北京科技大学《自动控制与建筑设备自动化》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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《自动控制与建筑设备自动化》2023-2024学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

一、单选题（本大题共30个小题，每小题1分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、在一个电子设备的显示驱动电路中，需要控制显示屏的刷新率。以下哪种方法可以实现显示屏刷新率的调节？（ ）
A. 改变时钟频率
B. 改变显示屏的分辨率
C. 使用脉宽调制（PWM）技术
D. 以上都是

2、在一个大型的电气自动化生产线上，采用了分布式控制系统（DCS）进行集中管理和分散控制。各个控制节点通过网络连接，实现数据的实时传输和共享。当网络出现故障时，系统能够自动切换到本地控制模式，以保证生产的连续性。以下关于这种 DCS 系统的特点，错误的是（ ）
A. 扩展性强，易于升级
B. 对网络依赖性高
C. 控制精度高，响应迅速
D. 成本较低，适合小型生产

3、在一个电气控制系统中，有一个由 PLC 控制的自动化仓储系统。当货物重量超过设定值时，报警装置应启动，但实际未启动。可能的原因是？（ ）
A. 重量传感器故障
B. PLC 输入点故障
C. 控制程序错误
D. 以上都有可能

4、在一个多级放大电路中，前级的输出电阻为2kΩ，后级的输入电阻为10kΩ，前级的开路电压增益为60，后级的短路电流增益为120。那么总的电压增益约为多少？（ ）
A. 720 B. 7200 C. 72000 D. 720000

5、数字电路中的加法器可以通过不同的方式实现。对于一个行波进位加法器，它的主要缺点是什么？（ ）
A. 速度慢
B. 电路复杂
C. 功耗高
D. 占用空间大

6、在一个集成运放构成的有源滤波电路中，与无源滤波电路相比，其优点主要在于：（ ）
A. 成本低
B. 体积小
C. 滤波效果好
D. 无需电源

7、在一个基于触发器的时序逻辑电路中，触发器的初始状态为 0 。在时钟脉冲的上升沿，输入信号 D 为 1 。经过连续的 4 个时钟脉冲后，触发器的输出状态最有可能是（ ）
A. 0 B. 1 C. 不确定 D. 以上都不对

8、假设存在一个均匀带电的球面，半径为 R ，电荷量为 Q 。在球外距离球心为 r （r > R ）处的电场强度大小为：（ ）
A. Q / (4πε0r^2)
B. Q / (4πε0R^2)
C. 0
D. Q / (4πε0r)

9、在一个由理想运放组成的同相比例运算电路中，反馈电阻 R f = 100kΩ，输入电阻 R i = 10kΩ，输入电压为 0.5V，那么输出电压约为多少？（ ）
A. 5V B. 4.5V C. 5.5V D. 6V

10、对于一个差分放大电路，若其差模增益为 50，共模增益为 0.1，则共模抑制比为：（ ）
A. 500
B. 50
C. 5000
D. 5

11、已知一个数字电路的逻辑表达式为 F = (A + B)·(C + D)，若输入 A = 1，B = 0，C = 1，D = 0，那么逻辑函数 F 的值是多少？（ ）
A. 0 B. 1 C. 无法确定 D. 可能为 0 也可能为 1

12、考虑一个边长为 L 的正立方体区域，内部存在均匀电场 E 。通过该立方体表面的电通量为：（ ）
A. 6EL^2
B. 3EL^2
C. EL^2
D. 0

13、已知一个集成稳压器的输入电压为 18V，输出电压为 12V，最大输出电流为 1.5A。若负载电阻为 10Ω，请问该稳压器是否能正常工作？（ ）
A. 能，输出功率足够
B. 能，输出电流未超过最大值
C. 不能，输出功率不足
D. 不能，输出电流超过最大值

14、在一个电子电路的设计中，需要考虑电磁兼容性（EMC）问题。以下哪个措施可以有效地提高电路的电磁兼容性？（ ）
A. 使用屏蔽罩
B. 合理布局电路
C. 选择合适的电子元件
D. 以上都是

15、在一个共射极放大电路中，三极管的β值为100，集电极电阻为5kΩ，基极电流为20μA，电源电压为15V，且忽略三极管的饱和压降。请问该电路的集电极电流和集电极-发射极电压分别约为多少？（ ）
A. 2mA，5V
B. 2mA，10V
C. 4mA，5V
D. 4mA，10V

16、在一个电力系统中，需要对电力设备进行防雷保护。以下哪种设备可以用于防雷保护？（ ）
A. 避雷针
B. 避雷器
C. 接地装置
D. 以上都是

17、对于一个由三极管构成的射极跟随器，已知三极管的β = 120，基极电流IB = 30μA，集电极电阻RC = 2kΩ，电源电压VCC = 18V，发射极电阻RE = 2kΩ。忽略三极管的饱和压降，请问该电路的输出电阻约为多少？（ ）
A. 20Ω B. 30Ω C. 40Ω D. 50Ω

18、考虑一个用于实现减法运算的数字电路，输入为两个 4 位二进制数。当被减数为 1010 ，减数为 0101 时，电路输出为 0101 。若被减数变为 1100 ，减数变为 1010 ，那么电路的输出最有可能是（ ）
A. 0010 B. 0110 C. 1010 D. 0100

19、在一个集成运放构成的绝对值运算电路中，若输入为负电压，则输出电压为：（ ）
A. 输入电压的绝对值
B. 输入电压
C. 输入电压的相反数
D. 零

20、在一个由三极管组成的基本共射放大电路中，已知三极管的饱和电流 I CS = 1mA，基极电流 I B = 20μA，集电极电阻 R C = 1kΩ，电源电压 V CC = 5V。假设三极管处于放大状态，请问该电路的输出电压动态范围约为多少？（ ）
A. 0 - 2V B. 1 - 3V C. 2 - 4V D. 3 - 5V

21、在一个由理想运放构成的减法运算电路中，两个输入电压分别为 2V 和 1V，对应的输入电阻均为 10kΩ，反馈电阻为 20kΩ，那么输出电压约为多少？（ ）
A. 1V B. 2V C. 3V D. 4V

22、在一个由理想运放构成的积分运算电路中，输入电压为正弦波，频率为 50Hz，幅度为 1V，电容为 1μF，电阻为 100kΩ。经过 100ms 后，输出电压约为多少？（ ）
A. -0.314V
B. -0.628V
C. 0.314V
D. 0.628V

23、在一个集成运放构成的除法运算电路中，若两个输入信号分别为 4V 和 2V，则输出电压约为：（ ）
A. 2V
B. -2V
C. 0.5V
D. -0.5V

24、在一个电气火灾监控系统中，需要对电气火灾隐患进行监测和预警。以下哪个参数不是电气火灾监控系统的监测参数？（ ）
A. 电流
B. 电压
C. 功率
D. 温度

25、在一个集成运放构成的方波发生电路中，若要改变方波的占空比，可以通过调整：（ ）
A. 电容的充电和放电电阻
B. 运放的电源电压
C. 输入电压
D. 反馈电阻

26、在一个 RC 高通滤波电路中，电阻为 10kΩ，电容为 0.1μF，输入信号的频率为 100Hz，那么该电路的输出电压与输入电压的比值约为多少？（ ）
A. 0.707 B. 0.159 C. 0.0159 D. 0.0079

27、在一个由理想运放组成的同相比例运算电路中，反馈电阻Rf = 200kΩ，输入电阻Ri = 20kΩ，输入电压为1V，那么输出电压约为多少？（ ）
A. 10V B. 11V C. 9V D. 12V

28、在一个由触发器和逻辑门组成的时序电路中，若触发器的时钟信号存在抖动，可能会对电路的工作产生什么影响？（ ）
A. 输出不稳定 B. 功能错误 C. 速度下降 D. 以上都有可能

29、在一个深度负反馈放大电路中，已知反馈系数为 0.1，输入电压为 5V，则输出电压约为：（ ）
A. 0.5V
B. 5V
C. 50V
D. 500V

30、在一个电气控制系统的设计中，需要考虑系统的可靠性和可维护性。可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力，可维护性是指系统发生故障后进行维修的难易程度。以下关于提高系统可靠性和可维护性的措施，错误的是（ ）
A. 采用冗余设计
B. 选用高质量的元器件
C. 减少系统的功能
D. 提供详细的技术文档

二、多选题（本大题共10小题，每小题2分，共20分．有多个选项是符合题目要求的．）
1、在光电子技术中，以下哪些器件是常见的？（ ）
A. 发光二极管
B. 激光二极管
C. 光电二极管
D. 太阳能电池

2、在电力系统的自动化控制中，以下哪些技术可以实现远程监控和控制？（ ）
A. 通信技术
B. 传感器技术
C. 计算机技术
D. 自动化控制技术

3、对于电动力学中的电四极矩，以下表述准确的有（ ）
A. 描述电荷分布的高阶项 B. 对远场的影响较小 C. 与电偶极矩有关 D. 是一个矢量

4、以下关于数字电路中的 CPLD （复杂可编程逻辑器件）的特点，正确的有（ ）
A. 集成度较高
B. 编程灵活
C. 具有丰富的宏单元
D. 适合大规模数字系统设计

5、以下哪些是数字电路中常见的编码方式？（ ）
A. 原码 B. 反码 C. 补码 D. 格雷码

6、直流电动机的机械特性曲线反映了哪些关系？
A. 转速与电磁转矩
B. 转速与电枢电流
C. 电磁转矩与电枢电流
D. 电磁转矩与励磁电流

7、以下电力电子器件中，可用于直流变换的有（ ）
A. 晶闸管
B. 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）
C. 电力场效应管（MOSFET）
D. 门极可关断晶闸管（GTO）

8、对于电子电路中的反馈，以下哪些说法是正确的？（ ）
A. 正反馈可以使电路产生自激振荡
B. 负反馈可以提高电路的稳定性
C. 反馈可以改变电路的增益
D. 反馈可以改善电路的频率响应

9、交流调速系统中，常用的调速方法有哪些？
A. 变极调速
B. 变频调速
C. 串级调速
D. 调压调速

10、以下关于数字电路中的数据选择器，哪些说法是正确的？（ ）
A. 可以从多个输入数据中选择一个输出 B. 控制信号决定选择哪一路输入 C. 常用于信号切换和复用 D. 有多位数据选择器和单比特数据选择器

三、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）根据给定的逻辑表达式，用硬件描述语言（HDL）实现。

2、（本题5分）解释集成稳压器的工作原理，并设计一个简单的稳压电路。

3、（本题5分）推导磁介质中静磁场的边值关系。

4、（本题5分）分析组合逻辑电路中的竞争冒险现象及其产生原因。

四、分析题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）自动化控制系统中的通信技术起着关键作用。请分析不同通信技术（如现场总线、工业以太网等）的特点和应用场景，探讨如何实现高效可靠的通信。

2、（本题10分）在电气控制系统中，接近开关的应用可以实现非接触式检测。请分析接近开关的工作原理和可能出现的故障，如误动作、检测距离不准确等，并提出故障诊断和解决方法。

3、（本题10分）在电气控制系统中，PLC（可编程逻辑控制器）的程序出现错误导致系统无法正常运行。请分析可能导致 PLC 程序错误的原因，如编程错误、外部干扰、硬件故障等，并提出解决方法。

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