資源簡介

課時(shí)9　復(fù)雜電路分析與設(shè)計(jì)(選學(xué))
任務(wù)一　探究復(fù)雜電路分析的方法
電路分析的一般步驟如下：
1.將復(fù)雜電路拆分成若干個(gè)模塊電路。
2.對每個(gè)模塊電路進(jìn)行分析。
3.將各模塊電路聯(lián)系起來綜合分析。
任務(wù)二　探究復(fù)雜電路設(shè)計(jì)的方法
電路設(shè)計(jì)中邏輯電路設(shè)計(jì)最常見，邏輯電路設(shè)計(jì)的方法如下：
1.真值表法
(1)列真值表；
(2)寫邏輯表達(dá)式；
(3)畫邏輯電路圖。
2.邏輯表達(dá)式法
(1)根據(jù)邏輯關(guān)系直接寫邏輯表達(dá)式；
(2)畫邏輯電路圖。
重難點(diǎn)　分析、設(shè)計(jì)開環(huán)電子控制系統(tǒng)電路
例1 (2020·1月浙江選考)小明去大田港旁邊的東方湖游玩，看到當(dāng)大田港水位明顯高于東方湖水位時(shí)，管理人員就將進(jìn)水閘門打開，讓大田港的清水注入東方湖；當(dāng)東方湖的水位上漲到與大田港水位相同或大田港的水變渾時(shí)，就關(guān)閉閘門。回來后小明設(shè)計(jì)了如圖所示的進(jìn)水閘門控制實(shí)驗(yàn)電路，用發(fā)光二極管V1和光敏電阻Rg來檢測水的清澈程度，用水位差檢測傳感器的觸點(diǎn)d1與d2、d3的接觸狀態(tài)，反映大田港水位與東方湖水位的變化狀態(tài)。普通二極管和三極管均為硅管。IC為電壓比較器，V＋>V－時(shí)輸出高電平，V＋(1)當(dāng)水的清澈度下降時(shí)，V2集電極電位________(在A.下降；B.上升；C.不變中選擇合適的選項(xiàng)，將序號填入“________”處)；
(2)當(dāng)水清澈時(shí)，水位差檢測傳感器觸點(diǎn)d1與d2接觸，V6發(fā)光；觸點(diǎn)d1與d3接觸，V7發(fā)光；觸點(diǎn)d1與d2、d3均不接觸，V6、V7保持原來的發(fā)光狀態(tài)。當(dāng)水變渾時(shí)，無論d1處于什么位置，都是V7發(fā)光。請你用不超過四個(gè)2輸入或非門設(shè)計(jì)虛線框位置的電路，實(shí)現(xiàn)上述功能；
(3)小明對設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)水變渾時(shí)V6沒有熄滅，V7也不發(fā)光。以下調(diào)整措施中不起作用的是________(在A.減小R5；B.減小R4；C.減小R2中選擇合適的選項(xiàng)，將序號填入“________”處)；
(4)小明準(zhǔn)備用兩個(gè)繼電器來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，當(dāng)V6發(fā)光時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)(流過電機(jī)的電流由“＋”到“－”)，當(dāng)V7發(fā)光時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)(流過電機(jī)的電流由“－”到“＋”)，請?jiān)谔摼€框位置設(shè)計(jì)電機(jī)的控制電路，并標(biāo)明J1、J2，要求三極管采用共發(fā)射極接法。提供的元件有：1個(gè)NPN型三極管和1個(gè)PNP型三極管、2個(gè)電阻、2個(gè)普通二極管、2個(gè)繼電器(每個(gè)繼電器只有2個(gè)常開觸點(diǎn))。
變式訓(xùn)練1 如圖a所示是小明設(shè)計(jì)的房間濕度控制系統(tǒng)電路。要求當(dāng)室內(nèi)有人時(shí)：若濕敏電阻檢測到房間濕度太低時(shí)，系統(tǒng)啟動電動噴霧器M1給房間增加濕度；若檢測到房間濕度太高時(shí)，系統(tǒng)啟動通風(fēng)機(jī)M2來降低房間濕度；若檢測到房間濕度不高也不低時(shí)，通風(fēng)機(jī)M1、M2都不啟動。若室內(nèi)無人時(shí)，系統(tǒng)停止工作。他想利用微波雷達(dá)探測模塊來采集室內(nèi)有無人的信號，圖中IC為微波雷達(dá)探測模塊，當(dāng)探測到有人時(shí)，IC輸出高電平，否則輸出低電平。請根據(jù)要求完成下列各題。
圖a
(1)當(dāng)房間內(nèi)的濕度既不是很高也不是很低的時(shí)候，LED1和LED2亮滅情況(單選)________；
A.LED1和LED2都亮 B.LED1和LED2都滅
C.LED1亮、LED2滅 D.LED1滅、LED2亮
(2)請你用5個(gè)或非門設(shè)計(jì)虛線框位置的邏輯電路圖，實(shí)現(xiàn)電路功能；
圖b
(3)若增大R3的阻值，關(guān)于上下限濕度設(shè)定值調(diào)節(jié)的說法正確的是(單選)________；
A.上限濕度調(diào)高，下限濕度也調(diào)高
B.上限濕度調(diào)低，下限濕度也調(diào)低
C.上限濕度調(diào)高，下限濕度調(diào)低
D.上限濕度調(diào)低，下限濕度調(diào)高
(4)系統(tǒng)工作一段時(shí)間后，三極管Q2損壞，小明準(zhǔn)備用PNP型三極管代替，請根據(jù)電路功能完成下列虛線框中電路連線，要求連接成共發(fā)射極接法。
圖c
例2 (2020·7月浙江選考)如圖a所示是希羅自動門的控制原理示意圖。小明應(yīng)用通用技術(shù)教材中的知識，對該自動門的控制裝置進(jìn)行改造。用光敏電阻檢測白天還是晚上，用熱敏電阻檢測祭壇是否點(diǎn)火，用電機(jī)驅(qū)動軸3正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)廟門的開啟或關(guān)閉，用干簧管檢測開門和關(guān)門的極限位置。如圖b所示是小明設(shè)計(jì)的部分電路，其控制要求：僅在白天祭壇點(diǎn)火時(shí)開門，其它情況關(guān)門；V3是電路運(yùn)行指示燈，只要通電就一直發(fā)光；V2發(fā)光代表開門過程(電機(jī)正轉(zhuǎn))，V1發(fā)光代表關(guān)門過程(電機(jī)反轉(zhuǎn))。比較器的功能：當(dāng)V＋>V－時(shí)輸出高電平，當(dāng)V＋(1)熱敏電阻應(yīng)該選用________(在A.正溫度系數(shù)熱敏電阻；B.負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻中選擇合適的選項(xiàng)，將序號填入“________”處)；
(2)虛線框1處缺少一個(gè)邏輯門，請從教材中學(xué)過的邏輯門中選擇一個(gè)符合控制要求的，將邏輯符號畫在虛線框1中；
(3)門完全打開或完全關(guān)閉時(shí)，相應(yīng)的干簧管閉合，V1、V2均不發(fā)光，只有V3發(fā)光。請完成虛線框2中的電路連線，以實(shí)現(xiàn)該功能；
(4)為了防止因意外熄火或點(diǎn)火導(dǎo)致錯(cuò)誤動作，小明修改了控制要求：白天點(diǎn)火后V2發(fā)光，意外熄火，V2仍然發(fā)光；晚上熄火后V1發(fā)光，意外點(diǎn)火，V1仍然發(fā)光。小明重新設(shè)計(jì)了控制電路(不考慮接通電源時(shí)V1、V2的發(fā)光狀態(tài)和門開、關(guān)到位時(shí)電機(jī)如何停止)，請?jiān)趫Dc完成虛線框中的電路連線，實(shí)現(xiàn)上述功能。
例3 (2023·1月浙江選考)如圖所示是小明設(shè)計(jì)的具有快慢充功能的電池充電電路。E是充滿電壓為1.5 V的充電電池，快慢充轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓設(shè)定為1.42 V。當(dāng)電池快充到1.42 V后，轉(zhuǎn)換為慢充；兩個(gè)發(fā)光二極管分別指示快充和慢充狀態(tài)。請完成以下任務(wù)：
(1)根據(jù)電路原理分析，快充狀態(tài)指示燈是(單選)________；
A.VD1 B.VD2
(2)小明搭建了電路并通電測試，當(dāng)IC1的輸出為低電平時(shí)，VD1、VD2同時(shí)發(fā)光，無法正確指示快充與慢充狀態(tài)，可能的原因有(多選)________；
A.R1阻值偏大 B.R1阻值偏小
C.R4阻值偏小 D.R4阻值偏大
(3)小明在對題圖電路的測試中發(fā)現(xiàn)電池充滿后還保持充電狀態(tài)，可能會造成安全隱患，于是決定改進(jìn)電路，使電池充到1.5 V后能自動停止充電。小明畫出了部分電路，請?jiān)谔摼€框中連接給定的元器件，將電路補(bǔ)充完整；
(4)小明還發(fā)現(xiàn)電源電壓波動時(shí)，會導(dǎo)致快慢充轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓也發(fā)生波動。為了穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓，需要在題圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，請?jiān)谔摼€框中連接給定的元器件(二極管為硅管)，將電路補(bǔ)充完整。
1.小馬參觀了農(nóng)業(yè)園區(qū)的蔬菜大棚(圖a所示)后，決定為家中的蔬菜大棚設(shè)計(jì)濕度指示電路和溫度控制電路。請完成以下任務(wù)：
(1)如圖b是小馬設(shè)計(jì)的濕度指示電路。Rs為負(fù)系數(shù)濕敏電阻(濕度越大，電阻越小)。當(dāng)濕度處于上下限之間時(shí)，V2發(fā)光；當(dāng)濕度高于上限或低于下限時(shí)V1發(fā)光。請?jiān)谔摼€框1中完成元件的連線，以實(shí)現(xiàn)上述要求。
(2)小馬準(zhǔn)備調(diào)低上限濕度，則應(yīng)該將(單選)________；
A.Rp1觸點(diǎn)上移 B.Rp1觸點(diǎn)下移
C.Rp2觸點(diǎn)上移 D.Rp2觸點(diǎn)下移
(3)如圖c是小馬設(shè)計(jì)的溫度控制電路。Rt為負(fù)系數(shù)熱敏電阻。Rp4控制下限溫度，Rp3控制上限溫度。當(dāng)大棚內(nèi)溫度大于28 ℃時(shí)，V3、V4都發(fā)光，表示風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度處于18 ℃和28 ℃之間時(shí)，V3不發(fā)光，V4發(fā)光，表示風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度小于18 ℃時(shí)，V3、V4都不發(fā)光，表示風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。請?jiān)谔摼€框2中用不多于3個(gè)“2輸入與非門”畫出其電路，以實(shí)現(xiàn)上述要求。
(4)用繼電器驅(qū)動風(fēng)機(jī)(風(fēng)機(jī)串接調(diào)速器后低速運(yùn)轉(zhuǎn))，下列電路不正確的是(多選)________。
2.小明設(shè)計(jì)了灑水車的實(shí)驗(yàn)電路，要求當(dāng)傳感器檢測到地面溫度高或地面灰塵多時(shí)，V2發(fā)光，表示灑水車開始灑水，請完成以下任務(wù)：
圖a
(1)當(dāng)A輸入高電平B輸入低電平時(shí)，LED發(fā)光現(xiàn)象為(單選)________；
A.V1發(fā)光 B.V2發(fā)光
C.V1、V2均發(fā)光 D.V1、V2均不發(fā)光
(2)用熱敏電阻Rt檢測溫度(溫度增大阻值減小)，用灰塵電阻Rh檢測灰塵的多少(灰塵多阻值減小)，要實(shí)現(xiàn)上述控制功能，圖a虛線框處正確的輸入回路是(單選)________；
(3)小明想實(shí)現(xiàn)如下表中的功能，請?jiān)谔摼€框2中利用邏輯門將電路補(bǔ)充完整。
溫度(輸入B) 灰塵(輸入A) M1(主水泵電機(jī)) M2(輔水泵電機(jī))
高 多 工作 工作
高 少 工作 不工作
低 多 工作 不工作
低 少 不工作 不工作
(4)為了防止傳感器檢測到短暫的無灰塵路段，導(dǎo)致水泵忽開忽停，增加M1的延時(shí)噴水功能，請?jiān)谔摼€框3中連接給定的元器件，將電路補(bǔ)充完整，實(shí)現(xiàn)應(yīng)有功能。
3.為響應(yīng)能源“雙控”政策，小明用所學(xué)的通用技術(shù)知識設(shè)計(jì)了控制空調(diào)工作的簡易電路，如圖a所示，當(dāng)室外溫度高于3 ℃時(shí)，空調(diào)始終不工作；當(dāng)室外溫度低于3 ℃且室內(nèi)溫度低于10 ℃時(shí)，空調(diào)開始工作，室溫升至16 ℃時(shí)，空調(diào)停止工作。繼電器吸合時(shí)，空調(diào)工作(工作電路未畫出)，Rt1和Rt2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，比較器的輸入輸出關(guān)系為：V＋＞V－，輸出高電平；V＋＜V－，輸出低電平，VT1工作在開關(guān)狀態(tài)。請完成以下任務(wù)：
(1)當(dāng)室外溫度低于3 ℃時(shí)，A點(diǎn)為(單選)________；
A.高電平 B.低電平
C.無法確定
(2)為實(shí)現(xiàn)控制目的，請你幫助小明完成虛線框1內(nèi)的連線設(shè)計(jì)；
(3)為實(shí)現(xiàn)控制目的，請你選擇一個(gè)合適的三極管并接入虛線框2內(nèi)的三個(gè)端口，要求三極管只有導(dǎo)通(飽和或放大)與截止兩種狀態(tài)；
(4)小明調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)室外溫度低于3 ℃且室內(nèi)溫度低于10 ℃時(shí)，無論教室有沒有人，空調(diào)都會進(jìn)入工作狀態(tài)，于是他對原電路進(jìn)行改進(jìn)，添加人體檢測器，如圖b所示，只有當(dāng)室內(nèi)人數(shù)不少于6人時(shí)，空調(diào)才會工作，此時(shí)人體檢測器輸出高電平，否則輸出低電平。請你用兩個(gè)3輸入與非門設(shè)計(jì)虛線框3內(nèi)的電路，實(shí)現(xiàn)上述功能。
4.如圖a所示是小明設(shè)計(jì)的水溫自動控制電路。其中Rt是熱敏電阻，A1、A2是電壓比較器，當(dāng)V＋>V－時(shí)，輸出高電平；V＋(1)熱敏電阻Rt為(單選)________；
A.正溫度系數(shù)熱敏電阻
B.負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻
(2)有關(guān)這個(gè)電路的分析，以下說法中錯(cuò)誤的是(單選)________；
A.實(shí)際工作時(shí)發(fā)現(xiàn)加熱器始終不工作，可能是R4阻值過大
B.當(dāng)溫度超過上限時(shí)，加熱器仍然加熱，可能是電壓比較器A1損壞
C.若減小Rp的阻值，會調(diào)高上限水溫和調(diào)低下限水溫
D.調(diào)大R2的阻值，可以調(diào)低下限水溫和調(diào)高上限水溫
(3)使用一段時(shí)間后，原與非門芯片損壞，現(xiàn)手頭只有或非門芯片，請?jiān)趫Db的虛線框1中用三個(gè)或非門連線，要求電路功能保持不變；
(4)小明對電路重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，請?jiān)趫Dc的虛線框2內(nèi)用兩個(gè)二極管連線，要求電路功能保持不變。
課時(shí)9　復(fù)雜電路分析與設(shè)計(jì)(選學(xué))
案例導(dǎo)學(xué)厘清重難點(diǎn)
例1　(1)B　(2)見解析　(3)A
(4)見解析
解析　(1)水的清澈度下降，V1的光照減弱，Rg的電阻變大，V2的基極電壓變小，V2的集電極電位上升。
(2)水的渾濁度下降，V1的光照減弱，Rg的電阻變大，V2的基極電壓變小，V2的集電極電位上升，即IC正高電平，IC輸出高電平，B為高電平。
當(dāng)水變渾時(shí)，無論d1處于什么位置，都是V7發(fā)光，根據(jù)觸發(fā)器關(guān)系，可知B＝1時(shí)，S＝1；水清澈時(shí)，觸點(diǎn)d1與d3接觸，V7發(fā)光，此時(shí)A為高電平，B點(diǎn)低電平，可知A＝1，B＝0時(shí)，S＝1，即S＝A＋B。
水清澈時(shí)，觸點(diǎn)d1與d2接觸，V6發(fā)光，此時(shí)C為高電平，則可知B＝0，C＝1時(shí)，R＝1，即R＝C。
水清澈時(shí)，觸點(diǎn)d1與d2、d3均不接觸，V6、V7保持原來的發(fā)光狀態(tài)。此時(shí)A＝0，B＝0，C＝0，S、R均為0。
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驗(yàn)證：當(dāng)B＝1，C＝1時(shí)，觸發(fā)器輸出全為1，V6，V7均不亮，不符合題意，
即B＝1時(shí)，R＝0，B與R連接需要如下圖a所示。B＝0，R＝C，故本題答案如圖b。
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圖a
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圖b
(3)水變渾濁時(shí)，無論d1處于什么位置，都是V7發(fā)光，此時(shí)B應(yīng)為高電平。A選項(xiàng)，由二極管的電壓鉗位關(guān)系，減小R5對IC負(fù)的影響不大，故不起作用。B選項(xiàng)減小R4，UR4電壓減小，IC正電壓增大，IC輸出高電平，B高。C選項(xiàng)減小R2，條件相同時(shí)，V2基極電壓減小，V2的集電極電位上升，IC正電壓增大，IC輸出高電平，B高。
(4)V6發(fā)光時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，J1吸合。V7發(fā)光時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，J2吸合。
方案1：
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方案2：
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變式訓(xùn)練1　(1)C　(2)
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(3)C　(4)如圖所示
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解析　(1)當(dāng)房間內(nèi)的濕度既不是很高也不是很低的時(shí)候，U4輸出1、U5輸出0，故LED1亮、LED2滅。
(2)寫真值表
A B C F1 F2
0 0 0 0 1
0 0 1 1 1
0 1 0 0 1
0 1 1 × ×
1 0 0 0 1
1 0 1 0 1
1 1 0 0 1
1 1 1 0 0
INCLUDEPICTURE"Z634.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2025（春）通用技術(shù) 蘇教版 電子控制技術(shù)（浙）\\Z634.tif" \* MERGEFORMATINET
寫出邏輯表達(dá)式：F1＝C＝·
F2＝＝＋＝
(3)R3調(diào)大，上限設(shè)定值變大，下限設(shè)定值變小，故選C。
(4)略。
例2　(1)A　(2)(3)如圖所示
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(4)如圖所示
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解析　(1)(2)為方便敘述，假設(shè)上面的比較器為G1，下面的比較器為G2；讀題：“僅在白天祭壇點(diǎn)火時(shí)開門，其它情況關(guān)門”“V2發(fā)光代表開門過程(電機(jī)正轉(zhuǎn))”，因此條件 有且僅有一種情況可以讓V2發(fā)光。分析題干：
①白天時(shí)，光照增強(qiáng)，因此Rg電阻減小，B點(diǎn)電位為0；
②再反向分析：V2發(fā)光 G1出1，G2出0 G1的“＋”為1，G2的“－”為0 F為1。
那這時(shí)候的問題就在于虛線框1中到底是什么門：
①先假設(shè)他是一個(gè)或門，那么就不滿足題干“僅在白天祭壇點(diǎn)火時(shí)開門，其它情況關(guān)門”的要求——晚上不點(diǎn)火也一定能開門，因此排除或門；
②再看與(非)門，已經(jīng)有一端(B端)為0，因此事實(shí)上只需要滿足“白天”條件即可觸發(fā)希羅門工作，擴(kuò)大了題干范圍，因此不滿足題意，排除與(非)門；
③因此采用或非門(很好地滿足了00才出1的功能)，因此“點(diǎn)火” “溫度上升，且A點(diǎn)為0”；
④得出結(jié)論：Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻，故選A。
(3)“門完全打開或完全關(guān)閉時(shí)，V1、V2均不發(fā)光，只有V3發(fā)光”，因此，門完全打開或完全關(guān)閉時(shí)，G1、G2均出0(V3要發(fā)光)。門完全打開時(shí)，G1出1，G2出0，此時(shí)需要將G1變?yōu)?，因此只需要將干簧管1的連接點(diǎn)連至C點(diǎn)即可，同理可得另外兩個(gè)端口的連接。
(為方便敘述，假設(shè)圖設(shè)4點(diǎn)分別為A、B、C、D)
INCLUDEPICTURE"Z642.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2025（春）通用技術(shù) 蘇教版 電子控制技術(shù)（浙）\\Z642.tif" \* MERGEFORMATINET
(4)由題干本意可得，電路需要滿足一個(gè)自鎖功能，因此首先想到輸出端需要和輸入端(“＋”“－”相連)，但是輸入端本身不能懸空，需要有一個(gè)確定值，因此V3、V4的端口與比較器“－”相連。
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例3　(1)B　(2)AC
(3)如圖所示
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(4)如圖所示
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解析　(1)E的電壓小于1.42 V時(shí)。V＋的電位較低，比較器輸出低電位，三極管VT1導(dǎo)通。三極管ce兩極之間的電壓較低，無法達(dá)到VD1導(dǎo)通時(shí)的電壓，所以VD1不亮，所以VD2是快充指示燈。(2)若要VD1，VD2同時(shí)發(fā)光，則需要在比較器輸出低電平時(shí)VT1的ce兩極的電壓大于VD1的導(dǎo)通電壓，可以達(dá)到這兩種狀態(tài)的一是基極電阻較大，二是集電極電阻較小。所以本題選AC。(3)三極管可以用作開關(guān)。可以通過控制三極管基極的電位來調(diào)整Vcc的接通情況，所以應(yīng)將三極管集電極和發(fā)射極分別接于虛線框中Vcc的斷路處。由于E充滿時(shí)要斷電，所以應(yīng)將E的正極引腳接到IC2的V－上與固定電位(Rp2的滑片)進(jìn)行比較，將輸出接于三極管的基極來控制三極管的通斷。答案如圖所示。
INCLUDEPICTURE"Z649.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2025（春）通用技術(shù) 蘇教版 電子控制技術(shù)（浙）\\Z649.tif" \* MERGEFORMATINET
(4)已知快慢充轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓設(shè)定為1.42 V。二極管具有鉗位作用，二極管導(dǎo)通時(shí)兩端的電壓為0.7 V。所以為保證V－的電壓為1.42 V，故應(yīng)將三個(gè)二極管并聯(lián)以獲2.1 V的電壓，再通過電位器和二極管并聯(lián)來調(diào)節(jié)比較器V－的電位，使之穩(wěn)定在1.42 V。答案如圖所示。
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隨堂達(dá)標(biāo)檢測
1．(1)如圖所示
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(2)B　(3)如圖所示
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INCLUDEPICTURE"Z662.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2025（春）通用技術(shù) 蘇教版 電子控制技術(shù)（浙）\\Z662.tif" \* MERGEFORMATINET
(4)BC
2．(1)B　(2)B
(3)
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(4)
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3．(1)A　(2)(3)如圖所示
INCLUDEPICTURE"Z670.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2025（春）通用技術(shù) 蘇教版 電子控制技術(shù)（浙）\\Z670.tif" \* MERGEFORMATINET
(4)如圖所示
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解析　(1)當(dāng)室外溫度低于3 ℃時(shí)，繼電器吸合，VT2導(dǎo)通，VT2基極接低電平，那就要求VT1截止，VT1基極接高電平，所以A點(diǎn)為高電平。(2)當(dāng)室外溫度低于3 ℃且室內(nèi)溫度低于10 ℃時(shí)，空調(diào)工作，VT1截止，VT2導(dǎo)通，A出高電平，B出低電平，R1和R2不變，它們組成的分壓電路的輸出②與①③比較。此時(shí)，①和③由于溫度低，都出低電平，要實(shí)現(xiàn)A出高電平，①和④要相連，②和⑤要相連，要實(shí)現(xiàn)B出低電平，③和⑦要相連，②和⑥要相連。
INCLUDEPICTURE"Z672.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2025（春）通用技術(shù) 蘇教版 電子控制技術(shù)（浙）\\Z672.tif" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE"Z673.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2025（春）通用技術(shù) 蘇教版 電子控制技術(shù)（浙）\\Z673.tif" \* MERGEFORMATINET
(3)第(2)題的連線解決了當(dāng)室外溫度低于3 ℃且室內(nèi)溫度低于10 ℃時(shí)空調(diào)開始加熱的問題，以及室外溫度高于3 ℃(VT1導(dǎo)通，VT2截止)空調(diào)停止工作的問題。但當(dāng)室內(nèi)溫度高于10 ℃且低于16 ℃時(shí)空調(diào)保持加熱，及室內(nèi)溫度高于16 ℃時(shí)空調(diào)停止加熱的問題還沒有解決。當(dāng)空調(diào)工作時(shí)(B出低電平)，需要三極管將⑦通過R3和地接通，因此需要PNP三極管，其中基極接R4，發(fā)射極接R3，集電極接地。若將三極管看作接通，可以將輸出③的分壓電路簡化為下圖形式。當(dāng)B入低電平時(shí)，Rp1與R3及三極管并聯(lián)，并聯(lián)形成的新電路阻值下降，導(dǎo)致整體調(diào)節(jié)溫度上升，原來是高于10 ℃就出低電平，現(xiàn)在就變成高于16 ℃才出低電平，實(shí)現(xiàn)了下限到上限的轉(zhuǎn)變，從而能在室內(nèi)溫度高于10 ℃且低于16 ℃時(shí)讓空調(diào)保持加熱。
(4)當(dāng)室外溫度低于3 ℃且室內(nèi)溫度低于10 ℃時(shí)，且當(dāng)室內(nèi)人數(shù)不少于6人時(shí)，空調(diào)才會工作；即只有當(dāng)A為1，B為0，C為1時(shí)，F(xiàn)＝0，則F＝A，故可畫出其邏輯電路圖。
4．(1)A　(2)C　(3)
INCLUDEPICTURE"Z681.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2025（春）通用技術(shù) 蘇教版 電子控制技術(shù)（浙）\\Z681.tif" \* MERGEFORMATINET
(4)
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課時(shí)9　復(fù)雜電路分析與設(shè)計(jì)(選學(xué))
第五章　電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用
目 錄
CONTENTS
任務(wù)清單與知識構(gòu)建
01
案例導(dǎo)學(xué)厘清重難點(diǎn)
02
隨堂達(dá)標(biāo)檢測
03
課時(shí)分層訓(xùn)練
04
任務(wù)清單與知識構(gòu)建
1
任務(wù)一　探究復(fù)雜電路分析的方法
電路分析的一般步驟如下：
1.將復(fù)雜電路拆分成若干個(gè)模塊電路。
2.對每個(gè)模塊電路進(jìn)行分析。
3.將各模塊電路聯(lián)系起來綜合分析。
任務(wù)二　探究復(fù)雜電路設(shè)計(jì)的方法
電路設(shè)計(jì)中邏輯電路設(shè)計(jì)最常見，邏輯電路設(shè)計(jì)的方法如下：
1.真值表法
(1)列真值表；
(2)寫邏輯表達(dá)式；
(3)畫邏輯電路圖。
2.邏輯表達(dá)式法
(1)根據(jù)邏輯關(guān)系直接寫邏輯表達(dá)式；
(2)畫邏輯電路圖。
案例導(dǎo)學(xué)厘清重難點(diǎn)
2
重難點(diǎn)　分析、設(shè)計(jì)開環(huán)電子控制系統(tǒng)電路
例1 (2020·1月浙江選考)小明去大田港旁邊的東方湖游玩，看到當(dāng)大田港水位明顯高于東方湖水位時(shí)，管理人員就將進(jìn)水閘門打開，讓大田港的清水注入東方湖；當(dāng)東方湖的水位上漲到與大田港水位相同或大田港的水變渾時(shí)，就關(guān)閉閘門。回來后小明設(shè)計(jì)了如圖所示的進(jìn)水閘門控制實(shí)驗(yàn)電路，用發(fā)光二極管V1和光敏電阻Rg來檢測水的清澈程度，用水位差檢測傳感器的觸點(diǎn)d1與d2、d3的接觸狀態(tài)，反映大田港水位與東方湖水位的變化狀態(tài)。普通二極管和三極管均為硅管。IC為電壓比較器，V＋>V－時(shí)輸出高電平，V＋(1)當(dāng)水的清澈度下降時(shí)，V2集電極電位______(在A.下降；B.上升；C.不變中選擇合適的選項(xiàng)，將序號填入“________”處)；
(2)當(dāng)水清澈時(shí)，水位差檢測傳感器觸點(diǎn)d1與d2接觸，V6發(fā)光；觸點(diǎn)d1與d3接觸，V7發(fā)光；觸點(diǎn)d1與d2、d3均不接觸，V6、V7保持原來的發(fā)光狀態(tài)。當(dāng)水變渾時(shí)，無論d1處于什么位置，都是V7發(fā)光。請你用不超過四個(gè)2輸入或非門設(shè)計(jì)虛線框位置的電路，實(shí)現(xiàn)上述功能；
(3)小明對設(shè)計(jì)好的電路進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)水變渾時(shí)V6沒有熄滅，V7也不發(fā)光。以下調(diào)整措施中不起作用的是________(在A.減小R5；B.減小R4；C.減小R2中選擇合適的選項(xiàng)，將序號填入“________”處)；
(4)小明準(zhǔn)備用兩個(gè)繼電器來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，當(dāng)V6發(fā)光時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)(流過電機(jī)的電流由“＋”到“－”)，當(dāng)V7發(fā)光時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)(流過電機(jī)的電流由“－”到“＋”)，請?jiān)谔摼€框位置設(shè)計(jì)電機(jī)的控制電路，并標(biāo)明J1、J2，要求三極管采用共發(fā)射極接法。提供的元件有：1個(gè)NPN型三極管和1個(gè)PNP型三極管、2個(gè)電阻、2個(gè)普通二極管、2個(gè)繼電器(每個(gè)繼電器只有2個(gè)常開觸點(diǎn))。
答案　(1)B　(2)見解析　(3)A (4)見解析
解析　(1)水的清澈度下降，V1的光照減弱，Rg的電阻變大，V2的基極電壓變小，V2的集電極電位上升。
(2)水的渾濁度下降，V1的光照減弱，Rg的電阻變大，V2的基極電壓變小，V2的集電極電位上升，即IC正高電平，IC輸出高電平，B為高電平。
當(dāng)水變渾時(shí)，無論d1處于什么位置，都是V7發(fā)光，根據(jù)觸發(fā)器關(guān)系，可知B＝1時(shí)，S＝1；水清澈時(shí)，觸點(diǎn)d1與d3接觸，V7發(fā)光，此時(shí)A為高電平，B點(diǎn)低電平，可知A＝1，B＝0時(shí)，S＝1，即S＝A＋B。
水清澈時(shí)，觸點(diǎn)d1與d2接觸，V6發(fā)光，此時(shí)C為高電平，則可知B＝0，C＝1時(shí)，R＝1，即R＝C。
水清澈時(shí)，觸點(diǎn)d1與d2、d3均不接觸，V6、V7保持原來的發(fā)光狀態(tài)。此時(shí)A＝0，B＝0，C＝0，S、R均為0。
驗(yàn)證：當(dāng)B＝1，C＝1時(shí)，觸發(fā)器輸出全為1，V6，V7均不亮，不符合題意，
即B＝1時(shí)，R＝0，B與R連接需要如下圖a所示。B＝0，R＝C，故本題答案如圖b。
圖a
圖b
(3)水變渾濁時(shí)，無論d1處于什么位置，都是V7發(fā)光，此時(shí)B應(yīng)為高電平。A選項(xiàng)，由二極管的電壓鉗位關(guān)系，減小R5對IC負(fù)的影響不大，故不起作用。B選項(xiàng)減小R4，UR4電壓減小，IC正電壓增大，IC輸出高電平，B高。C選項(xiàng)減小R2，條件相同時(shí)，V2基極電壓減小，V2的集電極電位上升，IC正電壓增大，IC輸出高電平，B高。
(4)V6發(fā)光時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，J1吸合。V7發(fā)光時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，J2吸合。
方案1：
方案2：
變式訓(xùn)練1 如圖a所示是小明設(shè)計(jì)的房間濕度控制系統(tǒng)電路。要求當(dāng)室內(nèi)有人時(shí)：若濕敏電阻檢測到房間濕度太低時(shí)，系統(tǒng)啟動電動噴霧器M1給房間增加濕度；若檢測到房間濕度太高時(shí)，系統(tǒng)啟動通風(fēng)機(jī)M2來降低房間濕度；若檢測到房間濕度不高也不低時(shí)，通風(fēng)機(jī)M1、M2都不啟動。若室內(nèi)無人時(shí)，系統(tǒng)停止工作。他想利用微波雷達(dá)探測模塊來采集室內(nèi)有無人的信號，圖中IC為微波雷達(dá)探測模塊，當(dāng)探測到有人時(shí)，IC輸出高電平，否則輸出低電平。請根據(jù)要求完成下列各題。
圖a
(1)當(dāng)房間內(nèi)的濕度既不是很高也不是很低的時(shí)候，LED1和LED2亮滅情況(單選)________；
A.LED1和LED2都亮 B.LED1和LED2都滅
C.LED1亮、LED2滅 D.LED1滅、LED2亮
(2)請你用5個(gè)或非門設(shè)計(jì)虛線框位置的邏輯電路圖，實(shí)現(xiàn)電路功能；
圖b
(3)若增大R3的阻值，關(guān)于上下限濕度設(shè)定值調(diào)節(jié)的說法正確的是(單選)________；
A.上限濕度調(diào)高，下限濕度也調(diào)高 B.上限濕度調(diào)低，下限濕度也調(diào)低
C.上限濕度調(diào)高，下限濕度調(diào)低 D.上限濕度調(diào)低，下限濕度調(diào)高
(4)系統(tǒng)工作一段時(shí)間后，三極管Q2損壞，小明準(zhǔn)備用PNP型三極管代替，請根據(jù)電路功能完成下列虛線框中電路連線，要求連接成共發(fā)射極接法。
圖c
答案　(1)C　(2)
(3)C　(4)如圖所示
解析　(1)當(dāng)房間內(nèi)的濕度既不是很高也不是很低的時(shí)候，U4輸出1、U5輸出0，故LED1亮、LED2滅。
(2)寫真值表
例2 (2020·7月浙江選考)如圖a所示是希羅自動門的控制原理示意圖。小明應(yīng)用通用技術(shù)教材中的知識，對該自動門的控制裝置進(jìn)行改造。用光敏電阻檢測白天還是晚上，用熱敏電阻檢測祭壇是否點(diǎn)火，用電機(jī)驅(qū)動軸3正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)廟門的開啟或關(guān)閉，用干簧管檢測開門和關(guān)門的極限位置。如圖b所示是小明設(shè)計(jì)的部分電路，其控制要求：僅在白天祭壇點(diǎn)火時(shí)開門，其它情況關(guān)門；V3是電路運(yùn)行指示燈，只要通電就一直發(fā)光；V2發(fā)光代表開門過程(電機(jī)正轉(zhuǎn))，V1發(fā)光代表關(guān)門過程(電機(jī)反轉(zhuǎn))。比較器的功能：當(dāng)V＋>V－時(shí)輸出高電平，當(dāng)V＋(1)熱敏電阻應(yīng)該選用________(在A.正溫度系數(shù)熱敏電阻；B.負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻中選擇合適的選項(xiàng)，將序號填入“________”處)；
(2)虛線框1處缺少一個(gè)邏輯門，請從教材中學(xué)過的邏輯門中選擇一個(gè)符合控制要求的，將邏輯符號畫在虛線框1中；
(3)門完全打開或完全關(guān)閉時(shí)，相應(yīng)的干簧管閉合，V1、V2均不發(fā)光，只有V3發(fā)光。請完成虛線框2中的電路連線，以實(shí)現(xiàn)該功能；
(4)為了防止因意外熄火或點(diǎn)火導(dǎo)致錯(cuò)誤動作，小明修改了控制要求：白天點(diǎn)火后V2發(fā)光，意外熄火，V2仍然發(fā)光；晚上熄火后V1發(fā)光，意外點(diǎn)火，V1仍然發(fā)光。小明重新設(shè)計(jì)了控制電路(不考慮接通電源時(shí)V1、V2的發(fā)光狀態(tài)和門開、關(guān)到位時(shí)電機(jī)如何停止)，請?jiān)趫Dc完成虛線框中的電路連線，實(shí)現(xiàn)上述功能。
答案　(1)A　(2)(3)如圖所示
(4)如圖所示
解析　(1)(2)為方便敘述，假設(shè)上面的比較器為G1，下面的比較器為G2；讀題：“僅在白天祭壇點(diǎn)火時(shí)開門，其它情況關(guān)門”“V2發(fā)光代表開門過程(電機(jī)正轉(zhuǎn))”，因此條件 有且僅有一種情況可以讓V2發(fā)光。分析題干：
①白天時(shí)，光照增強(qiáng)，因此Rg電阻減小，B點(diǎn)電位為0；
②再反向分析：V2發(fā)光 G1出1，G2出0 G1的“＋”為1，G2的“－”為0 F為1。
那這時(shí)候的問題就在于虛線框1中到底是什么門：
①先假設(shè)他是一個(gè)或門，那么就不滿足題干“僅在白天祭壇點(diǎn)火時(shí)開門，其它情況關(guān)門”的要求——晚上不點(diǎn)火也一定能開門，因此排除或門；
②再看與(非)門，已經(jīng)有一端(B端)為0，因此事實(shí)上只需要滿足“白天”條件即可觸發(fā)希羅門工作，擴(kuò)大了題干范圍，因此不滿足題意，排除與(非)門；
③因此采用或非門(很好地滿足了00才出1的功能)，因此“點(diǎn)火” “溫度上升，且A點(diǎn)為0”；
④得出結(jié)論：Rt為正溫度系數(shù)熱敏電阻，故選A。
(3)“門完全打開或完全關(guān)閉時(shí)，V1、V2均不發(fā)光，只有V3發(fā)光”，因此，門完全打開或完全關(guān)閉時(shí)，G1、G2均出0(V3要發(fā)光)。門完全打開時(shí)，G1出1，G2出0，此時(shí)需要將G1變?yōu)?，因此只需要將干簧管1的連接點(diǎn)連至C點(diǎn)即可，同理可得另外兩個(gè)端口的連接。
(為方便敘述，假設(shè)圖設(shè)4點(diǎn)分別為A、B、C、D)
(4)由題干本意可得，電路需要滿足一個(gè)自鎖功能，因此首先想到輸出端需要和輸入端(“＋”“－”相連)，但是輸入端本身不能懸空，需要有一個(gè)確定值，因此V3、V4的端口與比較器“－”相連。
例3 (2023·1月浙江選考)如圖所示是小明設(shè)計(jì)的具有快慢充功能的電池充電電路。E是充滿電壓為1.5 V的充電電池，快慢充轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓設(shè)定為1.42 V。當(dāng)電池快充到1.42 V后，轉(zhuǎn)換為慢充；兩個(gè)發(fā)光二極管分別指示快充和慢充狀態(tài)。請完成以下任務(wù)：
(1)根據(jù)電路原理分析，快充狀態(tài)指示燈是(單選)________；
A.VD1 B.VD2
(2)小明搭建了電路并通電測試，當(dāng)IC1的輸出為低電平時(shí)，VD1、VD2同時(shí)發(fā)光，無法正確指示快充與慢充狀態(tài)，可能的原因有(多選)________；
A.R1阻值偏大 B.R1阻值偏小
C.R4阻值偏小 D.R4阻值偏大
(3)小明在對題圖電路的測試中發(fā)現(xiàn)電池充滿后還保持充電狀態(tài)，可能會造成安全隱患，于是決定改進(jìn)電路，使電池充到1.5 V后能自動停止充電。小明畫出了部分電路，請?jiān)谔摼€框中連接給定的元器件，將電路補(bǔ)充完整；
(4)小明還發(fā)現(xiàn)電源電壓波動時(shí)，會導(dǎo)致快慢充轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓也發(fā)生波動。為了穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓，需要在題圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，請?jiān)谔摼€框中連接給定的元器件(二極管為硅管)，將電路補(bǔ)充完整。
答案　(1)B　(2)AC
(3)如圖所示
(4)如圖所示
解析　(1)E的電壓小于1.42 V時(shí)。V＋的電位較低，比較器輸出低電位，三極管VT1導(dǎo)通。三極管ce兩極之間的電壓較低，無法達(dá)到VD1導(dǎo)通時(shí)的電壓，所以VD1不亮，所以VD2是快充指示燈。(2)若要VD1，VD2同時(shí)發(fā)光，則需要在比較器輸出低電平時(shí)VT1的ce兩極的電壓大于VD1的導(dǎo)通電壓，可以達(dá)到這兩種狀態(tài)的一是基極電阻較大，二是集電極電阻較小。所以本題選AC。(3)三極管可以用作開關(guān)。可以通過控制三極管基極的電位來調(diào)整Vcc的接通情況，所以應(yīng)將三極管集電極和發(fā)射極分別接于虛線框中Vcc的斷路處。由于E充滿時(shí)要斷電，所以應(yīng)將E的正極引腳接到IC2的V－上與固定電位(Rp2的滑片)進(jìn)行比較，將輸出接于三極管的基極來控制三極管的通斷。答案如圖所示。
(4)已知快慢充轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓設(shè)定為1.42 V。二極管具有鉗位作用，二極管導(dǎo)通時(shí)兩端的電壓為0.7 V。所以為保證V－的電壓為1.42 V，故應(yīng)將三個(gè)二極管并聯(lián)以獲2.1 V的電壓，再通過電位器和二極管并聯(lián)來調(diào)節(jié)比較器V－的電位，使之穩(wěn)定在1.42 V。答案如圖所示。
隨堂達(dá)標(biāo)檢測
3
1.小馬參觀了農(nóng)業(yè)園區(qū)的蔬菜大棚(圖a所示)后，決定為家中的蔬菜大棚設(shè)計(jì)濕度指示電路和溫度控制電路。請完成以下任務(wù)：
(1)如圖b是小馬設(shè)計(jì)的濕度指示電路。Rs為負(fù)系數(shù)濕敏電阻(濕度越大，電阻越小)。當(dāng)濕度處于上下限之間時(shí)，V2發(fā)光；當(dāng)濕度高于上限或低于下限時(shí)V1發(fā)光。請?jiān)谔摼€框1中完成元件的連線，以實(shí)現(xiàn)上述要求。
(2)小馬準(zhǔn)備調(diào)低上限濕度，則應(yīng)該將(單選)________；
A.Rp1觸點(diǎn)上移 B.Rp1觸點(diǎn)下移
C.Rp2觸點(diǎn)上移 D.Rp2觸點(diǎn)下移
(3)如圖c是小馬設(shè)計(jì)的溫度控制電路。Rt為負(fù)系數(shù)熱敏電阻。Rp4控制下限溫度，Rp3控制上限溫度。當(dāng)大棚內(nèi)溫度大于28 ℃時(shí)，V3、V4都發(fā)光，表示風(fēng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度處于18 ℃和28 ℃之間時(shí)，V3不發(fā)光，V4發(fā)光，表示風(fēng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度小于18 ℃時(shí)，V3、V4都不發(fā)光，表示風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。請?jiān)谔摼€框2中用不多于3個(gè)“2輸入與非門”畫出其電路，以實(shí)現(xiàn)上述要求。
答案　(1)如圖所示
(2)B　(3)如圖所示
(4)BC
2.小明設(shè)計(jì)了灑水車的實(shí)驗(yàn)電路，要求當(dāng)傳感器檢測到地面溫度高或地面灰塵多時(shí)，V2發(fā)光，表示灑水車開始灑水，請完成以下任務(wù)：
圖a
(1)當(dāng)A輸入高電平B輸入低電平時(shí)，LED發(fā)光現(xiàn)象為(單選)________；
A.V1發(fā)光 B.V2發(fā)光 C.V1、V2均發(fā)光 D.V1、V2均不發(fā)光
(2)用熱敏電阻Rt檢測溫度(溫度增大阻值減小)，用灰塵電阻Rh檢測灰塵的多少(灰塵多阻值減小)，要實(shí)現(xiàn)上述控制功能，圖a虛線框處正確的輸入回路是(單選)________；
(3)小明想實(shí)現(xiàn)如下表中的功能，請?jiān)谔摼€框2中利用邏輯門將電路補(bǔ)充完整。
溫度 (輸入B) 灰塵 (輸入A) M1 (主水泵電機(jī)) M2
(輔水泵電機(jī))
高 多 工作 工作
高 少 工作 不工作
低 多 工作 不工作
低 少 不工作 不工作
(4)為了防止傳感器檢測到短暫的無灰塵路段，導(dǎo)致水泵忽開忽停，增加M1的延時(shí)噴水功能，請?jiān)谔摼€框3中連接給定的元器件，將電路補(bǔ)充完整，實(shí)現(xiàn)應(yīng)有功能。
答案　(1)B　(2)B
(3)
(4)
3.為響應(yīng)能源“雙控”政策，小明用所學(xué)的通用技術(shù)知識設(shè)計(jì)了控制空調(diào)工作的簡易電路，如圖a所示，當(dāng)室外溫度高于3 ℃時(shí)，空調(diào)始終不工作；當(dāng)室外溫度低于3 ℃且室內(nèi)溫度低于10 ℃時(shí)，空調(diào)開始工作，室溫升至16 ℃時(shí)，空調(diào)停止工作。繼電器吸合時(shí)，空調(diào)工作(工作電路未畫出)，Rt1和Rt2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，比較器的輸入輸出關(guān)系為：V＋＞V－，輸出高電平；V＋＜V－，輸出低電平，VT1工作在開關(guān)狀態(tài)。請完成以下任務(wù)：
(1)當(dāng)室外溫度低于3 ℃時(shí)，A點(diǎn)為(單選)________；
A.高電平 B.低電平 C.無法確定
(2)為實(shí)現(xiàn)控制目的，請你幫助小明完成虛線框1內(nèi)的連線設(shè)計(jì)；
(3)為實(shí)現(xiàn)控制目的，請你選擇一個(gè)合適的三極管并接入虛線框2內(nèi)的三個(gè)端口，要求三極管只有導(dǎo)通(飽和或放大)與截止兩種狀態(tài)；
(4)小明調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)室外溫度低于3 ℃且室內(nèi)溫度低于10 ℃時(shí)，無論教室有沒有人，空調(diào)都會進(jìn)入工作狀態(tài)，于是他對原電路進(jìn)行改進(jìn)，添加人體檢測器，如圖b所示，只有當(dāng)室內(nèi)人數(shù)不少于6人時(shí)，空調(diào)才會工作，此時(shí)人體檢測器輸出高電平，否則輸出低電平。請你用兩個(gè)3輸入與非門設(shè)計(jì)虛線框3內(nèi)的電路，實(shí)現(xiàn)上述功能。
答案　(1)A　(2)(3)如圖所示
(4)如圖所示
解析　(1)當(dāng)室外溫度低于3 ℃時(shí)，繼電器吸合，VT2導(dǎo)通，VT2基極接低電平，那就要求VT1截止，VT1基極接高電平，所以A點(diǎn)為高電平。(2)當(dāng)室外溫度低于3 ℃且室內(nèi)溫度低于10 ℃時(shí)，空調(diào)工作，VT1截止，VT2導(dǎo)通，A出高電平，B出低電平，R1和R2不變，它們組成的分壓電路的輸出②與①③比較。此時(shí)，①和③由于溫度低，都出低電平，要實(shí)現(xiàn)A出高電平，①和④要相連，②和⑤要相連，要實(shí)現(xiàn)B出低電平，③和⑦要相連，②和⑥要相連。
(3)第(2)題的連線解決了當(dāng)室外溫度低于3 ℃且室內(nèi)溫度低于10 ℃時(shí)空調(diào)開始加熱的問題，以及室外溫度高于3 ℃(VT1導(dǎo)通，VT2截止)空調(diào)停止工作的問題。但當(dāng)室內(nèi)溫度高于10 ℃且低于16 ℃時(shí)空調(diào)保持加熱，及室內(nèi)溫度高于16 ℃時(shí)空調(diào)停止加熱的問題還沒有解決。當(dāng)空調(diào)工作時(shí)(B出低電平)，需要三極管將⑦通過R3和地接通，因此需要PNP三極管，其中基極接R4，發(fā)射極接R3，集電極接地。若將三極管看作接通，可以將輸出③的分壓電路簡化為右圖形式。當(dāng)B入低電平時(shí)，Rp1與R3及三極管并聯(lián)，并聯(lián)形成的新電路阻值下降，導(dǎo)致整體調(diào)節(jié)溫度上升，原來是高于10 ℃就出低電平，現(xiàn)在就變成高于16 ℃才出低電平，實(shí)現(xiàn)了下限到上限的轉(zhuǎn)變，從而能在室內(nèi)溫度高于10 ℃且低于16 ℃時(shí)讓空調(diào)保持加熱。
4.如圖a所示是小明設(shè)計(jì)的水溫自動控制電路。其中Rt是熱敏電阻，A1、A2是電壓比較器，當(dāng)V＋>V－時(shí)，輸出高電平；V＋(3)使用一段時(shí)間后，原與非門芯片損壞，現(xiàn)手頭只有或非門芯片，請?jiān)趫Db的虛線框1中用三個(gè)或非門連線，要求電路功能保持不變；
(4)小明對電路重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，請?jiān)趫Dc的虛線框2內(nèi)用兩個(gè)二極管連線，要求電路功能保持不變。
答案　(1)A　(2)C
(3)
(4)
4
課時(shí)分層訓(xùn)練
基礎(chǔ)鞏固篇
素養(yǎng)提升篇
1.如圖a所示為遙控自動門的機(jī)械部分裝置，小明根據(jù)所學(xué)電控知識設(shè)計(jì)了該自動門實(shí)驗(yàn)電路(如圖b所示)。其控制功能是：用遙控器發(fā)出強(qiáng)光，當(dāng)強(qiáng)光照射光敏二極管V1時(shí)，開門；當(dāng)強(qiáng)光照射光敏二極管V2時(shí)，關(guān)門。用V4發(fā)光代表開門，V3發(fā)光代表關(guān)門。IC1、IC2是比較器：當(dāng)V＋>V－時(shí)輸出高電平，當(dāng)V＋(1)當(dāng)遙控強(qiáng)光信號照射V1時(shí)，IC2輸出(單選)________；
A.高電平 B.低電平
(2)用強(qiáng)光照射V2時(shí)發(fā)現(xiàn)V3不發(fā)光，下列改進(jìn)措施可能有效的是(多選)________；
A.將R4更換為阻值更小的電阻 B.調(diào)小Rp1
C.將R3更換為阻值更小的電阻 D.更換一個(gè)新發(fā)光二極管V3
(3)小明測試發(fā)現(xiàn)，遙控器需長時(shí)間按住才能實(shí)現(xiàn)門的完全開啟或關(guān)閉。于是打算改進(jìn)電路設(shè)計(jì)，只需照射一下即可實(shí)現(xiàn)功能。請你在虛線框1內(nèi)幫助小明完成電路的連線；
(4)小明進(jìn)一步測試發(fā)現(xiàn)，門完全開啟或關(guān)閉時(shí)電機(jī)不能停止運(yùn)行。小明打算再次對電路進(jìn)行改進(jìn)，用干簧管1檢測開門的極限位置，用干簧管2檢測關(guān)門的極限位置。請你幫助小明在虛線框2內(nèi)選擇合適的端子完成電路連線。
答案　(1)A　(2)AB　(3)(4)見解析圖
解析　(1)強(qiáng)光信號照射V1時(shí)IC2的正極為高電位，所以輸出高電位；(2)R3更換更小的電阻時(shí)，IC1負(fù)極電位更高，IC1斷續(xù)輸出低電位，V3不亮改進(jìn)措施無效。
(3)如圖所示
控制器按住后實(shí)現(xiàn)兩個(gè)比較器出高電位，通過自己的回路返回到各自的正極輸入端實(shí)現(xiàn)電路的自鎖功能，使電路維持相應(yīng)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)電路的改進(jìn)設(shè)計(jì)。
(4)虛線框2如圖所示
當(dāng)門開到極限位置時(shí)，干簧管1閉合接地，IC2出低電位，V4不亮；當(dāng)門關(guān)閉到極限位置時(shí)，干簧管2閉合接地，IC1出低電位，V3不亮。
2.如圖所示為小明設(shè)計(jì)的室內(nèi)溫度LED指示電路，當(dāng)室內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，發(fā)光二極管V2發(fā)光；當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時(shí)，發(fā)光二極管V1發(fā)光。Rt1和Rt2均為熱敏電阻，IC1、IC2為電壓比較器，V＋>V－時(shí)輸出高電平，V＋(1)根據(jù)電路圖及題意可以判斷Rt1和Rt2(單選)________；
A.Rt1為室內(nèi)熱敏電阻；Rt2為室外熱敏電阻
B.Rt1為室外熱敏電阻，Rt2為室內(nèi)熱敏電阻
C.室內(nèi)或室外都有可能
(2)若要提高室內(nèi)設(shè)定溫度，可以(單選)________；
A.調(diào)小Rp1 B.調(diào)小Rp2
C.調(diào)大Rp3 D.減小Rp3
(3)小明將溫度指示電路改為工作狀態(tài)指示電路，要求在地下室溫度高于設(shè)定值且室外溫度高于地下室溫度時(shí)，開啟制冷機(jī)M1，發(fā)光二極管V3發(fā)光；若地下室溫度高于設(shè)定溫度且地下室溫度高于室外溫度時(shí)，開啟排風(fēng)扇M2進(jìn)行通風(fēng)降溫，發(fā)光二極管V4發(fā)光。請你用不超過四個(gè)2輸入與非門設(shè)計(jì)虛線框1位置的電路，實(shí)現(xiàn)上述發(fā)光二極管的狀態(tài)指示功能；
(4)小明準(zhǔn)備用兩個(gè)繼電器來控制制冷機(jī)M1和排風(fēng)扇M2，請?jiān)谔摼€框2的位置設(shè)計(jì)電機(jī)的控制電路，并標(biāo)明J1、J2，要求將電機(jī)接在三極管的集電極。提供的元件有：1個(gè)NPN型三極管和1個(gè)PNP型三極管、2個(gè)電阻、2個(gè)普通二極管、2個(gè)繼電器(每個(gè)繼電器只有2個(gè)常開觸點(diǎn))。
答案　(1)A　(2)C　(3)虛線框1如圖所示
(4)虛線框2如圖所示
3.小明為自家陽臺設(shè)計(jì)了如圖a所示的自動晾衣裝置和如圖b所示的控制電路。其中三極管V1、V2和V3均工作在開關(guān)狀態(tài)；A1、A2為電壓比較器，當(dāng)V＋>V－時(shí)輸出高電平，當(dāng)V＋圖a
圖b
(1)小明在圖b中漏標(biāo)了S1、S2及J1、J2，則①、②、③、④四處所對應(yīng)的標(biāo)注依次為(單選)________；
A.S1、S2及J1、J2 B.S1、S2及J2、J1
C.S2、S1及J1、J2 D.S2、S1及J2、J1
(2)根據(jù)電容學(xué)兩端電壓不會突變的機(jī)理，圖b電路中電容C1的作用是(單選)________；
A.僅減少短時(shí)強(qiáng)光干擾　　 B.僅減少短時(shí)遮光干擾
C.減少短時(shí)遮光或強(qiáng)光干擾
(3)現(xiàn)希望光照強(qiáng)度下限值不變，上限值降低，合理的調(diào)整措施是(單選)________；
A.增大R5，減小R6，R5與R6的總阻值不變
B.增大R6，減小R7，R6與R7的總阻值不變
C.減小R5，增大R6，R5與R6的總阻值不變
D.減小R6，增大R7，R6與R7的總阻值不變
(4)因沒有或門芯片，小明準(zhǔn)備用3個(gè)普通二極管和1個(gè)電阻替代圖中虛線框內(nèi)的2個(gè)或門；同時(shí)增設(shè)兩個(gè)手動開關(guān)S3、S4(常開、常閉任選)，以實(shí)現(xiàn)按下開關(guān)S3晾衣和按下開關(guān)S4收衣的功能。請你幫小明在虛線框中完成設(shè)計(jì)。(注：常開與常閉型手動開關(guān)電路符號如圖所示)
答案　(1)D　(2)C　(3)D
(4)如圖所示
1.小紅同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖a所示的智能室內(nèi)濕度控制電路，把室內(nèi)濕度控制在人體適宜的濕度范圍內(nèi)(60%～70%)。當(dāng)濕度低于下限時(shí)，開啟加濕系統(tǒng)對室內(nèi)進(jìn)行加濕(即繼電器J1吸合)，當(dāng)濕度高于上限時(shí)，開啟除濕系統(tǒng)對室內(nèi)進(jìn)行除濕(即繼電器J2吸合)。比較器功能：當(dāng)V＋>V－時(shí)輸出高電平，V＋(1)當(dāng)濕度超過上限時(shí)，三極管V2處于(單選)________狀態(tài)；
A.截止 B.放大 C.飽和導(dǎo)通
(2)若調(diào)小Rp4，濕度上限(單選)________，下限(單選)________；
A.調(diào)低 B.不變 C.調(diào)高
(3)測試時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濕度低于下限時(shí)，加濕系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)都處于開啟狀態(tài)，以下可能的原因是(單選)________；
A.三極管V2的c，e極短路 B.三極管V4的c，e極短路
C.Rp1短路 D.Rp1斷路
(4)小紅發(fā)現(xiàn)在沒人的時(shí)候電路也會工作，比較浪費(fèi)電，為了改進(jìn)電路，小紅找來了微波雷達(dá)探測模塊來采集室內(nèi)有無人的信號，圖中IC為微波雷達(dá)探測模塊，當(dāng)探測到有人時(shí)，IC輸出高電平。當(dāng)室內(nèi)無人時(shí)，無論室內(nèi)濕度如何變化，加濕系統(tǒng)和除濕系統(tǒng)都不會啟動。只有當(dāng)室內(nèi)有人且濕度低于下限，開啟加濕系統(tǒng)對室內(nèi)進(jìn)行加濕(即繼電器J1吸合)；當(dāng)室內(nèi)有人且濕度高于上限，開啟除濕系統(tǒng)對室內(nèi)進(jìn)行除濕(即繼電器J2吸合)。現(xiàn)部分電路已搭建好(如圖b)，請?jiān)谔摼€框內(nèi)利用至多4個(gè)與非門實(shí)現(xiàn)電路功能。
答案　(1)A　(2)C　A　(3)B　(4)如圖所示
2.如圖1所示是小明設(shè)計(jì)的熱水器溫度自動控制電路。當(dāng)溫度低于40 ℃時(shí)，電加熱裝置H開始加熱，當(dāng)溫度到達(dá)45 ℃時(shí)，電加熱裝置H停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫度控制在上下限之間。V2工作在開關(guān)狀態(tài)，比較器功能：V＋>V－時(shí)輸出高電平，V＋(1)要實(shí)現(xiàn)溫度控制，電路中的Rt應(yīng)選用(單選)________；
A.正溫度系數(shù)熱敏電阻
B.負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻
(2)請完成圖1虛線框a中的電路連線，實(shí)現(xiàn)題目要求的功能；
(3)溫度控制在上下限之間時(shí)，關(guān)于V3、V4狀態(tài)分析正確的是(單選)________；
A.V3不發(fā)光、V4發(fā)光 B.V3發(fā)光、V4不發(fā)光
C.V3、V4都發(fā)光 D.不確定
(4)若要使溫度控制電路的上限值變低、下限值不變，不合理的措施是(多選)________；
A.增大R1的阻值 B.減小R4的阻值
C.減小R1的阻值 D.增大R4的阻值
(5)在保證原電路功能的基礎(chǔ)上，小明對圖1所示電路進(jìn)行了改進(jìn)，只有當(dāng)水箱里有水且有人時(shí)，電路才能正常工作。有人時(shí)紅外傳感器輸出高電平。請使用最少數(shù)量的2輸入與非門完成圖2虛線框b中的電路設(shè)計(jì)。
答案　(1)B　(2)如圖所示
(3)D　(4)ABC　(5)如圖所示
3.如圖所示是某熱水器的進(jìn)出水控制電路。當(dāng)水位低于a點(diǎn)時(shí)，M1水泵啟動直至水位達(dá)到b點(diǎn)后停機(jī)；當(dāng)水位高于a點(diǎn)時(shí)，M2水泵可以啟動。請完成以下任務(wù)：
(1)請?jiān)谔摼€框1、虛線框2內(nèi)分別填入一個(gè)門電路并連接三個(gè)端點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電路功能；
(2)關(guān)于繼電器與電機(jī)控制的說法正確的是(單選)________；
A.J1控制M2，J2控制M1，采用常開觸點(diǎn)
B.J1控制M2，J2控制M1，采用常閉觸點(diǎn)
C.J1控制M1，J2控制M2，采用常開觸點(diǎn)
D.J1控制M1，J2控制M2，采用常閉觸點(diǎn)
(3)按下開關(guān)K后，控制的電機(jī)不啟動，下列選項(xiàng)中可能的原因是(多選)________；
A.R4虛焊 B.V2擊穿短路 C.接反
(4)在水箱底部安裝加熱絲，在靠近出水口處安裝一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。如圖所示電路用比較器、二極管、電阻將水溫控制在一定范圍，請?jiān)谔摼€框內(nèi)完成連線。
答案　(1)如圖所示
(2)C　(3)AC
(4)如圖所示
4.如圖所示是車間降溫原理示意圖及小明設(shè)計(jì)的溫度控制試驗(yàn)電路。當(dāng)車間溫度高于上限時(shí)，風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)行，水泵工作產(chǎn)生水簾，風(fēng)機(jī)排出熱空氣吸入經(jīng)水簾冷卻的空氣，使車間降溫。當(dāng)車間溫度低于下限時(shí)，風(fēng)機(jī)和水泵停止運(yùn)行。請完成以下任務(wù)：
(1)為實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的控制功能，電路中熱敏電阻Rt的類型應(yīng)采用(單選)________；
A.正溫度系數(shù) B.負(fù)溫度系數(shù)
(2)小明在系統(tǒng)工作前先進(jìn)行調(diào)試，想將原來調(diào)試好的溫度重新設(shè)置為上限溫度更高，下限溫度更低。正確的調(diào)試方法為(單選)________；
A.先調(diào)小Rp1，后調(diào)大Rp2 B.先調(diào)小Rp2，后調(diào)大Rp1
C.先調(diào)小Rp1，后調(diào)小Rp2 D.先調(diào)大Rp2，后調(diào)大Rp1
(3)小明想增設(shè)車間無人時(shí)，冷卻設(shè)備不啟動的功能。采用了人體感應(yīng)模塊，有人時(shí)輸出低電平，無人時(shí)輸出高電平。下列方案中(VT1工作在開關(guān)狀態(tài))可行的有(多選)________；
(4)在面包板上搭建電路模型時(shí)，由于操作不當(dāng)，將555芯片的5腳折斷了。如圖所示，請你利用7腳輸出端信號，在小明部分器件搭建好的基礎(chǔ)上，選用合適的三極管，在虛線框內(nèi)進(jìn)行連線，以實(shí)現(xiàn)電路原有的功能。
答案　(1)A　(2)C　(3)ABCD
(4)
5.如圖所示為某恒溫水池的控制電路，Rt為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，IC1為電壓比較器(當(dāng)V＋＜V－時(shí)輸出低電平，否則輸出高電平)，水池溫度控制在27 ℃～31 ℃之間。當(dāng)水池水位低于探針a時(shí)自動加水，高于探針b時(shí)自動停止加水。請完成下列任務(wù)：
(1)為了安全，要求實(shí)現(xiàn)水位高于下限水位且溫度低于27 ℃才開始加熱，請?jiān)谔摼€框1中畫出一個(gè)缺少的邏輯門；
(2)經(jīng)測試，該系統(tǒng)在水位高且溫度低于下限時(shí)，能自動開始加熱，但溫度到了上限無法停止加熱，有可能是(單選)________；
A.Rp2短路 B.R4過大
C.V3斷路
(3)調(diào)大Rp2，將會(單選)________；
A.調(diào)低上限溫度 B.調(diào)高上限溫度
C.調(diào)低下限溫度 D.同時(shí)調(diào)低上下限溫度
(4)現(xiàn)需將溫度調(diào)整成28 ℃～30 ℃，為了減少調(diào)整次數(shù)，應(yīng)(單選)________；
A.先調(diào)小Rp1，再調(diào)大Rp2 B.先調(diào)小Rp2，再調(diào)小Rp1
C.先調(diào)大Rp1，再調(diào)小Rp2 D.先調(diào)大Rp2，再調(diào)小Rp1
(5)為了實(shí)現(xiàn)水位控制在探針a和探針b之間，請?jiān)谔摼€框2中補(bǔ)全“兩條”連線。

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