11章实验思考题解答

《电路与电子学实验》思考题解答

实验一 叠加定理的验证

1．在叠加定理实验中，1U 和2U 单独作用应如何操作？可否直接将不作用的电源（1U 或2U ）短接置零？

答：1U 单独作用时，应将电源2U 关闭（或移除），然后再将电压源2U 的位置上用导线短接；2U 单独作用时，应将电源1U 关闭（或移除），然后再将电压源1U 的位置上用导线短接。不能直接将不作用的电源短接置零。

2．实验电路中，若有一个电阻改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？

答：不成立。二极管是非线性元件，叠加原理适用于线性电路，不适用于非线性电路。 3．电阻所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用实验数据进行计算并得出结论。 答：不能。

实验二 戴维南定理的验证

1．根据戴维南定理，求出图11.2.3（a ）所示电路中单口网络（虚线所框部分）的开路电压U oc 、等效电阻R o 以及短路电流I sc ，并与实验所测值进行比较，分析误差产生的原因。 答：3411324(

)O C R R U U R R R R =-++

24

112

341234

(

)////SC R R U I R R R R R R R R =-

+++

1324////O R R R R R =+或SC

OC O I U R =

2．若如图11.2.3（a ）所示电路中的单口网络（虚线所框部分）含有二极管时，戴维南定理还成立吗？为什么？

答：不成立，戴维南定理不适用于非线性单口网路。

3．比较几种测量有源线性单口网络等效内阻的方法，分析其优缺点。

答：（1）开路电压-短路电流法。在线性有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压U oc ，然后再将其输出端短路，测其短路电流I sc ，且内阻为：R o =U o /I sc 。该方法不宜测量等效电阻很低的有源线性单口网络。

（2）直接测量法。将被测线性有源网络内的所有独立源置零，然后用万用表的欧姆档去测负载开路后a 、b 两点间的电阻值，此值即为被测网络的等效电阻R o 。该方法不能用于测量含受控源的有源线性单口网络。

（3）伏安法。测量该单口网络的外特性，即测量两个不同负载电阻R L 流过的电流值和电压值，如图11.2.3所示。R o =tanφ=ΔU/ΔI 。该方法尤其适合测量含受控源的有源线性单口网络。

实验三 RLC 串联谐振电路

1．改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中电阻R 的阻值是否会影响谐振频率的值？

答：根据电路发生谐振时LC

π

f 21=

可知，调整电路中的L 或C 中的任何一个量，电路

都能产生谐振，电路中电阻R 的阻值不会影响谐振频率。

2．如图11.3.2所示的电路发生谐振时，电容的电压U C 和电感的电压U L 是否相等？为什么？ 答：相等。串联谐振电路中，电感端电压与电容端电压大小相等，方向相反，互相抵消，电压与电流同相位，电路呈现电阻性。

3．根据实验数据，说明谐振U R -f 曲线与品质因数的关系。

实验四 二极管的判断及直流稳压电源电路

1．为什么不能用指针式万用表的R×1Ω档和R×10Ω档量程测量工作极限电流小的二极管的正向电阻值？

答：根据指针式万用表的内部工作原理，可知R×1Ω档和R×10Ω档量程测量二极管的正向电阻值时，对应串接到测量电路中的电阻小，流过二极管的电流大。若流过二极管的电流大于该二极管的工作极限电流时就会使二极管损坏。

2．用指针式万用表的不同量程测量同一只二极管的正向电阻值，其结果不同，为什么？ 答：由本实验所测的二极管输入（伏安）特性曲线是一条非线性的特性曲线，曲线的下方较平滑，上方较陡峭。根据指针式万用表内部工作原理可知，用万用表的小量程测量时，对应串接到测量电路中的电阻小，流过二极管的电流大，对应工作在输入特性曲线中较陡峭的上方，所测的电阻值小。用万用表的较大量程测量时，对应串接到测量电路中的电阻较大，流过二极管的电流较小，对应工作在输入特性曲线中较平滑的下方，所测的电阻值大。 3．桥式整流电容滤波电路的输出电压U I(AV)是否随负载的变化而变化？为什么？

答：i U 是随负载的变化而变化，因为根据桥式整流电容滤波电路的工作原理可知：2)2~

9.0(u U i =，当2u 固定后，其系数的大小主要由负载电流（电阻）的大小来决定。

负载电阻小时i U 小，反之则变大。

4．在测量ΔU o 时，是否可以用指针式万用表进行测量？为什么？

答：不可用指针式万用表测量。因为稳压器的输出电压变化量ΔU o 为千分之几到万分之几，而指针式万用表的测量精度为百分之几，无法满足测量要求

5．图11.4.3所示电路中的C 2和C 3起什么作用？如果不用C 2和C 3将可能出现什么现象？ 答：C 2、C 3为高频滤波电容，主要用于消除高频自激，抑制纹波电压，以使输出电压更加稳定可靠。

实验五 三极管的判断及共发射极放大电路

1．能否用数字万用表测量图11.5.3所示放大电路的电压增益及幅频特性，为什么？ 答：一般的数字万用表的频率范围不够宽，通常不超过100KHz 。测量中频的电压增益时可以使用数字万用表，但要注意测得的是电压有效值，而测量幅频特性时不能使用，因为高频特性会受到数字万用表的制约。

2．如图11.5.3所示的电路中，一般是改变上偏置电阻b1R 来调节静态工作点，为什么？改变下偏置电阻b2R 来调节静态工作点可以吗？调节c R 呢？为什么？

答：调节静态工作点要求能同时调节BQ I 、CQ I 和CEQ U 。如果改变上偏置电阻b1R 来调节静态工作点，可以改变基极电位，从而改变BQ I ，以至影响CQ I 和CEQ U 。若改变下偏置电阻b2R 来调节静态工作点，同样可以改变基极电位，但是b2R 直接与地相接，使得基极电位变化较大，导致静态工作点不易调节。如果调节c R ，基极电位不变，BQ I 和CQ I 均不变，只有CEQ U 改变， 因此不适合调节静态工作点。

3．c R 和L R 的变化对放大器的电压增益有何影响？

答：根据L c u

be

(//)R R A r β=- ，若（C R R //L ）的值增加时，||u A 的值变大；反之，则减小。 4．e C 若严重漏电或者容量失效而开路，分别会对放大器产生什么影响？

答：e C 若严重漏电，会使三极管发射极电阻e1R 和e2R 短路失效，放大器不能稳定工作，严重时会造成放大器处于饱和状态，而不能放大信号。e C 若容量失效而开路，由于e1R 和e2R 的作用，使放大器处于深度负反馈工作状态，不能放大信号。

实验六 负反馈放大电路及集成运算放大器的线性应用

1．负反馈放大器有哪四种组成形式，各种组成形式的作用是什么？

答：负反馈放大器有四种形式，即电压串联、电压并联、电流串联和电流并联负反馈。电压串联负反馈能起到稳定输出电压，降低放大器输出电阻，提高放大器的输入电阻的作用；电压并联负反馈能起到稳定输出电压，降低放大器输出电阻和输入电阻的作用；电流串联负反馈能起到稳定输出电流，提高放大器输出电阻和输入电阻的作用；电流并联负反馈能起到稳定输出电流，提高放大器输出电阻，降低放大器的输入电阻的作用。

2．如果把失真的信号加入到放大器的输入端，能否用负反馈的方式来改善放大器的输出失真波形？

答：不能。因为负反馈放大器只能改善和消除电路内部因素造成的失真，对负反馈放大器外部的失真无能为力。

3．集成运放用于交流信号放大时，采用单、双电源供电时各有什么优缺点？

答：单电源供电方式下电源电路比较简单，采用一组降压、整流和滤波电路；正负对称双电源供电方式下要求有两组降压、整流和滤波电路，电源电路复杂些，但低频特性更好。在两种不同的直流电源供电状态下，集成运算放大器的同相输入引脚、反相输入引脚和输出引脚的直流电压是不同的。

4．理想运放具有哪些最主要的特点？

答：差模电压增益A od 为无穷大；共模抑制比K CMR 为无穷大；差模输入阻抗R id 为无穷大；输出阻抗R O 为零；有无限的带宽，传输时无相移；失调、温漂、噪声均为零等。 5．集成运放用于直流信号放大时，为何要进行调零?

答：实际的集成运放不是理想的运放，往往存在失调电压和失调电流，为了减小测量误差，提高实验测量精度，所以要进行调零。

实验七 电平检测器的设计与调测

1．如图11.7.3所示电路中的二极管VD 起什么作用？

答：如图11.7.3所示电路中，当运放输出高电平时，二极管VD 导通，其压降基本保持不变，使得三极管基极电位稳定，工作在可靠的饱和导通状态，保证了绿灯亮而红灯不亮。当运放输出低电平时，二极管截止，三极管工作在截止状态，保证了绿灯不亮而红灯亮。 2．实验电路中，驱动三极管VT 的基极电阻R b 的阻值应如何确定？取值过大或过小会产生什么问题？

答：)//()(_

_

βI V V V R L BE D CC b =，其中V V CC 12=为电源电压，V V D 7.0=为二极管正向电压，V V BE 7.0=为三极管基极与发射极的正向工作电压，L I 为继电器线圈工作电流设为50 mA ，β为三极管电流放大倍数设为50，将数据代入公式即可求出b R ；b R 取值过小，导致流过三极管基极电流过大，超过max b I 烧坏三极管；甚至超过运放的输出短路电流os I （uA741为40mA ），烧坏运放。b R 取值过大时，三极管不能工作在饱和区而造成继电器线圈工作电流太小而无法工作。

3．如果将本实验设计中要求的电压值10.5V 改为11.5V ，13.5V 改为12.5V ，此时应如何改动电路参数？ 答：根据m

V n V V R

OM

UT -

=

和m V n V V R

OM LT -

-

=，其中V V 5.12UT =，V V 5.11LT =，

V V 14OM =，V V 15_

R

=，可得n=28，m=1.25。

实验八 波形产生电路

1．在如图11.8.1所示的电路中，若将3R 的阻值错用为正常值的10倍或1/10倍，电路输出端将分别出现什么现象？

答：根据文氏电桥正弦波发生器的工作原理可知该电路满足振荡的幅值条件为A u f =1+R f / R 3=1+（R 4+R W +R 5//R D ）/ R 3≥3，由该式可知R 3为正常值的10倍时，不满足振荡幅值条件，电路停振而无波形输出。R 3为正常值的1/10倍时，致振荡太强使输出的正弦波严重失真。 3．在方波、三角波发生器实验中，要求保持原来所设计的频率不变，现需将三角波的输出幅值由原来的3V 将为2.5V ，最简单的方法是什么？

答：最简单方法是将原来所用的双向6V 稳压管改为双向5V 的稳压管即可。此时输出的方波幅度由原来的±6V 变为±5V ，三角波的输出幅值为原来的±3V 变为±2.5V 。