Міністерство освіти і наукиУкраїни

Вінницький національний технічний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

з курсів «Аналогові електронні пристрої» та

«Підсилювальні пристрої»

для студентів бакалаврату спеціальності-6.0907 "Радіотехніка" триступеневої підготовки спеціалістів з вищою інженерною освітою

заочної форми навчання

Затверджено

на засіданні кафедри радіотехніки

Протокол №1 від 11.03.1993 р.

(перше видання)

Вінниця ВНТУ 2006-12-25

Методичні вказівки та контрольні завдання з курсу «Аналогові електронні пристрої» для студентів бакалаврату спеціальності 6.0307 «Радіотехніка» триступеневої підготовки спеціалістів з вищою інженерною освітою заочної форми навчання / Уклад. В.Д. Рудик, С.П. Кононов. – Вінниця, ВДТУ, 1994. – 53с, Укр. мовою/.

Укладачі: Вадим Данилович Рудик

Сергій Павлович Кононов

Редактор: В. О. Дружиніна

Коректор: О. В. Гуцол

Відповідальний за випуск: В. ІІ. Кофанов

Дисципліни «Аналогові електронні пристрої» і «Пристрої підсилення сигналів»є першими інженерними дисциплінами, що знайомлять студентів зі схемотехнікою аналогових пристроїв. Вони розміщені в навчальному плані на стику дисциплін, що забезпечують базову та інженерну підготовку радіоінженерів.

Їх вивчення базуються на фізико-математичній підготовці студентів, що забез­печуються курсами «Вища математика» і «Фізика», на знаннях з курсів «Основи теорії кіл», «Радіотехнічні кола та сигнали» та «Основи автоматизації проектування РЕП», на знаннях параметрів і характеристик пасивних і активних радіокомпонентів, що вивчаються у курсах «Радіоматеріали, радіокомпоненти та основи мікроелектроніки». Матеріал, що вивчається в дисциплінах «Аналогові електронні пристрої» та «Пристрої підсилення сигналів» використо­вується студентами при вивченні дисциплін «Радіоавтоматика», «Пристрої прийому та обробки сигналів», «Пристрої генерування та формування радіосигналів», «Основи телебачення», «Електроперетворювальні пристрої РЕС», «Основи метрології та радіовимірювань».

Програми курсів досить обсяжні і передбачають окрім вивчення теоретичних питань, виконання контрольних та лабораторних робіт, а також курсового проекту за індивідуальним завданням, складання заліку та іспиту.

Характерною особливістю дисциплін є наявність великого обсягу схемотехнічного ма­теріалу, вивчення та засвоєння якого вимагають чітких уявлень фізичних процесів, що відбуваються в пристроях, а також спеціальних тренувань при виконанні вправ.

Метою викладання дисциплін «Аналогові електронні пристрої» та «Пристрої підсилення сигналів» є знайомство з основами схемотехніки аналогових електронних пристроїв, методами їх аналізу та розрахунків, формування знань, вмінь та навичок, що дозволяють здійснювати схемо­технічне проектування радіоелектронних пристроїв підсилення та аналогової обробки сигналів. Ці знання та навички мають не тільки самостійне значення, але повинні також забезпечити базу для засвоєння інших інженерних дисциплін.

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні:

• знати принципи функціонування основних аналогових пристроїв та їх базові елементи, у тому числі, диференціальні каскади та операційні підсилювачі, а також пристрої обробки аналогових сигналів, що побудовані на їх базі, особливості схемотехніки цих пристроїв, які враховують їх реалізацію по інтегральній технології та необхідність забезпечення стабільності їх роботи;

• знати і використовувати методи аналізу підсилювальних та інших аналогових пристроїв, що базується на використанні еквівалентних схем, складати ці схеми на базі принципових схем пристроїв;

• знати принципи побудови кіл зворотного зв'язку, формувати ці кола з метою забезпечення покращення якісних показників пристроїв, що розробляються, і отримання характеристик, що вимагаються;

• здійснювати схемотехнічне проектування підсилювальних та інших аналогових пристроїв, у тому числі, побудованих на базі операційних підсилювачів, виконувати розрахунки, що пов'язані з вибором параметрів та режимів пристроїв, що розробляються;

• використовувати сучасну обчислювальну техніку при аналізі і проектуванні аналогових електронних пристроїв.

Послідовність вивчення курсу визначається робочою програмою. Методичні вка­зівки по вивченню окремих тем програми дозволяють визначити найбільш важливі розділи, а також спростити засвоєння складних питань.

З метою перевірки якості засвоєння матеріалу методичні вказівки вміщують перелік контрольних запитань, задач та вправ, їх проробка сприяє швидшому та більш глибокому засвоєнню програми. Перелік питань 5-го розділу фактично є питаннями, які виносяться на іспити. Студенту слід конспектувати матеріал. Відображення у конспекті окремих питань і завдань для самоперевірки свідчить про його ефек­тивну самостійну роботу.

Рекомендації по використанню основної та додаткової літератури подані в мето­дичних вказівках до вивчення розділів (тем) курсу. Можливо використання й іншої лі­тератури, що рекомендована як підручники чи учбові посібники. Слід також постійно звертатися до періодичних видань, де оперативно висвітлюються актуальні питання теорії і техніки аналогових електронних пристроїв, тенденції їх розвитку.

При виконанні контрольних завдань необхідно прагнути до конкретного і чіткого подання матеріалу. Розрахунки рекомендується виконувати за допомогою обчислювальної техніки. Якщо робота не зарахована, слід уважно ознайомитись з ре­цензією і, при необхідності, отримати усну чи письмову консультацію у встановленому порядку. Слід також жорстко притримуватись встановлених термінів виконання робіт. Зрив чи порушення термінів призведе до неможливості складання іспитів у встановлені терміни. До складання іспитів допускаються тільки студенти, що мають залік по лабораторному циклу та зараховані контрольні роботи.

1. Робоча програма курсів «Аналогові електронні пристрої»

ТА «ПРИСТРОЇ ПІДСИЛЕННЯ СИГНАЛІВ»

« АНАЛОГОВІ ЕЛЕКТРОННІ ПРИСТОЇ»

1. Вступ

Визначення аналогових електронних пристроїв. Принципи їх побудови, особли­вості їх побудови, особливості функціонування та область використання. Короткий історичних огляд розвитку аналогової електронної техніки, тенденції її розвитку.

2. Показники та характеристики аналогових електронних пристроїв

Показники та характеристики, які визначають підсилення, перетворення та спотворення аналогових сигналів. Внутрішні завади.

3. Зворотний зв'язок та його вплив на показники та характеристики ана­логових електронних пристроїв

Види та призначення зворотного зв'язку. Основні засоби його забезпечення. Вплив зворотного зв'язку на основні показники та характеристики пристроїв. Чут­ливість пристроїв зі зворотним зв'язком до зміни параметрів їх елементів. Стійкість пристроїв, що охоплені від'ємним зворотним зв'язком,

4. Забезпечення та стабілізація режиму роботи підсилювального елементу за постійним струмом

Властивості уніполярних та біполярних транзисторів. Кола живлення, що забезпечують функціонування каскадів на уніполярних та біполярних транзисторах. Тем­пературна стабілізація режиму. Дрейф нуля. Забезпечення та стабілізація режиму у багатокаскадних пристроях. Нелінійні моделі підсилювальних елементів та їх вико­ристання для розрахунків кіл живлення та моделювання їх роботи за допомогою ЕОМ. Динамічні характеристики пристрою, їх побудова та використання.

5. Каскади попереднього підсилення

Вимоги до каскадів попереднього підсилення, та особливості їх аналізу з малим рівнем вхідного сигналу.

Використання еквівалентних схем для аналізу каскадів попереднього підсилення, моделі підсилювальних елементів, що використовуються при аналізі. Спрощені еквіва­лентні схеми каскадів. Використання ЕОМ для розрахунків основних параметрів та характеристик підсилювальних каскадів.

Підсилювальні каскади з транзисторами, що включені зі спільним емітером, чи витоком, їх принципова та еквівалентні схеми. Аналіз параметрів та характеристик підсилювального каскаду у областях "середніх", "нижніх" та "верхніх" частот. Пе­рехідні характеристики каскадів у областях "малих" та "великих" часів. Зв'язок перехідних та частотних характеристик. Підсилювальний каскад спільний колектор чи стік. Аналіз його властивостей у різних частотних областях. Підсилювальний каскад спільна база та його властивості. Використання динамічного навантаження. Підсилю­вальні каскади на складених транзисторах. Диференціальний підсилювальний каскад, його властивості та параметри. Диференціальні підсилювальні каскади з підвищеним значенням підсилення та вхідного опору. Застосування генератора стабільного струму у диференціальному каскаді. Особливості підсилювальних каскадів, що застосовуються у лінійних інтегральних мікросхемах. Застосування лінійних інтегральних мікросхем,

« ПРИСТРОЇ ПИДСИЛЕННЯ СИГНАЛІВ»

6. Корекція частотних та перехідних характеристик

Основні принципи корекції. Використання кіл корекції для здобуття частотних та перехідних характеристик заданої форми і збільшення площі підсилення. Корекція характеристик за допомогою частотнозалежних кіл зворотного зв'язку та опору навантаження.

7. Кінцеві підсилювальні каскади

Особливості кінцевих каскадів підсилення. Особливості їх розрахунків, що обумовлені роботою у режимі великих сигналів. Коефіцієнт корисної дії та допустима потужність розсіювання на транзисторі з урахуванням температури оточуючого середо­вища. Основні режими роботи підсилювальних елементів у підсилювальному каскаді. Однотактні каскади. Двотактні кінцеві каскади. Визначення нелінійних спотворень графо-аналітичним методом та за допомогою ЕОМ. Особливості визначення нелінійних спотворень у двотактних каскадах. Кінцеві підсилювальні каскади з підвищеним ККД, що працюють з широтно-імпульсною модуляцією (режим класу Д). Потужні кінцеві підсилювальні каскади у лінійних інтегральних мікросхемах.

8. Операційні підсилювачі

Значення операційних підсилювачів у сучасній радіоелектроніці. Основні показ­ники операційних підсилювачів та вимоги до них. Типові структури та каскади операційних підсилювачів. Макромоделі операційних підсилювачів. Застосування зворотного зв'язку для утворення пристроїв аналогової обробки сигналів. АЧХ та ФЧХ операцій­ного підсилювача. Забезпечення стійкості операційних підсилювачів, що охоплені зворотним зв'язком.

9. Аналогові пристрої, що здійснюють математичні операції над сигналом

Інвертуючі, неінвертуючі та диференціальні підсилювачі. Пристрої, що здійснюють підсумовування, віднімання, диференціювання, інтегрування, логарифмування та піднесення до степеня, аналогові помножувачі та подільники сигналів.

10. Перетворювачі опору

Принципи конверсії та інверсії імпедансу.

11. Активні RC фільтри

Апроксимація амплітудно-частотних характеристик фільтрів. Засоби реалізації активних RC фільтрів. Каскадна реалізація фільтрів на базі ланок другого порядку.

12. Компаратори

13. Основні засоби регулювання підсилення та форми АЧХ. Еквалайзери.

14. Особливості проектування підсилювачів різного призначення. Основні шляхи розвитку аналогових електронних пристроїв