资源简介

素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 能在电子技术活动的过程中，恰当处理人技关系，形成规范、安全的技术习惯 2 非选择题(第15题) 8
工程思维 系统分析方法的掌握、决策与评估的合理性 1
创新设计 能根据设计需求构思解决方案，灵活创设和使用技术试验 1
图样表达 能用图形语言表达设计思路，能识读电子技术领域的常见图样 3
物化能力 能根据设计要求选择合适的材料和工具、掌握基本工具的使用，能独立或合作完成系统的组装与调试 3
考点　比较器反馈电路分析
【知识梳理】
比较器常见反馈形式如下：
1.电阻反馈，实现温度区间控制
2.电阻、二极管反馈，实现温度区间控制
3.三极管反馈，实现温度区间控制
4.继电器反馈，实现温度区间控制
【典例突破】
【典例1】 (2023·1月浙江省选考)如图所示是小明设计的具有快慢充功能的电池充电电路。E是充满电压为1.5 V的充电电池，快慢充转换的基准电压设定为1.42 V。当电池快充到1.42 V后，转换为慢充；两个发光二极管分别指示快充和慢充状态。请完成以下任务：
(1)根据电路原理分析，快充状态指示灯是(单选)________；
A.VD1　　　　　　　B.VD2
(2)小明搭建了电路并通电测试，当IC1的输出为低电平时，VD1、VD2同时发光，无法正确指示快充与慢充状态，可能的原因有(多选)________；
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)小明在对题图电路的测试中发现电池充满后还保持充电状态，可能会造成安全隐患，于是决定改进电路，使电池充到1.5 V后能自动停止充电。小明画出了部分电路，请在虚线框中连接给定的元器件，将电路补充完整；
(4)小明还发现电源电压波动时，会导致快慢充转换的基准电压也发生波动。为了稳定基准电压，需要在题图的基础上进行改进，请在虚线框中连接给定的元器件(二极管为硅管)，将电路补充完整。
答案　(1)B　(2)AC　(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)E的电压小于1.42 V时。V＋的电位较低，比较器输出低电位，三极管VT1导通。三极管CE两极之间的电压较低，无法达到VD1导通时的电压，所以VD1不亮，所以VD2是快充指示灯。(2)若要VD1，VD2同时发光，则需要在比较器输出低电平时VT1的ce两极的电压大于VD1的导通电压，可以达到这两种状态的一是基极电阻较大，二是集电极电阻较小。所以本题选AC。(3)三极管可以用作开关。可以通过控制三极管基极的电位来调整Vcc的接通情况，所以应将三极管集电极和发射极分别接于虚线框中Vcc的断路处。由于E充满时要断电，所以应将E的正极引脚接到IC2的V－上与固定电位(Rp2的滑片)进行比较，将输出接于三极管的基极来控制三极管的通断。答案如图所示。
(4)已知快慢充转换的基准电压设定为1.42 V。二极管具有钳位作用，二极管导通时两端的电压为0.7 V。所以为保证V－的电压为1.42 V，故应将三个二极管并联以获2.1 V的电压，再通过电位器和二极管并联来调节比较器V－的电位，使之稳定在1.42 V。答案如图所示。
【变式】 为了防止12 V充电器过流损坏，小马设计了过流保护电路，电路如图a所示。R2是电流取样电阻，调节Rp可以改变最大允许电流，当输出电流过大时，充电器停止对电流充电，防止电流过大损坏充电器。请完成以下任务：
(1)虚线框1中应连接的是________(在A.a点和b点；B.a点和c点中选择正确的选项，将序号填入“________”处)；
(2)调试电路时发现，当电流过大时，出现继电器触点反复通断的现象，其原因是________(在A.继电器的额定电压过高；B.R3阻值过大；C.电路保护后，比较器的正端电位为0中选择正确的选项，将序号填入“________”处)；
(3)为解决图a电路中继电器触点反复通断的问题，小马对电路进行了改进，如图b所示。并拟定了以下两个方案，请选择其中一个方案，在虚线框中选择合适的端点完成电路连线，实现当电流过大时充电电池停止充电并保持这种状态。当故障解除后，按下按钮开关S能恢复原充电功能；
(4)若要提高充电电流设定值，以下措施不正确的是________(在A.将Rp触点向上滑动；B.减小电阻R1；C.减小电阻R2中选择正确的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)B　(2)C　(3)如图所示
(4)B
【典例2】 小明参观某现代农业技术学校的花卉大棚基地时，发现温度过高时，需要人工打开四周的通风窗来调节棚内温度，操作很繁琐。小明设想应用通用技术教材中的知识，实现通风窗的自动控制。当棚内温度高于上限时，打开通风窗(通过电机的电流从“b”到“a”)，碰到限位开关S2后，停止转动；当棚内温度低于下限时，关闭通风窗，碰到限位开关S1后，停止转动。请完成以下任务：
(1)热敏电阻Rt应该选用________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)当大棚内的温度在下限和上限之间时，对F点的电平判断正确的是________(在A.高电平；B.低电平；C.高、低电平都有可能中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)调试时小明发现Rp1和Rp2都影响温度的下限和上限，无法调试成功。小明准备用图b或者图c方案替代图a虚线框中电路；图b方案中Rp2只与下限值有关；图c方案中Rp2只与上限值有关。请你在图b所示的虚线框中补画1个二极管并连线，在图c所示的虚线框中补画1个三极管并在合适的端口连线实现设计要求；
(4)实际试验一段时间后，小明发现为了改善种植效果，需要在大棚当温度在上、下限之间时，可以红外遥控打开通风窗。小明修改了控制要求：当棚内温度低于下限时，关闭通风窗；当棚内温度高于上限时，打开通风窗；当棚内温度高于下限且红外接收管H输出高低变化的解码脉冲信号(红外接收管H没有接收到红外信号时，H输出高电平)时，也能打开通风窗。其中Rp1调试上限，Rp2调试下限。请你在图d虚线框中补画逻辑门并连线，实现电路功能，要求电路简单。
答案　(1)A　(2)C　(3)如图所示　　　　　　　　　　　
(4)如图所示
1.如图a是电机驱动的农田大棚卷膜机构，方便在大棚温度高时，利用电机将大棚的塑料薄膜卷起，部分电路如图b所示。电路功能：在白天，当传感器检测到大棚内温度高于上限时，可使相应继电器吸合，控制电机正转将塑料薄膜卷起，完全卷起后可自动断开限位开关使电极停转；当传感器检测到大棚内温度低于下限时，可使电机反转将塑料薄膜放下。天黑时，不管温度高低，均可使塑料薄膜处于放下状态。比较器的功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)请用一个光敏二极管和一个电位器补全图b虚框1处的输入电路，实现电路功能；
(2)Rt1、Rt2分别为________(在A.负温度系数、负温度系数；B.负温度系数、正温度系数；C.正温度系数、负温度系数；D.正温度系数、正温度系数中选择合适的选项，将序号填在“________”中)；
(3)调试电路时，发现V3始终不亮，以下不可能的原因是________(在A.Rp1连焊；B.Rp2连焊；C.R4虚焊；D.R5阻值过大中选择合适的选项，将序号填在“________”中)；
(4)小明在测试电路时，发现二输入与非门故障，现准备用两个二极管、两个电阻和一个PNP三极管代替，要求三极管采用共发射极接法。请在下图虚线2框中完成电路连线，实现原有的控制功能。
答案　(1)如图所示
(2)A　(3)A　(4)如图所示
2.如图a所示是某仓储运货工作示意图，运货车的工作过程是：当小车到达装货平台处时，干簧管1导通，干簧管2断开，此时若压力传感器(弹簧)检测到车上的载货量达到设定值时，控制电路将控制电机正向转动(电流由左向右流)，使小车驶向卸货平台；当小车到达卸货平台处时，干簧管1断开，干簧管2导通，电机停止转动，小车停下等
待卸货；当压力传感器(弹簧)检测到货物被卸完后，控制电路将控制电机反向转动(电流由右向左流)，使小车返回装货平台；当小车再次到达装货平台处时，电机再次停止转动，小车停下等待装货。IC为电压比较器，V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平，实现上述功能的电路如图b所示。请根据描述和电路图完成下列任务：
(1)若要调大小车的载货量，则可调节的方式有________(在A.调小Rp1；B.调小Rp2；C.调小Rp3；D.调小Rp4中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)；
(2)请用三个2输入或非门设计虚线框位置的电路，实现题目要求的功能；
(3)测试时发现，小车在装货平台时的状态正常，当装好货的小车运到卸货平台后会停下，但还没卸完货小车就返回卸货平台了，造成该现象的原因可能是________(在A.R4阻止过小；B.R5虚焊；C.VD1短路；D.Rp2连焊中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)；
(4)小明准备利用一个发光二极管、一个电阻和四个二极管组成的整流桥设计一个小车的运行进行指示功能，要求小车在运动时指示灯亮，小车停在装货平台或卸货平台时，指示灯不亮，请在下列虚框中选择合适的连接头画出符合要求的控制电路。
图c
答案　(1)A
(2)写出功能关系：1.卸货后，车运动到装货平台电机不转动　2.装货后，车在装货平台电机右转　3.装货后，车从装货平台朝卸货平台运动电机右转　4.装货后，车到达卸货平台电机不转动　5.卸货后，车在卸货平台电机左转　6.卸货后，车从卸货平台朝装货平台运动电机左转
写出真值表：
A B C F1 F2
0 0 0 × ×
0 0 1 0 0
0 1 0 0 1
0 1 1 × ×
1 0 0 × ×
1 0 1 1 0
1 1 0 0 0
1 1 1 × ×
写出逻辑表达式：
F1＝A
F2＝
画出逻辑电路图：
(3)B
(4)如图所示
3.如图a所示是小明搭建的热水壶保温控制实验电路，V1、V2处于放大状态。要求当温度低于60 ℃时，D2发光，代表加热器加热。IC工作原理：U＋＞U－时，U0＝Vcc；U＋＜U－时，U0＝0。请完成以下任务。
(1)根据电路的功能可知，热敏电阻Rt的类型是________(在A.PTC；B.NTC中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在如图a所示的电路中，若要求当温度低于50 ℃时，D2发光，下列调试方案中不能实现的是________(在A.调小Rp；B.调大R2；C.调大R4；D.调大R5中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明发现当温度在60 ℃附近，继电器会出现频繁的吸合释放。请用一个电阻补全题图b虚线框中的电路，能实现将温度控制在某范围内，避免继电器频繁动作；
(4)小明要使该保温实验电路具有防空烧的保护功能，即检测到水壶中没水时，D2始终处于熄灭状态。已知有水时a点为高电平，无水时a点为低电平。现提供两个二极管，一个电阻，在虚框内设计合适的电路实现上述功能。
答案　(1)A　(2)B　(3)如图所示
(4)如图所示
4.如图a所示为遥控自动门的机械部分装置，小明根据所学电控知识设计了该自动门实验电路(如图b所示)。其控制功能是：用遥控器发出强光，当强光照射光敏二极管V1时，开门；当强光照射光敏二极管V2时，关门。用V4发光代表开门，V3发光代表关门。IC1、IC2是比较器：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)当遥控强光信号照射V1时，IC2输出________(在A.高电平；B.低电平中选择合适的一项，将序号填写在“________”处)；
(2)用强光照射V2时发现V3不发光，下列改进措施一定无效的是________(在A.将R4更换为阻值更小的电阻；B.调小Rp1；C.将R3更换为阻值更小的电阻；D.更换一个新发光二极管V3中选择合适的一项，将序号填写在“________”处)；
(3)小明测试发现，遥控器需长时间按住才能实现门的完全开启或关闭。于是打算改进电路设计，只需照射一下即可实现功能。请你在虚线框1内帮助小明完成电路的连线；
(4)小明进一步测试发现，门完全开启或关闭时电机不能停止运行。小明打算再次对电路进行改进，用干簧管1检测开门的极限位置，用干簧管2检测关门的极限位置。请你帮助小明在虚线框2内选择合适的端子完成电路连线。
答案　(1)A　(2)C　(3)(4)见解析图
解析　(1)强光信号照射V1时IC2的正极为高电位，所以输出高电位；(2)R3更换更小的电阻时，IC1负极电位更高，IC1断续输出低电位，V3不亮改进措施无效。
(3)如图所示
控制器按住后实现两个比较器出高电位，通过自己的回路返回到各自的正极输入端实现电路的自锁功能，使电路维持相应的工作状态，从而实现电路的改进设计。
(4)如图所示
当门开到极限位置时，干簧管1闭合接地，IC2出低电位，V4不亮；当门关闭到极限位置时，干簧管2闭合接地，IC1出低电位，V3不亮。
5.如图a所示为小明设计的制热、制冷双模式电路。电路中半导体组件既可制热，也能制冷，当电流由“＋”到“－”制冷，由“－”到“＋”制热。S1－1，S1－2和S1－3为联动转换开关，当S1处于a端时为制冷挡，切换到b端时为制热挡，无论制冷或制热，都可通过调节Rp1设置目标温度。已知Rt为负温度系数热敏电阻，IC1、IC2是比较器，V＋>V－时，输出高电平，V＋图a
(1)将电路置于制热挡，系统散热风扇M运转时，半导体组件的工作状态是(单选)________；
A.制热 B.不制热 C.无法确定
(2)请在虚线框1和虚线框2中分别选择合适的接线柱进行连线，实现电路功能；
(3)小明搭建了电路并通电测试，发现电路只能进行制热，无法进行制冷，可能的原因有(多选)________；
A.R3虚焊 B.R4虚焊
C.R2阻值过小 D.R2阻值过大
(4)小明希望电路进行制冷或制热时都可实现温度的上下限区间控制，需要在图b的基础上进行改进。要求Rp2只能用于调节温度下限，请在虚线框3中连接给定的元器件，将电路补充完整。
图b
答案　(1)A　(2)如图所示　(3)AC
(4)如图所示
或
【基础巩固篇】
1.小红同学设计了一个如图a所示的智能室内湿度控制电路，把室内湿度控制在人体适宜的湿度范围内(60%～70%)。当湿度低于下限时，开启加湿系统对室内进行加湿(即继电器J1吸合)，当湿度高于上限时，开启除湿系统对室内进行除湿(即继电器J2吸合)。比较器功能：当V＋>V－时输出高电平，V＋(1)当湿度超过上限时，三极管V2处于________状态；(在A.截止；B.放大；C.饱和导通中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)若调小Rp4，湿度上限________，下限________(在A.调低；B.不变；C.调高中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)测试时发现，当湿度低于下限时，加湿系统和除湿系统都处于开启状态，以下可能的原因是________(在A.三极管V2的c，e极短路；B.三极管V4的c，e极短路；C.Rp1短路；D.Rp1断路”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)小红发现在没人的时候电路也会工作，比较浪费电，为了改进电路，小红找来了微波雷达探测模块来采集室内有无人的信号，图中IC为微波雷达探测模块，当探测到有人时，IC输出高电平。当室内无人时，无论室内湿度如何变化，加湿系统和除湿系统都不会启动。只有当室内有人且湿度低于下限，开启加湿系统对室内进行加湿(即继电器J1吸合)；当室内有人且湿度高于上限，开启除湿系统对室内进行除湿(即继电器J2吸合)。现部分电路已搭建好(如图b)，请在虚线框内利用至多4个与非门实现电路功能。
答案　(1)A　(2)C　A　(3)B　(4)如图所示
　
2.如图1所示是小明设计的热水器温度自动控制电路。当温度低于40 ℃时，电加热装置H开始加热，当温度到达45 ℃时，电加热装置H停止加热，实现温度控制在上下限之间。V2工作在开关状态，比较器功能：V＋>V－时输出高电平，V＋(1)要实现温度控制，电路中的Rt应选用________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)请完成图1虚线框a中的电路连线，实现题目要求的功能；
(3)温度控制在上下限之间时，关于V3、V4状态分析正确的是________(在A.V3不发光、V4发光；B.V3发光、V4不发光；C.V3、V4都发光；D.不确定中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)若要使温度控制电路的上限值变低、下限值不变，合理的措施是________(在A.增大R1的阻值；B.减小R4的阻值；C.减小R1的阻值；D.增大R4的阻值中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)在保证原电路功能的基础上，小明对图1所示电路进行了改进，只有当水箱里有水且有人时，电路才能正常工作。有人时红外传感器输出高电平。请使用最少数量的2输入与非门完成图2虚线框b中的电路设计。
答案　(1)B　(2)如图所示
(3)D　(4)D　(5)如图所示
3.如图是小明搭建的一个温控电路原理图。IC是电压比较器，其工作原理为：当V＋>V－时，输出高电平；当V＋(1)当加热器开始加热时，以下描述不正确的是________、________(A.电路中若R2滑动片往上移动，设定温度会被调低；B.D1是加热指示灯；C.继电器至少有4只引脚；D.电路中拥有三只引脚的元器件共有3个；E.反接二极管V2主要用于继电器释放时，对三极管V1的保护。请选出所有选项，并将序号填入“________”处)；
(2)该电路不能实现温度区间控制，请你利用一个电阻器与继电器的另一组转换触点帮助小明改进该温控电路，以实现温度的区间控制；
(3)小明对原有电路的局部电路的接法进行了微调(元器件不变)，如下图。若依旧想实现温度的区间控制，请根据下图中已提供的一个电阻和一个二极管再次帮助小明改进电路。
答案　(1)B　D　(2)如图所示
(3)如图所示
4.如图所示是小明设计的通用技术实验室风扇降温控制电路，温度高时，风扇启动降温，直至降到合适温度。比较器的功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)小明用数字式万用表检测电路，测得V2的c、e端电压显示为－0.3 V，此时三极管V2工作状态应处于图b中________区；
(2)小明把R2换成一个阻值更大的电阻，则下列说法正确的是________(在A.下限温度升高；B.上限温度升高中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明调试电路时，发现V1损坏，请帮助小明利用继电器J－2触点代替V1，实现原电路功能(三极管采用共发射极接法)，在图c虚线框1处将电路图补画完整；
(4)为了节能、室内排湿，小明对电路进行了下列优化改进，增加人体检测电路，有人时输出为低电平，无人时输出高电平；增加湿度检测电路，湿度大时，输出高电平，湿度小时，输出低电平。实现如下功能：实验室内有人时，室内高湿或者高温，风扇转动工作；实验室内无人时，风扇不工作。请帮助小明利用1个四二输入或非门集成门电路，在图d虚线框2中，采用逻辑电路，实现上述功能。
答案　(1)A　(2)A　(3)如图所示
(4)如图所示
使用集成门电路中其他或非门，实现要求的逻辑功能也可以。
5.小通发现长时间使用笔记本电脑，CPU温度过高会使电脑性能变差，为此他设计了一个辅助散热电子控制系统。当温度高于设定上限时，风扇M启动降温；当温度低于设定下限时，风扇M停止转动。电路原理图(部分)如下所示，比较器的功能是：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)小通把指针式多用电表选择开关旋到直流电压挡，红表笔接a点，黑表笔接b点，发现温度上升过程中指针逐渐往左偏转，则Rt阻值随温度变化的规律与________相似(单选，将字母填在“________”处)；
(2)根据功能要求，请完成虚线框1中电路的连线；
(3)若把Rp2滑动触点适当上移，温度控制范围变化为________(从A.上限降低，下限不变；B.上限降低，下限升高；C.上限不变，下限升高；D.上限不变，下限降低中选择合适的选项，将字母填在“________”处)；
(4)小通在深入研究电路后，准备利用反馈来优化电路。请利用1个合适的三极管在虚线框2中选择合适端点完成电路连线，要求功能不变(为保持电路稳定，三极管需工作于开关状态，Rt特性不变)。
答案　(1)B　(2)如图所示
(3)C　(4)如图所示
或者
解析　(1)随着温度上升，指针左偏，说明a，b之间的电势差变低，则电阻Rt随着温度升高而降低，因此选B。(2)风扇M启动，J－1工作，n点出低电平；或非门触发器是有1出0；温度低于下限时，a点电位高，z点和m点出0；温度在上下限之间时，a点电位降低，x点电位比y点电位高，z点出0，m点出1；温度高于上限时，a点电位低，z点和m点出1。因此连线如参考答案所示。
(3)根据题(2)可知x点决定下限，y点决定上限。因为V3，V4二极管限位功能，y点电位不变，因此上限不变；Rp2上移，x点电位下降，Ua也会变小，因此下限升高。(4)温度高于上限，Ua电位变高，b点出0，三极管V1导通，反馈回信号，信号可以通过截止PNP三极管作用于U－，让其电位变高，实现范围控制。也可以通过PNP三极管作用于U＋，让其电位变低，实现范围控制。因此连线如参考答案所示。
【能力提升篇】
1.如图所示是某热水器的进出水控制电路。当水位低于a点时，M1水泵启动直至水位达到b点后停机；当水位高于a点时，M2水泵可以启动。请完成以下任务：
(1)请在虚线框1、虚线框2内分别填入一个门电路并连接三个端点，实现电路功能；
(2)关于继电器与电机控制的说法正确的是________(A.J1控制M2，J2控制M1，采用常开触点；B.J1控制M2，J2控制M1，采用常闭触点；C.J1控制M1，J2控制M2，采用常开触点；D.J1控制M1，J2控制M2，采用常闭触点)；
(3)按下开关K后，控制的电机不启动，下列选项中不可能的原因是________(A.R4虚焊；B.V2击穿短路；C.V4接反；D.J2短路)；
(4)在水箱底部安装加热丝，在靠近出水口处安装一个负温度系数热敏电阻。如图所示电路用比较器、二极管、电阻将水温控制在一定范围，请在虚线框内完成连线。
答案　(1)如图所示
(2)C　(3)B
(4)如图所示
2.(2023·湖丽衢三地)如图所示是小明设计的房间湿度控制电路。当房间有人且温度适宜时，可将房间湿度控制在一定范围内；当房间无人或温度过高或温度过低时，加湿器不加湿。Rt为负温度系数热敏电阻，RS为负系数湿敏电阻。图中IC为微波雷达探测模块，当探测到有人时，IC输出高电平，否则输出低电平。请完成以下任务：
(1)关于该电路，以下分析合理的是(多选)________；
A.温度适宜且加湿器加湿时，人离开房间加湿器延时停止加湿
B.增大Rp3、减小Rp4，保持Rp3＋Rp4不变时可调小温度的可调范围
C.加湿器始终不加湿，可能是Rp3连焊
D.加湿器加湿时，VT1、VT2一定工作在饱和状态
(2)为实现控制目的，请从教材中学过的逻辑门中选择两个设计虚线框1中的电路；
(3)为实现控制目的，虚线框2中的电路设计不合理的是(单选)________。
答案　(1)AC
(2)如图所示
(3)C
3.如图a所示是定时控制气雾栽培控制系统示意图，当液温、液位、pH值及盐分均符合要求时系统定时对作物喷洒营养液。小明为其设计了如图b所示的实验电路。其中pH值和盐分正常时B输出高电平，探头F用于检测储液箱中的营养液液位值，负温度系数热敏电阻Rt用于检测储液箱温度。当检测到储液箱温度值低于15 ℃且储液箱液位高于F点时，加热丝加热，使储液箱温度值达到设定温度。到达设定时间，定时器输出高电平触发信号，之后恢复低电平，当液位在F点以上、pH值和盐分正常且加热器不加热时喷雾泵开启喷雾；喷雾过程中，一旦检测到液温、液位、pH值及盐分中任一项不符合要求立即停止喷雾。请完成以下任务：
(1)当加热丝不加热时，D点的电平为________(在A.高电平；B.低电平；C.不能确定中选择合适的选项，将序号填入“________”)；
(2)虚线框1处缺少一个逻辑门，请从教材中学过的逻辑门中选择一个符合控制要求的，将逻辑符号画在虚线框1中；
(3)请你使用不超过四个2输入与非门设计虚线框2中的电路，实现上述功能；
(4)调试时发现由于只有单点进行温度控制，继电器J1触点开闭频繁，小明设计了如图c所示的电路，想将储液箱的温度控制在15 ℃～25 ℃之间，请用一个电阻和一个二极管帮助小明完成虚线框3中的电路设计。
答案　(1)C　(2)如图所示
(3)如图所示
或
或
(4)如图所示
4.如图所示为某恒温水池的控制电路，Rt为负温度系数热敏电阻，IC1为电压比较器(当V＋＜V－时输出低电平，否则输出高电平)，水池温度控制在27 ℃～31 ℃之间。当水池水位低于探针a时自动加水，高于探针b时自动停止加水。请完成下列任务：
(1)为了安全，要求实现水位高于下限水位且温度低于27 ℃才开始加热，请在虚线框1中画出一个缺少的逻辑门；
(2)经测试，该系统在水位高且温度低于下限时，能自动开始加热，但温度到了上限无法停止加热，有可能是________(在A.Rp2短路；B.R4过大；C.V3断路中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)调大Rp2，将会________(在A.调低上限温度；B.调高上限温度；C.调低下限温度；D.同时调低上下限温度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；现需将温度调整成28 ℃～30 ℃，为了减少调整次数，应________(在A.先调小Rp1，再调大Rp2；B.先调小Rp2，再调小Rp1；C.先调大Rp1，再调小Rp2；D.先调大Rp2，再调小Rp1中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)为了实现水位控制在探针a和探针b之间，请在虚线框2中补全“两条”连线。
答案　(1)　(2)A　(3)A　A
(4)如图所示
5.为响应能源“双控”政策，小明用所学的通用技术知识设计了控制空调工作的简易电路，如图1所示，当室外温度高于3 ℃时，空调始终不工作；当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，空调开始工作，室温升至16 ℃时，空调停止工作。继电器吸合时，空调工作(工作电路未画出)，Rt1和Rt2为负温度系数的热敏电阻，比较器的输入输出关系为：V＋＞V－，输出高电平；V＋＜V－，输出低电平，VT1工作在开关状态。请完成以下任务：
(1)当室外温度低于3 ℃时，A点为________；(在A.高电平；B.低电平；C.无法确定中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)为实现控制目的，请你帮助小明完成虚线框1内的连线设计；
(3)为实现控制目的，请你选择一个合适的三极管并接入虚线框2内的三个端口，要求三极管只有导通(饱和或放大)与截止两种状态；
(4)小明调试时发现，当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，无论教室有没有人，空调都会进入工作状态，于是他对原电路进行改进，添加人体检测器，如图2所示，只有当室内人数不少于6人时，空调才会工作，此时人体检测器输出高电平，否则输出低电平。请你用两个3输入与非门设计虚线框3内的电路，实现上述功能。
答案　(1)A　(2)(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)当室外温度低于3 ℃时，继电器吸合，VT2导通，VT2基极接低电平，那就要求VT1截止，VT1基极接高电平，所以A点为高电平。(2)当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，空调工作，VT1截止，VT2导通，A出高电平，B出低电平，R1和R2不变。(3)第(2)题的连线解决了当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时空调开始加热的问题，以及室外温度高于3 ℃(VT1导通，VT2截止)空调停止工作的问题。但当室内温度高于10 ℃且低于16 ℃时空调保持加热，及室内温度高于16 ℃时空调停止加热的问题还没有解决。当空调工作时(B出低电平)，需要三极管将下方比较器V＋通过R3和地接通，因此需要PNP三极管，其中基极接R4，发射极接R3，集电极接地。当B入低电平时，Rp1与R3及三极管并联，并联形成的新电路阻值下降，导致整体调节温度上升，原来是高于10 ℃就出低电平，现在就变成高于16 ℃才出低电平，实现了下限到上限的转变，从而能在室内温度高于10 ℃且低于16 ℃时让空调保持加热。(4)根据题目的描述，室内温度低于10 ℃时B出低电平，室内温度从10 ℃上升到16 ℃时B依然出低电平，室内温度高于16 ℃时B出高电平，室外温度低于3 ℃时A出高电平，室外温度高于3 ℃时A出低电平，人数大于6人，C出高电平。绘制以下的真值表、逻辑表达式为：
A B C F 说明
0 0 0 1 室外温度高于3 ℃，A出低电平，空调不工作
0 0 1 1 室外温度高于3 ℃，A出低电平，空调不工作
0 1 0 1 室外温度高于3 ℃，A出低电平，空调不工作
0 1 1 1 室外温度高于3 ℃，A出低电平，空调不工作
1 0 0 1 人数少于6人，空调不工作
1 0 1 0 符合条件，空调工作
1 1 0 1 人数少于6人，空调不工作
1 1 1 1 室内温度高于16摄氏度，B出高电平，空调不工作素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 能在电子技术活动的过程中，恰当处理人技关系，形成规范、安全的技术习惯 2 非选择题(第15题) 8
工程思维 系统分析方法的掌握、决策与评估的合理性 1
创新设计 能根据设计需求构思解决方案，灵活创设和使用技术试验 1
图样表达 能用图形语言表达设计思路，能识读电子技术领域的常见图样 3
物化能力 能根据设计要求选择合适的材料和工具、掌握基本工具的使用，能独立或合作完成系统的组装与调试 3
考点　比较器反馈电路分析
【知识梳理】
比较器常见反馈形式如下：
1.电阻反馈，实现温度区间控制
2.电阻、二极管反馈，实现温度区间控制
3.三极管反馈，实现温度区间控制
4.继电器反馈，实现温度区间控制
【典例突破】
【典例1】 （2023·1月浙江省选考）如图所示是小明设计的具有快慢充功能的电池充电电路。E是充满电压为1.5 V的充电电池，快慢充转换的基准电压设定为1.42 V。当电池快充到1.42 V后，转换为慢充；两个发光二极管分别指示快充和慢充状态。请完成以下任务：
（1）根据电路原理分析，快充状态指示灯是（单选）　　　　；
A.VD1　　　　　　　B.VD2
（2）小明搭建了电路并通电测试，当IC1的输出为低电平时，VD1、VD2同时发光，无法正确指示快充与慢充状态，可能的原因有（多选）　　　　；
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）小明在对题图电路的测试中发现电池充满后还保持充电状态，可能会造成安全隐患，于是决定改进电路，使电池充到1.5 V后能自动停止充电。小明画出了部分电路，请在虚线框中连接给定的元器件，将电路补充完整；
（4）小明还发现电源电压波动时，会导致快慢充转换的基准电压也发生波动。为了稳定基准电压，需要在题图的基础上进行改进，请在虚线框中连接给定的元器件（二极管为硅管），将电路补充完整。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【变式】 为了防止12 V充电器过流损坏，小马设计了过流保护电路，电路如图a所示。R2是电流取样电阻，调节Rp可以改变最大允许电流，当输出电流过大时，充电器停止对电流充电，防止电流过大损坏充电器。请完成以下任务：
（1）虚线框1中应连接的是　　　　（在A.a点和b点；B.a点和c点中选择正确的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）调试电路时发现，当电流过大时，出现继电器触点反复通断的现象，其原因是　　　　（在A.继电器的额定电压过高；B.R3阻值过大；C.电路保护后，比较器的正端电位为0中选择正确的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）为解决图a电路中继电器触点反复通断的问题，小马对电路进行了改进，如图b所示。并拟定了以下两个方案，请选择其中一个方案，在虚线框中选择合适的端点完成电路连线，实现当电流过大时充电电池停止充电并保持这种状态。当故障解除后，按下按钮开关S能恢复原充电功能；
（4）若要提高充电电流设定值，以下措施不正确的是　　　　（在A.将Rp触点向上滑动；B.减小电阻R1；C.减小电阻R2中选择正确的选项，将序号填入“　　　　”处）。
【典例2】 小明参观某现代农业技术学校的花卉大棚基地时，发现温度过高时，需要人工打开四周的通风窗来调节棚内温度，操作很繁琐。小明设想应用通用技术教材中的知识，实现通风窗的自动控制。当棚内温度高于上限时，打开通风窗（通过电机的电流从“b”到“a”），碰到限位开关S2后，停止转动；当棚内温度低于下限时，关闭通风窗，碰到限位开关S1后，停止转动。请完成以下任务：
（1）热敏电阻Rt应该选用　　　　（在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）当大棚内的温度在下限和上限之间时，对F点的电平判断正确的是　　　　（在A.高电平；B.低电平；C.高、低电平都有可能中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）调试时小明发现Rp1和Rp2都影响温度的下限和上限，无法调试成功。小明准备用图b或者图c方案替代图a虚线框中电路；图b方案中Rp2只与下限值有关；图c方案中Rp2只与上限值有关。请你在图b所示的虚线框中补画1个二极管并连线，在图c所示的虚线框中补画1个三极管并在合适的端口连线实现设计要求；
（4）实际试验一段时间后，小明发现为了改善种植效果，需要在大棚当温度在上、下限之间时，可以红外遥控打开通风窗。小明修改了控制要求：当棚内温度低于下限时，关闭通风窗；当棚内温度高于上限时，打开通风窗；当棚内温度高于下限且红外接收管H输出高低变化的解码脉冲信号（红外接收管H没有接收到红外信号时，H输出高电平）时，也能打开通风窗。其中Rp1调试上限，Rp2调试下限。请你在图d虚线框中补画逻辑门并连线，实现电路功能，要求电路简单。
听课笔记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.如图a是电机驱动的农田大棚卷膜机构，方便在大棚温度高时，利用电机将大棚的塑料薄膜卷起，部分电路如图b所示。电路功能：在白天，当传感器检测到大棚内温度高于上限时，可使相应继电器吸合，控制电机正转将塑料薄膜卷起，完全卷起后可自动断开限位开关使电极停转；当传感器检测到大棚内温度低于下限时，可使电机反转将塑料薄膜放下。天黑时，不管温度高低，均可使塑料薄膜处于放下状态。比较器的功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋（1）请用一个光敏二极管和一个电位器补全图b虚框1处的输入电路，实现电路功能；
（2）Rt1、Rt2分别为　　　　（在A.负温度系数、负温度系数；B.负温度系数、正温度系数；C.正温度系数、负温度系数；D.正温度系数、正温度系数中选择合适的选项，将序号填在“　　　　”中）；
（3）调试电路时，发现V3始终不亮，以下不可能的原因是　　　　（在A.Rp1连焊；B.Rp2连焊；C.R4虚焊；D.R5阻值过大中选择合适的选项，将序号填在“　　　　”中）；
（4）小明在测试电路时，发现二输入与非门故障，现准备用两个二极管、两个电阻和一个PNP三极管代替，要求三极管采用共发射极接法。请在下图虚线2框中完成电路连线，实现原有的控制功能。
2.如图a所示是某仓储运货工作示意图，运货车的工作过程是：当小车到达装货平台处时，干簧管1导通，干簧管2断开，此时若压力传感器（弹簧）检测到车上的载货量达到设定值时，控制电路将控制电机正向转动（电流由左向右流），使小车驶向卸货平台；当小车到达卸货平台处时，干簧管1断开，干簧管2导通，电机停止转动，小车停下等待卸货；当压力传感器（弹簧）检测到货物被卸完后，控制电路将控制电机反向转动（电流由右向左流），使小车返回装货平台；当小车再次到达装货平台处时，电机再次停止转动，小车停下等待装货。IC为电压比较器，V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平，实现上述功能的电路如图b所示。请根据描述和电路图完成下列任务：
（1）若要调大小车的载货量，则可调节的方式有　　　　（在A.调小Rp1；B.调小Rp2；C.调小Rp3；D.调小Rp4中选择合适的选项，将序号填写在“　　　　”处）；
（2）请用三个2输入或非门设计虚线框位置的电路，实现题目要求的功能；
（3）测试时发现，小车在装货平台时的状态正常，当装好货的小车运到卸货平台后会停下，但还没卸完货小车就返回卸货平台了，造成该现象的原因可能是　　　　（在A.R4阻止过小；B.R5虚焊；C.VD1短路；D.Rp2连焊中选择合适的选项，将序号填写在“　　　　”处）；
（4）小明准备利用一个发光二极管、一个电阻和四个二极管组成的整流桥设计一个小车的运行进行指示功能，要求小车在运动时指示灯亮，小车停在装货平台或卸货平台时，指示灯不亮，请在图c虚框中选择合适的连接头画出符合要求的控制电路。
图c
3.如图a所示是小明搭建的热水壶保温控制实验电路，V1、V2处于放大状态。要求当温度低于60 ℃时，D2发光，代表加热器加热。IC工作原理：U＋＞U－时，U0＝Vcc；U＋＜U－时，U0＝0。请完成以下任务。
（1）根据电路的功能可知，热敏电阻Rt的类型是　　　　（在A.PTC；B.NTC中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（2）在如图a所示的电路中，若要求当温度低于50 ℃时，D2发光，下列调试方案中不能实现的是　　　　（在A.调小Rp；B.调大R2；C.调大R4；D.调大R5中选择合适的选项，将序号填入“　　　　”处）；
（3）小明发现当温度在60 ℃附近，继电器会出现频繁的吸合释放。请用一个电阻补全题图b虚线框中的电路，能实现将温度控制在某范围内，避免继电器频繁动作；
（4）小明要使该保温实验电路具有防空烧的保护功能，即检测到水壶中没水时，D2始终处于熄灭状态。已知有水时a点为高电平，无水时a点为低电平。现提供两个二极管，一个电阻，在虚框内设计合适的电路实现上述功能。
4.如图a所示为遥控自动门的机械部分装置，小明根据所学电控知识设计了该自动门实验电路（如图b所示）。其控制功能是：用遥控器发出强光，当强光照射光敏二极管V1时，开门；当强光照射光敏二极管V2时，关门。用V4发光代表开门，V3发光代表关门。IC1、IC2是比较器：当V＋>V－时输出高电平，当V＋　　
（1）当遥控强光信号照射V1时，IC2输出　　　　（在A.高电平；B.低电平中选择合适的一项，将序号填写在“　　　　”处）；
（2）用强光照射V2时发现V3不发光，下列改进措施一定无效的是　　　　（在A.将R4更换为阻值更小的电阻；B.调小Rp1；C.将R3更换为阻值更小的电阻；D.更换一个新发光二极管V3中选择合适的一项，将序号填写在“　　　　”处）；
（3）小明测试发现，遥控器需长时间按住才能实现门的完全开启或关闭。于是打算改进电路设计，只需照射一下即可实现功能。请你在虚线框1内帮助小明完成电路的连线；
（4）小明进一步测试发现，门完全开启或关闭时电机不能停止运行。小明打算再次对电路进行改进，用干簧管1检测开门的极限位置，用干簧管2检测关门的极限位置。请你帮助小明在虚线框2内选择合适的端子完成电路连线。
5.如图a所示为小明设计的制热、制冷双模式电路。电路中半导体组件既可制热，也能制冷，当电流由“＋”到“－”制冷，由“－”到“＋”制热。S1－1，S1－2和S1－3为联动转换开关，当S1处于a端时为制冷挡，切换到b端时为制热挡，无论制冷或制热，都可通过调节Rp1设置目标温度。已知Rt为负温度系数热敏电阻，IC1、IC2是比较器，V＋>V－时，输出高电平，V＋图a
（1）将电路置于制热挡，系统散热风扇M运转时，半导体组件的工作状态是（单选）　　　　；
A.制热 B.不制热 C.无法确定
（2）请在虚线框1和虚线框2中分别选择合适的接线柱进行连线，实现电路功能；
（3）小明搭建了电路并通电测试，发现电路只能进行制热，无法进行制冷，可能的原因有（多选）　　　　；
A.R3虚焊 B.R4虚焊
C.R2阻值过小 D.R2阻值过大
（4）小明希望电路进行制冷或制热时都可实现温度的上下限区间控制，需要在图b的基础上进行改进。要求Rp2只能用于调节温度下限，请在虚线框3中连接给定的元器件，将电路补充完整。
图b
：课后完成《专题分层精练》　专题27(共102张PPT)
第三部分　电子控制技术
专题27 比较器及其应用二（非选择题）
素养呈现·明要求
核心素养 表现要点 水平等级 考试题型 分值
技术意识 能在电子技术活动的过程中，恰当处理人技关系，形成规范、安全的技术习惯 2 非选择题(第15题) 8
工程思维 系统分析方法的掌握、决策与评估的合理性 1
创新设计 能根据设计需求构思解决方案，灵活创设和使用技术试验 1
图样表达 能用图形语言表达设计思路，能识读电子技术领域的常见图样 3
物化能力 能根据设计要求选择合适的材料和工具、掌握基本工具的使用，能独立或合作完成系统的组装与调试 3
目 录
CONTENTS
考点
01
随堂达标检测
02
课时分层演练
03
考点　比较器反馈电路分析
1
比较器常见反馈形式如下：
1.电阻反馈，实现温度区间控制
2.电阻、二极管反馈，实现温度区间控制
3.三极管反馈，实现温度区间控制
4.继电器反馈，实现温度区间控制
【典例1】 (2023·1月浙江省选考)如图所示是小明设计的具有快慢充功能的电池充电电路。E是充满电压为1.5 V的充电电池，快慢充转换的基准电压设定为1.42 V。当电池快充到1.42 V后，转换为慢充；两个发光二极管分别指示快充和慢充状态。请完成以下任务：
(1)根据电路原理分析，快充状态指示灯是(单选)________；
A.VD1　　　　　　　 B.VD2
(2)小明搭建了电路并通电测试，当IC1的输出为低电平时，VD1、VD2同时发光，无法正确指示快充与慢充状态，可能的原因有(多选)________；
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)小明在对题图电路的测试中发现电池充满后还保持充电状态，可能会造成安全隐患，于是决定改进电路，使电池充到1.5 V后能自动停止充电。小明画出了部分电路，请在虚线框中连接给定的元器件，将电路补充完整；
(4)小明还发现电源电压波动时，会导致快慢充转换的基准电压也发生波动。为了稳定基准电压，需要在题图的基础上进行改进，请在虚线框中连接给定的元器件(二极管为硅管)，将电路补充完整。
答案　(1)B　(2)AC　(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)E的电压小于1.42 V时。V＋的电位较低，比较器输出低电位，三极管VT1导通。三极管CE两极之间的电压较低，无法达到VD1导通时的电压，所以VD1不亮，所以VD2是快充指示灯。(2)若要VD1，VD2同时发光，则需要在比较器输出低电平时VT1的ce两极的电压大于VD1的导通电压，可以达到这两种状态的一是基极电阻较大，二是集电极电阻较小。所以本题选AC。(3)三极管可以用作开关。可以通过控制三极管基极的电位来调整Vcc的接通情况，所以应将三极管集电极和发射极分别接于虚线框中Vcc的断路处。由于E充满时要断电，所以应将E的正极引脚接到IC2的V－上与固定电位(Rp2的滑片)进行比较，将输出接于三极管的基极来控制三极管的通断。答案如图所示。
(4)已知快慢充转换的基准电压设定为1.42 V。二极管具有钳位作用，二极管导通时两端的电压为0.7 V。所以为保证V－的电压为1.42 V，故应将三个二极管并联以获2.1 V的电压，再通过电位器和二极管并联来调节比较器V－的电位，使之稳定在1.42 V。答案如图所示。
【变式】 为了防止12 V充电器过流损坏，小马设计了过流保护电路，电路如图a所示。R2是电流取样电阻，调节Rp可以改变最大允许电流，当输出电流过大时，充电器停止对电流充电，防止电流过大损坏充电器。请完成以下任务：
(1)虚线框1中应连接的是________(在A.a点和b点；B.a点和c点中选择正确的选项，将序号填入“________”处)；
(2)调试电路时发现，当电流过大时，出现继电器触点反复通断的现象，其原因是________(在A.继电器的额定电压过高；B.R3阻值过大；C.电路保护后，比较器的正端电位为0中选择正确的选项，将序号填入“________”处)；
(3)为解决图a电路中继电器触点反复通断的问题，小马对电路进行了改进，如图b所示。并拟定了以下两个方案，请选择其中一个方案，在虚线框中选择合适的端点完成电路连线，实现当电流过大时充电电池停止充电并保持这种状态。当故障解除后，按下按钮开关S能恢复原充电功能；
(4)若要提高充电电流设定值，以下措施不正确的是________(在A.将Rp触点向上滑动；B.减小电阻R1；C.减小电阻R2中选择正确的选项，将序号填入“________”处)。
答案　(1)B　(2)C　(3)如图所示
(4)B
【典例2】 小明参观某现代农业技术学校的花卉大棚基地时，发现温度过高时，需要人工打开四周的通风窗来调节棚内温度，操作很繁琐。小明设想应用通用技术教材中的知识，实现通风窗的自动控制。当棚内温度高于上限时，打开通风窗(通过电机的电流从“b”到“a”)，碰到限位开关S2后，停止转动；当棚内温度低于下限时，关闭通风窗，碰到限位开关S1后，停止转动。请完成以下任务：
(1)热敏电阻Rt应该选用________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)当大棚内的温度在下限和上限之间时，对F点的电平判断正确的是________(在A.高电平；B.低电平；C.高、低电平都有可能中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)调试时小明发现Rp1和Rp2都影响温度的下限和上限，无法调试成功。小明准备用图b或者图c方案替代图a虚线框中电路；图b方案中Rp2只与下限值有关；图c方案中Rp2只与上限值有关。请你在图b所示的虚线框中补画1个二极管并连线，在图c所示的虚线框中补画1个三极管并在合适的端口连线实现设计要求；
(4)实际试验一段时间后，小明发现为了改善种植效果，需要在大棚当温度在上、下限之间时，可以红外遥控打开通风窗。小明修改了控制要求：当棚内温度低于下限时，关闭通风窗；当棚内温度高于上限时，打开通风窗；当棚内温度高于下限且红外接收管H输出高低变化的解码脉冲信号(红外接收管H没有接收到红外信号时，H输出高电平)时，也能打开通风窗。其中Rp1调试上限，Rp2调试下限。请你在图d虚线框中补画逻辑门并连线，实现电路功能，要求电路简单。
答案　(1)A　(2)C　(3)如图所示　　　　　　　　　　　
(4)如图所示
随堂达标检测
2
1.如图a是电机驱动的农田大棚卷膜机构，方便在大棚温度高时，利用电机将大棚的塑料薄膜卷起，部分电路如图b所示。电路功能：在白天，当传感器检测到大棚内温度高于上限时，可使相应继电器吸合，控制电机正转将塑料薄膜卷起，完全卷起后可自动断开限位开关使电极停转；当传感器检测到大棚内温度低于下限时，可使电机反转将塑料薄膜放下。天黑时，不管温度高低，均可使塑料薄膜处于放下状态。比较器的功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)请用一个光敏二极管和一个电位器补全图b虚框1处的输入电路，实现电路功能；
(2)Rt1、Rt2分别为________(在A.负温度系数、负温度系数；B.负温度系数、正温度系数；C.正温度系数、负温度系数；D.正温度系数、正温度系数中选择合适的选项，将序号填在“________”中)；
(3)调试电路时，发现V3始终不亮，以下不可能的原因是________(在A.Rp1连焊；B.Rp2连焊；C.R4虚焊；D.R5阻值过大中选择合适的选项，将序号填在“________”中)；
(4)小明在测试电路时，发现二输入与非门故障，现准备用两个二极管、两个电阻和一个PNP三极管代替，要求三极管采用共发射极接法。请在下图虚线2框中完成电路连线，实现原有的控制功能。
答案　(1)如图所示
(2)A　(3)A　(4)如图所示
2.如图a所示是某仓储运货工作示意图，运货车的工作过程是：当小车到达装货平台处时，干簧管1导通，干簧管2断开，此时若压力传感器(弹簧)检测到车上的载货量达到设定值时，控制电路将控制电机正向转动(电流由左向右流)，使小车驶向卸货平台；当小车到达卸货平台处时，干簧管1断开，干簧管2导通，电机停止转动，小车停下等待卸货；当压力传感器(弹簧)检测到货物被卸完后，控制电路将控制电机反向转动(电流由右向左流)，使小车返回装货平台；当小车再次到达装货平台处时，电机再次停止转动，小车停下等待装货。IC为电压比较器，V＋＞V－时输出高电平，V＋＜V－时输出低电平，实现上述功能的电路如图b所示。请根据描述和电路图完成下列任务：
(1)若要调大小车的载货量，则可调节的方式有________(在A.调小Rp1；B.调小Rp2；C.调小Rp3；D.调小Rp4中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)；
(2)请用三个2输入或非门设计虚线框位置的电路，实现题目要求的功能；
(3)测试时发现，小车在装货平台时的状态正常，当装好货的小车运到卸货平台后会停下，但还没卸完货小车就返回卸货平台了，造成该现象的原因可能是________(在A.R4阻止过小；B.R5虚焊；C.VD1短路；D.Rp2连焊中选择合适的选项，将序号填写在“________”处)；
(4)小明准备利用一个发光二极管、一个电阻和四个二极管组成的整流桥设计一个小车的运行进行指示功能，要求小车在运动时指示灯亮，小车停在装货平台或卸货平台时，指示灯不亮，请在下列虚框中选择合适的连接头画出符合要求的控制电路。
图c
答案　(1)A
(2)写出功能关系：1.卸货后，车运动到装货平台电机不转动　2.装货后，车在装货平台电机右转　3.装货后，车从装货平台朝卸货平台运动电机右转　4.装货后，车到达卸货平台电机不转动　5.卸货后，车在卸货平台电机左转　6.卸货后，车从卸货平台朝装货平台运动电机左转
写出真值表：
A B C F1 F2
0 0 0 × ×
0 0 1 0 0
0 1 0 0 1
0 1 1 × ×
1 0 0 × ×
1 0 1 1 0
1 1 0 0 0
1 1 1 × ×
(3)B
(4)如图所示
3.如图a所示是小明搭建的热水壶保温控制实验电路，V1、V2处于放大状态。要求当温度低于60 ℃时，D2发光，代表加热器加热。IC工作原理：U＋＞U－时，U0＝Vcc；U＋＜U－时，U0＝0。请完成以下任务。
(1)根据电路的功能可知，热敏电阻Rt的类型是________(在A.PTC；B.NTC中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)在如图a所示的电路中，若要求当温度低于50 ℃时，D2发光，下列调试方案中不能实现的是________(在A.调小Rp；B.调大R2；C.调大R4；D.调大R5中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明发现当温度在60 ℃附近，继电器会出现频繁的吸合释放。请用一个电阻补全题图b虚线框中的电路，能实现将温度控制在某范围内，避免继电器频繁动作；
(4)小明要使该保温实验电路具有防空烧的保护功能，即检测到水壶中没水时，D2始终处于熄灭状态。已知有水时a点为高电平，无水时a点为低电平。现提供两个二极管，一个电阻，在虚框内设计合适的电路实现上述功能。
答案　(1)A　(2)B　(3)如图所示
(4)如图所示
4.如图a所示为遥控自动门的机械部分装置，小明根据所学电控知识设计了该自动门实验电路(如图b所示)。其控制功能是：用遥控器发出强光，当强光照射光敏二极管V1时，开门；当强光照射光敏二极管V2时，关门。用V4发光代表开门，V3发光代表关门。IC1、IC2是比较器：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)当遥控强光信号照射V1时，IC2输出________(在A.高电平；B.低电平中选择合适的一项，将序号填写在“________”处)；
(3)小明测试发现，遥控器需长时间按住才能实现门的完全开启或关闭。于是打算改进电路设计，只需照射一下即可实现功能。请你在虚线框1内帮助小明完成电路的连线；
(4)小明进一步测试发现，门完全开启或关闭时电机不能停止运行。小明打算再次对电路进行改进，用干簧管1检测开门的极限位置，用干簧管2检测关门的极限位置。请你帮助小明在虚线框2内选择合适的端子完成电路连线。
答案　(1)A　(2)C　(3)(4)见解析图
解析　(1)强光信号照射V1时IC2的正极为高电位，所以输出高电位；(2)R3更换更小的电阻时，IC1负极电位更高，IC1断续输出低电位，V3不亮改进措施无效。
(3)如图所示
控制器按住后实现两个比较器出高电位，通过自己的回路返回到各自的正极输入端实现电路的自锁功能，使电路维持相应的工作状态，从而实现电路的改进设计。
(4)如图所示
当门开到极限位置时，干簧管1闭合接地，IC2出低电位，V4不亮；当门关闭到极限位置时，干簧管2闭合接地，IC1出低电位，V3不亮。
5.如图a所示为小明设计的制热、制冷双模式电路。电路中半导体组件既可制热，也能制冷，当电流由“＋”到“－”制冷，由“－”到“＋”制热。S1－1，S1－2和S1－3为联动转换开关，当S1处于a端时为制冷挡，切换到b端时为制热挡，无论制冷或制热，都可通过调节Rp1设置目标温度。已知Rt为负温度系数热敏电阻，IC1、IC2是比较器，V＋>V－时，输出高电平，V＋图a
(1)将电路置于制热挡，系统散热风扇M运转时，半导体组件的工作状态是(单选)________；
A.制热 B.不制热 C.无法确定
(2)请在虚线框1和虚线框2中分别选择合适的接线柱进行连线，实现电路功能；
(3)小明搭建了电路并通电测试，发现电路只能进行制热，无法进行制冷，可能的原因有(多选)________；
A.R3虚焊 B.R4虚焊
C.R2阻值过小 D.R2阻值过大
(4)小明希望电路进行制冷或制热时都可实现温度的上下限区间控制，需要在图b的基础上进行改进。要求Rp2只能用于调节温度下限，请在虚线框3中连接给定的元器件，将电路补充完整。
图b
答案　(1)A　(2)如图所示　(3)AC
(4)如图所示
或
3
课时分层演练
基础巩固篇
能力提升篇
1.小红同学设计了一个如图a所示的智能室内湿度控制电路，把室内湿度控制在人体适宜的湿度范围内(60%～70%)。当湿度低于下限时，开启加湿系统对室内进行加湿(即继电器J1吸合)，当湿度高于上限时，开启除湿系统对室内进行除湿(即继电器J2吸合)。比较器功能：当V＋>V－时输出高电平，V＋(1)当湿度超过上限时，三极管V2处于________状态；(在A.截止；B.放大；C.饱和导通中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)若调小Rp4，湿度上限________，下限________(在A.调低；B.不变；C.调高中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)测试时发现，当湿度低于下限时，加湿系统和除湿系统都处于开启状态，以下可能的原因是________(在A.三极管V2的c，e极短路；B.三极管V4的c，e极短路；C.Rp1短路；D.Rp1断路”中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)小红发现在没人的时候电路也会工作，比较浪费电，为了改进电路，小红找来了微波雷达探测模块来采集室内有无人的信号，图中IC为微波雷达探测模块，当探测到有人时，IC输出高电平。当室内无人时，无论室内湿度如何变化，加湿系统和除湿系统都不会启动。只有当室内有人且湿度低于下限，开启加湿系统对室内进行加湿(即继电器J1吸合)；当室内有人且湿度高于上限，开启除湿系统对室内进行除湿(即继电器J2吸合)。现部分电路已搭建好(如图b)，请在虚线框内利用至多4个与非门实现电路功能。
答案　(1)A　(2)C　A　(3)B　(4)如图所示
2.如图1所示是小明设计的热水器温度自动控制电路。当温度低于40 ℃时，电加热装置H开始加热，当温度到达45 ℃时，电加热装置H停止加热，实现温度控制在上下限之间。V2工作在开关状态，比较器功能：V＋>V－时输出高电平，V＋(1)要实现温度控制，电路中的Rt应选用________(在A.正温度系数热敏电阻；B.负温度系数热敏电阻中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)请完成图1虚线框a中的电路连线，实现题目要求的功能；
(3)温度控制在上下限之间时，关于V3、V4状态分析正确的是________(在A.V3不发光、V4发光；B.V3发光、V4不发光；C.V3、V4都发光；D.不确定中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)若要使温度控制电路的上限值变低、下限值不变，合理的措施是________(在A.增大R1的阻值；B.减小R4的阻值；C.减小R1的阻值；D.增大R4的阻值中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(5)在保证原电路功能的基础上，小明对图1所示电路进行了改进，只有当水箱里有水且有人时，电路才能正常工作。有人时红外传感器输出高电平。请使用最少数量的2输入与非门完成图2虚线框b中的电路设计。
答案　(1)B　(2)如图所示
(3)D　(4)D　(5)如图所示
3.如图是小明搭建的一个温控电路原理图。IC是电压比较器，其工作原理为：当V＋>V－时，输出高电平；当V＋(2)该电路不能实现温度区间控制，请你利用一个电阻器与继电器的另一组转换触点帮助小明改进该温控电路，以实现温度的区间控制；
(3)小明对原有电路的局部电路的接法进行了微调(元器件不变)，如下图。若依旧想实现温度的区间控制，请根据下图中已提供的一个电阻和一个二极管再次帮助小明改进电路。
答案　(1)B　D　(2)如图所示
(3)如图所示
4.如图所示是小明设计的通用技术实验室风扇降温控制电路，温度高时，风扇启动降温，直至降到合适温度。比较器的功能：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)小明用数字式万用表检测电路，测得V2的c、e端电压显示为－0.3 V，此时三极管V2工作状态应处于图b中________区；
(2)小明把R2换成一个阻值更大的电阻，则下列说法正确的是________(在A.下限温度升高；B.上限温度升高中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)小明调试电路时，发现V1损坏，请帮助小明利用继电器J－2触点代替V1，实现原电路功能(三极管采用共发射极接法)，在图c虚线框1处将电路图补画完整；
答案　(1)A　(2)A　(3)如图所示
(4)如图所示
使用集成门电路中其他或非门，实现要求的逻辑功能也可以。
5.小通发现长时间使用笔记本电脑，CPU温度过高会使电脑性能变差，为此他设计了一个辅助散热电子控制系统。当温度高于设定上限时，风扇M启动降温；当温度低于设定下限时，风扇M停止转动。电路原理图(部分)如下所示，比较器的功能是：当V＋>V－时输出高电平，当V＋(1)小通把指针式多用电表选择开关旋到直流电压挡，红表笔接a点，黑表笔接b点，发现温度上升过程中指针逐渐往左偏转，则Rt阻值随温度变化的规律与________相似(单选，将字母填在“________”处)；
(2)根据功能要求，请完成虚线框1中电路的连线；
(3)若把Rp2滑动触点适当上移，温度控制范围变化为________(从A.上限降低，下限不变；B.上限降低，下限升高；C.上限不变，下限升高；D.上限不变，下限降低中选择合适的选项，将字母填在“________”处)；
答案　(1)B　(2)如图所示
(3)C　(4)如图所示
或者
解析　(1)随着温度上升，指针左偏，说明a，b之间的电势差变低，则电阻Rt随着温度升高而降低，因此选B。(2)风扇M启动，J－1工作，n点出低电平；或非门触发器是有1出0；温度低于下限时，a点电位高，z点和m点出0；温度在上下限之间时，a点电位降低，x点电位比y点电位高，z点出0，m点出1；温度高于上限时，a点电位低，z点和m点出1。因此连线如参考答案所示。
(3)根据题(2)可知x点决定下限，y点决定上限。因为V3，V4二极管限位功能，y点电位不变，因此上限不变；Rp2上移，x点电位下降，Ua也会变小，因此下限升高。(4)温度高于上限，Ua电位变高，b点出0，三极管V1导通，反馈回信号，信号可以通过截止PNP三极管作用于U－，让其电位变高，实现范围控制。也可以通过PNP三极管作用于U＋，让其电位变低，实现范围控制。因此连线如参考答案所示。
1.如图所示是某热水器的进出水控制电路。当水位低于a点时，M1水泵启动直至水位达到b点后停机；当水位高于a点时，M2水泵可以启动。请完成以下任务：
(1)请在虚线框1、虚线框2内分别填入一个门电路并连接三个端点，实现电路功能；
(2)关于继电器与电机控制的说法正确的是________(A.J1控制M2，J2控制M1，采用常开触点；B.J1控制M2，J2控制M1，采用常闭触点；C.J1控制M1，J2控制M2，采用常开触点；D.J1控制M1，J2控制M2，采用常闭触点)；
(4)在水箱底部安装加热丝，在靠近出水口处安装一个负温度系数热敏电阻。如图所示电路用比较器、二极管、电阻将水温控制在一定范围，请在虚线框内完成连线。
答案　(1)如图所示
(2)C　(3)B
(4)如图所示
2.(2023·湖丽衢三地)如图所示是小明设计的房间湿度控制电路。当房间有人且温度适宜时，可将房间湿度控制在一定范围内；当房间无人或温度过高或温度过低时，加湿器不加湿。Rt为负温度系数热敏电阻，RS为负系数湿敏电阻。图中IC为微波雷达探测模块，当探测到有人时，IC输出高电平，否则输出低电平。请完成以下任务：
(1)关于该电路，以下分析合理的是(多选)________；
A.温度适宜且加湿器加湿时，人离开房间加湿器延时停止加湿
B.增大Rp3、减小Rp4，保持Rp3＋Rp4不变时可调小温度的可调范围
C.加湿器始终不加湿，可能是Rp3连焊
D.加湿器加湿时，VT1、VT2一定工作在饱和状态
(2)为实现控制目的，请从教材中学过的逻辑门中选择两个设计虚线框1中的电路；
答案　(1)AC
(2)如图所示
(3)C
3.如图a所示是定时控制气雾栽培控制系统示意图，当液温、液位、pH值及盐分均符合要求时系统定时对作物喷洒营养液。小明为其设计了如图b所示的实验电路。其中pH值和盐分正常时B输出高电平，探头F用于检测储液箱中的营养液液位值，负温度系数热敏电阻Rt用于检测储液箱温度。当检测到储液箱温度值低于15 ℃且储液箱液位高于F点时，加热丝加热，使储液箱温度值达到设定温度。到达设定时间，定时器输出高电平触发信号，之后恢复低电平，当液位在F点以上、pH值和盐分正常且加热器不加热时喷雾泵开启喷雾；喷雾过程中，一旦检测到液温、液位、pH值及盐分中任一项不符合要求立即停止喷雾。请完成以下任务：
(1)当加热丝不加热时，D点的电平为________(在A.高电平；B.低电平；C.不能确定中选择合适的选项，将序号填入“________”)；
(2)虚线框1处缺少一个逻辑门，请从教材中学过的逻辑门中选择一个符合控制要求的，将逻辑符号画在虚线框1中；
(3)请你使用不超过四个2输入与非门设计虚线框2中的电路，实现上述功能；
(4)调试时发现由于只有单点进行温度控制，继电器J1触点开闭频繁，小明设计了如图c所示的电路，想将储液箱的温度控制在15 ℃～25 ℃之间，请用一个电阻和一个二极管帮助小明完成虚线框3中的电路设计。
答案　(1)C　(2)如图所示
(3)如图所示
或
或
(4)如图所示
4.如图所示为某恒温水池的控制电路，Rt为负温度系数热敏电阻，IC1为电压比较器(当V＋＜V－时输出低电平，否则输出高电平)，水池温度控制在27 ℃～31 ℃之间。当水池水位低于探针a时自动加水，高于探针b时自动停止加水。请完成下列任务：
(1)为了安全，要求实现水位高于下限水位且温度低于27 ℃才开始加热，请在虚线框1中画出一个缺少的逻辑门；
(2)经测试，该系统在水位高且温度低于下限时，能自动开始加热，但温度到了上限无法停止加热，有可能是________(在A.Rp2短路；B.R4过大；C.V3断路中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(3)调大Rp2，将会________(在A.调低上限温度；B.调高上限温度；C.调低下限温度；D.同时调低上下限温度中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；现需将温度调整成28 ℃～30 ℃，为了减少调整次数，应________(在A.先调小Rp1，再调大Rp2；B.先调小Rp2，再调小Rp1；C.先调大Rp1，再调小Rp2；D.先调大Rp2，再调小Rp1中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(4)为了实现水位控制在探针a和探针b之间，请在虚线框2中补全“两条”连线。
答案　(1)
　
(2)A　(3)A　A
(4)如图所示
5.为响应能源“双控”政策，小明用所学的通用技术知识设计了控制空调工作的简易电路，如图1所示，当室外温度高于3 ℃时，空调始终不工作；当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，空调开始工作，室温升至16 ℃时，空调停止工作。继电器吸合时，空调工作(工作电路未画出)，Rt1和Rt2为负温度系数的热敏电阻，比较器的输入输出关系为：V＋＞V－，输出高电平；V＋＜V－，输出低电平，VT1工作在开关状态。请完成以下任务：
(1)当室外温度低于3 ℃时，A点为________；(在A.高电平；B.低电平；C.无法确定中选择合适的选项，将序号填入“________”处)；
(2)为实现控制目的，请你帮助小明完成虚线框1内的连线设计；
(3)为实现控制目的，请你选择一个合适的三极管并接入虚线框2内的三个端口，要求三极管只有导通(饱和或放大)与截止两种状态；
(4)小明调试时发现，当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，无论教室有没有人，空调都会进入工作状态，于是他对原电路进行改进，添加人体检测器，如图2所示，只有当室内人数不少于6人时，空调才会工作，此时人体检测器输出高电平，否则输出低电平。请你用两个3输入与非门设计虚线框3内的电路，实现上述功能。
答案　(1)A　(2)(3)如图所示
(4)如图所示
解析　(1)当室外温度低于3 ℃时，继电器吸合，VT2导通，VT2基极接低电平，那就要求VT1截止，VT1基极接高电平，所以A点为高电平。(2)当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时，空调工作，VT1截止，VT2导通，A出高电平，B出低电平，R1和R2不变。(3)第(2)题的连线解决了当室外温度低于3 ℃且室内温度低于10 ℃时空调开始加热的问题，以及室外温度高于3 ℃(VT1导通，VT2截止)空调停止工作的问题。但当室内温度高于10 ℃且低于16 ℃时空调保持加热，及室内温度高于16 ℃时空调停止加热的问题还没有解决。当空调工作时(B出低电平)，需要三极管将下方比较器V＋通过R3和地接通，因此需要PNP三极管，其中基极接R4，发射极接R3，集电极接地。当B入低电平时，Rp1与R3及三极管并联，并联形成的新电路阻值下降，导致整体调节温度上升，原来是高于10 ℃就出低电平，现在就变成高于16 ℃才出低电平，实现了下限到上限的转变，从而能在室内温度高于10 ℃且低于16 ℃时让空调保持加热。(4)根据题目的描述，室内温度低于10 ℃时B出低电平，室内温度从10 ℃上升到16 ℃时B依然出低电平，室内温度高于16 ℃时B出高电平，室外温度低于3 ℃时A出高电平，室外温度高于3 ℃时A出低电平，人数大于6人，C出高电平。绘制以下的真值表、逻辑表达式为：
A B C F 说明
0 0 0 1 室外温度高于3 ℃，A出低电平，空调不工作
0 0 1 1 室外温度高于3 ℃，A出低电平，空调不工作
0 1 0 1 室外温度高于3 ℃，A出低电平，空调不工作
0 1 1 1 室外温度高于3 ℃，A出低电平，空调不工作
1 0 0 1 人数少于6人，空调不工作
1 0 1 0 符合条件，空调工作
1 1 0 1 人数少于6人，空调不工作
1 1 1 1 室内温度高于16摄氏度，B出高电平，空调不工作

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