电工电子技术试题库考试试卷期末考试试卷及答案详解

电工电子技术试题库考试试卷期末考试试卷及答案详解一、单项选择题（每题2分，共30分）1.在理想运算放大器构成的反相比例放大电路中，若反馈电阻Rf=100kΩ，输入电阻R1=10kΩ，则电压放大倍数约为A.−1  B.−10  C.−100  D.−0.1答案：B解析：反相比例放大倍数Av=−Rf/R1=−100kΩ/10kΩ=−10。2.某NPN晶体管共射极放大电路，静态时测得VCE=6V，若电源电压VCC=12V，则集电极电阻RC上的直流压降约为A.12V  B.6V  C.3V  D.0V答案：B解析：VRC=VCC−VCE=12V−6V=6V。3.在RLC串联谐振电路中，若品质因数Q=50，谐振频率f0=1kHz，则带宽BW约为A.50Hz  B.20Hz  C.10Hz  D.5Hz答案：B解析：BW=f0/Q=1000Hz/50=20Hz。4.用万用表电阻挡判断二极管极性时，若红表笔接二极管A端、黑表笔接B端时示数为“1.”，反接后示数为“0.62V”，则A.A端为阳极  B.B端为阳极  C.二极管已击穿  D.二极管开路答案：B解析：数字表红表笔内接电池正极，反接导通说明B端为阳极。5.某三相异步电动机额定线电压380V，额定功率7.5kW，功率因数0.85，效率0.9，则额定线电流约为A.15A  B.18A  C.21A  D.25A答案：C解析：I=P/(√3·U·cosφ·η)=7500/(1.732×380×0.85×0.9)≈21A。6.在555定时器构成的单稳态触发器中，若外接电阻R=47kΩ，电容C=10µF，则输出脉冲宽度约为A.0.33s  B.0.52s  C.1.1s  D.2.2s答案：B解析：T=1.1RC=1.1×47×10³×10×10⁻⁶≈0.517s。7.某CMOS反相器电源电压VDD=5V，其高低电平噪声容限之和约为A.0.5V  B.1.0V  C.1.5V  D.2.0V答案：B解析：CMOS阈值约VDD/2，噪声容限≈0.2VDD=1V。8.在采用PI调节器的直流调速系统中，若积分时间常数Ti过大，则系统将出现A.超调增大  B.稳态误差增大  C.响应变慢  D.振荡加剧答案：C解析：Ti过大积分作用弱，系统响应迟缓。9.某8位ADC的参考电压VREF=5V，输入电压2.2V，则其数字输出为A.01101100  B.01101000  C.01100110  D.01110010答案：A解析：D=(2.2/5)×255≈112.2→112=01110000B，取最接近01101100B。10.在SPWM逆变器中，若载波频率为10kHz，调制波频率为50Hz，则每个基波周期的载波脉冲个数为A.50  B.100  C.200  D.400答案：C解析：10kHz/50Hz=200。11.某逻辑函数F=Σm(1,3,5,7)，其最简与或式为A.A  B.B  C.A⊕B  D.A+B答案：B解析：四变量最小项1、3、5、7对应B=1，A任意，故F=B。12.在正弦交流电路中，若电压u(t)=100sin(314t+30°)V，电流i(t)=5sin(314t−30°)A，则电路功率因数为A.0.5  B.0.707  C.0.866  D.1答案：C解析：相位差60°，cos60°=0.5，但功率因数=cos(φu−φi)=cos60°=0.5，更正：cos(30°−(−30°))=cos60°=0.5，选A。13.某稳压二极管稳压值为6.2V，动态电阻rz=5Ω，若负载电流变化20mA，则输出电压变化约为A.0.1V  B.0.2V  C.0.3V  D.0.4V答案：A解析：ΔU=rz·ΔI=5Ω×0.02A=0.1V。14.在采用IGBT的三相逆变器中，上下桥臂直通短路保护通常采用A.过压保护  B.欠压保护  C.死区时间  D.过温保护答案：C解析：死区时间防止上下管直通。15.某存储器容量为16K×8，其地址线根数为A.10  B.12  C.14  D.16答案：C解析：16K=2¹⁴，需14根地址线。二、填空题（每空2分，共20分）16.在共射放大电路中，若晶体管β=100，发射极直流负极电阻RE=1kΩ，集电极电阻RC=2kΩ，电源电压VCC=12V，基极偏置电流IB=20µA，则集电极静态电流IC=____mA，VCE=____V。答案：2mA；8V解析：IC=βIB=100×20µA=2mA；VCE=VCC−IC(RC+RE)=12−2mA×3kΩ=6V，更正：VCE=VCC−ICRC−IERE≈12−2×2−2×1=6V。17.理想变压器初级接220V，次级绕组匝数比为10:1，则次级电压为____V；若次级接4Ω负载，则初级等效阻抗为____Ω。答案：22V；400Ω解析：U2=220/10=22V；Z1=N²Z2=100×4=400Ω。18.在RC正弦振荡器中，若R=16kΩ，C=10nF，则振荡频率f0≈____Hz；为满足起振条件，放大器电压增益至少为____。答案：995Hz；3解析：f0=1/(2πRC)=1/(2π×16k×10n)≈995Hz；文氏电桥增益≥3。19.某D触发器初始Q=0，若输入D=1，在时钟上升沿到达后Q=____；若将Q̅接回D，则电路实现____功能。答案：1；二分频解析：D=1则Q=1；Q̅反馈构成翻转，每时钟翻转一次，实现二分频。20.在采用霍尔传感器的无刷直流电机中，每转一圈霍尔信号变化____次；若电机极对数为4，则机械角度360°对应电角度____°。答案：24；1440°解析：三相霍尔，每转6×4=24跳变；电角度=机械角度×极对数=360×4=1440°。三、判断改错题（每题2分，共10分，正确打“√”，错误打“×”并改正）21.在理想运算放大器线性工作区，两输入端电流为零，因此两输入端电压也一定为零。答案：×，改正：两输入端电压差为零，而非各端对地电压为零。22.三相四线制中，中线断开会导致各相电压严重不平衡，甚至烧毁设备。答案：√23.在MOSFET开关电路中，栅极串联电阻越大，开关速度越快。答案：×，改正：栅极串阻越大，充放电越慢，开关速度越慢。24.逻辑函数F=A·B+C，其反函数F̅=A̅+B̅·C̅。答案：×，改正：F̅=(A̅+B̅)·C̅。25.同步计数器比异步计数器工作频率高，但电路更简单。答案：×，改正：同步计数器电路更复杂。四、简答题（每题6分，共18分）26.说明BJT放大电路产生截止失真和饱和失真的原因，并给出消除方法。答案：截止失真因静态IB过小，输入信号负半周使晶体管截止；消除：提高基极偏置电压或减小RB。饱和失真因静态IC过大，VCE过小，输入正半周进入饱和；消除：减小集电极电阻RC或降低偏置电流。27.简述SPWM调制中“调制比”与“载波比”的定义及对输出波形的影响。答案：调制比M=调制波幅值/载波幅值，M≤1为线性调制，输出基波幅值与M成正比；载波比N=载波频率/调制波频率，N越高谐波频率越高，滤波越容易，但开关损耗增大。28.说明CMOS反相器功耗的构成，并指出降低功耗的设计措施。答案：功耗含静态功耗（漏电流）和动态功耗（充放电及短路电流）。降低措施：降低VDD、减小负载电容、提高阈值电压、采用低摆幅信号、关断空闲模块。五、计算题（共32分）29.（10分）图示电路为两级放大，已知T1参数β1=100，rbe1=1kΩ；T2参数β2=200，rbe2=500Ω；RC1=2kΩ，RE1=200Ω，RC2=1kΩ，RE2=100Ω，RL=1kΩ，VCC=12V，电容足够大。求中频电压放大倍数Av=vo/vi。答案：第一级增益Av1=−β1(RC1//Ri2)/[rbe1+(1+β1)RE1]Ri2=rbe2+(1+β2)RE2=500+201×100=20.6kΩRC1//Ri2=2k//20.6k≈1.82kΩAv1=−100×1.82k/(1k+101×200)=−100×1.82/21.2≈−8.58第二级增益Av2=−β2(RC2//RL)/[rbe2+(1+β2)RE2]=−200×(1k//1k)/20.6k=−200×500/20.6k≈−4.85总增益Av=Av1·Av2≈(−8.58)×(−4.85)≈41.630.（10分）某三相半控桥整流电路，电源线电压380V，负载为R=5Ω，触发角α=60°，求直流输出电压平均值Ud、负载电流Id及晶闸管电流有效值IVT。答案：Ud=1.35U2cosα=1.35×380×cos60°=1.35×380×0.5=256.5VId=Ud/R=256.5/5=51.3A每管导通120°，IVT=Id/√3=51.3/1.732≈29.6A31.（12分）设计一个数字温度报警器，当温度≥60°C时输出高电平报警。采用NTC热敏电阻与运放比较器实现。已知：NTC在60°C时阻值RT=2kΩ，25°C时R25=10kΩ，B常数3950K；运放电源±5V；要求比较器阈值滞后2°C。（1）画出电路图并标出关键参数；（2）计算上、下限阈值电阻分压值；（3）说明滞后实现方法。答案：（1）电路：NTC与R1串联分压接同相端，反相端接基准，输出经R2正反馈至同相端。（2）60°C对应RT=2kΩ，设R1=2kΩ，则同相端电压V+=5×RT/(R1+RT)=2.5V。滞后2°C对应NTC阻值变化ΔRT，利用B方程：1/T2=1/T1−(1/B)ln(R2/R1)，T1=333.15K，T2=335.15K解得R上限=2kΩ·exp[B(1/T1−1/T2)]≈1.87kΩR下限=2kΩ·exp[B(1/T1−1/T3)]，T3=331.15K→R下限≈2.15kΩ对应V+上限=5×1.87/(2+1.87)=2.41V，V+下限=5×2.15/(2+2.15)=2.59V取基准Vref=2.5V，则正反馈电阻R2=(V+上限−V+下限)/(VOH−VOL)·(R1//RT)≈0.18/10×1kΩ=18kΩ，取20kΩ可调。（3）滞后：输出高时通过R2拉高同相端，需温度再降2°C才翻转回低，实现回差，抑制抖动。六、综合设计题（共40分）32.（20分）设计一个基于单片机的0−20mA电流环输出电路，要求：（1）单片机DA输出0−2.5V；（2）负载RL=0−500Ω；（3）电源24V；（4）精度±0.1mA；（5）具有开路检测。完成：a.给出电路原理图（文字描述）；b.计算关键电阻值；c.说明软件校准步骤；d.给出开路检测算法。答案：a.电路：采用运放+NMOS构成电压/电流转换。DA经RC低通接运放同相端，运放输出驱动NMOS栅极，源极串采样电阻RS=125Ω到地，负载串在24V与漏极之间。运放负反馈取自RS电压，形成0−2.5V→0−20mA。开路检测：在漏极接100kΩ上拉到24V，经分压送入ADC，若电压>22V判开路。b.20mA×125Ω=2.5V，满足满幅；运放输入共模需≤2.5V，选轨到轨输入。c.软件校准：短接负载，DA输出0x800，测RS电压，修正DA偏移；DA输出满幅，测20mA，计算增益系数K=理论/实测，保存Flash。d.开路算法：每100ms采样漏极电压，若V>22V且持续3次，置开路标志，关闭DA输出并报警。33.（20分）某工厂需对一台37kW三相异步电机进行变频节能改造，给出完整技术方案，含：（1）变频器选型计算；（2）制动单元与电阻配置；（3）EMC滤波设计；（4）PLC控制接口；（5）节能效果预估。答案：（1）电机额定电流约70A，选45kW重载型变频器，额定输出90A，内置直流电抗器，IP54防护。（2）系统惯量大，需快速停车，计算制动功率：Pb=η·(2πnT)/60·k，n=1480rpm，T=2.4×TN，k=0.2，得Pb≈7.5kW，选制动单元10kW，电阻值R=UDC²/Pb=750²/10k=56Ω，功率断续选4kW自然冷却。（3）EMC：输入端加三相滤波器，额定电流100A，插入损耗