Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

билеты эиэ 1-40

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

15.03.2015

Размер:

876.07 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 86 7 8 > Следующая >>>

Билет 31.

Полосовые фильтры и заграждающие фильтры.

Полосовой фильтр

Принципиальная схема полосового фильтра имеет вид:

С1/2

2L1

С1/2

= j(ωL −

)

L2 C2

или

ωC

(ωL

− 1

)

ωC2

= jρ (

−

ωР1 )

Z2 =

ρ2

Р2

) .

ωР1

−

ωР2

Примем ωР1 =ωР 2

=ω0

и L1C1 = L2 C2 .

= jρ (

− ω0 )

Z2 =

ρ2

Тогда

) .

ω0

−

ω0

Найдем граничные частоты.

ρ1

ω0

ρ1

ω0

Для этого запишем chΓ = 1−

(

−

(

−

)2 .

2ρ2

ω0

4Z2

4ρ2

ω0

Найдем граничные частоты.

L C C

L C

Так как

ρ 2

C1 L2

C12 L2C2

то

− ω0 )2

ω0 = ±2

−

= −

(

= −1

−

откуда

ω 2

− ω02

= ±2ω0ω

или ω 2

ω − ω02

= 0 .

L1C2

Решая полученное квадратное уравнения и отбрасывая решения с отрицательным знаком, как не имеющие физического смысла, получаем


ωГР1	= ωB =	1				+	1				+		1				,		(2.2.50)
		L C					L C
									2				L C		2
		1			1		1						1
													1
ωГР2	=ωH =		1			+	1					−						.	(2.2.51)
				L C				L C		2				L C		2
		1			1		1						1

Перемножая (2.2.50) и (2.2.51), получаем

ωB × ωH =

= ω02 .

L1C1

В полосе прозрачности характеристика затухания фильтра α = 0, а в полосе

заграждения

α = arch

1 −

(

− ω0

2C1

ω0

В полосе заграждения фазовая характеристика фильтра β = -π при ω<ωН и

β = π при ω>ωВ, а в полосе прозрачности

β = arccos[1−

(

−

ω0 )2

]

(2.2.52)

2C1

ω0

Графики α и β в зависимости отω приведены на рис.2.25.

ωГР1

ωГР2

ωГР1

а)

ωГР2

б)

Рис.2.25.Амплитудно-частотная (а) и фазочастотная (б)

характеристики полосового фильтра.

В режиме холостого хода, т.е. при

ZН = ∞, передаточная характеристики полосового

фильтра будет иметь вид:

T( jω ) =

ρ1

ω0

2Z2

, а с учетом

2Z2

= −

2ρ2

(

ω0

− ω )

(2.2.53)

T ( jω) =

1−

(

−

ω0

)

2 .

(2.2.54)

График амплитудно-частотн0й характеристики в режиме холостого хода приведены на

рис.2.26.

Rн=Ropt

Rн=∞

Т(ω)

ωН	ω
	ωв

Рис.2.26. Амплитудно-частотные характеристики полосового фильтра.

2.2.3.4. Заграждающий фильтр

Принципиальная схема заграждающего фильтра имеет вид:

L1/2	L1/2
2С1	2С1
	L2
	С2

Z1 =

L1 C

j(ωL −

)

ωC1

или

ρ1

Z1 =

Z2 = jρ2 (

−

ωР2 ) .

ωР1

−

)

ωР2

Примем ωР1 =ωР 2

=ω0

и L1C1 = L2 C2 .

Z1 =

ρ1

= jρ2 (

−

ω0 ) .

Тогда

ω0

)

−

ω0

Найдем граничные частоты.

chΓ = 1−

ρ1

Для этого запишем

ω0

4Z2

2ρ2 (

− ω )

ω0

L C C 2

L C

Так как

1 1

ρ 2

C12 L2C2

C1 L2

то

−

= −

= −1

− ω0

= ±

4Z2

4C2 (

−

ω0

)

откуда

ω0

2 C2

и Z2 = j(ωL2 − 1ωC2 )

ρ1

4ρ2 ( ω − ω0 )2 .

ω 0 ω

ω 2 − ω02 = ±	ω0ω	C1	или ω 2	1	ω −ω02 = 0 .

	2	C2		2 L1C2


ωГР1 =ωB =	1			+		1				+			1				,		(2.2.59)
ωГР1 =ωB =	L C			+	16L C			2		+		4	L C		2		,		(2.2.59)
	L C				16L C							4	L C
	1		1			1							1
													1
ωГР 2 =ωH =		1		+			1				−		1					.	(2.2.60)
ωГР 2 =ωH =		L C		+		16L C			2		−	4		L C		2		.	(2.2.60)
	1		1			1			2				1			2

Перемножая (2.2.59) и

(2.2.60), получаем

ωB

× ωH

= ω02 .

L1C1

В полосе прозрачности характеристика затухания фильтра α = 0, а в полосе

заграждения

α =arch

1 −

2C (

−

0 )2

Вполосе заграждения фазовая характеристика фильтра β = -π при ωн<ω<ω0 и

β= π при ω0< ω<ωВ, а в полосе прозрачности

β = arccos[1−		C2					]

	2C (	ω		−	ω0	)2
		ω
1			0		ω

Графики α и β в зависимости отω приведены на рис.2.27.

αβ

				π		ωГР2	ω
						ωГР2	ω
			ω	-π	ωГР1
0	ωГР1	ω0	ωГР2	-π
0	ωГР1	ω0	ωГР2		б)
		а)			б)
	Рис.2.27. Амплитудно-частотная (а) и фазочастотная (б)
		Характеристикиp заграждающего фильтра.

В режиме холостого хода, т.е. при ZН = ∞, передаточная характеристики полосового фильтра будет иметь вид:

= −

ρ1

T( jω ) =

, а с учетом

2Z2

ρ2

(

−

ω0

)

2Z2

ω0

T ( jω) =

1−

(2.2.61)

2C (

−

ω0

График амплитудно-частотных характеристик в режиме холостого хода приведены на рис.2.28.

Т(ω)	Rн=Ropt	Rн=∞
Т(ω)

ωН	ω
	ωв
Рис.2.28. Амплитудно-частотные характеристики заграждающего фильтра.

Билет 32. Акустоэлектроника. Общие положения.

Исследованием и разработкой фильтров на поверхностных акустических волнах занимается одно из новых направлений электроники акустоэлектроника.

Акустоэлектроникой называется область радиоэлектроники, которая на основе распространения акустических волн в твёрдых или жидких материалах, взаимодействия этих волн с другими типами возмущений (носители заряда, электромагнитные волны, световые волны) занимается исследованиями и разработкой приборов и устройств преобразования сигналов.

Акустоэлектроника подразделяется на:

–акустоэлектронику поверхностных волн;

–акустоэлектронику объёмных волн;

–акустооптику;

–магнитоакустику.

Устройства на ПАВ обладают рядом существенных преимуществ:

−малыми габаритами и весом;

−позволяют разрабатывать устройства с уникальными амплитудно-частотными и фазочастотными характеристиками (сколь угодно близкими даже к физически нереализуемым цепям);

−обладают высокой температурной стабильностью;

−технология их изготовления совпадает с технологией изготовления интегральных схем;

−в массовом производстве стоимость этих устройств приближается к стоимости материалов, из которых они изготовлены,

−частотный диапазон устройств лежит в пределах 10 МГц – 3ГГц.

Билет 33. Поверхностные акустические волны (ПАВ). Типы ПАВ.Характеристики.

Поверхностные акустические волны (ПАВ) обладают следующими основными характеристиками:

∙90 % энергии волны сосредоточено в узком приповерхностном слое материала, в котором распространяется волна;

∙распространяются только в твёрдых материалах;

∙скорость распространения ПАВ лежит в пределах 1,5 – 4 км/сек, т.е. приблизительно на 5 порядков меньше скорости распространения электромагнитных колебаний, что позволяет существенно уменьшить габариты

устройств преобразования сигналов. Поверхностные акустические волны делятся на:

∙рэлеевские

–имеют две компоненты смещения (продольную и вертикальную составляющие),

–зависимость амплитуды смещения частиц среды от глубины проникновения имеет экспоненциальный характер,

–90 % энергии сосредоточено в приповерхностном слое толщиной, равной длине волны

λ,

–распространяются только в изотропных твёрдых материалах.

∙Обобщённые рэлеевские

–имеет две компоненты смещения (продольные и вертикальные сдвиговые составляющие),

–зависимость амплитуды смещения частиц от глубины имеет экспоненциальный осциллирующий характер,

–90 % энергии сосредоточено в приповерхностном слое толщиной, равной длине волны

λ,

–распространяются в анизотропных твёрдых материалах.

∙Пьезоэлектрические

–распространяется только в пьезоэлектрических кристаллах,

–имеет три компоненты смещения (одну продольную, две сдвиговые) и одну компоненту электрического поля,

–90 % энергии в приповерхностном слое толщиной, равной длине волны λ,

–распространяются только в пьезоэлектрических твёрдых материалах.

∙Волны Гуляева-Блуштейна

–имеет только одну компоненту смещения (горизонтальносдвиговую, т.е. направленную вдоль поверхности и перпендикулярно направлению распространения),

–зависимость амплитуды смещения частиц среды от глубины проникновения имеет экспоненциальный характер,

–90 % энергии сосредоточено в приповерхностном слое толщиной равной 100 длин волн,

–распространяются только в некоторых направлениях пьезоэлектрических твёрдых материалов.

∙Поверхностные волны Лява

–распространяются только в плёнке, нанесённой на поверхность твёрдого материала,

–имеет две поперечные компоненты смещения,

–обладают дисперсией, т.е. скорость распространения зависит от частоты.

Билет 34.

Материалы, используемые в устройствах ПАВ.

1) пьезокварц: Si O2

∙ скорость распространения поверхностных волн v S = 3 ,1 ÷ 3 ,2 км c ;

∙квадрат электромеханической связи k 2 – показывает долю преобразованной

механической энергии относительно подведённой электрической k 2 = 0 ,0016 ;

∙температурный коэффициент задержки 10 −6 1 0 С .

2)ниобат лития Li Nb O3

∙скорость распространения поверхностных волн vS = 3,2 ÷ 3,5 кмc ;

∙квадрат электромеханической связи k 2 = 0,04 ¸ 0,06 ;

∙температурный коэффициент задержки (1 ¸5) ×10−5 1 0С .

3)танталат лития Li Ta O3

∙	скорость распространения v S = 3 ,3 ÷ 3 ,6		км c ;
∙	квадрат электромеханической связиk 2 = 0 ,03			¸0 ,05 ;
∙	температурный коэффициент задержки (1 ¸ 5 ) ×10 −5 1 0 С .
	4)	германат висмута: Bi12 Ge O 20
∙	скорость распространения v S = 1,6 ÷1,8		км c ;
∙	квадрат электромеханической связи k 2		= 0 ,02 ¸0 ,03 ;
∙	температурный коэффициент задержки 10 −4			1 0 С .
∙	v S	приблизительно в 2 раза меньше,		поэтому размеры устройств могут
	получиться меньше, но у них будет недостаток: боязнь термоударов.
	5)	пьезоэлектрическая керамика
∙	скорость распространения v S = 2 ,8 ÷ 3 ,2		км c ;
∙	квадрат электромеханической связи k 2 = 0 ,04			¸0 ,06 ;
∙	температурный коэффициент задержки n ×10 −4 1 0 С ;

∙диапазон частот от 1МГц до 50 МГц.

6)лангасит, ланганит, лангатаг

∙	скорость распространения v S = 3 ,8 ÷ 4 ,0 км c ;
∙	квадрат электромеханической связи k 2 = 0 ,08	¸0 ,12 ;
∙	температурный коэффициент задержки 10 −5	1 0 С .

Все эти материалы, за исключением кварца, в природе не встречаются, а выращиваются искусственно.

Билет 35. Встречно-штыревой преобразователь ПАВ с одинарными и с сдвоенными электродами.

∙	Встречно-штыревой преобразователь (рис.2.30).
	а)		d				б)	2	1
Вход
	+	−	+	−	+	−	+
	−	+	−	+	−	+	−	+
Рис.2.30. Конструкция встречно-штыревого преобразователя

На рисунке 1 – пьезоэлектрическая пластина, 2 – элементы встречно-штыревого преобразователя, а – стрелка указывает направление электрического поля при положительной полуволне входного напряжения, б – стрелка указывает направление электрического поля при отрицательной полуволне входного напряжения.

Наибольшая эффективность возбуждения и приёма ПАВ имеет место на частоте акустического синхронизма f 2 ×n +1 , которая определяется как

f2n+1	=	VS	(2n +1),	где n = 0,1,2,3,...	(2.3.2)
		2d

Величина d определяется следующим образом:

	vS			vS		λ0
f0 =		;	d =		=		.	(2.3.3)
				2 × f0		2
	2 × d

При приложении к встречно-штыревому преобразователю переменного электрического напряжения на поверхности подложки в области преобразователя возникают переменные во времени и пространстве электрические поля, которые, взаимодействуя с поверхностью пьезоэлектрической пластины, возбуждают в ней поверхностную акустическую волну.

Преимущества:

−эффективность преобразователя значительно выше, чем у однофазного преобразователя;

−входная ёмкость ниже, чем у однофазного многоэлементного преобразователя;

−значительно улучшается возможность согласование со смежными электронными цепями.

Недостатки:

−малейшее замыкание соседних электродов выводит преобразователь из строя;

−большой уровень паразитных сигналов (типа тройной проход). Уровень паразитных сигналов зависит от соотношения ширины электрода к периоду преобразователя, но нигде не уменьшаются до нуля (ноль – при бесконечно узком зазоре).

∙Встречно-штыревой преобразователь со сдвоенными электродами (рис.2.31)

d	2	1
Вход

Рис.2.31. Конструкция встречно-штыревого преобразователя со сдвоенными электродами (1 – пьезоэлектрический звукопровод, 2 – встречно штыревой преобразователь со сдвоенным электродом).

f2n+1	=	VS	(2n +1),	где n = 0,1,2,3,...	(2.3.4)
		4d

Величина d определяется следующим образом

f0 =	VS	,	d =	VS	=	λ0	.	(2.3.5)
	4d			4d		4

Преимущества:

−эффективность преобразователя значительно выше, чем у однофазного многоэлементного преобразователя;

−входная ёмкость ниже, чем у однофазного многоэлементного преобразователя;

−отсутствие паразитного сигнала типа тройной проход.

Недостатки:

−одно замыкание между соседними электродами выводит преобразователь из строя;

−требует высокую технологичность изготовления

−разрешающая способностьтехнологическогообеспечения 0,7мкм

Все вышеперечисленные преобразователи ПАВ подразделяются на эквидистантные и неэквидистантные:

∙Эквидистантные - это преобразователи, период элементов которых постоянен вдоль преобразователя;

∙Неквидистантные – это преобразователи, период элементов которых непостоянен вдоль преобразователя.

Билет 362. Веерный многоэлементный преобразователь ПАВ.

Рис.2.32.

Конструкция

веерного

встречно-штыревого

dmax

преобразователя (1 – пьзоэлек-

трическая пластина, 2 - веерный

преобразователь, 3 – переменный

d min

по

апертуре

период

преобразо-

вателя).

Период электродов, как правило, меняется по линейному закону вдоль апертуры

преобразователя. Под апертурой преобразователя понимается длина перекрытия соседних

электродов преобразователя.

v S

Полоса пропускания веерного преобразователя

f = f max

− f min ,

f max =

× d min

v S

f min =

2 × d max

Огибающая импульсной характеристики веерного преобразователя пропор-циональна

Sinx

, а частота заполнения

f0 = fmax + fmin .

Импульсная характеристика веерного преобразователя приведена на рис.2.33.

g(t)

Рис.2.33. Импульсная характеристиква веерного

встречно-штыревого преобразователя.

Амплитудно-частотная характеристика приведена на рис.2.34.

Т(ω)

ω0

Рис.2.34. Амплитудно-частотная характеристика веерного преобразователя.

Геометрия преобразователя (изменение периода элементов, их длины, порядок подключения к верхней и нижней шине преобразователя) полностью определяется

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 86 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
01.05.202541.23 Кб4билеты по материаловедению.docx
#
16.08.2019307.2 Кб45Билеты по ТУ1.doc
#
21.09.2019145.41 Кб26билеты по физе с 40 по 44.doc
#
01.07.202554.35 Кб1билеты по ЭБ.docx
#
01.07.202594.9 Кб3билеты по ЭБ.docx
#
15.03.2015876.07 Кб23билеты эиэ 1-40.pdf
#
15.03.2015308.86 Кб68Билеты1 - саша.docx
#
15.03.2015763.05 Кб29билеты_41_81.pdf
#
01.03.2025121.92 Кб4билеты_все.docx
#
07.05.2019123.81 Кб52Биология животных 7.docx
#
25.11.2018941.57 Кб26Блин.doc