Рабочая программа по дисциплине Основы радиоэлектроники (наименование дисциплины) для специальности
| скачать Федеральное агентство по образованию САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО Кафедра радиофизики и нелинейной динамики РАБОЧАЯ ПРОГРАММАпо дисциплине Основы радиоэлектроники (наименование дисциплины) для специальности 013800 – радиофизика и электроника, (код и наименование специальности, направления) реализуемой на физическом факультете Саратов, 2006 год
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.)
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 ^ 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. ^
^ 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. ^ 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.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 