Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Нелинейные электрические колебания в электронной цепи. Учебное пособие
.pdf
4.4. Эквивалентные схемы трансформатора, содержащие нелинейные…
1) модифицировать традиционные RC эквивалентные схемы триодов и транзисторов, учитывать одновременно явления электростатической
и ЭМ индукции;
2) привести в однозначное соответствие различные варианты существующих эквивалентных схем ЭП при перманентно меняющейся интенсивности сигналов по критерию их импедансной совместимости с КТИ
изделий технической электроники и наноэлектроники;
3) корректно устранить известные ограничения в теории цепей
Кирхгофа, связанные с принципиальным отказом от рассмотрения геометрических размеров и формы ЭП и питающих проводников;
4) рассмотреть энергетические и конструктивные аспекты настройки
режимов ЭП в разных частотных диапазонах и целесообразности их применения в конкретных типах несущей платформы, обусловленных её основным назначением.
91
4. Теория магнитной связи участков электронной цепи
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Выделите особенности инженерного математического моделирования изделий технической электроники и наноэлектроники с помощью
феноменологического и детерминированного подхода.
2. Поясните связь теоремы Телледжена и закона сохранения энергии.
3. В чем заключается суть методов эквивалентных схем и неавтономных блоков?
4. Дайте определение теорем об активном двухполюснике и эквивалентном генераторе ЭДС.
5. Обоснуйте необходимость теорем об активном двухполюснике и эквивалентном генераторе ЭДС применения в теории электронной цепи.
6. Запишите законы Кирхгофа, теоремы Тевенена и Нортона.
7. Объясните корректность применения метода комплексных амплитуд и импедансного представления композиции сигналов.
8. Изложите в общих чертах методы гармонической линеаризации и
баланса при символьном анализе амплитудно-зависимых электрических
процессов.
9. Дайте определение понятий инвариант двух-, четырех- и многополюсник, резистивно-негатронный элемент, источник ЭДС варьируемого
типа. Объясните их отличие.
10. Опишите явления дифракции, интерференции, сигнал, компози-
ция, колебание и волна.
11. Перечислите КЧХ неавтономного блока.
12. Сформулируйте причины использования алгоритма одновременного
формирования графических и аналитических операторов электронной цепи.
13. Изложите концепции метода неавтономных блоков и обозначьте
отличие концепции и описание её критериев в теории нелинейной электрической и электронной цепи.
14. В чем заключается метод комплексных амплитуд, принцип суперпозиции?
15. Какими достоинствами обладает импедансный способ представления параметров эквивалентных схем?
16. Что такое активный и пассивный, взаимный и симметричный, проходной и неавтономный, нелинейный и линейный, однопортовый и двухсторонний и 2n-полюсник?
92
Контрольные вопросы
17. Поясните схемы прямого и обратного включение четырехполюс-
ника, входной импеданс и коэффициент передачи.
18. Зачем нужны матрицы проводимости и сопротивлений неавтоном-
ного блока?
19. Чем отличаются понятия электрическая структура и электронное
строение технического объекта в ЭМ поле?
20. Объясните требование импедансной формализации граничных
условий в электронной цепи одновременно в форме внутренней проводимости или сопротивления ПИ и ВИ.
21. Прокомментируйте применение уравнений Максвелла и Лоренца,
законов сохранения энергии и заряда, электростатической и ЭМ индукции,
Ома и Джоуля–Ленца в моделях изделий технической электроники и наноэлектроники.
22. Поясните инвариант прямого включения четырехполюсного НЭ в
электронной цепи системы ЭП.
23. Прокомментируйте модель обратного включения нелинейного че-
тырехполюсника.
24. Изобразите последовательно-параллельную эквивалентную схему
электрической структуры с обратной связью.
25. Как выглядит параллельная эквивалентная схема электронной
цепи с обратной связью?
26. Выделите особенности моделирования и практической реализации
обратной связи вакуумным микротриодом.
27. Какие свойства электронной цепи описывает показатель обратной
связи?
28. Проиллюстрируйте параллельное включение четырехполюсников
по переменному току и напряжению между собой.
29. Охарактеризуйте условия возникновения положительной обрат-
ной связи.
30. Опишите математическую модель отрицательной обратной связи.
31. Сформулируйте законы сохранения энергии и заряда, электроста-
тической и ЭМ индукции.
32. Нарисуйте резистивно-негатронную модель регенеративного
устройства на вакуумном микротриоде.
33. Что представляют собой основные уравнения четырехполюсника с
обратной связью?
93
Контрольные вопросы
34. Изобразите структурную и другие эквивалентные схемы, отображающие обратной связи в электронной цепи.
35. Запишите коэффициент передачи напряжения и тока при прямом и
обратном включении составного НЭ.
36. Объясните роль показателя степени обратной связи в теории электронной цепи.
37. Охарактеризуйте коэффициент передачи мощности при прямом и
обратном включении составного НЭ.
38. Изобразите структурную схему автоколебательной цепи, и поясните свойства её элементов.
39. Для чего необходима мгновенная сосредоточенная эквивалентная
схема электрической структуры системы ЭП и проводников?
40. Уточните взаимосвязь N-образной ВАХ ЭП с отрицательной и положительной проводимостью резистивно-негатронного НЭ.
41. Сформулируйте импедансное условие резонанса в одно- и многомодовых цепях,
42. Какая модель описывает самовозбуждения колебаний в триодном
устройстве?
43. В чем состоит различие схем автогенератора и генератора колебательной энергии?
44. Чем отличаются линейное и нелинейное дифференциальные уравнения мгновенной модели регенеративного устройства?
45. Изложите концептуальная модель обмена колебательной энергией в
постоянном и переменном электрическом поле вакуумного триода.
46. Нарисуйте временные диаграммы тока и напряжения на электродах триода.
47. Запишите дифференциальное уравнение сосредоточенной макромодели триодного автогенератора в режиме малого и большого сигнала.
48. Поясните условие самовозбуждения гармонических колебаний в
неавтономном блоке.
49. Чем характеризуется электрическое равновесие в электронной
цепи?
50. Каким образом детерминируются ПИ и ВИ ЭМ поля в изделиях
технической электроники и наноэлектроники?
51. Какой электрический процесс формализуется понятием сигнал?
94
Контрольные вопросы
52. Что такое диагностика и чем она отличается от идентификации?
53. В чем заключаются отличия математических моделей, используе-
мых в физической и технической электронике и наноэлектронике.
54. В чем заключается актуальность использования метода эквива-
лентных схем для магнитно-связанных участков электронных цепей?
55. Обоснуйте необходимость символьного анализа нелинейных ЭМ
процессов в индуктивных контурах электронной цепи.
56. Дайте определение понятий индуктивность, потокосцепление и
полный магнитный поток.
57. Чем отличаются понятия: поток самоиндукции, взаимоиндукции и
рассеяния?
58. Изобразите и прокомментируйте схемы согласного (а) и встреч-
ного (б) соединения индуктивных элементов электронной цепи.
59. Нарисуйте и поясните векторные диаграммы тока и напряжения в
магнитно-связанной электронной цепи.
60. Зачем необходимо преобразовывать геометрию эквивалентных
схем индуктивно связанных цепей?
61. Запишите уравнения Кирхгофа для магнитно-связанных участков
электронных цепей.
62. Изложите алгоритм моделирования трансформаторов напряжения
и сопротивления.
95
Контрольные вопросы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В учебном пособии изложен инженерный подход к описанию систем
дискретных ЭП с электростатическим управлением, образованных изотропным и направленным ЭМ излучением питающих проводников. Он
ориентирован на исследование существующих конструкций РЭА и ЭВА с
энергетической точки зрения без изменения технологии ее производства
методом неавтономных блоков. Математическое моделирование взаимодействующих ЭП базируется на совокупности электро- радиотехнических
методов – эквивалентных схем и синусоид, комплексных амплитуд и гармонической линеаризации для символьного анализа композиции сигналов
между ними.
Актуальность излагаемой методики изучения самопроизвольно возникающих или специально создаваемых кондуктивных и беспроводных обратных связей обусловлена некорректностю применения принципа
суперпозиции для формулировки принципов аналитического расчета автоколебательного режима резистивно-негатронной цепи. Электрическое равновесие цепи определяется на основе матричного описания уравнений
Кирхгофа и Телледжена, законов электростатической и ЭМ индукции, поэтапного определения граничных условий в импедансном виде. В этом случае матрицы наглядно иллюстрируют общие требования к внешним
характеристикам изделий технической электроники и наноэлектроники исходя из идеализированного поведения смежных фрагментов, интегрированных магнитным полем в единое целое.
На начальном этапе теория нелинейных двух-четырех и многополюсников не конкретизирует внутреннее устройство неавтономных блоков, создаваемое положительными и отрицательными обратными связями
соседних ЭП. Дело в том, что энергетическое состояние блока перманентно
меняется при композиции интенсивности воздействия и откликов зависимых первичного и составного вторичного источников. Кроме этого, определение его стационарного строения усложняется неоднозначностью
критериев физической реализуемости при формировании сосредоточенных
моделей индуктивно-связанных участков. Именно поэтому элементы матриц неавтономного блока определяются не только путем интуитивного
96
Заключение
задания фиксированной топологии, создаваемой питающими проводами,
но и поэтапным синтезом его эквивалентных схем по переменному току и
напряжению. Графические и аналитические операторы электронной цепи
корректно и наглядно прогнозируют конфигурацию деталей и желаемое
поведение данного узла конструкции, исходя из задач оптимизации электрической структуры РЭА и ЭВА различного назначения. На примере концептуальной модели триодного регенеративного устройства рассмотрен
обмен энергией между постоянным и переменным электрическим полем в
режимах самовозбуждения и рекуперации, усиления и генерации сигналов
в случае трансформаторной обратной связи.
Методология применения метода неавтономных блоков, излагаемая
в учебном пособии, необходима для обоснования этапов проектирования
аналоговых и цифровых ИС ГГц и ТГц диапазонов, имеющих минимальное
энергопотребление и нагрев, реализации новой технологии радиолокационных покрытий для морских и наземных, воздушных и космических объектов в виде переизлучающих АФАР, конформных их несущей платформе.
97
Заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Волощенко, П. Ю. Методология математического моделирования нелинейных волновых и колебательных электрических процессов в изделиях когерентной радио-, микро- и наноэлектроники [Текст] /
П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко. – Таганрог: Издательство ЮФУ,
2013. ‒ 110 с.
2. Волощенко, П. Ю. Основы теории одномерной нелинейной электриче-
ской и электронной волновой цепи [Текст]: учебное пособие для магистратуры / П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко. – Таганрог:
Издательство ЮФУ, 2015. ‒ 100 с.
3. Волощенко, П. Ю. Электро- и радиотехнические модели технологии ко-
герентной электроники [Текст] / П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко. –
Таганрог: Издательство ЮФУ, 2016. – 110 с.
4. Волощенко, П. Ю. Основы теории цепей: одномерная нелинейная электрическая и электронная волновая цепи [Текст]: учебное пособие для
академического бакалавриата / П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко. –
Москва: Юрайт, 2016. – 101 с. – Серия: Университеты России.
5. Волощенко, П. Ю. Моделирование электронных компонентов инте-
гральных схем методами теории электрических цепей [Текст]: учебное пособие/ П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко. – Ростов-на-Дону;
Таганрог: Издательство ЮФУ, 2017. – 102 с.
6. Волощенко, П. Ю. Моделирование нелинейных электрических процессов в элементах электронной волновой цепи [Текст]: учебное пособие/ П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко. – Ростов-на-Дону;
Таганрог: Издательство ЮФУ, 2018. – 116 с.
7. Волощенко, П. Ю. Моделирование переноса электрических зарядов в
электровакуумных приборах с электростатически управлением [Текст]:
учебное пособие / П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко. – Ростов-наДону; Таганрог: Издательство ЮФУ, 2019. – 110 с.
8. Волощенко, П. Ю. Исследование характеристик двухэлектродной
лампы и ограничителя электрических колебаний на вакуумном диоде
[Текст] / П. Ю. Волощенко. – Таганрог: ТРТИ, 1991. – 20 с.
9. Волощенко, П. Ю. Исследование электронной эмиссии в вакуумном ди-
оде [Текст] / П. Ю. Волощенко. – Таганрог: ТРТУ, 1994. – 41 с.
98
Список литературы
10. Волощенко, П. Ю. Исследование характеристик трехэлектродной
лампы и генератора на вакуумном триоде. №1926 [Текст]/ П. Ю. Волощенко, – Таганрог: ТРТИ, 1992. – 34 с.
11. Волощенко, П. Ю. Исследование характеристик многоэлектродных
ламп и усилителя на вакуумном пентоде. №2161 [Текст] / П. Ю. Волощенко. –Таганрог: ТРТУ, 1994. – 25 с.
12. Волощенко, В. Ю. Физика СВЧ. Микроволновые электронные приборы [Текст]: учебное пособие / В. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко. – Таганрог: ТРТУ, 2000. – 140 с.
13. Волощенко, П. Ю. К анализу неоднородных активных линий СВЧ
[Текст] / П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко // Сборник ВИМИ "РИПОРТ". – Москва, – 1976. – № 15. – 8 с. Деп. ЦНИИ "Электроника",
№4187/76.
14. Волощенко, П. Ю. К теории неоднородных активных линий СВЧ с нелинейной утечкой [Текст] / П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко // Элементы радиоприемных устройств: Межвуз. темат науч. сб. Таганрог.
радиотехн. ин-та им. В. Д. Калмыкова. – Таганрог, 1977. – Вып.1. –
С. 58–67.
15. Voloshchenko, P. Yu., Voloshchenko, Yu. P. Researching the phenomenon
of nonlinear diffraction in structure of microwave integrated circuits // International Conference on “Physics and Mechanics of New Materials and
Their Applications” (PHENMA 2020) Abstracts & Schedule. Kitakyushu,
Japan, –2020.
16. Voloshchenko, P. Yu., Voloshchenko, Yu. P. Topology synthesis of integrated circuits of the giga and terahertz range by the method of non-autonomous blocks // International Conference on “Physics and Mechanics of
New Materials and Their Applications” (PHENMA 2020) Abstracts &
Schedule. Kitakyushu, Japan, – 2020.
17. Voloshchenko, P. Yu., Voloshchenko, Yu. P. Analysis of the Controlled Interference Phenomena in Logical Element of Giga and Terahertz Ranges //
International Conference on “Physics and Mechanics of New Materials and
Their Applications” (PHENMA 2019) Abstracts & Schedule. Hanoi, Vietnam, November 7–10, 2019. – Hanoi:Publishing house for science and
technology. –2019. – С. 334–335.
18. Voloshchenko, P. Yu., Voloshchenko, Yu. P. Study of the Amplitude Modulation of Signal Phase in Microwave Microvacuum Gate// International
99
Список литературы
Conference on “Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications” (PHENMA 2019) Abstracts & Schedule. Hanoi, Vietnam, November 7–10, 2019. – Hanoi:Publishing house for science and technology. –
2019. – С. 335–336.
19. Voloshchenko, P. Yu., Voloshchenko, Yu. P. Studying the signal phase at
the gate of giga- and terahertz ranges // Physics and Mechanics of New
Materials and Their Applications (PHENMA 2018) Abstracts & Schedule.
Busan, Republic of Korea, 09–11 августа 2018 г. – Busan: Korea Maritime
and Ocean University, 2018. – С. 379–380.
20. Voloshchenko, P. Yu., Voloshchenko, Yu. P. Researching the transformation of
signal amplitude in the microwave logical element // Physics and Mechanics of
New Materials and Their Applications (PHENMA 2018) Abstracts & Schedule. Busan, Republic of Korea, 09–11 августа 2018 г. – Busan: Korea Maritime and Ocean University, 2018. – С. 377–378.
21. Voloshchenko, P. Yu., Voloshchenko, Yu. P. Modeling the current-voltage
characteristics of microwave semiconductor structures// Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications (PHENMA 2018) Abstracts
& Schedule. Busan, Republic of Korea, 09–11 августа 2018 г. – Busan: Korea Maritime and Ocean University, 2018. – С. 376–377.
22. Волощенко, Ю. П. Алгоритмы анализа волновых процессов в длинной
линии с активными нелинейными двухполюсниками [Текст]: автореф.
дис. ... канд. техн. наук / Ю.П. Волощенко, – Новочеркасск, 2009, – 20 с.
23. Волощенко, А. П. Моделирование и обработка сигналов для акустических приборов и систем [Текст]: учебное пособие / А. П. Волощенко,
П. Ю. Волощенко. – Ростов-на-Дону; Таганрог: Издательство ЮФУ,
2020. – 100 с.
24. Волощенко, П. Ю. Инвариантное моделирование систем электронных
приборов и питающих проводников в интегральных схемах СВЧ
[Текст] / П. Ю. Волощенко, Ю. П. Волощенко // Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития: материалы
XXVII научной конференции. – Ростов-на-Дону; Таганрог:Издательство ЮФУ, 2020. – С. 84–86.
25. Волощенко, П. Ю. Экспериментальное исследование регенеративного
вторичного источника СВЧ энергии [Текст] / П. Ю. Волощенко,
Ю. П. Волощенко //Известия высших учебных заведений. Электромеханика. – 2020. Т. 63. – № 4. – С. 84–89.
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]