Практикум по электронике и схемотехнике (стр. 6 )

Тема 2.4

§ Биполярные транзисторы. Модель биполярных транзисторов. Описание свойств транзистора как четырехполюсника с помощью h - параметров.

§ Полевые транзисторы, их разновидности.

Тема 2.5

§ Элементы пассивных цепей. Линейные цепи с сосредоточенными параметрами. Условия квазистационарности. Комплексный метод анализа линейных цепей.

§ Дифференцирующая и интегрирующая цепи, колебательный контур, фильтры. Спектральные и переходные характеристики.

Тема 2.6

§ Прохождение гармонического сигнала через нелинейную цепь. Умножение частоты. Модуляция и детектирование. Спектры сигналов с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией. Амплитудный и частотный детектор. Синхронный детектор.

Модуль 3

Тема 3.1

§ Дифференциальный каскад. Операционный усилитель (ОУ). Применения ОУ (сумматоры, активные фильтры, и другие).

Тема 3.2

§ Дифференцирующая и интегрирующая цепи, колебательный контур, фильтры. Спектральные и переходные характеристики.

§ Резонансные усилители, широкополосные усилители, усилители постоянного тока, усилители мощности.

Тема 3.3

§ Релаксационные генераторы.

Тема 3.4, тема 3.5

§ Понятие о дискретизации и квантовании сигналов, теорема Котельникова.

§ Логические операции «И», «ИЛИ», «НЕ», их физическая реализация. Элементы цифровой памяти. Триггеры, регистры, счетчики. Сумматоры. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

6. Планы семинарских занятий.

Учебным планом ООП курсовые работы не предусмотрены.

7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).

Исследование характеристик и параметров полупроводниковых диодов. Исследование характеристик и параметров полупроводниковых стабилитронов. Исследование характеристик и параметров биполярного транзистора в схеме с ОБ. Исследование характеристик и параметров биполярного транзистора в схеме с ОЭ. Исследование вторичных источников тока. Исследование усилительного каскада на биполярном транзисторе. Исследование RC-автогенераторов. Исследование транзисторных ключей. Исследование прохождения прямоугольных импульсов через RC-цепочки. Исследование процессов амплитудной модуляции и детектирования. Исследование операционного усилителя. Исследование резонансного усилителя. Исследование мультивибратора. Исследование логических элементов. Исследование триггеров.

К каждой лабораторной работе имеются подробные методические рекомендации с необходимыми теоретическими сведениями, описанием установки, описанием последовательности выполнения заданий и обработки полученных результатов, а также список литературы.

8. Примерная тематика курсовых работ.

Учебным планом ООП курсовые работы не предусмотрены.

9. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).

Основной вид самостоятельной работы студентов заключается в предварительной самостоятельной теоретической подготовке по теме работы. При подготовке от студентов требуются умения и навыки работы с литературой и другими источниками информации. Кроме того, студенты должны изучить элементарные основы теории вероятности и математической статистики и применять их для обработки экспериментальных результатов.

Контроль выполнения самостоятельной работы осуществляется на занятиях один раз в неделю.

9.1. Список тем обязательных заданий для самостоятельной работы (в списке возможны изменения при сохранении общего объёма и тематики заданий).

Модуль 1

- Классификация сигналов. Непрерывные и дискретные сигналы, узкополосные и широкополосные, детерминированные и случайные, псевдослучайные сигналы.

- Частотные спектры периодических и непериодических сигналов. Преобразование Фурье и Лапласа.

- Природа шумов в радиоэлектронных устройствах. Тепловой, дробовой и 1/f-шум, другие виды шумов. Помехи.

- Определение. Элементы пассивных цепей. Линейные цепи с сосредоточенными параметрами. Условия квазистационарности. Комплексный метод анализа линейных цепей.

- Полупроводниковые приборы. Свойства p-n перехода.

- Диоды, их разновидности (стабилитроны, варикапы, туннельные диоды и др.)

- Биполярные транзисторы. Модель биполярных транзисторов. Описание свойств транзистора как четырехполюсника с помощью h - параметров.

- Полевые транзисторы, их разновидности.

Модуль 2

- Классификация усилителей, основные понятия. Усилительные каскады на биполярных и полевых транзисторах. Основные характеристики усилительного каскада: амплитудная, амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики, входное и выходное сопротивления, паразитные параметры.

- Резонансные усилители, широкополосные усилители, усилители постоянного тока, усилители мощности.

- Обратная связь в усилителях.

Модуль 3

- Дифференциальный каскад. Операционный усилитель (ОУ). Применения ОУ (сумматоры, активные фильтры, и другие).

- Дифференцирующая и интегрирующая цепи, колебательный контур, фильтры. Спектральные и переходные характеристики.

- LC- и RC-генераторы гармонических колебаний. Баланс амплитуд и фаз, мягкий и жесткий режим самовозбуждения. Стабильность частоты.

- Релаксационные генераторы.

- Прохождение гармонического сигнала через нелинейную цепь. Умножение частоты. Модуляция и детектирование. Спектры сигналов с амплитудной, частотной и фазовой модуляцией. Амплитудный и частотный детектор. Синхронный детектор.

- Понятие о дискретизации и квантовании сигналов, теорема Котельникова.

- Логические операции «И», «ИЛИ», «НЕ», их физическая реализация. Элементы цифровой памяти. Триггеры, регистры, счетчики. Сумматоры. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.

9.2. Примерные задания для контрольной работы:

Тема 1.1

- Что называется полупроводниковым диодом? Каково устройство точечного и плоскостного диода?

- Каково аналитическое выражение ВАХ диода? Объясните величины входящие в формулу.

- Почему обратный ток диода практически не зависит от величины обратного напряжения? Что называется током утечки? Что называется током термогенерации?

- Назовите основные виды пробоя n-p - перехода. Что такое лавинный пробой? Что такое тепловой пробой? Как влияет температура на ВАХ?

- Назовите основные параметры диодов. Дайте их определение.

Тема 1.2

- Что называется стабилитроном? Нарисуйте ВАХ стабилитрона. Покажите рабочий участок на вольтамперной характеристике стабилитрона. Расскажите о механизме лавинного пробоя.

- Дайте определение основных параметров стабилитрона.

- Нарисуйте схему параметрического стабилизатора. Поясните принцип стабилизации напряжения на примере параметрического стабилизатора в режимах стабилизации по напряжению и по нагрузке.

Тема 1.3

- Как образуется запирающий слой в электронно-дырочном переходе и как он изменяется, если приложить к переходу прямое или обратное напряжение?

- Почему транзистор не будет работать при большом расстоянии между эмиттерным и коллекторным переходами?

- Объясните входные и выходные характеристики полупроводникового триода, включенного по схеме с общей базой.

- Покажите рабочую область на входных и выходных характеристиках полупроводникового триода.

- Какого порядка можно получить коэффициенты усиления по току и по напряжению для каскада с общей базой?

Тема 1.4

- Что называется биполярным транзистором? Приведите схемотехнические обозначения биполярных транзисторов двух типов и название электродов. Нарисуйте схему включения с ОЭ.

- Принцип действия транзистора. 3а счет каких носителей тока в транзисторе образуются токи эмиттера, коллектора и базы .

- Приведите аналитические выражения, токов базы, и коллектора. Поясните смысл коэффициентов и . Приведите связь между ними.

- Приведите входные характеристики для схемы включения транзистора с ОЭ и объясните их.

- Приведите выходные характеристики для схемы включения транзистора с ОЭ. Объясните их.

- Представьте транзистор в виде четырехполюсника. Что такое h-параметры транзистора.

Тема 2.1

- Нарисовать блок схему вторичного источника питания. Изобразить напряжения на входе и выходе каждого блока источника питания. Объяснить назначение каждого блока.

- Нарисовать схему однополупериодного выпрямителя. Изобразить осциллограммы напряжений на входе и выходе схемы. Объяснить принцип действия схемы. Привести параметры схемы. Пояснить недостатки схемы.

- Нарисовать мостовую схему выпрямителя. Изобразить осциллограммы напряжений на входе и выходе схемы. Объяснить принцип действия схемы. Привести параметры схемы. Пояснить достоинства и недостатки схемы.

- Для чего применяются фильтры в выпрямителях? Какие виды фильтров вам известны? Привести их схемы. Какой параметр характеризует качество фильтра?

- Пояснить принцип фильтрации на примере простейшего фильтра – конденсатора.

Тема 2.2

- Какие классы усиления Вы знаете? Как выбрать положение рабочей точки для соответствующего класса усиления?

- Какую функцию выполняют резисторы в цепи базы?

- Нарисуйте зависимость выходного напряжения от входного. Как называется такая зависимость?

- Что понимается под динамическим диапазоном усиления?

- На семействе выходных характеристик постройте нагрузочные линии по постоянному и переменному токам, покажите по нагрузочной прямой линейную и нелинейную области усиления.

- Зачем во входной и выходной цепях стоят разделительные конденсаторы?

- С какой целью введен резистор в цепь эмиттера?

- Зачем необходимо стабилизировать положение рабочей точки транзистора?

- Какие элементы в схеме выполняют роль стабилизации положения рабочей точки? Поясните работу схемы стабилизации.

- От каких элементов зависит значение коэффициента усиления в области средних частот?

- Какие элементы влияют на ход АЧХ в области верхних частот, нижних частот?

- Приведите эпюры напряжений и токов в базовой и коллекторных цепях в схеме включения транзистора с ОЭ.

Тема 2.3

- Приведите обобщенную блок-схему автогенератора и поясните назначение основных блоков.

- Какие условия должны быть выполнены в электронной схеме, для того, чтобы эта схема стала выполнять функцию автогенератора. Запишите указанные условия баланса фаз и баланса амплитуд в аналитической форме и дайте необходимые пояснения.

- Приведите варианты выполнения частотозадающих цепей типа LC и RC.

- Покажите в автогенераторе, с физической точки зрения, процессы возникновения, нарастания и установления амплитуды колебаний переменного напряжения на выходе.

- Проиллюстрируйте процесс стабилизации амплитуды выходного напряжения. Что влияет на стабильность амплитуды?

- Получите аналитическое выражение АЧХ и ФЧХ для цепи Вина на основе анализа определите частоту квазирезонанса, коэффициент передачи и фазовый сдвиг на частоте квазирезонанса.

- С какой целью в автогенераторах типа RC используется нелинейные инерционные и безынерционные элементы: лампочки накаливания, термисторы, диоды?

Тема 2.4

- Постройте нагрузочную линию по постоянному току в режиме холостого хода и при подключенной нагрузке для транзисторного ключа с ОЭ. Укажите положение рабочей точки для режима насыщения и режима отсечки.

- Каким образом в транзисторном ключе обеспечивается режим отсечки и режим насыщения.

- Какие основные причины влияют на быстродействие транзисторных ключей?

- Как влияет на быстродействие ключа наличие паразитной емкости нагрузки?

- Какие меры принимаются для увеличения быстродействия транзисторных ключей?

- Что даёт применение форсирующей ёмкости? Приведите схему и рассмотрите физические процессы в ключе с форсирующей ёмкостью.

- За счёт каких факторов происходит увеличение быстродействия в транзисторных ключах с нелинейной обратной связью. Приведите схему такого ключа и, с помощью соответствующих диаграмм, покажите процесс уменьшения длительности фронтов в выходном импульсе?

- Изменяется ли степень насыщения транзистора в ключах с форсирующей ёмкостью и нелинейной обратной связью в процессе формирования выходного импульса?

Тема 2.5

- Какие цепи называются линейными?

- При каких условиях можно пренебрегать индуктивностями элементов цепи?

- Чем отличаются Фурье-спектры периодического и одиночного импульсного сигналов?

- Объясните, почему в несогласованной нагрузке выделяется меньшая мощность, чем в согласованной?

- Что такое генератор тока и генератор напряжения?

- С помощью каких цепей можно избавиться от сетевых помех при регистрации высокочастотных и медленно меняющихся сигналов?

- В чём различие между длительностью и постоянной времени фронта импульса?

Тема 2.6

- Является ли коэффициент модуляции при радиотелефонной передаче постоянной величиной?

- Какова ширина полосы частот радиопередатчика, если наивысшая частота модулирующих звуков составляет 2500 Гц?

- Для радиосвязи необходимо применять колебания высокой частоты. Чем это обусловлено?

- Почему дальность действия радиостанции увеличивается при увеличении коэффициента модуляции?

- Что можно использовать в качестве нелинейного элемента при модуляции?

- Какой тип детектирования применяется в настоящей работе?

- Имеет ли преимущества детектирование на транзисторе перед детектированием на диоде и при каких условиях?

- Почему в схеме диодного детектора нагрузочное сопротивление должно быть достаточно большим?

Тема 3.1

- Перечислите основные характеристики операционного усилителя.

- В чём отличие идеального ОУ от реального?

- Что такое дифференциальные и синфазные сигналы?

- Выведите выражения для коэффициентов усиления для инвертирующего и неинвертирующего усилителей на ОУ.

- Объясните вид АЧХ усилителя на ОУ.

- Что такое напряжение смещения ОУ?

- Объясните назначение резистора, соединяющего неинвертирующий вход ОУ с общим проводом.

Тема 3.2

- В чём отличие вынужденных колебаний от свободных?

- В чём заключается явление резонанса? Что показывает кривая резонанса? Какой резонанс возникает в колебательном контуре усилителя ВЧ?

- В каком случае контуры называются связанными? Какая связь двух контуров называется критической? Какие особенности имеют кривые резонанса связанных контуров?

- Почему экраны на катушках увеличивают их активное сопротивление?

- Что надо сделать, чтобы резонанс в контуре был более острым?

- Как определить из кривой резонанса контура его полосу пропускания?

- Какую полосу пропускания должен иметь колебательный контур для различных видов радиопередачи?

- Как влияет сопротивление, шунтирующее контур, на добротность контура и его резонансные свойства?

- Как влияет внутреннее сопротивление генератора, питающего параллельный контур, на резонансные свойства?

Тема 3.3

- Какой тип обратной связи между каскадами имеет место в мультивибраторе?

- Чему равны частоты импульсов выходного сигнала несинхронизованного и ждущего мультивибраторов?

- Какими физическими процессами обусловлено затягивание заднего фронта выходного сигнала в мультивибраторе?

- Из каких соображений выбирается рабочая точка транзистора в схеме ждущего мультивибратора?

- Почему новое после подачи запускающего импульса состояние ждущего мультивибратора некоторое время является устойчивым?

- Что позволяет использовать однолучевой двухканальный осциллограф для одновременного наблюдения двух разных сигналов?

Тема 3.4

- В чем различие между цифровыми и аналоговыми системами?

- Дайте определение логического элемента.

- С сигналами какой формы работают логические элементы?

- Дайте определение логического нуля и логической единицы. Что такое Н и L уровни?

- Поясните функциональное назначение, выполняемые операции, приведите условное обозначение операций и таблицы состояния (истинности) базовых логических элементов.

- Приведите основные теоремы булевой алгебры.

Тема 3.5

- В чем различие между быстродействием и временем срабатывания триггера?

- Чем различаются RS, D и T - триггеры?

- Как объяснить, что при наличии положительной обратной связи между каскадами триггера его состояния являются устойчивыми (в отличие от RC - генератора, где положительная обратная связь приводит к незатухающим колебаниям )?

- Почему частота следования импульсов на выходе T-триггера в два раза меньше чем на счётном входе?

- С какими целями в схему регистрации космических частиц при помощи счетчика Гейгера-Мюллера включен триггер?

9.3. Примерные вопросы к экзамену

Учебным планом ООП экзамены не предусмотрены.

10. Образовательные технологии.

В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки для реализации компетентностного подхода предусматривается использование в учебном процессе следующих активных и интерактивных форм образовательных технологий: проведение лабораторных занятий и внеаудиторная работа в учебно-научных лабораториях.

11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).

11.1. Основная литература

Манаев радиоэлектроники. - 3-е изд, перераб. и доп.. - М.: Радио и связь, 19с. Першин радиоэлектроники и схемотехники: учебное пособие для студентов вузов. – Ростов н/Д: Феникс, 20с. Основы радиоэлектроники. Под ред. - М.: Изд. МАИ, 1993. – 414 с.

11.2. Дополнительная литература:

, Гусев : Уч. пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1982. Баскаков цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 1983. Войшвилло устройства. Учебник для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь. 1983. Ногин электронные устройства: Уч. пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1992. Степаненко теории транзисторов и транзисторных схем. М., «Энергия», 1977. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. Искусство схемотехники: В 3-х томах Пер. с англ. - 4 изд.,перераб. и доп, - М.: Мир, 1993. Й. Янсен. Курс цифровой электроники. М., «Мир», 1987. , Коломбет, . Применение прецизионных ана­логовых микросхем.–2-е изд., перераб. и доп.–М.: Радио и связь, 1985.

11.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

1. eLIBRARY – Научная электронная библиотека (Москва) http://*****/

2. Единое окно доступа к образовательным ресурсам: http://window. *****/window/

3. Федеральный портал «Российское образование»: http://www. *****/

12. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

Лаборатория физического практикума со специализированным лабораторным оборудованием (лабораторными стендами), аналоговые и цифровые приборы для электроизмерений, мультимедийное и компьютерное оборудование.

Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201 учебный год

В рабочую программу вносятся следующие изменения:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры ____________________ « »_______________2011 г.

Заведующий кафедрой ___________________/___________________/

О.