電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)練習(xí)題

《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》練習(xí)題填空題電子系統(tǒng)分為模擬型、數(shù)字型和模數(shù)混合型三種。在結(jié)識(shí)、理解與設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)的過(guò)程中，經(jīng)常不用給出具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只需從輸入、輸出特性去描述，需要用到黑箱辨識(shí)法。黑箱辨識(shí)法涉及三個(gè)基本環(huán)節(jié)，即黑箱的確認(rèn)、黑箱的考察和建立黑箱模型。在一般電子產(chǎn)品裝配中，使用的焊錫是錫和鉛熔合成的合金。助焊劑的重要作用是除去氧化膜、防止氧化以及減小表面張力。工業(yè)生產(chǎn)焊錫技術(shù)重要有浸焊、波峰焊、回流焊以及倒裝焊。在電子產(chǎn)品中，三大基礎(chǔ)電抗元件是指電阻器（含電位器）、電容器和電感器（含變壓器）。某一采用數(shù)碼法標(biāo)記的電容器件，表面標(biāo)記的數(shù)碼是479，則該電容標(biāo)稱(chēng)值為4.7pF（47×10-1pF）。電磁干擾重要有平行線效應(yīng)、天線效應(yīng)和電磁感應(yīng)三種形式。典型模擬電路系統(tǒng)重要由傳感器件、信號(hào)放大與變換電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。晶體管串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源涉及調(diào)整元件、比較放大、基準(zhǔn)電壓和取樣回路四個(gè)部分。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器從存儲(chǔ)功能上可分為只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）兩大類(lèi)。一個(gè)完整的數(shù)字系統(tǒng)重要涉及輸入電路、輸出電路、控制電路、時(shí)基電路和若干子系統(tǒng)等五個(gè)部分。常溫下，硅二極管的啟動(dòng)電壓約0.5V，導(dǎo)通后在較大電流下的正向壓降約0.7V；鍺二極管的啟動(dòng)電壓約0.2V，導(dǎo)通后在較大電流下的正向壓降約0.3V。在某放大電路中，晶體管三個(gè)電極的電流如圖所示，由圖可知：(1)電極①②③分別為C,E,B；(2)β約為40；(3)管子類(lèi)型為PNP型。放大電路產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的重要因素是溫度對(duì)三極管的影響。為了放大從熱電偶取得的反映溫度變化的薄弱信號(hào)，放大電路應(yīng)采用直接耦合方式。功率放大電路的重要作用是向負(fù)載提供信號(hào)功率，需要較大的信號(hào)電壓和電流。電流源電路的輸出電阻越大，其恒流特性越好。根據(jù)石英晶體的電抗頻率特性曲線，當(dāng)f=fs時(shí)，石英晶體呈純阻性；當(dāng)fs<f<fp時(shí)，石英晶體呈感性；當(dāng)f<fs或f>fp時(shí)，石英晶體呈容性。產(chǎn)生正弦波自激振蕩的相位條件為；幅值條件為。分別從LPF、HPF、BPF和BEF中選擇一詞填空。(1)LPF的直流電壓放大倍數(shù)就是它的通帶電壓放大倍數(shù)。(2)BPF在f=0或f→∞（意即頻率足夠高）時(shí)的電壓放大倍數(shù)均等于零。(3)在抱負(fù)情況下，HPF在f→∞時(shí)的電壓放大倍數(shù)就是它的通帶電壓放大倍數(shù)。(4)在抱負(fù)情況下，BEF在f=0與f→∞時(shí)的電壓放大倍數(shù)相等，且不等于零。同模擬相比，數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)是它的離散性。一個(gè)數(shù)字信號(hào)只有兩種取值，分別表達(dá)為“0”和“1”。A/D轉(zhuǎn)換的一般環(huán)節(jié)涉及采樣、保持、量化和編碼。衡量A/D轉(zhuǎn)換器性能的兩個(gè)重要指標(biāo)是轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換時(shí)間。時(shí)序模塊中的基本單元是觸發(fā)器。寄存器分為數(shù)碼寄存器和移位寄存器。色環(huán)電阻器第一環(huán)為棕色，第二環(huán)為灰色，第三環(huán)為紅色，第四環(huán)為金色，則該電阻器的標(biāo)稱(chēng)值是Ω，允許偏差是。工作在放大狀態(tài)的三極管可作為模擬器件，工作在截止和飽和狀態(tài)的三極管可作為數(shù)字器件。請(qǐng)列出至少三個(gè)電阻器的重要特性參數(shù)：標(biāo)稱(chēng)值、允許偏差、額定功率、溫度系數(shù)等。請(qǐng)列出至少三個(gè)電容器的用途：旁路（去耦）、耦合、濾波、調(diào)諧等。在應(yīng)用電路中，通常在電磁繼電器的線圈端并聯(lián)一個(gè)二極管，則該二極管的功能是保護(hù)該線圈（續(xù)流）。EEPROM存儲(chǔ)器掉點(diǎn)后，其內(nèi)部數(shù)據(jù)將不變。鎖相環(huán)由鑒相器（或相位比較器）、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器三部分組成。目前手機(jī)等通訊設(shè)備的電路裝配技術(shù)廣泛采用SMT（表面貼裝技術(shù)）。選擇題（20題）一個(gè)NPN型晶體管在電路中正常工作，現(xiàn)測(cè)得，，，則此管工作區(qū)為（A）。(A)飽和區(qū)(B)截止區(qū)(C)放大區(qū)二極管（忽略其正向壓降）電路如圖所示，輸出電壓值為（A）(A)0V(B)4V(C)6V(D)12V電路如圖，設(shè)DZ1的穩(wěn)定電壓為5V，DZ2的穩(wěn)定電壓為7V，兩管正向壓降均為0V，在正常UI輸入下，輸出UO的值為（A）(A)5V(B)7V(C)6V(D)0V電路如圖，若圖中的電路出現(xiàn)故障，且經(jīng)測(cè)量得知、。故障的因素是下列四種之一，請(qǐng)判明是（D）。(A)RC開(kāi)路(B)RC短路(C)Re短路(D)Rb1開(kāi)路電路如圖所示。設(shè)運(yùn)放是抱負(fù)的器件，電阻R1和Rf取值合適，R=100kΩ，C=0.01μF，則振蕩頻率約為（B）。(A)15.9Hz(B)159Hz(C)999Hz(D)99.9Hz在下列邏輯電路中，不是組合邏輯電路的有（D）(A)譯碼器(B)編碼器(C)全加器(D)寄存器下列觸發(fā)器中沒(méi)有約束條件的是（D）(A)基本RS觸發(fā)器(B)主從RS觸發(fā)器(C)同步RS觸發(fā)器(D)邊沿D觸發(fā)器一段導(dǎo)線的電阻與其兩端所加的電壓（B）(A)一定有關(guān)(B)一定無(wú)關(guān)(C)也許有關(guān)1度電可供220V40W的燈泡正常發(fā)光的時(shí)間是（C）(A)20h(B)45h(C)25h串聯(lián)電容器的等效電容量總是（B）其中任一電容器的電容量。(A)大于(B)小于(C)等于NPN型三極管處在放大狀態(tài)時(shí)，各電極電位關(guān)系是（A）(A)UC>UB>UE(B)UC>UE>UB(C)UC<UB<UE二極管兩端加上正向電壓時(shí)（B）(A)一定導(dǎo)通(B)超過(guò)死區(qū)電壓才干導(dǎo)通(C)超過(guò)0.7V才導(dǎo)通(D)超過(guò)0.3V才導(dǎo)通欲對(duì)全班43名學(xué)生以二進(jìn)制代碼編碼表達(dá)，最少需要二進(jìn)制碼的位數(shù)是（B）(A)5(B)6(C)8(D)43某數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的輸入為8位二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)（D7~D0），輸出為0~25.5V的模擬電壓。若數(shù)字信號(hào)的最低位是“1”，其余各位是“0”，則輸出的模擬電壓為（B）(A)1V(B)0.1V(C)0.01V(D)0.001V一個(gè)16選1的數(shù)據(jù)選擇器，其地址輸入端有（C）個(gè)。(A)1(B)2(C)4(D)8屬于組合邏輯電路的是（B）(A)觸發(fā)器(B)全加器(C)移位寄存器(D)計(jì)數(shù)器一個(gè)4位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，參考電壓為1V，則該A/D轉(zhuǎn)換器所能辨認(rèn)的最小模擬電壓值是（單位是V）（D）(A)1/2(B)1/4(C)1/8(D)1/16與TTL門(mén)電路相比，CMOS門(mén)電路（C）(A)制造工藝更復(fù)雜(B)成品率低(C)功耗較小(D)不能使用高于5V的電源簡(jiǎn)答題（12題）請(qǐng)簡(jiǎn)述電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。答：電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般流程是：（1）課題分析；（2）方案論證；（3）單元電路的設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和元器件選擇；（4）EDA仿真；（5）安裝和調(diào)試。請(qǐng)列舉在傳統(tǒng)和現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的設(shè)計(jì)方法（不少于五種）。答：（1）自底向上設(shè)計(jì)方法；（2）自頂向下設(shè)計(jì)方法；（3）層次式設(shè)計(jì)方法；（4）嵌入式設(shè)計(jì)方法；（5）基于IP的系統(tǒng)芯片（SOC）的設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)述手工焊錫基本操作的五步訓(xùn)練法。答：（1）準(zhǔn)備施焊；（2）加熱焊件；（3）熔化焊料；（4）移開(kāi)焊錫；（5）移開(kāi)烙鐵。簡(jiǎn)述電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的故障診斷技術(shù)。答：（1）觀測(cè)法：分為靜態(tài)觀測(cè)法和動(dòng)態(tài)觀測(cè)法；（2）測(cè)量法：分為電阻法、電壓法、電流法、波形法和邏輯狀態(tài)法；（3）跟蹤法：分為信號(hào)尋跡法、信號(hào)注入法；（4）替換法：分為元器件替換、單元電路替換和部件替換；（5）比較法：分為整機(jī)比較法、調(diào)整比較法、旁路比較法和排除比較法。簡(jiǎn)述用SSI器件設(shè)計(jì)組合邏輯電路的環(huán)節(jié)。答：用SSI器件設(shè)計(jì)組合邏輯電路的環(huán)節(jié)如下：（1）根據(jù)對(duì)電路邏輯功能的規(guī)定，列出真值表；（2）由真值表寫(xiě)出標(biāo)準(zhǔn)邏輯表達(dá)式；（3）化簡(jiǎn)和變換邏輯表達(dá)式，從而畫(huà)出邏輯電路圖。簡(jiǎn)述用SSI器件設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路的環(huán)節(jié)。答：用觸發(fā)器及門(mén)電路設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路的一般環(huán)節(jié)如下：（1）由給定的邏輯功能求出原始狀態(tài)圖；（2）狀態(tài)化簡(jiǎn)；（3）狀態(tài)編碼、并畫(huà)出編碼形式的狀態(tài)圖及狀態(tài)表；（4）選擇觸發(fā)器的類(lèi)型及個(gè)數(shù)；（5）求電路的輸出方程及各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程；（6）畫(huà)邏輯電路，并檢查自啟動(dòng)能力。簡(jiǎn)述數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。答：數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)如下：（1）分析設(shè)計(jì)規(guī)定，明確性能指標(biāo)；（2）擬定總體方案；（3）設(shè)計(jì)各子系統(tǒng)（或單元電路）；（4）設(shè)計(jì)控制電路；（5）組成系統(tǒng)；（6）安裝調(diào)試，反復(fù)修改，直至完善；（7）總結(jié)設(shè)計(jì)報(bào)告。某放大電路在負(fù)載開(kāi)路時(shí)的輸出電壓的有效值為4V，接入3kΩ負(fù)載電阻后，輸出電壓的有效值降為3V，據(jù)此計(jì)算放大電路的輸出電阻。答：已知放大電路的開(kāi)路電壓、、，于是有據(jù)此可解出。請(qǐng)仔細(xì)閱讀如下圖的電路，簡(jiǎn)述各運(yùn)放的功能，并寫(xiě)出VO1、VO2、VO的表達(dá)式。答：A1為反相加法器，A2為電壓跟隨器（或同相緩沖電路），A3為差分減法電路。如圖所示為某音頻信號(hào)放大電路，請(qǐng)分析圖中所示的所有電阻和電容在該電路中的重要功能或作用。答：圖中，C1、C2起電源濾波作用；C3起耦合、隔直作用；C4和R1組成低通濾波電路，濾掉高頻信號(hào)；RP1起信號(hào)衰減作用。分析題（10題）試分析晶體管串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過(guò)程。答：該穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過(guò)程為：假如由于某種因素使uo變化……（書(shū)P99）。有一個(gè)由抱負(fù)運(yùn)放構(gòu)成的電路如圖所示，求該電路的電壓增益。答：因輸入的是差模信號(hào)，所以運(yùn)放A1和A2的輸出仍然是差模信號(hào)。電阻R1、R2和RG支路的中點(diǎn)必為交流的零電位點(diǎn)。所以可把A1和A2分別當(dāng)作同相比例運(yùn)算電路。A3組成差動(dòng)運(yùn)算電路，當(dāng)R1=R2=R1時(shí)，電壓增益通過(guò)調(diào)節(jié)RG可以方便地改變電壓增益。（該電路常用作儀表放大器）一階低通濾波器電路如圖所示，已知R1=10kΩ，R2=30kΩ，C=0.5μF，A為抱負(fù)運(yùn)放。(1)試導(dǎo)出濾波器增益的表達(dá)式。(2)擬定電路通帶增益Aup、特性頻率f0的值。(3)畫(huà)出電路增益的幅頻特性曲線。答：(1)(2)，(3)已知反相滯回比較器如圖（a）所示，A為抱負(fù)運(yùn)放，輸出電壓的兩個(gè)極限值為±5V，D為抱負(fù)二極管，輸入電壓ui的波形如圖（b）所示。試畫(huà)出相應(yīng)的輸出波形。答：當(dāng)uo=+5V時(shí)，D導(dǎo)通，閾值電壓Uth1=3.5V；當(dāng)uo=-5V時(shí)，D截止，閾值電壓Uth2=UREF=2V。輸出波形如下圖如圖所示橋式整流電容濾波電路。已知RL=50Ω，C=1000μF，用交流電壓表量得U2=20V。假如用直流電壓表測(cè)得的UO(AV)有下列幾種情況：（1）28V，（2）18V，（3）24V，（4）9V，試分析它們是電路分別處在什么情況下引起的（指電路正?；虺霈F(xiàn)某種故障）。答：(1)有電容濾波，RL開(kāi)路的狀態(tài)，UO=1.4U2。(2)有負(fù)載RL，電容C開(kāi)路的狀態(tài)，UO=0.9U2。(3)電路正常，UO=1.2U2。(4)電容C開(kāi)路，并且整流電路中有一個(gè)二極管開(kāi)路，即整流電路為半波整流狀態(tài)，此時(shí)，UO=0.5U2。指出圖中的5V穩(wěn)壓電路是否有錯(cuò)誤。如有錯(cuò)誤，請(qǐng)?jiān)谠娐坊A(chǔ)上加以改正，最多只允許加兩個(gè)電阻。改正后改正后答：原圖有錯(cuò)誤，由于晶體管無(wú)偏置電流，穩(wěn)壓管也沒(méi)有電流通路。改正后的電路如右圖所示，電路中增長(zhǎng)的電阻R既為晶體管提供偏流，也為穩(wěn)壓管提供了電流通路，同時(shí)作為穩(wěn)壓管的限流電阻，起到保護(hù)穩(wěn)壓管的作用。圖中畫(huà)出了兩個(gè)用三端集成穩(wěn)壓器組成的電路，已知電流IW=5mA。(1)寫(xiě)出圖(a)中IO的表達(dá)式，并算出其具體數(shù)值。(2)寫(xiě)出圖(b)中UO的表達(dá)式，并算出當(dāng)R2=5Ω時(shí)的具體數(shù)值。(3)請(qǐng)指出這兩個(gè)電路分別具有什么功能。答：(1)(2)(3)圖(a)為恒流源電路，圖(b)為輸出可調(diào)的穩(wěn)壓電源。分析圖示由74LS161構(gòu)成的電路。畫(huà)出完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。畫(huà)出Qd相對(duì)于CP的波形，說(shuō)明是幾分頻，Qd的占空比是多少？答：(1)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下圖所示。(2)Qd相對(duì)CP為10分頻，Qd的占空比是50%。如圖，已知：R1=200Ω、R2=300Ω、R3=R4=500Ω、C1=C2=C3=0.01μF，求：1）由哪幾部分電路構(gòu)成。2）延長(zhǎng)時(shí)間調(diào)節(jié)那些參數(shù)并計(jì)算3）按下即響調(diào)節(jié)那些參數(shù)4）改變聲調(diào)調(diào)節(jié)那些參數(shù)設(shè)計(jì)題（10題）試用W317三端集成穩(wěn)壓芯片設(shè)計(jì)制作輸出電壓為+7V的直流穩(wěn)壓電源。答：試用運(yùn)放741芯片設(shè)計(jì)制作一階低通濾波器，規(guī)定截止頻率為10kHz，電路增益為1。答：試用555定期器設(shè)計(jì)制作振蕩頻率f=10Hz的脈沖波形發(fā)生器。(1)畫(huà)出相應(yīng)電路；(2)計(jì)算電路相關(guān)參數(shù)。試采用與非門(mén)和共陽(yáng)