2025年醫(yī)療設備電路分析理論測試試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內）1.一段電阻絲，其電阻值為R。將其均勻拉長到原長度的2倍，其電阻值變?yōu)椋ǎ.R/2B.RC.2RD.4R2.在一個串聯(lián)電路中，已知R1=10Ω，R2=20Ω，流過電路的電流為1A。則電阻R1兩端的電壓為（）。A.10VB.20VC.30VD.5V3.一個標有“220V100W”的燈泡，正常工作時的電阻約為（）。A.0.45ΩB.2.2ΩC.220ΩD.484Ω4.電容器的核心功能是（）。A.傳導電流B.儲存電荷C.分離電流D.提供電壓5.在直流穩(wěn)壓電路中，穩(wěn)壓二極管工作在（）狀態(tài)。A.正向導通B.反向截止C.反向擊穿D.任意狀態(tài)6.NPN三極管工作在放大狀態(tài)時，其基極電流IB、集電極電流IC和發(fā)射極電流IE的關系是（）。A.IE=IB+ICB.IC=β*IBC.IE≈ICD.IB=IC7.對于RC串聯(lián)電路，其時間常數τ的大小取決于（）。A.電壓源的電壓B.電路的功率C.電阻R和電容C的值D.電流的大小8.在共射極放大電路中，輸出信號與輸入信號相位（）。A.相同B.相反C.可能相同可能相反D.沒有確定關系9.數字信號的特點是（）。A.連續(xù)變化的B.瞬間變化C.模擬自然量D.只能是0或110.TTL反相器輸入高電平時，其輸出電平為（）。A.高電平B.低電平C.高阻態(tài)D.不確定二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填寫在橫線上）1.基爾霍夫電流定律（KCL）指出：流入電路任一節(jié)點的電流之和等于流出該節(jié)點的電流之和。2.基爾霍夫電壓定律（KVL）指出：沿電路任一閉合回路繞行一周，所有電壓的代數和等于零。3.一個5μF的電容與一個10μF的電容并聯(lián)，總電容為15μF。4.一個10μF的電容與一個10μF的電容串聯(lián)，總電容為5μF。5.穩(wěn)壓二極管的核心特性是反向擊穿特性。6.三極管根據結構可分為NPN型和PNP型兩種。7.共射極放大電路具有電壓放大作用和電流放大作用。8.模擬信號是隨時間連續(xù)變化的信號。9.數字電路的基本邏輯關系有與、或、非。10.在醫(yī)療設備中，常用的濾波電路有低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器。三、計算題（每題10分，共30分）1.在如圖所示的電路中，已知R1=2kΩ，R2=3kΩ，R3=5kΩ，電源電壓US=12V。求：流過R1的電流I1，流過R2的電流I2，以及R3兩端的電壓UR3。（注意：此處無圖，請根據文字描述自行設定電路連接方式，例如R1與R2串聯(lián)后與R3并聯(lián)，或R1與R2并聯(lián)后與R3串聯(lián)等，并進行計算）2.如圖所示電路，為一個簡單的RC串聯(lián)充電電路。已知電容C=100μF，電阻R=100kΩ，電源電壓UCS=5V。求：（1）電路的時間常數τ；（2）開關S閉合后，經過0.01秒時，電容C兩端的電壓UC約為多少？（假設電容初始電壓為0）3.如圖所示放大電路，已知三極管的電流放大系數β=100，輸入電壓信號uI=0.01sin(ωt)V。假設電路已進入放大狀態(tài)，且其他參數已知（此處無圖，請根據常識設定典型共射放大電路參數，例如RB、RC、RE等，并說明假設條件，然后計算輸出電壓uO的表達式或其有效值）。例如，可以假設RB=200kΩ，RC=2kΩ，RE=200Ω，VCC=12V。四、電路分析題（每題15分，共30分）1.請簡述穩(wěn)壓二極管在電路中實現(xiàn)穩(wěn)壓的基本原理，并說明外接電路中必須串聯(lián)限流電阻的原因。2.請簡述共射極放大電路的主要特點。如果要提高該電路的電壓放大倍數，可以采取哪些措施？（至少提出兩種方法并簡述原理）五、簡答題（每題10分，共20分）1.在醫(yī)療設備電路中，為什么通常需要使用濾波電路？請列舉至少三種醫(yī)療設備中常見的濾波應用場景。2.簡述數字電路與模擬電路的主要區(qū)別，并說明在醫(yī)療設備中同時使用這兩種電路的原因。試卷答案一、選擇題1.D2.A3.D4.B5.C6.B7.C8.B9.D10.B二、填空題1.節(jié)點2.閉合回路3.并聯(lián)，增大4.串聯(lián)，減小5.擊穿6.結構7.放大8.連續(xù)9.與，或，非10.濾波三、計算題1.解：(假設R1與R2串聯(lián)后與R3并聯(lián))總電阻RT=(R1+R2)||R3=(2kΩ+3kΩ)||5kΩ=5kΩ||5kΩ=2.5kΩ總電流IT=US/RT=12V/2.5kΩ=4.8mAI1=IT=4.8mA(串聯(lián)電流相等)I2=IT=4.8mAUR3=IT*R3=4.8mA*5kΩ=24V(注：若假設為R1與R2并聯(lián)后與R3串聯(lián)，則UR3=US-(I1+I2)*R3，其中I1=US/(R1+R2)，I2=US/(R1+R2)，結果不同，請根據實際電路圖計算)2.解：(1)時間常數τ=R*C=100kΩ*100μF=10*10^3*10*10^-6=1s(2)UC(t)=UCS*(1-exp(-t/τ))=5V*(1-exp(-0.01s/1s))=5V*(1-exp(-0.01))exp(-0.01)≈0.99005UC(0.01s)≈5V*(1-0.99005)=5V*0.00995≈0.04975V≈50mV3.解：(假設電路參數及條件，例如RB=200kΩ，RC=2kΩ，RE=200Ω，VCC=12V，假設uI有效值很小，電路工作在線性區(qū))基極電流IB≈uI/RB=0.01V/200kΩ=50nA集電極電流IC≈β*IB=100*50nA=5μARE上的電壓降UE=IC*RE=5μA*200Ω=1mV(通常遠小于VCC)集電極電壓VC≈VCC-IC*RC=12V-5μA*2kΩ=12V-10mV=11.99V發(fā)射極電壓VE=VC-UE≈11.99V-1mV=11.98V輸出電壓uO=-IC*RC=-5μA*2kΩ=-10mV即輸出電壓uO≈-10mV*sin(ωt)V四、電路分析題1.解：穩(wěn)壓二極管反向擊穿后，當流過它的電流在允許范圍內變化時，其兩端電壓基本保持不變。為了限制流過穩(wěn)壓二極管的電流，防止其因電流過大而燒毀，必須在穩(wěn)壓二極管兩端并聯(lián)一個限流電阻，該電阻將分擔變化的部分電壓，并限制總電流。2.解：共射極放大電路的主要特點是：電壓放大倍數較高，輸入電阻和輸出電阻適中，輸出信號與輸入信號反相。提高電壓放大倍數的措施：(1)增大集電極負載電阻RC：在輸入電流基本不變的情況下，增大RC可以增大RC上的電壓降，從而提高電壓放大倍數(Av≈-RC/βrbe)。但需注意不能過大，否則可能影響靜態(tài)工作點或導致信號失真。(2)減小發(fā)射極電阻RE（或引入旁路電容）：RE是電流負反饋電阻，它會降低電壓放大倍數。減小RE可以減小負反饋作用，提高電壓放大倍數。如果RE被一個大電容旁路，則交流通路相當于短路RE，可顯著提高交流電壓放大倍數(Av≈-RC/βrbe，近似為開路增益)。(3)選擇合適的靜態(tài)工作點：確保三極管工作在特性曲線的線性放大區(qū)，獲得較大的β值。(4)減小負載電阻RL的影響：通過增加耦合電容或輸出阻抗等方式，使負載電阻RL對放大倍數的影響減小。五、簡答題1.解：在醫(yī)療設備中，電路中常存在各種干擾信號（如工頻干擾、開關噪聲、射頻干擾等）和設備自身產生的無用信號（如肌電信號、心電信號中的基線漂移等），這些信號會疊加在有用的生物電信號或測量信號上，影響診斷和治療的準確性。濾波電路通過選擇性地允許特定頻率范圍內的信號通過，同時衰減其他頻率的信號，從而去除干擾、突出有用信號。常見應用場景包括：(1)心電圖（ECG）信號處理：使用高通濾波器去除工頻干擾和基線漂移，使用低通濾波器濾除高頻噪聲。(2)血壓監(jiān)測：使用濾波器平滑脈動信號，提取穩(wěn)定的血壓值。(3)呼吸機控制：使用濾波器提取呼吸氣流或壓力的穩(wěn)定信號，用于控制通氣。(4)神經信號采集：使用帶通濾波器選取特定頻率范圍的神經活動信號（如Alpha波、Beta波），濾除肌肉活動或其他低頻/高頻噪聲。2.解：數字電路處理的信號是離散的、不連續(xù)的，通常只有兩個或幾個邏輯電平（如0和1）；模擬電路處理的信號是連續(xù)的、隨時間變化的。主要區(qū)別在于信號表示方式、電路結構、分析方法和應用領域。醫(yī)療設備中同時使用數字電路和模擬電路的原因：(1)感興趣：模擬電路用于采集和處理來自人體的連續(xù)生物電信號（如ECG、EMG）或其他連續(xù)物理量（如溫度、壓力），這些信號需要先用模擬電路進行放大、濾波、轉換等預處理。(2)數字電