Екзаменаційний білет n 24

1. Анализ линейных цепей при воздействии несинусоидальных сигналов.

При передачі інформації в процесі перетворення сигналів, як правило, використовуються несинусоїдальні коливання. Часто гармонічні коливання не можуть служити носіями інформації ( складної інформації). При передачі повідомлень або інформації здійснюють модуляцію гармонічних коливань ( модуляція за амплітудою АМ, частотоюЧМ, фазою ФМ).

Використовуються також імпульсні сигнали, особливо в радіо-локації, які модулюються АІМ, ШІМ ( за шириною) і ЧІМ ( за ча-сом).

Всі ці сигнали мають складний негармонічний характер.

Передаточна несинусоїдальна функція, яка заовільняє умови Дирихле, може бути розкладена в ряд Фурє.

f(t) = + ₁ = = 2f a_k =

b_k = f() =  = t

A_k = _k = arctg A_k = A_k e^-jk A_k =

Сукупнісь амлітуд в розкладі в ряд Фурє, відкладена навпроти відповідних частот, утворюють симетричний лінійчастий амплітуд-ний спектр; сукупність фаз – фазовий.

Для неперіодичних сигналів використовують спектральне зоб-раження, яке базується на парі перетворень Фурє.

I = i(t) = I =

Дійсне значення періодичного несинусоїдального сруму визначається дійсними значеннями I_k і не залежить від їх початкових фаз.

U = I_ср =

P = P = =

Середня за період активна потужність дорівнює сумі дійсних потужностей гармонік.

Q = = S = U  I =

2. Детекторы АМ, ФМ, ЧМ сигналов. Особенности построения и расчета.

Екзаменаційний білет n 25

1. Метод переменных состояния и его применение при анализе ЛРЭУ и НРЭУ.

Метод переменных состояния основывается на упорядоченном составлении и решении системы дифференциальных уравнений первого порядка, которые разрешены относительно производных, т.е. записаны в виде, наиболее удобном для применения численных методов интегрирования, реализуемых средствами вычислительной техники.

При расчете методом переменных состояния, кроме самих уравнений состояния, связывающих первые производные   и   с самими переменными   и   и источниками внешних воздействий – ЭДС и тока, необходимо составить систему алгебраических уравнений, связывающих искомые величины с переменными состояния и источниками внешних воздействий.

Таким образом, полная система уравнений в матричной форме записи имеет вид

;

(2)

.	(3)
пример

По законам Кирхгофа для данной цепи запишем

;

(4)

;

(5)

.

(6)

Поскольку   с учетом соотношения (6) перепишем уравнения (4) и (5) в виде

или в матричной форме записи

 .

А

В

Матричное уравнение вида (3) вытекает из соотношений (4) и (6):

 .

2. Усилители на ПТ с ОН, ОС и ОЗ. Усилители постоянного тока.

Схема підсилювача на ПТ із ОН з індукованим

n-каналом:

Напруга Е_зм, що подають на затвор, є напругою зміщення, потрібною для вибору положення робочої точки А на статичних характеристиках

Положення робочої точки слід вибирати на лінійній ділянці ВАХ для уникнення спотворень форми вихідного сигналу.

Для забезпечення напруги зміщення можна застосовувати подільник напруги Е_С. У цьому випадку немає потреби в окремому джерелі живлення Е_зм.

Подільник напруги утворюють резисторами R₁ та R₂ від джерела Е_С. Падіння напруги на резисторі R₂ і є напругою зміщення U_зм:

U_зм = U_R2 = І_П R₂

де I_П – струм подільника.

Н апругу зміщення на затвор транзистора можна забезпечити і без резистора R₁. У цьому випадку застосовують падіння напруги на резисторі R₃ від струму І_С

U_зм = U_R3 = І_С R₃

U_зм =

Для стокового контуру має місце співвідношення (рівняння стокового контуру)U_СВ = Е_С – І_С R_н,яке визначає положення лінії навантаження на ВАХ.

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ N 26

1. Системы параметров и уравнений четырехполюсника. Соединения четырехполюсников. Определение параметров соединения четырехполюсниковВ загалі під чотириполюсником будемо розуімти електричний ланцюг або його частину будь-якої складності, що має дві пари затискачів для під’єднання до джерела та приймача електричної енергії. Перша пара називається вхідними затискачами, друга відповідно – вихідні затискачі. Чотириполюсники прийнято розглядати в часовій або в частотній областях.

Основною задачею теорії чотириполюсників є знаходження cпіввідношень між чотирма величинами: напругами на вході та виході і струмом, що тече між вхідними та вихідними затискачами. Величини, що зв’язують в рівняннях напруги та струми, називаються параметрами чотириполюсника.

Рівняння чотириполюсника представлені через Y-параметри (параметри провідності):

I₁=Y₁₁U₁+Y₁₂U₂

I₂=Y₂₁U₁+Y₂₂U₂В матричній формі система буде мати наступний вигляд:|I|=|Y|*|U|.

Представлення рівяннь через Z-параметри (параметри опорів): U₁=Z₁₁I₁+Z₁₂I₂

U₂=Z₂₁I₁+Z₂₂I₂Матрична форма запису системи: |U|=|Z|*|I|.Представлення системи через А-параметри (параметри передачі):

U₁=А₁₁U₂+A₁₂I₂

I₁=A₂₁U₂+A₂₂I₂Запис системи через Н-параметри:

U₁=Н₁₁I₁+Н₁₂U₂

U₂=H₂₁I₁+H₂₂U₂Каскадне з’днання чотириполюсників.

Тобто матриця складного чотириполюсника обчислюється за формулою: |A|=|A^I*A^II|Це правило поширюється на будь-яку кількість каскадно з’єднаних чотириполюсників. Взагалі, при каскадному з'єднанні чотириполюсників рекомендується використовувати аппарат А-матриць.

Послідовне з’єднання чотириполюсників (тобто струми протікають послідовно).Для послідовного з’єднання рекомендується використовувати Z-матрицю. Матричні рівняння додаються, а результуюча матриця |Z| буде дорівнювати: |Z|=|Z^I+Z^II|.Результуюча система буде мати вигляд:|U|=|Z^I+Z^II|*|I|=|Z|*|I|.Паралельне з’єднання чотириполюсників.Для такого вида з’єднання рекомендується використовувати апарат Y-матриць. Матричні рівняння додаються, а результуюча матриця |Y| буде дорівнювати: |Y|=|Y^I+Y^II|.Результуюча система буде мати вигляд:|I|=|Y^I+Y^II|*|U|=|Y|*|U|.Змішане послідовно-паралельне з’єднання.В цьому випадку використовують Н-матрицю, що в результаті буде дорівнювати: |Н|=|Н^I+Н^II|

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ N 27

1. Нелинейные радиоэлектронные устройства (НРЭУ).

Свойства. Режимы работы. Модели. Методы анализа

До основних нелінійних пристроїв відносять: Підсилювальні пристрої (підсилювачі), Генераторні пристрої (генератори), Перетворювачі частоти (змішувачі конвертори), Модулятори (демодулятори), Перемикачі, Атенюатори, Приймачі – передавачі.

Властивості нелінійних кіл представляють в теорії електричних кіл нелінійними системам.

Якщо електричне коло включає в себе хоча б один нелінійний елемент то дане коло вважається нелінійним.

Для оцінки властивостей нелінійних кіл використовують:

• Якісні показники

• Характеристики

• Параметри

Якісні показники (К_п)– це показники залежні від наступних змінних структури , параметрів, частоти(часу).

К_п=F(S,δ,К_сч,t[f]), де S - структура, δ - параметри, К_сч - параметри складових частин, t[f] - час(частота).

Із залежності К_п від часу випливає, що такі пристрої є динамічними (АС режим).

Відповідні динамічні властивості проявляються від статичного стану ( DC режим).

Це означає, що одні і ті самі прилади в залежності від діючого сигналу проявляють різні властивості.

Режими роботи:

3. Динамічний режим – даний режим роботи приладів і пристроїв буде описуватися диференційними, інтегральними диферинційно – інтегральними рівняннями.(Опис нелінійними рівняннями проводиться з врахуванням типу сигналу і властивостей схеми. Розглядають роботу пристроїв в лінійному і нелінійному режимах в часовій і частотній областях).

   1. Динамічний режим (часова область):

• Нелінійний режим роботи; Лінійний режим роботи;

1. Динамічний режим (частотна область):

• Лінійний режим роботи(алгебраїчні рівняння в комплексній формі, символічний метод). Нелінійний режим(операторний метод).1 діючий сигнал.2 і більше діючих сигнали.Складний модульований сигнал.

4. Статичний режим роботи.

(Теорія нелінійних кіл представляє собою математичне описання нелінійних кіл і способи вирішення отриманих математичних моделей).

2. Законы Ома и Кирхгофа. Матричное представление для различных базисов

(совокупности независимых переменных).

Закон Ома гласит:

Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к участку, и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению этого участка.

И записывается формулой:

Где: I — сила тока (А), U — напряжение (В), R — сопротивление (Ом).

Закон Кирхгофа: Первый: Алгебраическая сума токов ветвей сходящихся в одном узле цепи =0.

Второй: Алгебраическая сума напряжений ветвей в любом контуре цепи =0. .

Законы Кирхгофа: Первый закон (ЗТК, Закон токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю (значения вытекающих токов берутся с обратным знаком):

. Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает. Данный закон следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит p узлов, то она описывается p − 1уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.

Второй закон (ЗНК, Закон напряжений Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю:

для постоянных напряжений  ;

для переменных напряжений  .

Иными словами, при обходе цепи по контуру, потенциал, изменяясь, возвращается к исходному значению. Если цепь содержит   ветвей, из которых содержат источники тока ветви в количестве  , то она описывается   уравнениями напряжений. Частным случаем второго правила для цепи, состоящей из одного контура, является закон Ома для этой цепи.

Законы Кирхгофа справедливы для линейных и нелинейных цепей при любом характере изменения во времени токов и напряжений.

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ N 28

1. Метод наложения и метод эквивалентного генератора

при анализе линейных цепей.

Метод эквивалентного генератора, основанный на теореме об активном двухполюснике (называемой также теоремой Гельмгольца-Тевенена), позволяет достаточно просто определить ток в одной (представляющей интерес при анализе) ветви сложной линейной схемы, не находя токи в остальных ветвях. Применение данного метода особенно эффективно, когда требуется определить значения тока в некоторой ветви для различных значений сопротивления в этой ветви в то время, как в остальной схеме сопротивления, а также ЭДС и токи источников постоянны.

Теорема об активном двухполюснике формулируется следующим образом: если активную цепь, к которой присоединена некоторая ветвь, заменить источником с ЭДС, равной напряжению на зажимах азомкнутой ветви, и сопротивлением, равным входному сопротивлению активной цепи, то ток в этой ветви не изменится.

2. Системный подход при анализе, расчете и проектировании ЛРЭУ и НРЭУ.

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ N 29

1. Формирование математических моделей НРЭУ для различных режимов работы.

Розглянемо просте нелінійне коло.(Розглянемо статичний режим на прикладі даного кола)

Складене на основі законів Ома і Кірxгофа при вибраному базисі.

Компонентні рівняння (елементні)

Означимо як вхідну дію і рівняння компонентів.

2. 3. 4.

5. 6.

Математична модель для статичного режиму(постійного струму)

Для статичного режиму існує 2 методи:

1. Складання рівняння шляхом спрощення схеми для статичного режиму.

2. Отримання моделі з моделі для динамічного режиму. При цьому фіксуємо початкові моменті часу

2. Характеристики. Параметры. Многокаскадные усилители.

В пределах одного каскада усиления достаточно трудно совместитьмногие параметры, которые могут быть предъявлены к усилителютехническими требованиями. К числу подобных параметров можно отнести,

например: 1. Высокое входное сопротивление. 2. Низкое выходное сопротивление. 3. Желаемый коэффициент усиления. 4. Чувствительность и т.д.

В связи с этим в большинстве своем усилители стоят по многокаскадной

схеме. В этой схеме можно выделить три основных звена: 1. Входной каскад. 2. Один или несколько каскадов предварительного усиления. 3. Выходной или выходные каскады. На входной каскад возлагается: 1. Основная функция - это усиление.

2. Согласование выходного сопротивления источника сигнала с входным

сопротивлением усилительного тракта.

Под

согласованием

понимается

мероприятия

по

повышениюкоэффициента передачи входной цепи. Для этого во входных каскадахиспользуют схемные решения с повышенным входным сопротивлением. Таквключение на входе каскадаОК илиОЭ позволяет, несмотря на то, чтокоэффициент усиления каскада будет близок к1 (т.е. отсутствует усиление понапряжению), получить достаточно высокое входное сопротивлениеусилительного тракта, а коэффициент передачи входной цепи приблизить к1.

Во входном каскаде так же стремятся располагать органы управления,

например, усилением.

В ряде случаев требуется получить предельную чувствительностьусилителей. Для этого входные каскады строятся с учетом их малошумящегопостроения, например:

1. Используется малошумящие усилительные приборы и другие

компоненты.

2. Используется различные схемные ухищрения, направленные на

снижение внутренних шумов усилительного каскада.

3. Отказ от использованияМДП- транзисторов во входных каскадах.

Каскады промежуточного усиления предназначены в основном для

получения требуемого коэффициента усиления по напряжению. Исходя из

ЕКЗАМЕНАЦІЙНИЙ БІЛЕТ N 30

1. Прохождение сигналов через нелинейные цепи.

Преобразование сигналов на примере простейшей цепи с диодом.

Нелинейными называются цепи, в состав которых входит хотя бы один нелинейный элемент. Нелинейными называются элементы, параметры которых зависят от величины и (или) направления связанных с этими элементами переменных (напряжения, тока, магнитного потока, заряда, температуры, светового потока и др.). Нелинейные элементы описываются нелинейными характеристиками, которые не имеют строгого аналитического выражения, определяются экспериментально и задаются таблично или графиками. Нелинейные преобразования. На основе приближенных методов нелинейной теории колебаний, таких, как метод малого параметра, можно рассматривать нелинейные преобразования сигналов, повсеместно используемые в радиотехнике и приборостроении. Пусть внешнее воздействие на колебательную систему приводит к возникновению колебаний конечной амплитуды (нелинейных колебаний). Тогда вместо уравнения вынужденных колебаний (4.1.12), в правой части уравнения появляется нелинейная функция  , в которую, наряду с вынуждающим воздействием, входят члены, ответственные за нелинейность колебательной системы:

. Пусть точка   соответствует положению равновесия колебательной системы и находится в начале координат, т.е.

.    .                 

 .        .             

.

Первые два квадратичных члена после тригонометрических преобразований дают в решении постоянную составляющую и гармонические колебания на удвоенной частоте  , а третий (перекрестный) член - колебания на суммарной и разностной частотах   . Таким образом, если в правой части уравнения учитывать все члены разложения, то в общем решении уравнения будут присутствовать вынужденные колебания на частотах ,  при   . Гармоники с нулевой частотой   представляют собой постоянные составляющие, которые всегда присутствуют в нелинейных колебательных системах, в частности, на этом основаны диодные выпрямители переменного тока. Таким образом, на выходе нелинейной системы возникает сигнал, пропорциональный огибающейпромодулированного сигнала, то есть система позволяет выделить низкочастотную составляющую. Такой процесс в радиотехнике называется детектированием сигнала. диодная характеристика имеет плавный нелинейный характер