第2章习题答案

U I = 0.9U = 0.9× 20V = 18V
UO = U Z = 6V
IO
= UO RL
=
6 2 ×103
A = 3mA
IR
= UR R
= UI
−UO R
= 18 − 6 1.2 ×103
A = 10mA
I Z = I R − IO = (10 − 3)mA = 7mA
（2）S1 和 S2 均合上时的 IO、IR 和 IZ；R=0 和 Dz 接反两种情况下电路能否起稳压作用。 此时电路是由单相桥式整流电路、电容滤波电路和稳压二极管稳压电路构成。
UO
式中 R2′ 为电位器 RP 滑动端以下的部分电阻。
U o′
=U+
R1
R2′ + + RP
R2 +
R2
U
O
（3）输出电压 Uo 的可调范围有如下关系式
当 R2′ =0 时
U o′ = U XX = U O
R1
R2′ + + RP
R2 +
R2
U
O
+ U XX
=Uo
Uo
−
R2′ + R2 R1 + RP + R2
IR
=
12 3.9
mA
=
3.08mA
IA =0
I B = I R = 3.08mA
（3）DA，DB 均导通，VY 被钳位在 3V。各元器件电流如下：
IR
=
12 − 3 mA = 3.9
2.30mA
IA
=
IB
=
1 2
IR
= 1.15mA
题解图 2
2.2.1 在图 2.04 中，E=20V，R1=900Ω，R2 =1100Ω。稳压管 D Z 的稳定电压 U Z=10V，
最大稳定电流 IZM=8mA。试求稳压二极管中通过的电流 IZ，是否超过 IZM？如果超 过，怎么办？
图 2.04 习题 2.2.1 的图 解：稳压二极管电流可由下式求的
IZ
=
E −UZ R1
− UZ R2
= ( 20 −10 900
− 10 ) A 1100
= 0.002A = 2mA < IZM
URM 都等于 2 2U 。
（5）这里的两种虚焊，对整流电路的影响如下：
①如果整流二极管 D2 虚焊，则整流电路为半波整流，此时若无电容滤波，整流电压平
均值
Uo=0.45U，是正常情况的一半；若有电容滤波，U o
≠
1 ×1.2U 2
，不是正常情况的一半。
②如果变压器二次侧的中心抽头，则整流电路的整流部分与负载部分不通，Uo=0，这时
同？
解：（1）选择整流二极管
二极管的平均电流
ID
=
1 2
Io
=
1 2
×150mA
=
75mA
二极管承受的最高反向电压
因为
Uo=1.2U
U = U o = 30 V = 25V 1.2 1.2
所以
U RM = 2U = 2 × 25V = 35.25V
可选用 IOM=100mA，URM=100V 的 2CZ52C 型二极管。 （2）选择滤波电容器 为了得到比较平直的输出电压，按下式选取滤波电容
（b）电路中，ui≥E 时，二级管截止，uO=E；ui＜E 时，二极管导通，uO=ui。
（c）电路中，ui＜E 时，二级管导通，uO=E；ui≥E 时，二极管截止，uO=ui。
（d）电路中，ui≤E 时，二级管截止，uO=E；ui＞E 时，二极管导通，uO=ui。
所以，图 2.01(a)、(b)所示电路的输出波形如题解图 1（a）所示，图 2.01(c)、
(d)所示电路的输出波形如题解图 1（b）所示。
题解图 1
2.1.2 二极管电路如图 2.02 所示，试判断图中的二极管是导通还是截止，并求 出 AO 两端电压 VAO。设二极管是理想的。
图 2.02 习题 2.1.2 的图
2.1.3 在图 2.03 中，求下列几种情况下输出端 Y 的电位 VY 及各元件（R，DA， DB）中通过的电流：（1）VA = VB = 0V；（2）VA = +3V，VB = 0V；（3）VA = VB = +3V。 二极管的正向压降可忽略不计。
如果 IZ 超过 IZM ,将导致稳压二极管发热严重而损坏，适当增加限流电阻 R1 可以 解决这一问题。
2.3.1 有一电压为 110V，电阻为 55Ω 的直流负载，采用单相桥式整流电路（不 带滤波器）供电，试求变压器二次绕组电压和电流的有效值，并选用二极管 。
解：（1）变压器二次侧电压和电流的有效值
解：这是单相全波整流电路，分析如下： （1） 交流电压正半周时，电流的通路为
交流电压负半周时，电流的通路为
RL 上电压 uo 的极性和电容器 C 的极性，如图 2.05-2 所示。 （2）该电路是全波整流。无电容滤波和有电容滤两种情况下，负载电阻 RL 上电压 uo 的波形分别 如题解图 12.05-1(a)和（b）所示。 （3）无电容滤波时，整流电压平均值 Uo 与二次绕组每段电压有效值 U 之间的关系是 Uo=0.9U；有电容滤波时，Uo 与 U 之间的关系是 Uo=1.2U。 （4）有滤波电容器和无滤波电容器两种情况下，截止二极管所承受的最高反向电压 URM 的数值可分别由题解图 2.05-2(a)和(b)看出。 在图(a)中，当电源电压为正半周时，二极管 D1 导通，由于它的钳位作用，点 2 的电位 与点 1 相同，于是 2u 的电源电压反向加在 D2 上，D2 截止。当电源为负半周时，情况相反， D2 导通，D1 截止。截止管的最高反向电压U RM = 2U m = 2 2U
UO
= U XX
Uo
−
R2′ + 3.3 3.3 + 5.1+ 3.3
U
O
=
5
Uo
(1 −
R2′ + 3.3) 11.7
=
5
Uo
=
58.5 8.4 − R2′
Uo
=
58.5 V 8.4
RLC
=
5
×
T 2
即
C = 5T = 5 = 5
2RL 2 fRL 2 × 50RL
式中
RL
= Uo Io
=
30 150 ×10
−3
Ω = 200Ω
所以
C=
5
F = 250μF
2× 50× 200
可选用容量为 250μF，耐压为 50V 的极性电容器。
（3）比较
若采用单相半波整流电路，带电容滤波器后，整流电压平均值按 Uo=U 计算，变压器二
查手册选用 2CA55E 型二极管
2.3.2 试分析下如图 2.05 所示的变压器二次绕组有中心抽头的单相整流电路， 二次绕组两段的电压有效值各为 U：
（1）试分析在交流电压的正半周和负半周时电流的通路，并标出负载电阻 RL 上电压 uo 和滤波极性电容器 C 的极性；
（2）分别画出无滤波电容器和有滤波电容器两种情况下负载电阻上电压 uo
U = Uo = 100V ≈ 122.2V 0.9 0.9I来自= 1.11Io
= 1.11U o RL
（2）选择二极管 每只二极管通过的平均电流为
= 1.11× 110 A = 2.22A 55
ID
=
1 2
Io
=
1 Uo 2 RL
=
1 × 110 2 55
A = 1A
每只二极管承受的最高反向电压为
U RM = 2U = 2 ×122.2V = 172.3V
图 2.06 习题 2.3.4 的图
解：在图 18.07 中，除交流电源和负载外，还含有单相桥式整流电路、电容滤波电路和稳压 二极管稳压电路这三个环节。电压
u = 28.2 sin ωt = 20 2 sin ωt V ,U = 20V 。
（1）S1 断开，S2 合上时的 Io、IR 和 IZ。 此时电路是由单相桥式整流电路和稳压二极管稳压电路构成。
没有输出电压。
（6）如果把 D2 极性接反，由图 18.05 可以看出，电源正半周时，电源被 D1 和 D2 短路，
后果是电源和两只二极管将被烧毁；电源负半周时，两只二极管均截止，负载 RL 上无整流
电压。所以，把 D2 的极性接反，电路不能正常工作。
（7）如果 D2 因过载损坏而短路，那么电压正半周时，和上一种情况一样，电源仍被 D1
习题
2.1.1 如图 2.01 所示的各电路中，E = 5V，ui =10sinωt V，不计二极管的正向 压降，试分别画出输出电压 uo 的波形。
（a）
（b）
（c）
（d）
图 2.01 习题 2.1.1 的图
2.1.1 解：分析如下：
（a）电路中，ui＞E 时，二级管导通，uO=E；ui≤E 时，二极管截止，uO=ui。
2.3.5 如图 2.07 所示电路中，试求输出电压 UO 的可调范围是多少？
图 2.07 习题 2.3.5 的图
解：（1）稳压器 W7805 的输出电压为 UXX=5V
（2）运算放大器（在这里是电压跟随器）的同相输入电压 U+和输出电压U o′ 分别为
U+
=
R2′ + R2 R1 + RP + R2
（9）如果将 D1 和 D2 都反接，电路仍然是单相全波整流电路，但输出电压的极性相反。
滤波电容的极性也要相反。
2.3.3 今要求负载电压 UO = 30V，负载电流 IO =150mA。采用单相桥式整流电路， 带电容滤波器。已知交流频率为 50Hz，试计算整流二极管和滤波电容器的参数， 并与单相半波整流电路比较，带电容滤波器后，管子承受的最高反向电压是否相