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电子控制系统的信号处理
一、 模拟信号与数字信号
第三章
1. 模拟信号泛指数值可 变化的信号。
2. 数字信号指数值 变化的信号。
3. 数字信号表示方法：数字信号只有两种状态（高电平和低电平），
表示高电平， 表示低电平。
4. 0和1没有大小之分，只代表两种对立的状态，称为逻辑0和逻辑1。 可以代表信号的“有”和“无”，命题的“真”和“假”等事物之间的 关系。
5. 数字信号具有容易处理、处理精度高、便于 、抗干扰 能力强等优点。
6. 模拟信号具有信息变化的细节丰富，能直观反映自然界的很多现 象，且容易实现等优点。严重的缺点是 。
【项目情境】李虹同学发现校内园林灌溉用水均源自附近的小河，为防 止受污染的河水影响植物的正常生长，她决定和同学们一起研制一台水 质探测仪，能随时监测水质以保证植物正常生长。从哪里开始呢？经过 前面的学习，同学们发现除传感器外，电子作品的设计和制作还应用了 许多其他元器件，李虹同学分析，传感器将所获取的信息转换成电信号 后，这些元器件组成的电路负责对信号进行分析处理，她提议大家先从 系统地学习电子电路知识开始。
【任务1】 如图所示，识别模拟信号和数字信号。
a b
图a是 信号，图b是 信号。
A. 容易处理 B. 处理精度高
C. 便于保存记录 D. 抗干扰能力强
A. 当测试端为高电平（3.0～4.0 V）时，发光二极管发光
B. 当测试端为低电平（0～1.0 V）时，发光二极管不发光。
C. 若测试端接5 V电压，电阻R增大到原来的3倍，发光二极管不发光。
D. 若测试端接3 V电压，电阻R增大到原来的2倍，发光二极管不发光。
A. 手机通信信号 B. 车速信号 C. 算盘珠位置信号 D. 狼烟信号
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A. 220 V交流电的电压（交流正弦电压）
B. 手机收到短信的信号
C. 海洋中船只与船只之间的灯光联络信号
D. 音乐光盘上记录的信息
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A. 喇叭发出的音乐
B. 键盘传输给计算机的信号
C. 电学实验中滑动变阻器产生的阻值变化信号
D. 电网中的电压信号.
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A. 收音机接收的无线电信号
B. 手机数据信息
C. 光纤中传输的互联网信号
D. 数字电视接收的信号
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A. 电子表的秒信号是模拟信号
B. 模拟信号和数字信号之间可以相互转换
C. 数字信号时间上是离散的信号，但数值可以连续
D. 数字信号具有容易处理、处理精度高等优点，但不便于记录保存
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A. 数字信号只有高低两个电平
B. 数字信号在时间和数值上均是连续变化的
C. 数字信号中只有“1”和“0”两种状态
D. 数字信号简单、稳定、可靠
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A. 直接通过扩音器放大声音
B. 歌声经话筒转换成电信号，再经放大后送到现场的各个扬声器
C. 先将信号转为数字信号，处理后再还原成模拟信号使扬声器发声
D. 以上方法都可行
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A. 信息变化的细节丰富
B. 处理精度高
C. 便于记录保存
D. 抗干扰能力强
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电子控制系统的信号处理
二、 初识模拟电路
第三章
三极管的结构和组合形式
三极管的三种工作状态
1. 三极管的结构与组合形式
（1）常见三极管的结构及电路符号
①半导体三极管简称三极管，用VT表示，有NPN和PNP两种类型。
②两个PN结：发射结和集电结。
③三个电极：基极b、集电极c、发射极e。
④三个区：基区、集电区和发射区。
（2）常见三极管的实物图
（3）三极管的管脚识别
①中小功率塑料三极管：平面朝向自己，三个引脚朝下放置，一般从左 到右依次为发射极e、基极b、集电极c。
②金属帽底端有一个小突起，距离这个突起最近的是发射极e，然后顺 时针依次是基极b、集电极c。
③没有突起，顺时针管脚仍然依次为发射极e、基极b、集电极c。
④有散热片的功率三极管，有字一面朝自己，引脚朝下放，从左往右 数，b、c、e脚。
2. 三极管的三种工作状态
（1）三极管输出特性曲线
（2）三极管的电流特性
NPN型三极管 PNP型三极管
箭头的方向为电流的流向，NPN型三极管为二进一出，PNP型三极 管为一进二出，电流的关系为：Ie＝Ib＋Ic。
（3）三极管三种工作状态
工作状态 放大状态 饱和状态 截止状态
发射结 正偏（加正向电压） 正偏 没有导通
集电结 反偏（加反向电压） 正偏 反偏
在电路中 的等效作用 电阻（阻值可变） 开关
（导通状态） 开关
（断开状态）
应用范围 放大器 脉冲与数字电路 脉冲与数字电路
工作状态 放大状态 饱和状态 截止状态
电流电压关系 ｜Ube｜启动电压为
0.5 V，稳定后｜Ube｜≈0.7 V
0.7 V＜｜Uce｜＜Vcc硅
0.3 V＜｜Uce｜＜Vcc锗
Ib＜IBS，Ic＝βIb ｜Ube｜≈0.7 V 硅
｜Ube｜≈0.3 V 锗
｜Uce｜＜0.6 V 硅
｜Uce｜≈0.3 V 锗
Ib＞IBS Ib＝0，Ic＝0
｜Uce｜≈Vcc
｜Ube｜＜0.5 V 硅
｜Ube｜＜0.1 V 锗
工作状态 放大状态 饱和状态 截止状态
电流电压
关系 NPN：Ue＜Ub＜Uc
PNP：Ue＞Ub＞Uc NPN：Ue＜Ub，Uc＜Ub
PNP：Ue＞Ub，Uc＞Ub NPN：Ue＞Ub，Uc＞Ub（Ube＜0 V）
Ub＞Ue，Uc＞Ub（Ube＜0.5 V） 硅
PNP：Ue＜Ub，Uc＜Ub（Ueb＜0 V）
Ub＜Ue，Uc＞Ub（0 V＜Ueb＜0.5 V） 硅
（4）三极管共发射极接法
如图所示为三极管共发射极电路。
三极管电流放大作用的实质：大电流Ic受小电流Ib控制，以小控 大，使Ic随Ib的变化而变化。
3. 电容
电容器简称电容，由两个靠得很近的金属片（箔）组成，中间用绝 缘材料隔开，电容的单位法拉，简称法，用字母F表示。1 F＝106 μF＝ 1012 pF
直流电路中，电容器充放电瞬间，电流较大，可当作导线处理（R 很小），充满后无电流，当作断路。交流电路中，通过不断充放电实现 导通（通交流隔直流）。
（1）常见的电容器
类型 固定 可变电容
无极性电容 极性电容 可变电容 微调电容
实物
符号
（2）电容的标称值和额定功率
【标称容量】
①直标法：直接标在电容器的表面上，如“220 μF 600 V”的电解电 容表示电容量为220 μF，最大工作电压600 V。
圆片瓷介质电容一般只标出电容量，一般几十、几百、几千时单位为 pF，数值小于1，单位为μF。如0.47单位默认为μF，3300单位默认为 pF
②数码法：通常由3位数字组成，从左边起，前两位为有效数字，第三 位为有效数字后面0的个数，单位为pF，如：103表示10 000pF＝0.01 μF，331表示330 pF，一般小型瓷介质电容采用这种表示方式。229表示 22×10－1＝2.2 pF（注意第三位是9表示10－1）。
③色标法（类似于电阻）
④文字符号法（类似于电阻）
【额定工作电压】
电容器在电路中能够长期可靠地工作而不被击穿的直流电压，又称 耐压。若在交流电路中，所加交流电压的最大值（峰值），不能超过直 流工作电压。
（3）电容在电路中的作用：隔直流、通交流。常用于耦合电路、振荡 电路、调谐电路、滤波电路、延时电路（常与电阻一起，通过充放电来 实现）。
①耦合电容：耦合电容器是使得强电和弱电两个系统通过电容器耦合并 隔离，提供高频信号（交流信号）通路，阻止低频电流（直流信号）进 入系统。
②滤波电容：一般在电源附近，稳定电压，消除外界干扰（如尖脉冲或 电压的突然变化）。
③振荡电容：一般与电感线圈一起，形成LC振荡回路，产生交变信号。
④调谐电容：谐振频率可调的电路，通过调节谐振元件（一般指电容） 使得电路的固有频率与想要的无线电信道频率一致，达到选台目的（收 音机原理）。
【项目情境】李虹和同学们很快就掌握了模拟信号和数字信号的初步知 识。为了尽快研制出水质探测仪，李虹同学决定学习最基本的模拟电路 和组成模拟电路最基本的元器件等知识。
A. b、c、e B. c、b、e
C. e、c、b D. e、b、c
A. 基极、发射极、集电极、NPN
B. 基极、发射极、集电极、PNP
C. 发射极、基极、集电极、NPN
D. 发射极、基极、集电极、PNP
A. 当激光照射在Rg上时，其电阻将变小
B. Rg上无光照时，三极管V处于截止状态
C. 传送带上没有物品时，计数器将停止计数
D. 三极管V每导通一次，计数结果加1
A. 饱和区＋放大区
B. 击穿区＋截止区
C. 放大区＋击穿区
D. 饱和区＋截止区
【解析】 三极管截止时相当于断开的开关，三极管导通时相当于闭合 的开关，故三极管作为开关时的工作区域是截止区和饱和区。
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A. 截止状态 B. 放大状态
C. 饱和状态 D. 无法判断
【解析】 根据图中三极管的箭头方向和位置可知，三极管V属于NPN型 三极管，当光线暗时，发现发光二极管D1不亮，此时用万用表测得Uab ＝1.8 V，则三极管V工作状态为放大状态。
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A. B. C. D.
【解析】 NPN电流两进一出，PNP电流两出一进，Ie＝Ib＋Ic。
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A. B. C. D.
【解析】 A选项发射极正偏（Ube＞0），集电极也正偏（Ubc＞0），故 三极管工作在饱和导通状态。其余三项都有可能工作在放大状态，即发 射极正偏，集电极反偏。
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A. V1是NPN三极管
B. 当LED1发光时，V1一定处于放大状态
C. 当LED1不亮时，三极管V1的集电极与发射极之间的电 压为0 V
D. 如果要求天更黑时灯才亮，可将Rp调大
【解析】 当LED1不亮时，三极管V1的集电极与发射极之间的电压约为 VCC。
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A. LED由灭逐渐变亮，最后亮度几乎不变
B. 三极管集电极的电位逐渐降低，最后稳定在某一值
C. 三极管的集电结由反向偏置变成正向偏置
D. 在LED亮着的时候，三极管基极的电位随LED亮度变化 而明显变化
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【解析】 A. 当光线由强变弱时，Rg阻值逐渐变大，三极管V1导通， LED灯会变亮，当Rg足够大时，三极管饱和，LED亮度几乎不变，故A 对；B. 三极管由放大状态变为饱和状态时，集电极电位逐渐下降，并 且稳定一个值，不会随基极电流变化而变化，故B对；C. 当光线较强 时，Rg阻值较小，基极电流Ib＝0，此时Ic＝0，而当光线较暗，三极管 V1处于放大状态，发射结正偏，集电结反偏；当Rg电阻足够大时，三极 管的Ic不随Ib变化而变化，三极管处于饱和状态，此时发射结和集电结 都正向偏置，故C对；D. 当LED灯亮着的时候，三极管处于导通状态， 集电极电流随基极电流变化而变化，直至到达饱和状态为止，所以应该 是调节基极的电位可以使LED的亮度发生一定的变化，而不是基极电位 随LED亮度变化而变化。
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A. M点约为0.7 V，N点约为0.7 V
B. M点约为0.7 V，N点约为3 V
C. M点约为2.7 V，N点约为3 V
D. M点约为2.7 V，N点约为0.7 V
【解析】 LED发光时，NPN三极管处于导通状态，其导通压降Ube＝0.7V，故M、N点的电压均为0.7 V。
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A. N点电位约为4.3 V
B. P、Q两点的电位差约为4.3 V
C. Q点的电位不可能高于N点
D. N点的电位不可能高于M点
【解析】 A. 当LED灯发光时，N点电位约为4.3 V，故A正确；B. P、Q 两点的电位差约为1.8 V，故B错误；C. Q点的电位高于N点的电位，故 C错误；D. N点的电位高于M点的电位，故D错误。
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A. M点电位约为0.7 V，三极管V1只能工作在饱和状态
B. N点电位约为0.7 V，三极管V2只能工作在放大状态
C. M点电位大于2 V，三极管只能工作在放大状态
D. N点电位大于2 V，三极管只能工作在放大状态
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【解析】 M点的电位约为0.7 V，三极管可能工作在放大状态。N点的电 位UN＞0.7 V＋1.6 V＝2.3 V，三极管只能工作在放大状态。
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A. 该三极管是NPN型三极管，此时处于放大状态
B. ①脚是集电极c，②脚是基极b，③脚是发射极e
C. 该三极管是NPN型三极管，但是无法判断状态
D. 该三极管是PNP型三极管，此时处于饱和状态
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【解析】 由题图可知，三极管①②管脚电流流进，③管脚电流流出， 则该三极管为NPN型三极管，③脚是发射极e，三极管具有电流放大作 用，则①脚是集电极c，②脚是基极b，此时β值为50，不为120，三极管 处于饱和状态。
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A. A3读数为50.4 mA
B. 三极管放大系数β为125
C. 三极管工作在饱和状态
D. 电压表读数为0.9 V
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【解析】 A3＝Ie＝Ib＋Ic＝A1＋A2＝50.4 mA；A1＝50 mA＝0.05 A，R1 的阻值为100 Ω，则R1的电压为5 V，故三极管集电极和发射极之间的电 压为1V，即Uce为1 V，三极管处于放大状态，Ic＝βIb，则β＝125；A2＝ 0.4 mA＝0.000 4 A，R2的阻值为500 Ω，则R2的电压为0.2 V，三极管基 极电位约为0.7 V，则电压表的读数约为0.9 V。
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A. 三极管VT工作在放大状态
B. 三极管VT的基极电位几乎不变
C. 输入电压Ui必定比输出电压Uo高
D. 该三极管电路为共发射极接法
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【解析】 三极管导通后集电结始终于反偏状态，所以是放大状态。串 联型稳压电路的基本原理是利用稳压二极管的稳压作用，电路中的三极 管起到电流放大的作用，以扩大负载电流，三极管在此电路中成为调整 管，必须工作在放大状态，A项正确；由于稳压二极管的作用，三极管 的基极电压基本保持不变，B项正确；因为三极管的发射结存在压降， 故输出电压总是要比输入电压小的，C项正确；该电路中，基极输入， 发射极输出，为共集电极接法，D项错误。
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A. VT基极高电平，三极管处于截止状态，VD不发光
B. VT基极高电平，三极管处于导通状态，VD发光
C. VT基极低电平，三极管处于导通状态，VD发光
D. VT基极低电平，三极管处于截止状态，VD不发光
Rt为正温度系数热敏电阻，温度升高，阻值增大，VT基极低电平，三 极管处于截止状态，VD不发光。
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A. Ui不变，R1减小时，VD2亮度增大
B. 增大Ui，流过二极管VD1的电流不变
C. 增大Ui，三极管VT的Uce增大
D. Ui不变，R2增大时，流过VD1的电流减小
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【解析】 Ui不变，VD1两端电压不变，因此R2和VD2两端的电压不变， 所以VD2的电流和亮度不变；Ui增大，R1上电压增大，因此R1上电流增 大，VT基极电流不变，VD1上电流增加；Ui增大，但R2和VD2两端的电 压不变，Uce增大；VD1两端电压不变，R2和VD2两端电压不变，R2增大 时，流过VD2的电流减小，Ui不变，因此R1上电压、电流不变，VD1电 流和VD2电流相加等于R1电流，故VD1电流增大。
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A. 电压表指针从左向右逐渐偏转，电流表指针从右 向左逐渐偏转
B. 电压表指针从右向左逐渐偏转，电流表指针从左 向右逐渐偏转
C. 电压表与电流表指针均从左向右逐渐偏转
D. 电压表与电流表指针均从右向左逐渐偏转
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【解析】 闭合开关S，电位器Rp由下往上调的过程中，三极管VT工作 状态由截止到放大逐渐变化到饱和导通，Uce逐渐减小，电压表指针由 右向左偏转，Ie逐渐增大，电流表指针由左向右偏转。
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A. 逐渐调小Rp1，三极管会进入截止状态
B. Rp2调小，电压表读数变大
C. 逐渐调大Rp3，电流表读数不变
D. VD1、VD2可以使三极管可靠截止
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【解析】 电压表读数为3 V，三极管发射极与集电极之间的电压也为3V，三极管VT处于放大状态。A项，调小Rp1，由于二极管VD1、VD2的钳位作用，a点的电位不变，三极管VT的基极电流不变，三极管仍处在放大状态；B项，a点电位不变，Rp2调小，三极管基极电流变大，集电极电流也变大，电压表示数变大；C项，逐渐调大Rp3，三极管会进入饱和状态，集电极电流不受基极电流控制，Rp3调大，集电极电流变小，电流表示数变小；D项，VD1、VD2的钳位作用会使a点的电位在1.4 V左右，不能使三极管可靠截止。
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A. 逐渐调大Rp1的阻值，VD逐渐变暗
B. 逐渐调大Rp4的阻值，VD逐渐变暗
C. 逐渐调大Rp3的阻值，VD逐渐变亮
D. 逐渐调大Rp2的阻值，VD逐渐变暗
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【解析】 电压表读数为3 V，说明三极管处于放大状态。A项，逐渐调 大Rp1的阻值，三极管基极电流变大，集电极电流也变大，VD变亮；B 项，三极管处于放大状态，集电极电流受基极电流控制，逐渐调大Rp4 的阻值，集电极的电流不变，VD的亮度几乎无变化，当Rp4调大至三极 管进入饱和状态时，此时继续调大Rp4的阻值，集电极的电流减小，VD 会变暗；C项，调大Rp3，三极管基极电流减小，集电极电流也减小， VD变暗；D项，调大Rp2，三极管基极电流减小，集电极电流也减小， VD变暗。
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A. 根据报警要求虚线框①中应接湿敏电阻MS，虚线框② 中应接电位器
B. 开始报警时减小R1的阻值，VD一定变亮
C. 开始报警时三极管VT一定工作在放大状态
D. 开始报警时，若减小R2的阻值，VD亮度不变
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【解析】 电源电压－6 V，则高电位端是0 V，低电位端是－6 V，电流 是从下往上流，NPN型三极管基极高电平导通，根据题目逻辑湿敏传感 器检测到雨水时三极管VT导通，VD发光，湿敏传感器检测到雨水时电 阻小，所以虚线框②接湿敏电阻MS，A项错误；湿度报警时数字式电 表显示－3 V，此时三极管工作在放大状态，集电极电流受基极电流控 制，减小R1阻值，基极电流Ib增大，Ic随着增大，VD变亮，减小R2的阻 值，集电极电流Ic不变，VD亮度不变，B、C、D项正确。
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A. Rt为负温度系数热敏电阻
B. R2对V1的基极有限流保护作用
C. V1饱和导通时，发光二极管发光
D. 要调高报警温度，可调小R1
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【解析】 A. 三极管V1导通时，基极电位高，即R1分压大，Rt分压小， 即温度高电阻小，Rt为负温度系数热敏电阻；B. R2接在基极，对基极有 限保护的作用，三极管发射结导通电压较小。C. V1饱和导通时，Ube＝ 0.7或0.3 V，而发光二极管的导通电压要1.6 V以上，故此时不发光；D. 温度高，Rt阻值更小，要使V1在Rt阻值更小时导通，则应将R1也减小。
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A. 由图可以判定VCC为9 V，Rc的阻值约为2.25 kΩ
B. P点时，三极管VT基极电流为40 μA，处于放大状态
C. 仅增大Rc阻值，点P向右移动
D. 仅增大R2阻值，点P沿直流负载线上移
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A. 增大R2阻值后，c点电位不变，d点电位升高
B. VT1集电极和发射极之间的电压小于VT2集电极和发射极 之间的电压
C. VT1的基极电流小于VT2的基极电流
D. VT1的集电极电流小于VT2的集电极电流
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【解析】 增大R2阻值后，VT2基极电流减小，集电极电流也减小，d点 的电位降低；VT1的基极电流与VT2的基极电流通过电阻R2相连，电流 相同；三极管VT1和VT2始终处于放大状态，且放大倍数和基极电流相 同，则集电极电流也相同，又因为R1阻值大于R3，所以VT1集电极和发 射极之间的电压小于VT2集电极和发射极之间的电压。
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A. 三极管VT1和VT2均处于放大状态
B. 流经R3和R4的电流大小相等
C. 若将R1电阻调小，流经R2的电流不变
D. 若将R2电阻调小，流经R2的电流不变
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【解析】 电流由三极管集电极通过电阻R3、R4流经基极，集电极电位 高于基极，集电结反偏，三极管处于放大状态，A项正确；由于电路下 半部分左右对称，所以R3、R4电流相等，B项正确；R3、R4电流由VT1 集电极电位决定，所以R2电流与R2电阻无关，C项错误，D项正确。
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A. 调大R1，VD的亮度可能变暗
B. R2取值过大，会导致VD一直不发光
C. 增大Rp2，湿度设定值变小
D. VD发光时，VT1始终处于饱和状态
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【解析】 A项，当VT2处于放大状态时，调大R1，VT2的基极电流减 小，集电极电流减小，VD亮度可能变暗；B项，R2取值过大，导致三极 管VT2始终截止，VD不发光；C项，增大Rp2，三极管基极电流减小， 三极管VT1趋向于截止，Uce增大，而三极管VT2导通条件未变，要求Uce 也不变，故要增大Ic、Ib，基极电位需更高才能导通，RS阻值要更大， 湿度设定值减小；D项，VT1处于饱和状态时，VT2截止，VD不发光。
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A. 指针式多用电表测量电阻阻值时，挡位变换后需要重 新进行机械调零
B. 检测三极管VT1的好坏时，指针式多用电表调至 R×1k挡，黑表笔接集电极，红表笔接基极，指针不 动，说明集电结不通，三极管已损坏
C. 将电阻R1焊接到电路板时，电烙铁应同时加热电阻的引脚和对应的焊盘
D. 焊接完成电烙铁移开后，应马上用镊子拨动焊接部位 进行检查有无虚焊现象
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【解析】 A项，指针式多用电表测量电阻阻值时，挡位变换后需要重新 进行的是欧姆调零，而不是机械调零；B项，检测三极管VT1的好坏 时，指针式多用电表调至R×1 k挡，黑表笔接集电极，红表笔接基极， 指针不动，说明集电结不通，不能说明三极管损坏；C项，将电阻R1焊 接到电路板时，电烙铁应同时加热电阻的引脚和相应的焊盘；D项，焊 接完成，如果焊点还未冷却用镊子拨动焊接部位，焊点可能松动造成焊 接缺陷，所以检查有无虚焊现象一定要待焊点冷却后再用镊子拨动焊接 部位进行检查。
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A. Rt应选用负温度系数的热敏电阻
B. S闭合时，V3导通后，V2导通
C. 闭合S后，温度下降到设定值以下时V4发光，然后温度升高到设定值 以上时V4熄灭
D. S断开，当V1截止时，V3截止
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【解析】 A. 温度低时，V4发光时，三极管V1、V3导通，此时V1基极电 位低，即R1电压低，Rt电压高，即温度低时Rt电阻大，Rt为负温度系数 热敏电阻，故正确。B. S闭合后，V3为NPN三极管，V3导通，相当于V2 基极电位低，V2为PNP三极管，V2导通，故正确。C. 闭合S后，温度下 降到设定值以下时，V1导通，V3导通，V2导通，V4发光，温度升高到 设定值以上时，V1截止，但V2和V3自锁导通，V4仍旧发光。C项错误。 D. S断开时，当V1截止时，V3基极电位低，V3也截止，故正确。
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A. 泥土非常潮湿时，V4发光，V5不发光
B. 调节Rp1，可以改变V4、V5发光状态变化时的湿度设定值
C. 泥土非常干燥时，V1、V2的Ucc都约为3 V
D. 当V4、V5都发光时，V1工作在放大状态
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【解析】 A. 泥土非常潮湿时，探头电阻小，V1基极电位低，V1截止， V2基极电位高，V2导通，V4发光，V3为PNP管，其基极电位高，V3截 止，V5不发光，故正确。B. Rp1与探头串联，改变Rp1会使V1导通的电 位发生变化，等同于探头电阻发生变化，即湿度设定值发生变化，故正 确。C. 泥土非常干燥时，探头电阻非常大，V1基极电位高，V1饱和导 通，Uce为其导通压降，约为0.3 V，V2基极电位低，V2截止，Uce为电源 电压3 V，V4不发光，V3基极电位低，V3导通，V5发光，故错误。D. V4、V5都发光，此时V2、V3都导通V1的集电极电位Uc1满足：0.7 V＜ Uc1＜2.3 V 因此V1处于放大状态。
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A. 流过V1、V2的电流相同
B. 增大R3阻值后，流过V1、V2的电流变小
C. 增大R1阻值后，流过V1的电流变小，流过V2的电 流变大
D. 减小R1阻值后，流过V1的电流变大，流过V2的电流不变
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【解析】 A. 如图所示为对称电路，在不改变其他参数的情况下，流过 V1、V2的电流相同。B. 增大R3阻值后，R3的分压增大，V1、V2并联在 一起，其分压减小，电阻不变，流过V1、V2的电流变小。C. 增大R1的 阻值后，R1与V3串联的电路电流变小，即V3基极电流变小，V3处于放 大状态，则流过V1的电流变小。增大R1阻值后，并联电路电压相等，则 流过R2的电流变大，V4的基极电流增大，V4处于放大状态，则流过V2 的电流变大。D. 减小R1的阻值后，R1与V3串联的电路电流变大，即V3 基极电流变大，V3处于放大状态，则流过V1的电流变大。减小R1阻值 后，并联电路电压相等，则流过R2的电流变小，V4的基极电流减小，V4 处于放大状态，则流过V2的电流变小。
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A. 图中三极管V2型号是PNP型
B. 图中的C是电解电容
C. 外界光线很亮时，三极管V1应处于饱和状态
D. 电路正确安装后，调试中发现外界光线很亮， LED灯没灭，可以增大R1阻值
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【解析】 A. 如图所示三极管的箭头指向可知，三极管V2是PNP型三极 管；B. 如图所示的电容C有“＋”号，说明是电解电容，有极性；C. 外 界光线亮时，LED不亮，说明V2截止，要使V2截止，则NPN管的V1应 截止；D. 外界光线亮时，灯还未灭，说明此时V1还没截止，让V1截 止，则应调大R1。
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A. 光照减弱时，LED1先发光
B. 三极管V2比V1更早进入饱和状态
C. 当LED1逐渐变亮时，三极管V1、V2一定处于放 大状态
D. Rg断路时，三极管V1、V2处于截止状态
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【解析】 光照减弱，V1、V2导通，V2集电极电流更大，LED2先发光； 因为V2的基极电流是经过V1放大过后的，所以刚开始流过LED2的电流 肯定比LED1的大，V2更早达到饱和状态，所以当LED1逐渐变亮时，V2 可能已经是饱和状态了；若Rg断路，V1基极始终输入高电平，V1、V2 始终导通。
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A. 调大Rp，环境亮度设定值变小
B. R3取值过大，会导致V3一直不发光
C. V1饱和时，V3不发光
D. 增大R1，环境亮度设定值变大
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【解析】 本题考查三极管的电流放大作用及三个工作区。A选项，调大 Rp→V1容易导通→V3恰好发光时，Rg阻值可以大一些→光线变弱；B选 项，R3阻值过大→即使V2进入饱和状态，其Ic也会很小→V3不发光；C 选项，V1饱和时，其Uec＜0.7 V（约为0.2～0.3 V，甚至更小）→V2的发 射结达不到导通压降→V3不发光；D选项，增大R1→V3恰好发光时，V1 靠近截止→此时Rg更大→光线更暗。
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A. 黑表笔搭f点，红表笔搭d点，电阻值约330，表明V3损坏
B. 黑表笔搭e点，红表笔搭c点，电阻值约3.3 kΩ，表明V2损坏
C. 黑表笔搭b点，红表笔搭d点，光线变化时指针摆动，表明V1损坏
D. 黑表笔搭a点，红表笔搭d点，光线变化时指针摆动，表明Rg损坏
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【解析】 本题考查多用电表的使用和电路故障分析。断开S，指针式多 用电表测电阻，黑表笔搭f点，红表笔搭d点，测的是R3和V3的电阻，阻 值约330 Ω，说明V3击穿；黑表笔搭e点，红表笔搭c点，V2发射结反向 截止，因此测的是R2电阻，阻值为3.3 kΩ，说明V2发射结反偏正常，不 能说明V2损坏；黑表笔搭b点，红表笔搭d点，V1发射结反偏，因此测 的是Rg和R1的阻值，光线变化指针摆动，说明光敏电阻正常，V1发射结 反偏正常，不能说明V1损坏；黑表笔搭a点，红表笔搭d点，测的是Rg电 阻，V1反偏截止，光线变化指针摆动，说明Rg正常。
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A. VT1、VT2均工作于放大状态
B. 调大Rp的阻值，VD亮度变化不明显
C. 电源电压改为12 V，VD亮度基本不变
D. VT1放大倍数增加1倍，VD亮度明显变化
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拓展：由于基极电流远小于集电极、发射极电流，因此Ic1≈I2（流过R2 的电流），结合发射结钳位电压0.7 V 基本不变，可知电路恒流值约为 0.7 V/51 Ω≈13.7 mA。若要调节VD的亮度，可以靠改变R2的阻值。
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A. 将Rp从最上端移至最下端，V1亮度变化明显
B. 将电源电压改为 12 V，V1亮度变化明显
C. 将VT1和VT2换成放大系数更大的三极管，V1亮度变亮
D. VT2工作在放大状态
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A. 只闭合S2，VT2将饱和导通，VT1截止
B. 先闭合S2，再按一下S1，VT1将饱和导通，VT2截止
C. 先闭合S2，只有按着S1不放，电路才会处在一个永久开启状态，VD才会一直亮着
D. 该电路重置的方法是断开S2
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【解析】 闭合S2，电路接通电源，由于C1的作用，会给VT2的基极一个 高电平脉冲，VT2将饱和导通，其集电极、发射极电压为接近0 V。因 此，VT1截止，这样电源电压通过VD、R2、R5加到VT2基极，维持VT2 的导通，这时候VT2饱和导通时的基极电流不足以点亮VD，VD不发 光。接下去如果闭合S1，电源电压通过R3加到VT1基极，VT1现在变成 饱和，VD发光。同时VT1的集电极电压变为低电平，通过R5加到VT2基 极使其关闭。VT2关断后，电源通过R1和R4为VT1提供偏置电压，电路 现在是永久开启状态。即使S1被按下后再断开，也没有任何影响。重置 的方法是断开S2。
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A. 图b中，A区表示三极管放大工作区
B. 闭合开关S，调试电路应使VT1工作在图b中C区
C. 正常工作时，VT2可能经历图b中A、B、C三个工作区
D. 改变R2阻值大小，可以改变VT1直流工作点
【解析】 图b中A区表示三极管工作在饱和区，B区表示截止状态，C区 表示放大状态。
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A. 按下S1或S4，然后松开，LED灭
B. 按下S2或S3，然后松开，LED亮
C. LED发光时，四个三极管可能都处于饱和状态
D. 四个开关的正确安装方式之一是：S1、S2安装在楼下，S3、S4安装在 楼上
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【解析】 VT3与VT4等效为一个PNP型三极管，VT1与VT2等效为一个 NPN型三极管，两个等效三极管形成自锁电路。A项，按下S1或S4，三 极管均截止，LED熄灭，松手保持熄灭；B项，按下S2或S3，三极管均 导通，LED发光，松手保持发光；C项，由于VT3的发射极电位比集电 极电位高，即VT4的基极比集电极电位高，故VT4不可能处于饱和状 态，同理VT1也不可能处于饱和状态；D项，楼上和楼下均需要开、闭 功能，所以S1、S2可安装在楼下，S3、S4可安装在楼上。
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A. 当光线照度在120 lx时，三极管VT1导通，VT2截止
B. 当光线照度在90 lx时，三极管VT3、VT4均一直处于导通状态
C. 电路在调试过程中，发现光线照度在200 lx时，红色LED2就发光， 则应该将变阻器Rp1的箭头向上调整
D. 根据电路图设计完成调试后，当光线照度在50 lx时，扬声器会发出 警报声，LED2长亮
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【解析】 Rg为光敏电阻，当光线强（120 lx）时电阻小，则VT1导通， VT2基极为低电平，VT2截止，A项正确；当光线弱（90 lx）时，Rg电 阻大，则VT1截止、VT2导通、VT3导通、VT4导通，VT3、VT4、C1和 R4组成振荡电路，使得扬声器发声，故VT3、VT4一直处于导通状态，B 项正确；要求在100 lx时报警，VT1截止，现光照达到200 lx时，Rg阻值 与Rp1分压，三极管VT1刚好截止，LED2发光报警，即Rg阻值小时就报 警，则应调大Rp1阻值，结合电路连接显示箭头应向下滑动，C项错误； 50 lx时，扬声器发出警报，但VT3、VT4一直处于导通状态，足够保证 LED2发光，D项正确。
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38. 小明设计了如图所示的温度报警电路。当检测到的温度高于设定值 后，VD1随温度升高逐渐变亮，如果温度继续上升到一定值后，VD2、 VD3开始变亮，最后蜂鸣器HA发出报警声。根据电路图和功能要求回 答下列问题：
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（1）Rt应选择 （在“A. 正温度系数热敏电阻；B. 负温度系数热 敏电阻；C. 可调电阻；D. 定值电阻”中选择合适的选项，将字母填入 “ ”处）；
【解析】（1）高温时，HA报警，VT2导通；要使VT2导通，VT1必须导通；要使VT1导通，Rt电阻要小，高温时Rt较小，故Rt是负温度系数热敏电阻。
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（2）从VD1变亮到VD2、VD3变亮的过程中，VT1集电极c和发射极e之 间的电压 （在“A. 降低；B. 升高；C. 保持不变”中选择合适的 选项，将字母填入“ ”处）；
【解析】（2）LED依次变亮的过程中，VT1的导通电流是不断增大 的，R2、R3和VT1电压总和为5 V，所以VT1的c、e极电压变小。
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（3）小明搭建了测试电路，测试中，先固定Rp1，然后改变温度，发现 发光二极管VD1、VD2、VD3温度高时不亮，温度低时反而亮。造成该 现象不．可．能．的原因是 （在“A. VT1误用了PNP型；B. Rt与Rp1位 置接反了；C. Rp1阻值偏小”中选择合适的选项，将字母填入 “ ”处）。
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【解析】（3）该电路的功能是温度高报警，如果是反过来变成温度低 报警，说明电路输入输出的逻辑反了，比如Rt和Rp1接反、VT1误用了 PNP型都会造成这种结果，而Rp1阻值偏小只能改变报警的温度，而不 会使逻辑功能变反。
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电子控制系统的信号处理
二、 初识模拟电路
第三章
二极管的结构与应用
1. 材料：二极管是用 材料（如硅、锗、硒等）制成的 一种电子器件。
2. 结构：
二区二极：二极管有两个电极，由P区引出的电极是 ，又 叫 ；由N区引出的电极是 ，又叫 。
一结：将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅 或锗）基片上，在它们的交界面就形成空间电荷区称为 。
二极管电子符号为 ，二极管的文字符号用 表示。
二极管电子符号中的三角箭头方向表示 。
5. 产品：在二极管产品中，国产二极管的命名方式是：第一位用数字2 代表二极管名称，第二位用字母A/C代表二极管的材料是锗、硅，第三 位用字母P/W表示普通管或稳压管，第四位用数字表示同类产品中的不 同品种。如2AP1是锗型普通二极管，2CP1为 。
6. 功能：二极管具有交流电整流、对调制信号检波、限幅、钳位以及 稳压等多种功能。
7. 种类：二极管的种类和作用
①
②
③
④
（1）图①是普通二极管的符号，箭头所指的方向就是电流流动的方 向；
（2）图②是稳压二极管的符号，使用时施加反向电压；
（3）图③是发光二极管的符号，用两个斜向放射的箭头表示它能发光；
（4）图④是光敏二极管的符号，使用时施加反向电压，当光线较强时 二极管阻值小。
二极管具有单向导电性，硅二极管的伏安特性曲线如图所示：
电压情况 特征
1 0＜U＜0.5 V 不足以克服PN结内电场的阻挡作用，正向电 流 ，这一段称为 ，此时 的电压称为死区电压。
2 当电压超过0.5 V时 电流开始按指数规律 ，通常称此为二 极管的开启电压；
电压情况 特征
3 当电压达到约 0.7 V后 二极管处于 ，通常称此电压为二极管的 ，用符号UD表示。
在二极管正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压 ，这个电压称为二极管的 。
硅二极管的正向导通压降约为 V，锗二极管的正向导通压降约为 V。
电压情况 特征
3 当电压达到约 0.7 V后 对于锗二极管，开启电压为 ，导通 电压约为 。
4 U＜0，即施加反 向电压，且不超 过一定范围时 通过二极管的电流是 ，二极管处 于 。
5 当反向电压超过 某值时 电流开始 ，称之为反向击穿，称 此电压为二极管的反向击穿电压，用符号UBR 表示。
电压情况 特征
6 正向电压 二极管正向导通时其两端的电压
7 击穿状态 电击穿时二极管失去 。
8 稳压二极管 利用PN结反向击穿状态，其电流可在很大范 围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳 压作用的二极管。
A. 单向开关 B. 恒流源
C. 小电阻 D. 大电阻
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A. 电容 B. 电阻
C. 二极管 D. 继电器
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A. 电容器、电阻、二极管
B. 电阻、电容器、二极管
C. 二极管、电阻、电容器
D. 电阻、二极管、电容器
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A. H1、H2、H可能亮
B. H1、H2、H都不亮
C. H1可能亮，H2、H不亮
D. H不亮，H2、H1可能亮
【解析】 利用二极管的单向导电性，在电源的作用下V2不通，V1通， 因此H不亮，H1，H2可能亮。为什么是“可能”，因为电源电压值未 知，可能高也可能低。
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A. U1为3 V，U2为 3 V
B. U1为6 V，U2为0 V
C. U1为3 V，U2为0.7 V
D. U1为5.3 V，U2为0.7 V
【解析】 利用硅二极管的特性，导通时压降约为0.7 V。首先判断二极 管为导通状态，故U2＝0.7 V，所以U1＝6－0.7＝5.3 V。
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A. VD1、VD2均导通
B. VD1截止、VD2导通
C. VD1导通、VD2截止
D. VD1、VD2均截止
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【解析】 利用电流守恒进行计算。VO/9kΩ＝（9.3－VO）/1kΩ＋（5－ VO）/1kΩ。由于VO不确定，结果不同。如果VO＞5 V，则公式变为 VO/9kΩ＝（9.3－VO）/1kΩ，计算后VO＝8.37 V。如果VO＜5 V，计算 后VO＝6.9 V，与假设不符，故不存在。由此得到一个结论：二极管并 联时阳极电压大导通，二极管并联时阴极电压小导通。
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A. 硅二极管的正向导通压降约为0.7 V
B. 所加的反向电压过高，可能导致二极管损坏
C. 两个二极管不能反向串联使用
D. 两个二极管不能顺向串联使用
【解析】 2个二极管能串联使用，此时相当于导通压降为1.4 V的二 极管。
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A. 导通、0.7、导通、 0.7
B. 截止、 －10、截止、10
C. 截止、 －10、导通、0.7
D. 截止、 －10、截止、－10
【解析】 当S与B接通时，电源正极在N端，大小为10V，而二极管处于 截止状态，不管R为多少，均不会改变。
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A. ①＝0 V，②＝0.7 V
B. ①＝0.7 V，②＜0.7 V
C. ①＝0.7 V，②＞0.7 V
D. ①＝4.3 V，②＝0.7 V
【解析】 导通时的二极管压降为0.7 V，当两个二极管都导通时，两个 二极管并联，并联时电阻值变小，电压减小。
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A. M B. N . L D. 无法确定
【解析】 VD1和VD3处于正向导通，电流经过灯M和灯L而分流，而 VD2处于反向截止状态，电流全部经过灯N，故N最亮。
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A. B. C. D.
【解析】 四个图中，首先稳压二极管得反接，A和D错误；B图中无论 U1怎么变化，使得负载电压保持稳定，B正确；而C中有电阻作为变 量，导致负载电压不稳。
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A. V1导通，V2，V3截止
B. V1，V2截止，V3导通
C. V1截止，V2，V3导通
D. V1，V2，V3都导通
【解析】 二极管正向导通后两段电压在0.7 V左右，因此V1导通后， V2、V3不能导通。
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A. V1截止、V2截止
B. V1截止、V2导通
C. V1导通、V2截止
D. V1导通、V2导通
【解析】 假设6 V电源负极处的电位为0 V，那么3 V 电源的负极处电位 为－3 V，相当于V1阴极为0 V 和V阴极为－3 V，根据第6题的结论“二 极管并联时阴极电压小导通”，故V2导通，V1截止。
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托马斯·爱迪生（Thomas Edison）在1880年也独立发现了热电子发 射效应，当时他正在解决灯泡内碳素灯丝为何总是在正电极处容易被烧 断的问题。他制作了一个特殊的抽真空的灯泡，在灯丝连接正电极处增 加一个金属片并距离灯丝很近，他发现一股看不见
的电流从灯丝流向金属片。因此热电子发射也被称
为爱迪生效应。
热发射电子二极管图
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但是直到1904年这种热电子效应才被应用到实际当中。约翰·安布 罗斯·弗拉明（John Ambrose Fleming）在1881年到1891年的十年中作 为爱迪生照明公司顾问，后来为马可尼（Marconi）无线电报公司工 作。在1901年无线电报公司第一次向公众展示了跨大西洋无线通信技 术，传送的字母是“S”，对应的摩斯电报码是三个点。但将传送信号 从背景噪声中分离出来相当困难，所以当时那次展示受到了争议。这使 得弗拉明认识的需要寻找一种比粉末检波器更加灵敏的信号检测器件。 到了1904年，他尝试使用爱迪生效应真空管，结果效果非常好，将接收 到的高频信号进行了整流，在电流计中显示出来。他为此申请了弗拉明 真空管专利技术，这标志着由两个部件组成，依靠热电子发射工作的二 极管正式诞生了，也开启了随后几十年间不同种类真空管技术的发展。
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到了20世纪40年代，在电力行业中应用的真空管逐渐被硒二极管替 代，到了六十年代，半导体二极管成为主角。如今，真空二极管仍然在 高功率场合被应用。随着复古高级音响爱好者的推波助澜，以及录音室 中应用兴起，真空管又迎来了它的高光时刻。
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14. 根据相关材料可知，二极管的一大作用是将交流电转化成直流电， 请用二极管画出对应的电路设计方案，要求通过电阻R两端的电流不能 向上。
【答案】 方法1：半波整流法
方法2：全波整流
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15. 在上题中进行电路设计时，发现获得的直流电压是脉动直流电压， 即电压值有高有低，不稳定的电压会带来许多不利因素，因此需要提高 输出电压的稳定性，请根据二极管的特性设计相关电路图，要求输出约 5 V电压。
【答案】 方法1：利用7个二极管串联
方法2：利用稳压管
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电子控制系统的信号处理
四、 数字电路的仿真实验与应用
第三章
1. Multisim仿真软件各界面
2. Multisim仿真软件各类仪器
【项目情境】技术组李虹和同学们利用逻辑门在纸上设计了“有主评委 的表决电路”，他们想在搭建实物电路前用Multisim仿真软件进行试 验，测试其可行性。
【任务1】 李虹和同学们通过学习认识了仿真软件界面分布，并制作 了相关表格，请完成表格填空。
【任务2】 李虹和同学们想先测试“与”门的真值表，验证“与”逻 辑关系，请根据仿真电路图完成下列填空。
与门验证试验记录单
【任务3】 李虹和同学们根据纸上设计的电路图进行了仿真电路的搭 建，请在方框内画出仿真软件上搭建的电路图。
有主评委的三人表决器电路
2门世2有
3厚
各类元器件汇总
Components
二极管
计长女B的r园
的
MISC
题Y
非
Basi
基本器件
混合器件
测量元件
信号源
父w丽E尽
回
王克服那
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采众F仍
板
包草卓
虚拟器件
特定器件
电源器件
晶体管
见厘。
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平
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模拟
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MCU
器件
区A
SRC
D州
耀雀脂崩霸
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信
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仪分仪
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