7. Оконечные усилительные каскады.

Требования, предъявляемые к оконечным каскадам и особенности их анализа, вызванные большим уровнем входного сигнала. Особенности ручного и компьютерного анализа каскадов.

Режимы работы транзисторов в усилительных каскадах. Однотактный трансформаторный оконечный усилитель. Построение выходных нагрузочных характеристик по постоянному и переменному токам. Основные энергетические соотношения. Определение нелинейных искажений. Безмашинный и компьютерный анализ нелинейных искажений.

Двухтактные оконечные каскады. Особенности работы и свойства двухтактных каскадов. Режимы работы транзисторов и нелинейные искажения выходного сигнала. Основные разновидности бестрансформаторных двухтактных каскадов. Способы повышения энергетической эффективности оконечных каскадов.

8. Функциональные узлы на базе операционных усилителей (оу).

Основные свойства ОУ. Типовые структуры и каскады ОУ. Применение глубокой отрицательной обратной связи в ОУ для создания устройств аналоговой обработки сигналов. Компьютерные модели ОУ.

Аналоговые устройства на ОУ, осуществляющие математические операции над входными сигналами. Применение глубокой отрицательной ОС в ОУ. Инвертирующие и неинвертирующие усилители и повторители напряжения входного сигнала. Устройства на ОУ, осуществляющие линейные операции над сигналами: суммирование, вычитание, дифференцирование и интегрирование. Устройства на ОУ, осуществляющие нелинейные математические операции над сигналами: логарифмирование, антилогарифмирование, перемножение и деление. Перемножители на дифференциальных каскадах с управляемым усилением.

Активные RC-фильтры на ОУ. Аппроксимации амплитудно-частотных характеристик фильтров. Применение частотно-зависимых цепей на входе и/или в тракте глубокой отрицательной обратной связи. Обобщенная структурная схема активного RC-фильтра на ОУ и передаточная функция такого фильтра. Примеры построения схем активных RC-фильтров первого и второго порядков. Компьютерный синтез и моделирование фильтров.

RC-генераторы гармонических колебаний на ОУ. Упрощенная структурная схема RC-генератора на ОУ с частотно-избирательной глубокой положительной ОС. Стабильность частоты генерируемых колебаний. Применение отрицательной нелинейной ОС в RC-генераторах для повышения стабильности амплитуды колебаний.

Компаратор напряжения на ОУ. Принцип функционирования и упрощенная схема компаратора на ОУ без цепей ОС. Сквозная передаточная характеристика компаратора. Быстродействие и погрешности компаратора. Применение положительной ОС в компараторах на ОУ.

9. Устройства сопряжения аналоговых и цифровых электронных узлов.

Основные определения и принципы работы аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей (АЦП и ЦАП). Параллельная и последовательная схемы АЦП. Ошибки квантования АЦП. 4-разрядная схема ЦАП. Разрешающая способность и точность ЦАП.

10. Заключение.

Перспективы развития электронных устройств и методов их анализа и проектирования.

5. Лабораторный практикум.

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1	4	Исследование обратных связей в усилителе.
2	6	Исследование резисторного усилительного каскада.
3	6	Исследование дифференциального усилительного каскада.
4	6	Исследование повторителей напряжения.
5	7	Исследование двухтактного бестрансформаторного оконечного каскада.
6	8	Исследование аналоговых устройств, построенных на базе ОУ и выполняющих математические операции *.
7	8	Исследование аналоговых перемножителей, построенных на базе ОУ *.
8	8	Исследование активных RC-фильтров, построенных на базе ОУ.
9	8	Исследование генераторов гармонических колебаний, построенных на базе ОУ*.
10	8	Исследование компараторов напряжения *.

* Возможна замена натурного эксперимента компьютерным моделированием

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.

6.1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

1. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. - М.: Радио и связь, 1997. - 320 с.

2. Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства. - М.: Радио и связь, 1992. - 301 с.

б) дополнительная литература:

1. Остапенко И.П. Усилительные устройства. - М.: Радио и связь, 1989. - 400 с.

2. Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы: Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - 583.

3. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов/ Н.Н. Фомин, Н.Н. Буга, О.В. Головин и др.; Под ред. Н.Н. Фомина. - М.: Радио и связь, 1996. - 512 с.

4. Усилительные устройства/ В.А. Андреев, Г.В. Войшвилло, О.В. Головин и др.; Под ред. О.В. Головина. - М.: Радио и связь, 1993. - 252 с.

5. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. - М.: Радио и связь, 1983. - 264 с.

6. Головин О.В., Кубицкий А.А. Электронные усилители. - М.: Радио и связь, 1983. - 320 с.

7. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1986. -512 с.

8. Тимонтеев В.Н., Величко Л.М., Ткаченко В.А. Аналоговые перемножители сигналов в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Радио и связь, 1982. - 112 с.

9. Активные RC-фильтры на операционных усилителях: Пер с англ. - М.: Энергия, 1973. - 63 с.

10. Аналоговые интегральные схемы/ Под ред. Дж. Коннели. Пер. с англ.- М.: Мир, 1977. - 439 ñ.

11. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Мicro-CAP V. М.: "СОЛОН", 1997.- 273 с.

12. Кубицкий А.А., Долин Г.А. Применение Micro-CAP V при проектировании радиотехнических устройств: Учебное пособие, части I, II/ МТУСИ. - М.: 1998.

6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины.

1. Макеты для натурного моделирования усилительных устройств.

2. Описание лабораторных работ для натурного моделирования усилительных устройств.

3. Описания для проведения практических занятий с использованием компьютерного моделирования.

4. Учебные файлы для компьютерного моделирования.

5. Средства статической проекции для использования при чтении лекций.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

1. Две лабораторные аудитории с макетами усилительных устройств для фронтального проведения занятий.

2. Классы с персональными компьютерами (ПК) для проведения групповых занятий (две подгруппы по 10-12 студентов на одного преподавателя).

8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.

В п.5 приводится примерный перечень лабораторных работ, рекомендуемых в рамках настоящей дисциплины. Количество часов, выделенных учебным планом, не позволяет обеспечить выполнение всех работ, приведенных в перечне, поэтому при реализации программы должна быть выбрана часть лабораторных работ по усмотрению вуза.

С точки зрения обеспечения эффективного усвоения студентами материала курса при выполнении ими лабораторных работ важно, чтобы эти работы выполнялись после прослушивания соответствующих лекций, проработки изложенного в них материала и усвоения порядка проведения экспериментальной части работы. Поэтому допуск студентов к выполнению соответствующей работы целесообразно осуществлять только после того, как они в ходе предварительного опроса покажут соответствующие знания.

Практические занятия целесообразно выполнять с использованием ПК и студенческих версий систем схемотехнического моделирования (ССМ) типа Мicro-СAP V.1, Мicro-СAP V.2, Мicro-СAP VI, EWB, DC, DL и т.п. Одно занятие должно быть посвящено обучению работе с ССМ, желательно с Мicro-СAP V, как наиболее подходящей по дидактическим соображениям, однако выбор конкретного типа ССМ зависит от наличия соответствующего математического обеспечения в вузе. Остальные занятий могут быть посвящены, по усмотрению вуза, следующим темам:

1. Оценка линейных искажений (на основе амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик) усилительного каскада при компьютерном моделировании.

2. Оценка линейных искажений (на основе переходной характеристики) усилительного каскада при компьютерном моделировании.

3. Исследование влияния вида отрицательной ОС на коэффициенты усиления.

4. Исследование влияния отрицательной ОС на комплексные входное и выходное сопротивления усилителя.

5. Расчеты и моделирование резисторного каскада (включая устранение преднамеренных ошибок в схеме).

6. Оценка нелинейных искажений при компьютерном моделировании

7. Исследование моделей ОУ.

8. Исследование основных усилительных схем на ОУ.

Для того, чтобы обеспечить глубокое усвоение студентами основ схемотехники, творческий подход при изучении ими соответствующих материалов, необходимо провести методическую работу, которая должна быть направлена не только на эффективное использование аудиторных часов, но и на осуществление контроля за самостоятельной работой студентов в объеме, выделяемом настоящей примерной программой. Целью является обеспечение равномерной активной работы студентов над материалами курса в течение всего семестра. В рамках самостоятельной работы студенты должны прорабатывать курс прослушанных лекций, готовиться к допуску на проведение лабораторных работ и решать задачи, поставленные преподавателем на практических занятиях, в первую очередь освоив методы работы с указанными выше ССМ.

Программа составлена в соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовки бакалавров и магистров 550400 Телекоммуникации и направлению подготовки дипломированных специалистов 654400 Телекоммуникации.

Программу составили:

Левин В.А., профессор, Московский технический университет связи и информатики

(МТУСИ)

Кубицкий А.А., доцент, МТУСИ

Фомин Н.Н., профессор, МТУСИ

Алексеев А.Г., доцент, С.-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича.

Программа одобрена на заседании Учебно-методического совета по направлению подготовки бакалавров и магистров 550400 Телекоммуникации 21.11.2000 г., протокол № 1.

Председатель Совета УМО по образованию В.В. Шахгильдян

в области телекоммуникаций