資源簡介

專題26　比較器及其應用一(非選擇題)
【基礎鞏固篇】
1.小馬參觀了農業園區的蔬菜大棚(圖a所示)后，決定為家中的蔬菜大棚設計濕度指示電路和溫度控制電路。請完成以下任務：
(1)如圖b是小馬設計的濕度指示電路。RS為負系數濕敏電阻(濕度越大，電阻越小)。當濕度處于上下限之間時，V2發光；當濕度高于上限或低于下限時V1發光。請在虛線框1中完成元件的連線，以實現上述要求；
(2)小馬準備調低上限濕度，則應該將________(A.Rp1觸點上移；B.Rp1觸點下移；C.Rp2觸點上移；D.Rp2觸點下移)；
(3)如圖c是小馬設計的溫度控制電路。Rt為負系數熱敏電阻。電路調試正常后IC3“V＋”的電位大于IC4“V－”的電位。當大棚內溫度大于28 ℃時，V3、V4都發光，表示風機高速運轉；當溫度處于18 ℃和28 ℃之間時，V3不發光，V4發光，表示風機低速運轉；當溫度小于18 ℃時，V3、V4都不發光，表示風機停止運轉。請在虛線框2中用不多于3個“2輸入與非門”畫出其電路，以實現上述要求；
(4)用繼電器驅動風機(風機串接調速器后低速運轉)，下列電路正確的是________。
2.小明發現自家蔬菜大棚在濕度低且溫度高，以及濕度高且溫度低這兩種情況下都會不利蔬菜生長，因此設計了如圖報警電路，濕敏電阻濕度越高，電阻越小。在上述不利于蔬菜生長的情況時亮紅燈，其它情況亮綠燈。根據電路圖和功能要求完成下列任務。
(1)熱敏電阻Rt是________(A.正溫度系數；B.負溫度系數)；
(2)小明選用熱敏電阻時誤選用了相反系數的熱敏電阻，調試卻成功了，以下原因不可能的是________(A.Rt和Rp2的位置互換了；B.IC2的輸入端口互換了；C.R2和R1的位置互換了)；
(3)根據電路圖參數，小明選擇的芯片屬于________類型(A.TTL；B.CMOS)；其引腳排列正確的是________；
(4)小明發現芯片的一個或非邏輯模塊無法使用，準備用二極管、電阻和555芯片重新設計電路，實現同樣的功能。小明畫出了部分電路，請你在虛線框內完成剩余部分電路的設計。
555功能表
2腳 6腳 3腳
>Vcc >Vcc 低電平
>Vcc 3.如圖a所示是小明設計的房間濕度控制電路。當房間濕度低于下限時，加濕機工作，增加室內濕度；當濕度高于上限時，接通電機，開窗通風，降低室內濕度。其中RS是濕敏電阻，比較器功能：當V＋>V－時，輸出高電平；當V＋(1)下列對該電路的工作過程描述正確的是________(A.濕度低于下限時加濕機開始工作，高于上限時停止；B.濕度高于上限時開窗，低于下限時關窗；C.濕度低于下限時加濕機開始工作，高于下限時停止)；
(2)小明在調試電路時發現會出現窗戶被打開，同時加濕機也啟動的情況。以下對該情況出現原因的分析中，可能的是________(A.Rs短路；B.Rp1斷路；C.R2短路；D.D1、D2斷路)；
(3)圖a電路中存在設計缺陷，窗戶完全打開后電機仍在運轉，且只能開窗，無法自動關窗。小明利用繼電器J2的轉換觸點和限位開關SQ1、SQ2對電路進行了改進，以實現室內濕度高于上限時開窗，窗戶打開到位SQ1斷開；濕度符合要求時關窗，窗戶關閉到位SQ2斷開。請完成圖b虛線框1中的連線，以實現功能。電機中的電流從“＋”到“－”時為開窗，電流從“－”到“＋”為關窗；
(4)實際應用中發現當室外濕度很大時，開窗通風降低室內濕度的效果不好。因此，小明決定改進電路，增加室外的濕度檢測，當室內外濕度都很大時，不開窗通風，而是接通排風扇，將室內的氣體排到室外。請利用一只四二輸入與非門芯片，在圖c虛線框2中完成連線，實現功能。
4.小明發現家里的魚缸長期開著凈化系統比較浪費，于是設計了一款根據水的清澈度自動開關凈化系統的控制電路，當水較渾濁時啟動凈化系統，較清澈時停止。電路中用發光二極管與光敏二極管(V1與V2、V3與V4)組成兩個參數相同的水清澈度傳感器。普通二極管和三極管均為硅管。IC1、IC2為比較器，V＋>V－時輸出高電平，V＋(1)水渾濁時A點電位________(在A.下降；B.上升；C.不變中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)要完成小明設想的控制，請在虛線框處填入一個合適的邏輯門將電路補充完整；
(3)要完成小明設想的控制，R2與R4調節好后阻值應________(在A.R2>R4；B.R2(4)準備元器件進行組裝調試時小明發現傳感器占用較大空間，比較器芯片也沒有庫存了，好在繼電器還有多組觸點的，于是對電路進行了改進，請在虛線框中選擇合適的端口幫他完成連線。
5.如圖a所示是小明設計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V＋>V－時，輸出高電平；V＋(1)熱敏電阻Rt為________(從A.正溫度系數熱敏電阻；B.負溫度系數熱敏電阻中選擇一個正確答案填在________處)；
(2)有關這個電路的分析，以下說法中錯誤的是________(從A.實際工作時發現加熱器始終不工作，可能是R4阻值過大；B.當溫度超過上限時，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，會調高上限水溫和調低下限水溫；D.調大R2的阻值，可以調低下限水溫和調高上限水溫；中選擇一個正確答案填在________處)；
(3)使用一段時間后，原與非門芯片損壞，現手頭只有或非門芯片，請在圖b的虛線框1中用三個或非門連線，要求電路功能保持不變；
(4)小明對電路重新進行了設計，請在圖c的虛線框2內用兩個二極管連線，要求電路功能保持不變。
6.小明發現班里的魚缸換水很麻煩，為此設計了如圖a所示的裝置。該裝置能實現清澈度檢測、清澈度控制和提醒更換濾材等功能，電路如圖b所示，電壓比較器LM393的特性如表格所示。VD1發出的光線在暗環境中經過固定距離的水體照射到Rg上，以此檢測水體的清澈度。請完成下列任務。
LM393特性
輸入 輸出
V＋V＋>V－ 懸空
(1)下列分析中，正確的是(單選)________；
A.VD2發光表示清澈度很高，VD3發光表示清澈度很低
B.VD2發光表示清澈度很低，VD3發光表示清澈度很高
(2)VD4發光表示清澈度適中，請完成虛線框1中的電路連線，以實現該功能；
(3)當清澈度很低時，啟動抽水泵M；當清澈度很高時，關閉抽水泵M；當清澈度適中時，抽水泵M保持上一個狀態。請用不超過四個2輸入或非門設計虛線框2的電路，實現上述功能；
(4)每次抽水泵M啟動后，在設定時間內VD5不發光；若在設定時間內清澈度不能達標則VD5發光，提醒更換濾材。要實現上述功能，虛線框3中合理的電路設計是(雙選)________。
7.如圖所示是小明設計的花房遮陽棚光控電路。接通電源，閉合開關S1，當外界環境光線強度介于上下限之間時，打開遮陽棚(通過電機的電流從“＋”到“－”)；當外界環境光線強度高于上限或低于下限時，關閉遮陽棚(通過電機的電流從“－”到“＋”)。比較器功能：V＋>V－時輸出高電平，V＋(1)根據信號AC波形畫出信號B的波形；
(2)關閉遮陽棚時，關于V4、V5發光情況分析正確的是________(A.光線弱V5發光，光線強V4發光；B.光線弱V4發光，光線強V5發光；C.無論光線強弱，V4、V5均不發光)；
(3)為了應急需要，小明特意增加了手動控制開關S1、S2，初始狀態接通電源，閉合開關S1，下列關于開關S1、S2功能分析不正確的是________(A.當環境光線高于上限或低于下限時，斷開S1，遮陽棚關閉；B.當環境光線介于上下限之間時，接通S2，遮陽棚關閉；C.不管外界光線如何，同時接通S1、S2，遮陽棚關閉)；
(4)為實現電路功能，現有二極管、電阻等元器件若干，請你在虛線框1內補全電路。
【能力提升篇】
1.如圖所示是小明設計的過載欠壓器報警器控制電路。當電機過載時，流過RH的電流超過上限允許值；當電機欠壓時，流過RH的電流超過下限允許值。IC1、IC2是電壓比較器，比較器的功能：當V＋>V－時輸出高電平，當V＋(1)為實現紡織機過載或欠壓時，報警器均能發出報警信號。虛線框1內應選擇________(在A.與門；B.或門；C.與非門；D.或非門中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)若調大R3阻值，則________(在A.上限被調高，下限被調低；B.上、下限均被調高；C.下限被調高，上限被調低；D.上、下限均被調低中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(3)小明改進了電路，要求報警器在電壓恢復后仍然保持報警，S按下后解除報警。請你利用兩個相同的門電路在虛線框2內補全電路，實現該功能(S為復合按鈕，按住時，常閉觸點斷開，常開觸點閉合)；
(4)在以上改進電路的基礎上，要使白天過載或欠壓時BZ發出聲音報警；晚上過載或欠壓時VD1發出燈光報警，請你在虛線框3內，利用所給元器件實現該功能。
2.如圖1所示是小明設計的小雞孵化溫度控制電路，當溫度正常(介于上下限之間)時不報警，溫度高于上限或低于下限時均報警。Rt為負溫度系數熱敏電阻。N1、N2為電壓比較器，V＋>V－時輸出高電平，V＋(1)當溫度高于上限時，兩個電壓比較器的輸出為________(A.N1輸出高電平、N2輸出低電平；B.N1輸出低電平、N2輸出高電平；C.N1、N2均輸出高電平；D.N1、N2均輸出低電平)；
(2)請在圖1虛線框1中選擇合適的接線端子連線，將電路圖補畫完整；
(3)若要調高下限溫度且上限溫度保持不變，下列措施中，合理的是________(A.僅把Rp1滑片下移；B.僅把Rp2滑片上移；C.R2更換為更大的電阻，并把Rp1滑片上移)；
(4)小明把電路功能改進為溫度低于下限開始加熱，溫度高于上限停止加熱，請在圖2虛線框2中連線，將電路圖補畫完整。
圖2
3.小明同學去工廠參觀過程中，發現用于裝卸貨物的物料車沒有明顯的運貨和返回的提示，于是結合自己學習的電子控制技術知識，設計了如圖b所示的物料車運輸指示電路，其中VT1、VT2工作在開關狀態。物料車在斜坡上往復運送物料，當車尾部的磁鐵到達最低處時，綠色指示燈點亮；當車頭部的磁鐵到達最高處時，紅色指示燈點亮，如圖a所示。請完成下列任務：
(1)分析電路圖b可知，干簧管S1應放置于斜坡的________(在A.最高處；B.最低處；C.任意位置中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)物料車運輸指示電路正常工作過程中，下列現象描述正確的是________(在下列選項中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
A.物料車從最低點開始向上運動過程中，綠燈一直亮，直到到達最高點，綠燈滅
B.物料車運動至最高點的瞬間紅燈亮，再向下運動的過程中，紅燈一直不亮
C.物料車在向上和向下運動過程中，除最高點和最低點外，兩盞燈都不亮
D.物料車向上運動時，綠燈快速閃爍，向下運動時，紅燈快速閃爍
(3)小明同學發現圖b電路在應用中存在一定局限性，拓展空間較小，于是想利用集成門電路來實現物料車的運輸指示。為實現圖b電路的指示功能，應選擇________(在A.兩個與非門構成的基本觸發器；B.兩個或非門構成的基本觸發器中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)，并運用選擇的觸發器在圖c中完成連線；
(4)小明同學在圖c的基礎上，想增加物料車的自動卸貨功能，用安裝在車內的發光二極管VD和光敏電阻Rg檢測貨物是否卸下(載貨未完成前Rg一直被遮擋)。如圖d所示，當物料車滿載到達最高點時，干簧管S接通，直流電機M正轉(電流從左向右)使車廂翻轉開始卸貨，卸貨完畢后，直流電機M反轉(電流從右向左)使車廂還原。物料車未到達最高點時，電機不工作。IC為電壓比較器，V＋>V－時輸出高電平，V＋4.如圖所示是小明設計的寵物窩溫度控制系統。Rt為負溫度系數熱敏電阻，用發光二極管和光敏電阻來檢測寵物是否在窩里。當寵物在窩里且窩內溫度高于30 ℃時，風扇啟動工作；當溫度低于20 ℃時，風扇停止工作；寵物不在窩里時，不管溫度如何，風扇都不工作。已知IC1控制上限，IC2控制下限，請根據描述回答下列問題：
(1)現要將風扇停止工作溫度調整為25 ℃則應________(在A.調大R5；B.調大R6；C.調大R7；D.調大R8”中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)請你用一塊四2輸入或非門芯片補全圖虛線框中的電路，要求電路簡單；
(3)小明在調試的過程中發現，風扇一直工作，下列原因中不可能的是________(在A.R9虛焊；B.V3被擊穿；C.V4接反中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)按照電路，完成繼電器與三極管、風扇的連線。
5.如圖a所示是小明設計的有軌電車道路閘控制電路。利用光敏電阻及壓力裝置檢測有軌電車所處位置；用V5、V6表示道閘電機的正反轉，當道閘下降時，電機正轉V5亮；當道閘上升時，電機反轉V6亮，其它情況都不亮。如圖b所示：當有軌電車車頭通過檢測點A時，道閘降下，紅燈V5亮；當車身既遮擋檢測點A，又同時處于壓力裝置區域時，道閘保持下降；當車身僅處于壓力裝置區域未遮擋檢測點A、B時，道閘保持關閉，紅、綠燈都不亮；車身未全部離開壓力裝置區域并同時遮擋檢測點B時，道閘上升，綠燈亮：車身僅遮擋檢測點B時，道閘保持上升，車尾離開檢測點B時，道閘保持打開。說明如下：道閘工作在保持上升或下降狀態時觸發器工作在保持狀態；壓力裝置功能：當電車處于壓力裝置區域時，呈現低電阻狀態，否則為高電阻狀態；比較器功能：V＋>V－時輸出高電平，V＋(1)當有軌電車車身處于壓力裝置區域時，比較器輸出________(在A.高電平；B.低電平；C.不能確定選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)如圖c所示，電機(M)電流從“＋”到“－”，電機正轉，橫桿升起；電機電流從“－”到“＋”，電機反轉，橫桿降下。請在虛線框1內設計繼電器控制電機正反轉的電路，并標明J1、J2，要求三極管采用共發射極接法。提供的元器件有：2個NPN型三極管、2個普通二極管、2個電阻、2個繼電器；
(3)完成上述功能，請你補全圖a中虛線框2位置的電路，完成上述功能，要求使用二輸入邏輯門電路并且盡可能簡單；
(4)小明在測試電路時發現，紅燈V5一直亮，造成該現象可能的原因是________(在A.R4橋接；B.R2設定阻值過大；C.壓力裝置故障中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)。
6.小明為自家陽臺設計了如圖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均工作在開關狀態；A1、A2為電壓比較器，當V＋>V－時輸出高電平，當V＋(1)小明在圖b中漏標了S1、S2及J1、J2，則①、②、③、④四處所對應的標注依次為________(在A.S1、S2及J1、J2；B.S1、S2及J2、J1；C.S2、S1及J1、J2；D.S2、S1及J2、J1中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)根據電容學兩端電壓不會突變的機理，圖b電路中電容C1的作用是________(在A.僅減少短時強光干擾；B.僅減少短時遮光干擾；C.減少短時遮光或強光干擾中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(3)現希望光照強度下限值不變，上限值降低，合理的調整措施是________(在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的總阻值不變中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)因沒有或門芯片，小明準備用3個普通二極管和1個電阻替代圖中虛線框內的2個或門；同時增設兩個手動開關S3、S4(常開、常閉任選)，以實現按下開關S3晾衣和按下開關S4收衣的功能。請你幫小明在虛線框中完成設計。(注：常開與常閉型手動開關電路符號如圖所示)
7.小明設計了一個礦洞瓦斯和高溫報警電路，當礦洞內瓦斯氣體濃度超過設定值或礦洞內溫度過高時，LED燈V2均會報警，若是瓦斯氣體濃度過大，還會啟動排風系統工作。氣敏電阻在瓦斯濃度變化時會發生變化，Rt為負溫度系數熱敏電阻。分析電路完成，請完成以下任務。
(1)當瓦斯濃度增加時，氣敏電阻器AB之間的電阻將________(在A.增大；B.減小；C.不變中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)要完成瓦斯濃度過大或礦洞內溫度過高時，V2均發光報警的功能，需完善電路。請你用不超過四個2輸入與非門設計圖1虛線框位置的電路，實現上述功能；
(3)由瓦斯濃度過大引起報警后，排風系統工作，瓦斯濃度開始減小，當濃度小于設定值時，V2將________(在A.立即熄滅；B.保持發光；C.逐漸熄滅中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(4)在調試中小明發現V2發光報警時，不能判斷是因瓦斯濃度過高，還是溫度過高引起，他想通過改進電路來分辨報警類型，即原來增加繼電器和發光二極管來實現V2為高溫報警，V6為瓦斯濃度報警。請在圖2虛線框位置完成電路設計。
8.如圖a所示為小明設計的實驗室溫度警示電路，當溫度超出設定范圍(20 ℃～30 ℃)時紅燈亮，否則綠燈亮。已知Rt是負溫度系數熱敏電阻，Rp1、Rp2分別控制下限溫度和上限溫度。LED2是紅色發光二極管，LED1是綠色發光二極管，C1、C2是電壓比較器：V＋>V－時，輸出高電平，V＋(1)受材料限制，可以供選擇的門電路只有或非門、與非門和或門。為實現電路功能，圖a虛線框中電路分析正確的是________(在A.應選用1個或非門；B.應選用1個與非門；C.應選用1個或門中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(2)若Rp1和Rp2都選用10 kΩ的可調電阻，電路調試完畢正常工作時，若C1的正腳電位為V1＋，C2的負電位為V2－，則V1＋與V2－的大小關系是________(在A.V1＋等于V2－；B.V1＋大于V2－；C.V1＋小于V2－中選擇合適的選項，將序號填入“________”處)；
(3)在新冠疫情防控期間，為了加強實驗室通風，小明對圖a的電路進行了升級改造，如圖b所示，其工作原理是：當室外氣溫在設定范圍內且濕度小于設定值時開窗，否則關窗。用Rt檢測室外溫度并增加濕敏電阻RS檢測室外濕度，當窗外濕度變大時，其阻值會變小。當流經電機M的電流方向由a→b時開窗，反之關窗。為實現上述功能，請你用不超過四個2輸入或非門設計虛線框中的電路；
(4)在調試如圖b所示電路時，發現當窗戶完全打開(或關閉)時電機M不能停止轉動。為解決這個問題，小明重新設計了電路的輸出部分，增加了K1、K2兩個限位開關。當窗戶完全打開后，K1被按壓而斷開：當窗戶完全關閉后，K2被按壓而斷開。如圖c所示，請將電路中所缺的線連接完整。
專題26　比較器及其應用一(非選擇題)
基礎鞏固篇
1.(1)如圖所示
(2)B　(3)如圖所示　(4)A
2.(1)B　(2)C　(3)B　B
(4)如圖所示
3.(1)C　(2)C　(3)如圖所示
(4)如圖所示
4.(1)B　(2)　(3)B
(4)如圖所示
或
5.(1)A　(2)C　(3)如圖所示
(4)如圖所示
6.(1)B　(2)(3)如圖所示　(4)BC
7. (1)如圖所示　(2)B　(3)A　(4)如圖所示
　　　　
能力提升篇
1.(1)C　(2)B　(3)如圖所示
(4)如圖所示
2.(1)A　(2)如圖所示　(3)B
(4)如圖所示
解析　(1)當溫度高于上限時，由于Rt是負溫度系數熱敏電阻，N1的V＋輸入0，N2的V－輸入也為0，當溫度升高，R1上端電位升高，因此N1輸出0－0－1，N2輸出1－0－0；可以知道A正確；(2)溫度正常時，LED不發光，所以電路連線如答案所示；(3)要調高下限，上限溫度不變，只需要調節Rp2比較電位增大即可，B正確；(4)溫度從低到高分析可知，N1輸出1－1－0，N2輸出1－0－0。當輸入1－0時也要正常加熱，則需要輸出反饋到輸入端，將與門的輸入端變成高電平，所以連線如下圖所示。
3.(1)A　(2)A　(3)A　連線如圖所示
(4)參考答案1
參考答案2
4.(1)D　(2)如圖所示
(3)B　(4)如圖所示
5.(1)A　(2)如圖所示
(3)如圖所示
(非門部分可以是二輸入的與非門或者或非門)
(4)A
6.(1)D　(2)C　(3)D　(4)如圖所示
7.(1)B　(2)如圖所示
(3)B　(4)如圖所示
8.(1)C　(2)C　(3)如圖所示
(4)如圖所示

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