国开期末考试2439《电工电子技术》机考试题及答案

国开期末考试2439《电工电子技术》机考试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在纯电阻交流电路中，电压与电流的相位关系是A.电压超前电流90°B.电流超前电压90°C.同相D.反相答案：C2.某理想变压器一次侧接220V，二次侧开路电压为55V，若一次绕组匝数为800匝，则二次绕组匝数为A.100匝B.200匝C.400匝D.800匝答案：B3.下列器件中，属于全控型电力电子器件的是A.普通晶闸管B.功率二极管C.IGBTD.双向晶闸管答案：C4.在RLC串联谐振电路中，若电源频率等于谐振频率，则电路呈现A.感性B.容性C.纯阻性D.开路状态答案：C5.某三极管放大电路，测得IB=40μA，IC=4mA，则其直流电流放大系数β约为A.40B.80C.100D.120答案：C6.运算放大器构成的电压跟随器，其电压增益为A.0dBB.6dBC.20dBD.40dB答案：A7.在桥式整流电容滤波电路中，若负载开路，则输出直流电压约为变压器二次电压有效值的A.0.45倍B.0.9倍C.1倍D.1.4倍答案：D8.某数字电路使用TTL器件，其高电平噪声容限约为A.0.4VB.0.8VC.1.2VD.2.0V答案：A9.在51单片机中，定时器T0工作于方式1时，其计数范围为A.0～127B.0～255C.0～8191D.0～65535答案：D10.下列逻辑门中，可以实现“线与”功能的是A.TTL与非门B.OC门C.三态门D.CMOS传输门答案：B二、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）11.在正弦交流电路中，电感元件的瞬时功率以两倍频率脉动，平均功率为零。答案：√12.三相异步电动机在额定负载下运行，若电源电压下降10%，其转速基本不变。答案：×13.共射放大电路的输出电压与输入电压反相。答案：√14.理想运算放大器的输入阻抗为零，输出阻抗为无穷大。答案：×15.在卡诺图化简中，每个“1”方格必须被圈一次且只能被圈一次。答案：×16.晶闸管一旦导通，门极失去控制作用。答案：√17.采用PI调节器的闭环调速系统，其稳态误差一定为零。答案：√18.8421BCD码1001表示十进制数9。答案：√19.在CMOS电路中，若输入端悬空，相当于输入高电平。答案：×20.电磁式仪表可以测量直流电量，也可以测量交流电量。答案：√三、填空题（每空2分，共20分）21.某正弦电压u=311sin(314t+30°)V，其有效值为________V，频率为________Hz。答案：220，5022.在星形连接的对称三相电路中，线电压是相电压的________倍，相位________。答案：√3，超前30°23.某直流稳压电源采用串联型稳压电路，调整管工作于________区，其功率损耗主要表现形式为________。答案：线性放大，热损耗24.某放大电路的中频电压增益为40dB，上限截止频率fH=100kHz，下限截止频率fL=100Hz，则其增益带宽积约为________Hz。答案：10MHz25.将十六进制数3F.8转换成二进制数为________，转换成十进制数为________。答案：00111111.1000，63.526.在51单片机中，若晶振频率为12MHz，则一个机器周期为________μs，定时器T0每加1所需时间为________μs。答案：1，127.某场效应管转移特性曲线表明，当UGS=－2V时，ID=0mA，则其开启电压UT为________V，该管属于________型MOSFET。答案：－2，P沟道增强28.用示波器观测某矩形波，其上升时间为tr=50ns，则其带宽约为________MHz。答案：729.某RLC串联电路R=10Ω，L=0.1H，C=10μF，则谐振角频率ω0=________rad/s，品质因数Q=________。答案：1000，1030.在SPWM逆变器中，调制比M=0.8，载波频率fc=10kHz，则输出线电压基波幅值与直流母线电压之比为________，主要谐波频率为________kHz。答案：0.8，10四、计算题（共30分）31.图示电路中，已知R1=2kΩ，R2=4kΩ，RE=1kΩ，RL=8kΩ，VCC=12V，β=100，UBE=0.7V，rbb′=200Ω，忽略Early电压。求静态工作点ICQ、UCEQ及中频电压放大倍数Aus。（10分）解：（1）直流分析基极电压VB≈VCC·R2/(R1+R2)=12×4/6=8V发射极电压VE=VB－UBE=7.3VIE=VE/RE=7.3mA≈ICQUCEQ=VCC－ICQ(RC+RE)=12－7.3×(0+1)=4.7V（2）交流分析rbe=rbb′+(1+β)26mV/IE≈200+101×26/7.3≈560Ω等效负载RL′=RC∥RL=0∥8=0，题目未给RC，应视为RC=0，则电压增益Aus=－βRL′/(rbe+(1+β)RE)=0实际RC应给出，若取RC=2kΩ，则RL′=2∥8=1.6kΩAus=－100×1.6/(0.56+101×1)=－1.57答案：ICQ≈7.3mA，UCEQ≈4.7V，Aus≈－1.6（按RC=2kΩ）32.某三相异步电动机，额定功率PN=7.5kW，额定电压UN=380V，额定电流IN=15.4A，额定转速nN=1440r/min，功率因数cosφ=0.85，效率η=0.88。求额定输出转矩、额定输入功率及定子铜耗约为多少？（10分）解：额定输出转矩TN=9550×PN/nN=9550×7.5/1440≈49.7N·m输入功率P1=PN/η=7.5/0.88≈8.52kW定子铜耗PCu1≈3×I²R，但R未知，可按经验取总损耗的30%总损耗ΔP=P1－PN=1.02kWPCu1≈0.3ΔP≈0.31kW答案：TN≈49.7N·m，P1≈8.5kW，PCu1≈0.31kW33.图示理想运算放大器电路，R1=10kΩ，R2=20kΩ，R3=30kΩ，R4=40kΩ，ui1=1V，ui2=2V，求输出uo表达式及数值。（10分）解：第一级为差分比例，uo1=(1+R2/R1)ui2－(R2/R1)ui1=3×2－2×1=4V第二级为反向比例，uo=－(R4/R3)uo1=－40/30×4=－5.33V答案：uo=－5.33V五、分析题（共20分）34.某直流调速系统采用单闭环PI调节器，测速反馈系数α=0.01V·min/r，电机空载转速n0=1500r/min，额定转速nN=1000r/min，系统总飞轮惯量GD²=2N·m²，电枢电阻Ra=0.5Ω，电枢电压Ua=220V，电枢电流Ia=20A，忽略电枢电感。若突加额定负载，转速下降20r/min后系统重新稳速，求调节器比例系数KP及积分时间常数TI的取值范围，使恢复时间小于0.3s，超调小于2%。（10分）解：稳态速降Δn=20r/min，对应反馈电压ΔUf=αΔn=0.2V负载转矩TL=9.55×P/nN=9.55×(220×20－20²×0.5)/1000=41.3N·m系统机电时间常数Tm=GD²·nN/375×(Ua－IaRa)/Ia=2×1000/375×210/20≈0.056s按典型Ⅰ型系统，取阻尼比ξ=0.707，则KP≥Δn/(α·ΔUf·ξ²)=20/(0.01×0.2×0.5)=2000TI≥4ξ²Tm/(1+KPα)=4×0.5×0.056/(1+2000×0.01)≈0.0056s实际取KP=2500，TI=0.006s，可满足要求。答案：KP≈2500，TI≈6ms35.某数字温度检测系统采用8位ADC，参考电压Vref=5V，传感器输出0～100°C对应电压0～4V。若采样值N=128，求实测温度；若要求分辨率优于0.1°C，至少选用多少位ADC？（10分）解：ADC量化单位q=Vref/2⁸=5/256≈19.5mV采样值128对应电压U=128×q=2.5V温度T=U×100/4=62.5°C要求分辨率0.1°C，对应电压ΔU=0.1×4/100=4mV需满足q≤4mV，即2ⁿ≥5V/4mV=1250，n≥11答案：实测温度62.5°C，至少11位ADC六、综合设计题（共20分）36.设计一个过零触发的单相交流调功系统，负载为220V/1000W电阻炉，采用双向晶闸管控制，要求功率在200～1000W连续可调，控制信号为0～5V直流电压，给出主电路、同步过零检测、触发脉冲形成及功率调节原理，计算最小导通角并估算谐波含量。（10分）解：主电路：双向晶闸管与负载串联，电源220V，负载电阻R=U²/P=48.4Ω功率调节范围200～1000W，对应导通角θ：P=U²sin²θ/2R，得θmin=arcsin√(2RP/U²)=arcsin√(2×48.4×200/220²)=39°过零检测：光耦MOC3041，取自电源经R限流，输出窄脉冲触发脉冲：单稳态555，脉宽100μs，经脉冲变压器隔离控制原理：0～5V对应比较器阈值，改变单稳触发时刻，实现θ=39°～180°谐波：最低次为3次，含量约I3/I1≈sin3θ/3sinθ，θ=39°时约28%答案：θmin≈39°，3次谐波28%，电路图略37.用51单片机设计一个数字电压表，量程0～20V，精度±0.5%，显示3位半，给出硬件连接、ADC选型、程序流程及关键代码片段。（10分）解：硬件：AT89C52，ADC选用TLC2543（12位，11通道，SPI），基准2.5V，分压电阻网络1MΩ/100kΩ，衰减比10:1连接：P1.0～P1.3接SPI，P3.0接EOC，P0接共阴LED，74HC595驱动流程：初始化→启动ADC→等待EOC→读数据→换算→BCD→动态显示关键代码：```csbitCS=P1^0;sbitCLK=P1^1;sbitDIN=P1^2;sbitDOUT=P1^3;uintread2543(ucharch){uintdat=0;uchari;CS=0;ch<<=4;