ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие
6
1.
Электрические цепи
1.1.
Ток, напряжение, мощность и энергия
1.2.
Элементы электрических цепей и их
уравнения
1.3.
Электрическая цепь и уравнения соединений
2.
Цепи при гармоническом воздействии
2.1.
Гармоническое колебание и комплексная
амплитуда
2.2.
Уравнения элементов в комплексной
форме
2.3.
Уравнения соединений в комплексной
форме
2.4.
Мгновенная, активная, полная и реактивная
мощности
3.
Методы анализа сложных электрических
цепей
3.1.
Особенности анализа сложных цепей
3.2.
Метод узловых напряжений
3.3.
Метод контурных токов
3.4.
Свойства линейных цепей
4.
Четырехполюсники, фильтры и длинные
линии
4.1.
Четырехполюсники
4.2.
Электрические фильтры
4.3.
Длинные линии и телеграфные уравнения
4.4.
Коэффициент отражения, стоячие и
смешанные волны
5.
Сигналы и их спектры
5.1.
Линейные пространства и понятие спектра
сигнала
5.2.
Спектр периодического сигнала
5.3.
Спектр непериодического сигнала и
преобразование
ЛапласаЧасть I. Цепи, сигналы, электроника и схемотехника
5.4. Преобразование сигналов в линейной цепи
5.5. Модулированные сигналы и их спектры
8
8
8
11
16
24
24
26
31
34
40
40
41
45
49
56
56
62
70
76
83
83
88
92
100
104
6.
Полупроводниковые приборы
6.1.
Электронно-дырочный переход и
полупроводниковые
диоды
6.2. Биполярные транзисторы
6.3. Полевые транзисторы
7. Электронные усилители и преобразователи сигналов
114
114
123
129
137
7.1. Три основные схемы усилителей на транзисторах137
7.2. Резистивный и резонансный усилители145
7.3. Обратная связь в усилителях151
7.4. Операционный усилитель и аналоговый перемножитель ...156
8. Нелинейные преобразования сигналов
,
167
167
173
179
184
192
192
196
202
208
213
218
218
224
228
233
8.1. Нелинейный элемент и воздействие на него одного
сигнала
8.2. Воздействие на нелинейный элемент двух сигналов
8.3. Автогенераторы гармонических колебаний
8.4. Стационарный режим автогенератора
9. Импульсные и цифровые устройства
9.1. Импульсные сигналы и электронный ключ.
9.2. Базовые логические элементы
9.3. Комбинационные устройства
9.4. Триггеры
9.5. Счетчики и регистры
10. Цифровая обработка сигналов
10.1. Дискретизация и квантование
10.2. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые
преобразователи
10.3. Цифровые фильтры
10.4. Дискретное преобразование Фурье
Часть II. Практикум на Electronics Workbench
Введение
Краткие сведения о программе Electronics Workbench
Структура программы моделирования
Интерфейс программы Electronics Workbench
240
240
241
241
243
Создание
схемы
Контрольно-измерительные
приборы
Анализ
схем
Задания
на моделирование
1.
Уравнения элементов и уравнения
соединений
2.
Метод комплексных амплитуд
3.
Анализ сложных цепей
4.
Параметры и функции четырехполюсника
5.
Частотные характеристики фильтров
6.
Процессы в длинных линиях
7.
Спектры периодических сигналов (ряд
Фурье)
8.
Метод ряда Фурье
9.
Метод интеграла Фурье
10.
Метод преобразования Лапласа
11.
Спектры модулированных сигналов
12.
Характеристики диодов
13.
Параметры и характеристики транзисторов
14.
Усилитель на биполярном транзисторе
15.
Усилитель на полевом транзисторе
16.
Усилитель на операционном усилителе
17.
Резонансный усилитель
18.
Умножение частоты
19.
Амплитудная модуляция
20.
Автогенератор на операционном усилителе
21.
Дешифратор
22.
Счетчик
23.
Цифро-аналоговый преобразователь
24.
Аналого-цифровой преобразователь
Литература
245
248
254
258
258
259
261
262
266
267
268
270
272
274
275
277
279
281
283
284
286
287
289
291
293
296
297
299
302
Предисловие
Предисловие
В
последние годы прогресс в области
обработки и передачи ин-
формации связан, в основном, с применением вычислительной техни-
ки. Сегодня компьютеры стали одними из самых массовых радиоэлек-
тронных устройств. С их помощью решаются сложные задачи по
обработке звуковых, телевизионных, цифровых и других сигналов. В
состав современных компьютеров включаются разнообразные
устройства усилительной, преобразовательной, радиоприемной и
цифровой техники.
В связи с этим возникает задача подготовки специалистов по ин-
форматике со знаниями в области радиоэлектроники — науки, свя-
занной с применением электрического тока и радиоволн для передачи,
приема и первичной обработки электрических сигналов.
Особенно актуальны знания в области радиоэлектроники для под-
готовки студентов в области информационной безопасности и экс-
плуатации современных компьютеров. От выпускников по таким спе-
циальностям требуются знания элементной базы, современных
аналоговых и цифровых радиоэлектронных устройств, измерительной
техники. Они должны иметь представления о современных информа-
ционных сигналах, знать законы их преобразования и способы пере-
дачи сигналов в радиоэлектронных устройствах и линиях связи, иметь
навыки экспериментальных исследований и т. п.
В отечественной и зарубежной литературе имеется большое число
монографий и учебников, содержащих изложение основ теории сиг-
налов, электрических цепей, аналоговых и цифровых радиоэлектрон-
ных устройств [1-11]. Данное пособие в основном следует вырабо-
танной в этих книгах методике изложения основ радиоэлектроники.
Особенностями пособия являются: выбор содержания тем и после-
довательности их изложения с учетом принципов построения инфор-
мационных систем, подбор примеров по компьютерной тематике и
включение в состав пособия согласованного с лекциями практикума
по схемотехническому моделированию.
Моделирование на электронных вычислительных машинах (ЭВМ)
широко используется в радиоэлектронике. Моделирование в этом
случае выступает как некоторое упрощение и идеализация процессов,
протекающих в радиоэлектронном устройстве. С другой стороны, мо-
Предисловие
делирование
позволяет обобщить громадный фактический
материал,
проанализировать
сложные взаимосвязи между различными
элемен-
тами
радиоэлектронных систем и устройств,
использовать разнооб-
разную
элементную базу и т. п.
В
вузах программы машинного моделирования
позволяют совер-
шенствовать
учебный процесс, развивать умения и
навыки исследова-
тельской
работы, интенсифицировать индивидуальную
и самостоя-
тельную
работу студентов. Современные программы
моделирования
знакомят
студентов с элементами проектирования
радиоэлектронной
аппаратуры,
с разнообразной и обширной элементной
базой. Каждый
обучающийся
может использовать набор основных
контрольно-
измерительных
приборов. При наличии ЭВМ можно
самостоятельно
обучаться
в домашних условиях. Отметим, что
компьютеризирован-
ный
практикум не заменяет, а дополняет
обычный лабораторный
практикум.
В
последнее время появилось несколько
книг, посвященных про-
граммам
моделирования и программе Electronics
Workbench, широко
используемой
в учебном процессе [15-19]. В этих книгах
содержится
большое
количество примеров использования
моделирующих про-
грамм,
описаны результаты моделирования
большего числа схем с
использованием
разнообразных радиоэлементов.
Цель
написания и включения в состав пособия
практикума на Elec-
tronics Workbench заключалась в том, чтобы помочь студенту доста-
точно глубоко и полно освоить основные теоретические положения
курса. Поэтому в практикум на Electronics Workbench включено отно-
сительно небольшое число избранных заданий по моделированию
электрических цепей и электронных схем. Методически отработанный
набор заданий облегчает студентам последовательное усвоение слож-
ных вопросов дисциплины. Задания подобраны так, чтобы студент
мог изучить основные явления и процессы, протекающие в радиоэлек-
тронных цепях и устройствах. Эти явления и процессы изучаются с
использованием схем, наиболее часто встречающихся на практике.
В пособии принята нумерация формул, рисунков и таблиц внутри
каждого параграфа. При ссылке на формулу, рисунок или таблицу из
другого параграфа или другой главы указываются номера глав и па-
раграфов.
