Рабочая программа по дисциплине Основы радиоэлектроники (наименование дисциплины) для специальности icon

Рабочая программа по дисциплине Основы радиоэлектроники (наименование дисциплины) для специальности


Смотрите также:
Рабочая программа по дисциплине Основы радиоэлектроники (наименование дисциплины) для...
Рабочая программа по дисциплине методические основы электроразведки (наименование дисциплины)...
Рабочая программа по учебной дисциплине Основы электронной коммерции...
Рабочая программа по дисциплине Основы теории управления (наименование дисциплины) для...
Рабочая программа по дисциплине Информационные основы техники связи (наименование дисциплины)...
Рабочая программа по дисциплине Основы синтеза радиофизических систем (наименование дисциплины)...
Рабочая программа по курсу “Основы радиоэлектроники” для специальностей 2016, 2015...
Рабочая программа по дисциплине Основы теории подобия и размерностей (наименование дисциплины)...
Рабочая программа по дисциплине: «Основы управления локомотиворемонтным предприятием»...
Рабочая программа по курсу «научные основы школьного курса математики» (наименование дисциплины)...
Рабочая программа по дисциплине сд06 Конструирование одежды (наименование дисциплины) для...
Рабочая программа по патологии (наименования дисциплины) для специальности 060108 Фармация...



Загрузка...
скачать
Федеральное агентство по образованию

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО

Кафедра радиофизики и нелинейной динамики

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


по дисциплине Основы радиоэлектроники

(наименование дисциплины)

для специальности 013800 – радиофизика и электроника,

(код и наименование специальности, направления)

реализуемой на физическом факультете


Саратов, 2006 год



Вил учебной работы

Бюджет времени по формам обучения, час



очная

очно-заочная

заочная



полная програм­ма

ускорен­ные сро­ки



полная програм­ма

ускорен­ные сроки

Аудиторные занятия, всего

105













в том числе: - лекции - лабораторные (практические) –

семинарские

70

--

35














Самостоятельная работа студен­тов

6













Зачеты, +/-

+













Экзамены, +/-

+













Контрольные работы, количество

2













Курсовая работа, + /-

-












Рабочая программа

составлена в соответствии

с Государственным стандартом

высшего профессионального образования

по специальности 013800 – РАДИОФИЗИКА И ЭЛЕКТРОНИКА

(номер государственной регистрации 170 ен/сп от 17.03.2000 г.)


ОДОБРЕНО:

Председатель учебно-методической
комиссии физического факультета,

профессор

__________________ В.Л.Дербов


__________________ 2006 г.





УТВЕРЖДАЮ:

Проректор по учебной работе,

профессор

______________Е.М. Первушов

__________________ 2006 г.




СОГЛАСОВАНО:

Декан физического факультета,

профессор Д.А.Зимняков


Заведующий кафедрой радиофизики и

нелинейной динамики физического факультета,

профессор В.С.Анищенко


Автор:

профессор кафедры радиофизики

и нелинейной динамики А.В. Хохлов


^ Раздел I. Организационно – методическое содержание


Курс ''Теоретические основы радиоэлектроники'' читается студентам кафедры радиофизики и нелинейной динамики и кафедры радиотехники и электродинамики СВЧ физического факультета, обучающимся по специальности 013800 -- радиофизика и электроника в течение 5-го и 6-го учебных семестров. Он включает 70 часов лекционных и 35 часа семинарских занятий. Цель курса состоит в изучении методов описания радиотехнических сигналов. их спектрального и динамического представлений,.. ознакомлении с основами теории радиоэлектронных цепей и систем. Рассмотрению физических процессов. происходящих, в линейных и нелинейных системах при различных воздействиях, Особое внимание уделяется спектральному анализу колебаний и методов преобразования сигналов, На семинарских занятиях студенты приобретают практические навыки решения задач по различным разделам курса и более детально знакомятся с некоторыми теоретическими вопросами. В результате изучения данного курса студенты должны иметь представление о структуре радиотехнических сигналов и систем, методах построения и принципах функционирования основных улов современных радиоэлектронных устройств.
^

Раздел 2. Тематический план учебной дисциплины





№ п/п



Наименование раздела, подраз­дела, темы лек­ции



Бюджет учебного времени

Форма те­кущего и итогового контроля



Всего



В том числе

Лекции

Лабора­торные и прак­тиче­ские

Семи­нарские занятия

само­стоя­тельная работа

1

2

3

4

5

6

7

8






1.

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

1.10

Введение


Тема 1, Основные свойства и модели сигналов



1

22


1

2

3

3

3

1

1

2

4

4



1

10


1

1

1

1

1

1

1

1

1

1


2

--

-

-


-

-

-

-

-

-

--

-

-

-


11


-

1

2

2

2

-

-

1

2

2




1






2.

2.1

2.2.

2.5

2.4

2.5

2.6

2.7

2.8

2.9

2.10

2.11

2.12

2.13

2.14

2.15

2.16

2.17

2.18

2.19

2.20

2.21

2.22

2.23

2.24

^

Тема 2. Преобразование сигналов в линейных радиоэлектронных цепях с постоянными параметрами



49


0.5

0.5

1

1

1

3

1

1

3

3

1

3

3

3

1

3

3

3

1

3

3

1

3

1


1

1

1


23


0.5

0.5

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1






24


-

-

--

-

-

2

-

-

2

2

-

2

2

2

-

2

2

2

-

2

2

-

2

-



2

2


Контроль-

ная работа







2

3

4

5

6

7

8

3.


3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

3.7

3.8

3.9

Тема 3. Преобразование сигналов в нелинейных и параметрических

радиоэлектронных цепях и системах.


19

2

2

2

2

2

2

1

2

2


17

2

2

2

2

2

2

1

2

2


-

-

-

-

-

-

-

-

-

-



-

-

-

-

-

-

--

-

-

--


2

2


Контроль-

ная работа





4.

4.1.

4.2.

4.3.

4.4.

4.5.

4.6.


5.


5.1.

5.2.

5.3.

5.4.

5.5

5.6


6

6.1

6.2

6.3

Тема 4. Усиление электрических сигналов

Тема 5. Автоколебания и автоколебательные радиоэлектронные системы


Тема 6. Параметрическая генерация и усиление электрических колебаний



10

2

2

1

1

2

2


6

1

1

1

1

1

1

4

1

1

3




10

2

2

1

1

2

2


6

1

1

1

1

1

1

3

1

1

1








1





Итого:

111

70




35

6

зачет

экзамен



^

Раздел 3. Содержание учебной дисциплины

Основы радиоэлектроники



Введение

Радиоэлектроника как наука о передаче сообщений электромагнитными волнами высокой частоты. Колебательные и волновые явления - физическая основа радиоэлектроники. Основные тенденции и перспективы развития современной радиоэлектроники. Задачи курса теоретических основ радиоэлектроники и взаимосвязь с другими дисциплинами.


Тема 1. Основные свойства и модели радиотехнических сигналов.

1.1. Сигналы и их математические модели. Одномерные и многомерные сигналы. Регулярные и случайные сигналы. Периодические, непериодические, импульсные сигналы. Аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы.

1.2. Метод комплексных амплитуд. Формы представления гармонических колебаний. Основные свойства комплексных амплитуд. Комплексная амплитуда произведения двух сигналов одной частоты. Семинарское занятие: "Метод комплексных амплитуд".

1.3. Спектральное представление сигналов. Спектры периодических сигналов. разложение периодических сигналов в тригонометрический ряд Фурье. Спектральные диаграммы. Комплексный ряд Фурье. Смысл отрицательных частот. Представление периодического сигнала на комплексной плоскости. Спектр последовательности прямоугольных импульсов. Семинарское занятие: "Спектры периодических сигналов".

1.4. Спектры непериодических сигналов. Периодическое продолжение и спектральная плотность непериодического сигнала. Условия существования спектральной плотности. Спектр экспоненциального и прямоугольного импульсов. Дельта-функция Дирака и ее спектр. Свойства дельта-функций. Функция Хевисайда и ее спектральная плотность. Семинарское занятие: "Спектры непериодических сигналов".

1.5. Основные свойства спектров и теоремы о спектрах. Теорема о сдвиге. Спектр производной и интеграла. Спектральная плотность произведения двух функций. Понятие о свертке спектральных функций. Спектры последовательностей прямоугольных видеоимпульсов и радиоимпульсов. Спектральная плотность одиночных видео- и радиоимпульсов. Спектральная плотность периодического сигнала. Семинарское занятие: "Теоремы о спектрах".

1.6. Динамическое представление сигналов. Разложение сигналов по функциям Дирака и Хевисайда. Интеграл Дюамеля и условия физической реализуемости разложений по функциям Дирака и Хевисайда.

1.7. Сигналы с ограниченным спектром и их математические модели. Комплексное представление узкополосных сигналов. Аналитический сигнал. Спектральная плотность аналитического сигнала. Преобразование Гильберта.

1.8. Преобразование Лапласа. Невозможность Фурье-анализа неабсолютно интегрируемых функций. Прямое и обратное преобразование Лапласа и их физический смысл. Примеры вычисления преобразований Лапласа: построение изображений для функции Хевисайда, экспоненциального импульса, гармонических колебаний. Свойства преобразований Лапласа. Теорема разложения Хевисайда. Семинарское занятие: "Преобразование Лапласа".

1.9. Модулированные сигналы. Сообщения как носители информации. Необходимость модуляции ВЧ-колебаний для радиопередачи сообщений и виды модуляции. Амплитудная модуляция. Принципы амплитудной модуляции. Коэффициент модуляции. Однотональный амплитудно-модулированный сигнал и его спектр. Энергетические характеристики. Векторная диаграмма амплитудно-модулированного сигнала. Амплитудная модуляция при сложном модулирующем сигнале. Структура спектра сигнала. Амплитудно-манипулированные сигналы и их спектры. Понятие о балансной и однополосной амплитудной модуляции. Семинарское занятие: "Амплитудно-модулированные сигналы и их спектры".

1.10. Сигналы с угловой модуляцией. Принципы угловой модуляции. Основные соотношения между частотой и фазой. Частотная и фазовая модуляция. Девиация частоты и фазы, индекс частотной модуляции. Спектральное разложение частотно-модулированных и фазо-модулированных сигналов при малых индексах модуляции. Однотональная угловая модуляция. Спектр однотонального модулированного по углу сигнала при произвольном индексе модуляции. Понятие о функциях Бесселя их свойствах. Принципы и свойства линейно-частотной модуляции (самостоятельно). Семинарское занятие: "Частотно- и фазо-модулированные сигналы и их спектры"


Тема 2. Преобразование сигналов в линейных радиоэлектронных цепях с постоянными параметрами.

2.1. Принципы классификации радиоэлектронных цепей и систем. Математическая

модель радиоэлнетронной системы. Системный оператор. Сосредоточенные и распределенные системы. Линейные системы с постоянными и переменными коэффициентами. Свойства линейных систем. Нелинейные системы и их свойства.

2.2. Методы анализа физических процессов в линейных системах. Импульсная

характеристика линейной системы и ее использование при построении реакции линейной системы на произвольное воздействие, представленное в виде разложения по функциям Дирака. Условия физической реализуемости разложения по функциям Дирака.

2.3. Переходная характеристика линейной системы и ее использование при построении реакции линейной системы на произвольное воздействие, представленное

в виде разложения по функциям Хевисайда. Связь импульсной и переходной характеристик линейной системы.

2.4. Комплексный коэффициент передачи линейной цепи и его использование для построения реакции линейной системы на произвольное воздействие, представленное в виде спектрального разложения. Связь комплексного коэффициента передачи с импульсной характеристикой линейной цепи. Лапласовская передаточная функция линейной цепи. Примеры анализа переходных процессов в RC-и RL- цепях..

2.5. Одноконтурные линейные колебательные системы. Дифференциальное уравнение RCL-контура и его решение. Собственные колебания в консервативной колебательной системе и их основные свойства. Характеристическое сопротивление контура.

2.6. Собственные колебания в неконсервативной колебательной системе. Апериодический, "колебательный" и критический режимы. Декремент затухания, коэффициент затухания и добротность колебательной системы. Энергетическая трактовка добротности. Семинарское занятие: "Добротность линейных колебательных систем".

2.7. Метод фазовой плоскости. Фазовая траектория и фазовый портрет гармонических колебаний в консервативной и неконсервативной системе. Особые точки типа центр, устойчивые фокус и узел.

2.8. Вынужденные колебания в одноконтурных линейных системах. Математическая формулировка задачи о вынужденных колебаниях и ее общее решение. Основные свойства вынужденных колебаний в установившемся режиме. Резонанс. Колебательная система при негармонических периодических воздействиях.

2.9. Резонансные явления в последовательном колебательном контуре. Абсолютная, относительная и обобщенная расстройка контура. Входное сопротивление последовательного контура. Вывод уравнения резонансной характеристики колебательного контура. Связь добротности и полосы пропускания контура. Передаточная функция последовательного контура. Резонанс напряжений. Влияние внутреннего сопротивления генератора на избирательные свойства последовательного контура. Семинарское занятие: "Резонанс напряжений".

2.10. Резонансные явления в параллельном колебательном контуре. Входное сопротивление параллельного контура. Передаточная функция параллельного контура. Резонанс токов. Влияние внутреннего сопротивления генератора на избирательные свойства параллельного контура. Прохождение однотонального АМ-сигнала через колебательный контур. Семинарское занятие: "Резонанс токов".

2.11. Колебания в многоконтурных связанных RCL-системах. Понятие о парциальных и полной системе. Матричные дифференциальные уравнения для парциальных систем. Решение систем уравнений для собственных колебаний в связанной N контурной колебательной системе. Особенности собственных и вынужденных колебаний в неконсервативной системе.

2.12. Собственные колебания в двухконтурных связанных системах. Дифференциальные уравнения для системы консервативных индуктивно связанных контуров и их решение при равенстве и неравенстве частот парциальных контуров. Собственные (нормальные) частоты системы связанных контуров. Биения. Зависимость нормальных частот от расстройки парциальных контуров (графики Вина). Коэффициент связности контуров. Семинарское занятие: "Собственные (нормальные) частоты".

2.13. Вынужденные колебания в двухконтурных связанных системах. Сведение системы связанных контуров к эквивалентному одиночному контуру. Входное сопротивление эквивалентного контура. Условия резонанса. Зависимость собственных (нормальных) частот от затухания контуров и коэффициента связи. Понятие критической связи. Семинарское занятие: "Эквивалентный колебательный контур".

2.14. Резонансные явления в связанных колебательных контурах. Индивидуальный, сложный и полный резонансы. Оптимальная связь и фактор связи. Вторичный ток связанных контуров при индивидуальном, сложных и полном резонансах. Частотные характеристики системы связанных контуров и их графическое исследование. Уравнения частотных характеристик и полоса пропускания системы связанных контуров. Семинарское занятие: "Резонансы в связанных контурах".

2.15. Линейные системы с бесконечным числом степеней свободы (системы с распределенными параметрами). Понятие о волновых процессах. Волновое число. Фазовая и групповая скорости. Дисперсия. Линии передачи радиочастотных сигналов как длинные линии. Типы линий передачи с Т-волнами. Понятие о квазистационарном описании процессов в длинной линии.

2.16. Установившиеся колебания в длинных линиях. Телеграфные уравнения и их решение. Анализ решений. Понятие о падающих, отраженных, бегущих и стоячих волнах, о входном и волновом сопротивлениях линии, о коэффициентах отражения. Семинарское занятие: "Телеграфные уравнения".

2.17. Режим бегущих волн в длинной линии. Условие согласования линии. Структура поля бегущих волн. Круговые диаграммы Смита. Семинарское занятие: "Исследование коаксиальной линии".

2.18. Режим стоячих волн в консервативной длинной линии. Короткозамкнутая и разомкнутая линии. Входное сопротивление отрезка линии. Линия, нагруженная на реактивное сопротивление. Структура поля стоячих волн. Энергетические соотношения. Семинарское занятие: "Стоячие волны".

2.19. Режим смешанных волн в консервативной длинной линии, нагруженной на активное сопротивление, неравное волновому, и в консервативной линии с комплексным сопротивлением нагрузки. Структура поля смешанных волн. Коэффициенты отражения и коэффициенты стоячих волн.

2.20. Линия конечной длины как трансформатор сопротивлений. Методы согласования длинных линий (четвертьволновый трансформатор и шлейфы). Отрезки длинных линий как колебательные системы с бесконечным числом степеней свободы, их собственные частоты и добротности. Семинарское занятие: "Методы согласования длинных линий".

2.21. Основы общей теории электрических фильтрующих цепей. Определение и классификация фильтров. Реактивные LC-фильтры. Условия прозрачности фильтров. Вывод полосы пропускания LC-фильтра. Идеализированные реактивные фильтры нижних и ве

рхних частот. Графическое определение полосы прозрачности. Идеализированные реактивные полосовые и заграждающие фильтры. Влияние сопротивления нагрузки на коэффициент передачи фильтра. Понятие о K- и m-фильтрах. Расчет элементов m-звена ФНЧ. Сочетание K- и m-звеньев в ФНЧ. Семинарское занятие: "Расчет LC-фильтров".

2.22. Многозвенные фильтры. Затухание и фазовая характеристика

многозвенного фильтра. Многозвенный фильтр как аналог длинной линии. Понятие о

дисперсии. ФНЧ как линия задержки.

2.23. Безындукционные (резистивные) фильтры. Схемы фильтров.

Графическое определение полос прозрачности. Амплитудно-частотные

характеристики фильтров. Выходные сопротивления симметричных RC-фильтров. Семинарское занятие.: "Расчет RC-фильтров"

2.24 Цифровая фильтрация. Принцип действия и устройство трансверсальных

фильтров. Понятие о нерекурсивных и рекурсивных фильтрах. Алгоритмы

преобразований.


Тема 3. Преобразование сигналов в нелинейных и параметрических

радиоэлектронных цепях и системах.

3.1 Понятие о нелинейных элементах (НЭ), цепях и системах. Резистивные

и реактивные НЭ. Статические и дифференциальные параметры НЭ. Понятие об

инерционных и безинерционных, стационарных и нестационарных (параметрических)

цепях. Роль электронных процессов в электровакуумных приборах и

полупроводниковых кристаллах в формировании нелинейных характеристик. Способы математического описания нелинейных характеристик электровакуумных и полупроводниковых приборов. Аппроксимация ВАХ НЭ степенным многочленом. Кусочно-линейная аппроксимация.

3.2. Элементы физики полупроводников. Собственные и примесные полупроводники.

Понятие о проводниках n- и p-типа. Элементы зонной теории полупроводников.

Диаграммы Бриллюэна. Равновесная концентрация электронов в собственных и

примесных полупроводниках. Распределение Ферми. Энергия Ферми. Понятие о

вырожденных полупроводниках.

3.3. Полупроводниковые диоды как нелинейные двухполюсники. Равновесный

и неравновесный электронно-дырочный переход и его свойства. Токи диффузии и

дрейфа. Высота потенциального барьера и толщина обедненного слоя. Особенности

зонной структуры p-n-перехода при наличии прямого и обратного смещения.

Нелинейный характер и аппроксимация вольт-амперной характеристики p-n-перехода. Барьерная емкость обратносмещенного p-n-перехода. Варикапы. Основные методы создания вольт-амперных характеристик с участком отрицательного дифференциального сопротивления. Механизм формирования отрицательного сопротивления при туннельном пробое в p-n-переходах, образованных вырожденными полупроводниками. Полупроводниковые диоды Ганна. Понятие о "горячих" электронах и междолинном переносе электронов. Эффект Ганна. Нелинейное преобразование переменного тока в постоянный. Детекторный эффект. Выпрямители. Выпрямляющие контакты металл-полупроводник. Эффект Шотки: снижение высоты потенциального барьера. Диоды Шотки и их основные свойства (быстродействие, низкое прямое падение напряжения).

3.4. Биполярные транзисторы (БТ) - управляемые НЭ с двумя взаимодействующими p-n-переходами. Принцип действия, схемы включения и режимы работы БТ. Особенности зонной структуры БТ в нормальном активном режиме. Модель и уравнение Эберса-Молла. Нели нейность статических характеристик БТ при включении по схеме с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ). Малосигнальные схемы ОБ и ОЭ-транзистора. Униполярные (полевые) транзисторы (ПТ) с управляющим p-n-переходом и с барьером Шотки. Принцип действия транзистора. Упрощенное уравнение ПТ.Статические характеристики и параметры ПТ. Напряжения отсечки и насыщения. Крутизна стоково-затворной характеристики. Дифференциальное сопротивление транзистора. Малосигнальная эквивалентная схема ПТ. Униполярные транзисторы с изолированным затвором. Структура металл- диэлектрик-полупроводник (МОП-структура) и эффект поля. Принцип действия МОП-транзистора. Понятие о МОП-транзисторах с индуцированным и встроенным

каналом. Нелинейный характер статических характеристик и параметров

МОП-транзисторов. Малосигнальная эквивалентная схема МОП-транзистора.

3.5.НЭ при гармоническом внешнем воздействии. Понятие об углах отсечки.

Функции и коэффициенты Берга. Принципы умножения частоты сигнала. Умножители частоты на полупроводниковых диодах и БТ.

НЭ при бигармоническом и полигармоническом ~воздействии. Спектральная структура тока НЭ. Понятие о комбинационных частотах. Порядок комбинационной частоты.

3.6. Амплитудная модуляция как нелинейный процесс. Графическое и

аналитическое рассмотрение. Зависимость степени модуляции от характера

нелинейности. Транзисторные схемы амплитудных модуляторов. Понятие о

статической модуляционной характеристике. Диодные, балансные и кольцевые

модуляторы. Понятие о детектировании АМ-радиосигналов в цепях с НЭ. Преобразование спектра при квадратичном детектировании. Коэффициент нелинейных искажений. ``Линейное детектирование'' АМ-сигналов в НЭ с кусочно-линейной ВАХ. Диодные и транзисторные детекторы АМ-колебаний. Условия оптимальной фильтрации ВЧ-составляющих.

3.7. Принципы нелинейного преобразования частоты сигналов (переноса спектра).

Понятие о гетеродинировании сигналов. Супергетеродинный приемник.

Крутизна и потери преобразования. Транзисторные и диодные преобразователи

частоты. Балансные и кольцевые смесители.

3.8. Нелинейное преобразование сигналов и их спектров в линейных параметрических цепях. Понятие о параметрических элементах (ПЭ). Условия использования резистивных нелинейных двухполюсников в качестве линейного ПЭ. ПТ как резистивный параметрический элемент. Спектральный состав тока резистивного ПЭ. Особенности преобразования частоты и амплитудной модуляции в параметрических цепях. Детектирование АМ-сигналов в параметрических цепях. Синхронный детектор.

3.9. Параметрические методы получения ЧМ-сигналов. Варакторный частотный модулятор. Модуляционная характеристика частотного модулятора. Реактивные транзисторы и частотные модуляторы на их основе. Принципы детектирования ФМ- и АМ-сигналов. Крутизна детектирования. Частотные и фазовые дискриминаторы с полупроводниковыми НЭ. Частотный дискриминатор с расстроенными контурами. Фазовые детекторы. Параметрическое детектирование ФМ-сигналов.

Тема 4.. Усиление электрических сигналов.

4.1. Классификация усилителей электрических сигналов. Основные характеристики усилителей. Передаточные функции. Диаграммы Боде. Резистивно-емкостные усилители переменного тока. Усилительный каскад на ПТ с общим истоком. Выбор режима по постоянному току. Нагрузочные характеристики каскада. Эквивалентные схемы каскада для переменного тока средних, нижних и верхних частот. Особенности резистивно-емкостных каскадов на БТ с общим эмиттером. Вывод приближенной формулы для коэффициента температурной нестабильности. Понятие о динамической нагрузке каскада. Каскод. Эмиттерные и истоковые повторители.

4.2. Усилители постоянного тока (УПТ) и операционные усилители. Основные схемы УПТ. Дифференциальные каскады, их структура и характеристики. Операционные усилители и их характеристики.

4.3. Усилители на двухполюсниках с отрицательным сопротивлением. Понятие об усилителях отражательного типа. Усилитель отражательного типа на ТД. Коэффициент усиления и полоса пропускания УТД.

4.4. Усилители мощности (УМ). Специфические особенности усилителей мощности.

Однотактные и двухтактные апериодические УМ. Работа двухтактного УМ в

режимах B и AB.

4.5. Обратная связь в транзисторных и операционных усилителях.

Положительная и отрицательная обратная связь (ООС). Ослабление нестабильности

коэффициента усиления, коррекция частотных характеристик, ослабление нелинейных искажений, подавление внутренних помех и паразитных сигналов в усилителях с ООС. Устойчивость усилителей с обратной связью. Алгебраические критерии устойчивости. Многочлены и определители Гурвица. Критерий Рауса-Гурвица. Геометрические (частотные) критерии устойчивости. Диаграмма и критерий Найквиста.

4.6. Линейные безынерционные радиоэлектронные устройства с ОУ.

Инвертирующие и неинвертирующие усилители. Повторители напряжения.

Измерительные усилители. Суммирующие и вычитающие звенья, схемы усреднения.

Конверторы отрицательных сопротивлений. Гираторы.

Линейные резистивно-емкостные устройства с ОУ. Усилители

переменного тока. Интегрирующие и дифференцирующие усилители. Активные

RC-фильтры (ARCF). ARCF первого и второго порядка (ФНЧ, ФВЧ, ПФ, ЗФ).

Нелинейные безынерционные устройства с ОУ.

Тема 5. Автоколебания и автоколебательные радиоэлектронные системы.

5.1. Автоколебательная система как динамическая система. Фазовое пространство

автоколебательной системы. Предельный цикл Пуанкаре и его обобщение -

аттрактор. "Энергетический метод" Теодорчика. Условия баланса амплитуд и фаз.

5.2. LC-автогенераторы гармонических колебаний с индуктивной обратной связью.

Дифференциальное уравнение автогенератора .Линейная трактовка автоколебаний. Условия самовозбуждения.Квазилинейный анализ автогенератора с трансформаторной связью. Понятие о колебательных характеристиках и характеристиках средней крутизны

автогенератора. Условия аппроксимации колебательных характеристик полиномами

3-ей и 5-ой степени. Графическое определение амплитуды автоколебаний. Мягкий

и жесткий режимы возбуждения. Обобщенные математические модели автогенераторов -:

уравнения Ван дер Поля и Рэлея.

5.3. LC-генераторов с емкостной и автотрансформаторной связью (емкостная и

индуктивная "трехточки"). Автогенераторы на двухполюсниках с отрицательным сопротивлением (ТД, диодах Ганна, ЛПД). Понятие о внутренней обратной связи и условиях возбуждения автоколебаний. Математическая модель автогенератора на ТД.

5.4. RC-генераторы синусоидальных колебаний. Математические модели

RC-гене\-ра\-то\-ров с мостом Вина и трехзвенной цепочкой. Мультивибраторы . Особенности функционирования обратной связи. Симметричные

и несимметричные мультивибраторы на ОУ.

5.5. Синхронизация автогенераторов при внешнем воздействии. Дифференциальное

уравнение неавтономного автогенератора и его решение. Частотные характеристики неавтономного автогенератора. Устойчивость синхронного режима. Механизм

и полоса захватывания частоты.

Тема 6. Параметрическая генерация и усиление электрических колебаний

6.1. Параметрический резонанс и параметрическое самовозбуждение колебаний.

Роль фазовых соотношений. Условие параметрического возбуждения колебаний в

RCL-контуре. Критическая глубина модуляции реактивного параметра. Вносимое

сопротивление. Эквивалентная добротность. Математическое описание параметрических явлений: дифференциальные уравнения Хилла и Матье. Решение уравнения Матье при малой глубине модуляции параметра. Зоны устойчивости и неустойчивости решений.

6.2. Принципы параметрического усиления. Одноконтурный параметрический

усилитель в синхронном и асинхронном (бигармоническом) режиме. Коэффициент

усиления. Двухконтурный параметрический усилитель. Механизм усиления.

Понятие о параметрических усилителях бегущей волны.

Баланс мощностей в многоконтурных нелинейных и параметрических системах.

Частотно-энергетические соотношения Мэнли и Роу. Параметрическое усиление с

преобразованием частоты вверх и регенеративное параметрическое

усиление.


Курсовые работы выполняются в соответствии с их перечнем,

утвержденным на кафедрах радиофизики и нелинейной динамики, Электроники,

колебаний и волн и электродинамики и радиотехники.


Виды самостоятельной работы студентов:

-- проработка литературы по изучаемым темам;

-- решение задач;

-- выполнение двух контрольных работ в 5 семестре:

-- проведение двух коллоквиумов в середине 5 и 6 семестра.


^ Раздел 4. Перечень основной и дополнительной литературы


Основная литература


Хохлов А.В. Теоретические основы радиоэлектроники. Саратов. Изд-во Сарат. ун-та, 2005.


Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи. М.: Высш.шк.,2002.


Основы радиофизики / Г.В.Белокопытов, К.С.Ржевкин, А.А.Белов и др. под ред.

А.С.Логгинова. М.: Изд-во УРСС, 1996.


Калинин В.И., Герштейн Г.М. Введение в радиофизику.- М.: Физматгиз, 1957.


Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. М.: Высш. шк., 1988.


Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы.- М.: Высш.шк., 1983.


Зиновьев А.Л., Филиппов Л.И. Введение в теорию сигналов и цепей. - М.: Высш.шк., 1975.


Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей: - М.: Радио и связь, 1982.


Хохлов А.В. Нелинейные и параметрические радиотехнические цепи и системы с полупроводниковыми приборами. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1994.


Заездный А.М., Кушнир В.Ф., Ферсман Б.А. Теория нелинейных электрических цепей. М.: Связь, 1968.


Хохлов А.В. Полупроводниковые усилители и автогенераторы. Учеб. пособие для вузов. Саратов: Изд-во Сарат.ун-та, 1997.


Фолькенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. Пер. с англ. / Под ред. М.В.Гальперина. М.: Мир, 1985.


Марше Ж. Операционные усилители и их применение. Пер. с франц. Л.: Энергия, 1974.


Теодорчик К.Ф. Автоколебательные системы. 3-е изд. исправ. и доп. М.: ГИТТЛ, 1952.


Харкевич А.А. Нелинейные и параметрические явления в радиотехнике.- М.: Гостехиздат, 1956.


Медведев В.И., Белов А.А. Параметрические и автоколебательные системы. - М.: Изд-во МГУ, 1990.


Дополнительная литература


Френкс Л. Теория сигналов. - М.: Сов.радио, 1974.


Трахтман А.М. Введение в обобщенную теорию сигналов. - М.: Сов.радио, 1972.


Сиберг У.М. Цепи, сигналы, системы.- М.: Мир, 1988.


Мандельштам Л.И. Лекции по колебаниям. Собрание сочинений, Т.4.-М.: Наука, 1972.


Филиппов Е. Нелинейная электротехника / Пер. с нем. Под ред. А.Б. Тимофеева. М.: Энергия, 1976.


Гринфилд Дж. Транзисторы и линейные ИС. руководство по анализу и расчету.Пер. с англ. М.: Мир, 1992.


Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника / Пер. с нем.;~Под. ~ред. А.Г.~Алексеенко. М.: Мир, 1983.


Раздел 5. Перечень средств обучения


Мультимеда-проектор и компьютер, документ-камера.


Раздел 6. Контрольные вопросы к курсу


1. Дайте определения периодического и квазипериодического колебаний.

2. Дайте определение импульсных видео- и радиосигналов.

3, В чем различие аналоговых, дискретизированных и цифровых сигналов?

4. Сформулируйте проблему спектрального разложения периодических и непериодических сигналов.

5, Изобразите вещественный и комплексный спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов. Укажите частоты основных элементов спектра.

6. Что такое спектральная плотность (спектральная функция) сигнала и в каких

случаях нужно ее использовать? Как выглядит спектральная плотность

непериодического и периодического сигналов?

7. Сформулируйте основные теоремы о спектрах. Охарактеризуйте связь между длительностью импульсного сигнала и шириной его спектра.

8. Дайте определения модулированных по амплитуде, частоте и фазе колебаний.

Запишите их аналитическое выражение и изобразите их амплитудные спектры.

9. Запишите дифференциальное уравнение LCR-контура и его решение для собственных и

вынужденных колебаний. Сформулируйте условия резонанса.

10. Дайте определения характеристического сопротивления, добротности и полосы пропускания LCR-контура. Поясните их физический смысл. Изобразите резонансные кривые для различных значений добротности.

11.В чем заключаются резонанс напряжений и резонанс токов? Как различаются сопротивления параллельного и последовательного контуров на резонансной частоте?

12. Рассмотрите основные виды связи LCR-контуров. Дайте определения нормальных частот и нормальных колебаний в связанной системе и охарактеризуйте их свойства.

13. Сформулируйте условия резонанса в связанной системе. Рассмотрите частичный, полный и сложный резонансы в двухконтурных системах.

14. Запишите аналитические выражения для гармонической бегущей волны и стоячей

волны при полном отражении от нагрузки. Дайте определения фазовой постоянной,

фазовой и групповой скорости. Что такое дисперсия? Назовите виды дисперсии.

15. При каких условиях в длинной линии возникает режим бегущих волн и при каких - полное отражение сигналов от нагрузки? Изобразите распределения напряжения и тока вдоль линии.

16. Как согласовать длинную линию с нагрузкой, используя четвертьволновый

трансформатор и реактивный шлейф? Изобразите коаксиальный резонатор. Как определить его резонансную частоту и добротность?

17. Дайте определение электрических частотных фильтров, Изобразите эквивалентные схемы фильтров нижних и верхних частот, полосового и заграждающего фильтров. Изобразите частотные зависимости функций затухания и ФЧХ Поясните принципы цифровой фильтрации.

18. Каковы особенности зонной структуры p-n-переходов в равновесном состоянии, при прямом и обратном смещении? Как аппроксимировать вольт-вмперную характеристику полупроводникового диода?

19. Как образуются "падающие участки" на ВАХ НЭ в статическом и динамическом режимах? Что такое отрицательное сопротивление? Каков механизм образования падающих участков на ВАХ в диодах Ганна и туннельных диодах?

20. Каковы устройство и принцип действия униполярных (плевыч) транзисторов (ПТ) с управляющим p-n-переходом и с барьером Шотки?. Изобразите статические характеристики ПТ и укажите их основные характеристики.

21. Каковы устройство и принцип действия МОП-транзисторов с индуцированным и встроенным каналом. Изобразите статические характеристики ПТ и укажите их основные характеристики.

22. Рассмотрите амплитудную модуляцию, преобразование частоты сигналов и детектирование АМ-сигналов как нелинейные процессы. Как влияет характер нелинейности на качество преобразований сигналов? Изобразите схемы амплитудных модуляторов.

23. Объясните, почему в цепях, содержащих нелинейные элементы с квадратичной характеристикой, амплитудную модуляцию и преобразование частоты можно осуществить без искажений.

24. Каковы особенности преобразований частоты, амплитудной модуляции и етектирования сигналов в параметрических цепях? Изобразите спектральная структура токов параметрических элементов при различных воздействиях.

25. Почему варикап - реактивный парамектрический элемент? Рассмотрите методы получения частотно-модулированных колебаний и приведите схемы варакторного модулятора и модулятора на реактивном транзисторе.и частотных дискриминаторов.

26. Изобразите электрическую схему дифференциального транзисторного каскада и получите его характеристики. Объясните, почему ДТК обладает большим коэффициентаом ослабления синфазных сигналов. Как используются ДТК в операционных усилителях?

27. Каковы способы введения обратной связи? Как влияет отрицательная обратная связь на

нестабильность коэффициента усиления, частотные искажения, входное и выходное сопротивления?

28. Как определить устойчивость усилителя, охваченного цепью обратной связи? В чем заключаются алгебраические критерии устойчивости и геометрический критерий Найквиста?

29. Изобразите схемы каскадов на ОУ в инвертирующем и неинвертирующем вкючении. и выведите формулы для коэффициентов усиления.

30. Изобразите электрическую схему измерительного усилителя и выведите его коэффициент усиления.

31. Изобразите электрические схемы конвертора отрицательных сопротивлений и гиратора. Объясните принципы их действия.

32. Изобразите электрические схемы активных RC-фильтров и объясните механизм увеличения избирательности.

33. Дайте определение автогенератора. Почему автоколебания могут возникать только в нелинейных системах? Как зависит характер автоколебаний от характеристик нелинейного элемента? Получите условия самовозбуждения и поддержания автоколебаний в елинейных системах с падающим участком N-типа и S-типа.

34. Выведите дифференциальное уравнение LC-автогенератора с индуктивной обратной связью. Объясните, какую роль играет обратная связь. Получите условия самовозбуждения и поддержания автоколебаний.

35. Изобразите электрические схемы RC-генераторов синусоидальных колебаний. Выведите дифференциальное уравнение RC-автогенератора и приведите его к уравнению Ван дер Поля..

36. Рассмотрите одноконтурный параметрический усилитель в синхронном и асинхронном (бигармоническом) режиме.




Скачать 351,46 Kb.
оставить комментарий
Дата23.09.2011
Размер351,46 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх