？為什么？②在RLC=時(shí)，輸出電壓UL與U2的近似關(guān)系如何？③若將二極管VD1和負(fù)載電阻RL分別斷開，各對UL有什么影響？④若C斷開時(shí)，UL=？答： ①輸出電壓增大；RLC越大，電容放電速度越慢，負(fù)載電壓中的紋波成分越小，負(fù)載平均電壓越高。②在RLC=時(shí)，UL0≈(1.1～1.2)U2③若將二極管VD1斷開時(shí)UL有相當(dāng)于半波整流。負(fù)載電阻RL分別斷開，即相當(dāng)于空載，有UL0=U2≈1.4U2④若C斷開時(shí)，即無電容時(shí)有UL0≈0.9U26.7衡量穩(wěn)壓電路的質(zhì)量指標(biāo)有哪幾項(xiàng)，其含義是什么？答：輸出電壓、輸出電壓變化量、輸入調(diào)整因數(shù)、電壓調(diào)整率、穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)等。6.8串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路由哪幾部分組成，各部分的功能是什么？答：穩(wěn)壓電路分為四個(gè)部分：取樣電路，比較放大電路，基準(zhǔn)電壓和調(diào)整電路。6.9試用反饋原理定性分析圖6-15所示電路的穩(wěn)壓原理，分兩種情況討論。①當(dāng)U1波動時(shí)。②當(dāng)RL改變時(shí)。在此系統(tǒng)中，若反饋深度（1+AuFu）越深，則穩(wěn)定性能越好，何故？答：當(dāng)輸入電壓UI增加（或負(fù)載電流IO減?。r(shí)，導(dǎo)致輸出電壓UO增加，隨之反饋電壓UF=R2UO/(R1+R2)=FuUO也增加（Fu為反饋系數(shù)）。UF與基準(zhǔn)電壓UREF相比較，其差值電壓經(jīng)比較放大電路放大后使UB和IC減小，調(diào)整管VT的c-e極間電壓UCE增大，使UO下降，從而維持UO基本恒定。同理，當(dāng)輸入電壓UI減?。ɑ蜇?fù)載電流IO增加）時(shí)，亦將使輸出電壓基本保持不變。在深度負(fù)反饋條件下，1+AuFu≥1時(shí)，可得，輸電壓UO與基準(zhǔn)電壓UREF近似成正比，與反饋系數(shù)Fu成反比。6.10在圖6-15所示的電路中，若已知電路參數(shù)和基準(zhǔn)電壓UREF時(shí)，求下列3種情況下的輸出電壓，①R1短路。②R2開路。③R1=R2。答：①R1短路時(shí)②R2開路時(shí)③R1=R2時(shí)6.11分別列舉出兩種輸出電壓固定和輸出電壓可調(diào)的三端穩(wěn)壓器應(yīng)用電路，并說明電路中接入元器件的作用。答：6.12開關(guān)型穩(wěn)壓電源與串聯(lián)反饋式線性穩(wěn)壓電源的主要區(qū)別是什么？兩者相比各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？答：關(guān)型穩(wěn)壓電路和串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路相比，電路增加了LC濾波電路及產(chǎn)生固定頻率的三角波電壓（uT）發(fā)生器和比較器AC組成的控制電路。串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，由于調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，因此在負(fù)載電流較大時(shí)，調(diào)整管的集電極損耗（PVT=uCEiO）相當(dāng)大，電源效率（=Po/Pi=UoIo/UiIo）較低，一般為40%～60%，有時(shí)還要配備龐大的散熱裝置。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的主要缺點(diǎn)是輸出電壓中所含紋波較大，對電子設(shè)備的干擾較大，而且電路比較復(fù)雜，對元器件要求較高。6.13電路如圖6-21所示，在閉環(huán)情況下，輸出電壓uO為某一預(yù)定值Uset，當(dāng)輸入電壓UI增加（或負(fù)載電流iO減?。r(shí)，使輸出電壓uO＞Uset，問電路如何自動穩(wěn)定輸出電壓？6.14電路如圖6-21所示，當(dāng)UI、UREF一定時(shí)，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍應(yīng)由電路中哪些參數(shù)決定？若要使uO增加，應(yīng)如何調(diào)節(jié)電路參數(shù)？6.15電路如圖6-24所示，穩(wěn)壓管VDZ的穩(wěn)定電壓UZ=6V，UI=18V，C=1000F，R=1k，RL=1k。圖6-24習(xí)題6.15圖①電路中穩(wěn)壓管接反或限流電阻R短路，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？②求變壓器次級電壓有效值U2和輸出電壓UO的值。③若穩(wěn)壓管VDz的動態(tài)電阻rZ=20，求穩(wěn)壓電路的內(nèi)阻Ro及UO/UI的值。④將電容器C斷開，試畫出uI,uO及電阻R兩端電壓uR的波形。答：①電路中穩(wěn)壓管接反或限流電阻R短路，穩(wěn)壓管會燒壞。②因?yàn)閁I≈0.9U2，所以U2≈UI/0.9=20V。輸出電壓UO=6V。6.16穩(wěn)壓電源電路如圖6-25所示。圖6-25習(xí)題6.16圖①在原有電路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上（設(shè)VT2,VT3是正確的連接），改正圖中的錯(cuò)誤。②設(shè)變壓器次級電壓的有效值U2=20V，求U1=？說明電路中VT1,R1,VDZ2的作用。③當(dāng)UZ1=6V，UBE=0.7V，電位器RP在中間位置，試計(jì)算A,B,C,D,E點(diǎn)的電位和UCE3的值。④計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。答： ①運(yùn)放的C端和D