Введение в специальность Учебная программа для высших учебных заведений по специальности І-39 01 03 Радиоинформатика (стр. 5 )

Тема 2.2. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ И ПС

Проектирование ИС для широкополосного усиления напряжения и тока. Особенности проектирования интегральных широкополосных усилителей напряжения (ШУН). Однокаскадные и двухкаскадные ШУН с ООС. Широкополосные усилители типа «двойка» и «тройка». ДУ как базовый элемент для широкополосного преобразования сигналов. Усилители тока. Токовый элемент. ШУН на основе токового элемента. Электронно-управляемые масштабные преобразователи сигналов. Особенности расчета масштабных преобразователей.

Проектирование ИС для аналогового перемножения сигналов. ДУ как базовый элемент для перемножения сигналов. Исключение влияния синфазной составляющей сигнала. Линеаризация характеристик ПС в виде полупроводниковых ИС.

Тема 2.3. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОУ

Проектирование базовой модели ОУ. Особенности схемотехники базо-

вой двухкаскадной модели ОУ. Формирование коэффициента передачи. Тепловая ООС в ОУ и способы снижения ее влияния.

Схемотехническое проектирование реальной модели ОУ. Схемотехника модели. Формирование малосигнальных параметров. Определение параметров статических ошибок ОУ. Формирование неискаженной амплитуды и нагрузочной способности. Обеспечение режима работы ОУ по постоянному току и защиты от случайных коротких замыканий (КЗ). Формирование АЧХ и ФЧХ ОУ и их коррекция.

Расчет реальной модели ОУ. Исходные данные и последовательность расчета. Расчет эмиттерного повторителя, ДУ, формирователя амплитуды, параметров АЧХ, ФЧХ и элементов их коррекции.

Тема 2.4. СИСТЕМО - И СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННО-УПРАВЛЯЕМЫХ ОБРАЗЦОВЫХ ПРОВОДИМОСТЕЙ (ЭОП)

ПТ как элемент с управляемой проводимостью. Характеристики ПТ и их аппроксимация. Оценка температурной стабильности параметров ПТ. Линеаризация выходных характеристик ПТ. Методы термостабилизации и линеаризации характеристик управления ПТ и других НЭ. Практическая реализация ЭОП и сравнительная оценка их эффективности. Исходные данные и последовательность расчета ЭОП.

Тема 2.5. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

Формирование синусоидальных сигналов с повышенной стабильностью амплитуды и линейностью характеристик управления по частоте. Теоретические основы управляемых высокочастотных и низкочастотных автогенераторов. Схемотехническая реализация микроэлектронных автогенераторов на высоких и низких частотах. Широкополосный амплитудный демодулятор. Преобразователь частоты импульсов в напряжение. Формирователи импульсных сигналов из синусоидальных. Прецизионный амплитудный модулятор. Линейный частотный модулятор и цифровой частотно-фазовый демодулятор в его составе.

Тема 2.6. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Проектирование СН на основе ОУ. СН как элемент схемотехники. Однополярные СН с опорными стабилитронами. СН с повышенной нагрузочной способностью и ограничениями по току. Получение симметричных относительно общей шины стабилизируемых напряжений. Следящий СН разнополярных напряжений.

Проектирование ГСТ на основе ОУ. ГСТ с изолированной нагрузкой. Оценка параметров и точности формирования тока с реальным ОУ. ГСТ с заземленной нагрузкой. Реализация генераторов втекающего и вытекающего стабильных токов. Определение и расчет параметров с повышенным значением стабильных токов. Времяамплитудный преобразователь (ВАП) на основе ГСТ и оценка его точности. Особенности проектирования и расчета ГСТ и ВАП.

Источники опорного напряжения (ИОН) на биполярных транзисторах (БТ) и ПТ. ИОН с умножением напряжения база-эмиттер БТ. Повышение коэффициента фильтрации питающего напряжения. ИОН с термокомпенсацией. Масштабный преобразователь опорного напряжения. Температурный коэффициент (ТК) напряжения база-эмиттер БТ. Источник с зонным опорным напряжением. ПТ как источник термостабильного тока и опорного напряжения. Прецизионные ИОН на ПТ и ОУ.

Раздел 3. ПРОБЛЕМА ИНДУКТИВНОСТИ В МИКРОЭЛЕКТРОНИке

И ПУТИ ЕЕ РЕШЕНИЯ

Тема 3.1. АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ КАК СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

ИНДУКТИВНОСТИ В МЭ

Сущность проблемы индуктивности в микроэлектронике (МЭ). Реализация индуктивности с помощью активных элементов. Реализация активных фильтров (АФ). Методы синтеза АФ и их сравнительная оценка. Аппроксимация нормированной АЧХ фильтров нижних частот (ФНЧ). Преобразование АЧХ ФНЧ в АЧХ фильтров верхних частот (ФВЧ) и в АЧХ полосовых фильтров (ПФ).

Усилители с ограниченным коэффициентом передачи в АФ. Типовые структуры АФ на ОУ. Режекторно-полосовые фильтры и их свойства. Ограничительные свойства АФ.

Специализированные АФ. Синхронные фильтры с коммутируемыми конденсаторами и их свойства. Моделирование сопротивлений большого номинала в схемах с коммутируемыми конденсаторами. Синхронные фазочувствительные и фазонечувствительные фильтры. Система фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) как высокоэффективный синхронный фильтр. Фазовый фильтр первого порядка и электронно-управляемые фазовращатели на его основе.

Тема 3.2. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

КОНВЕРТОРОВ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Проектирование конверторов отрицательного и положительного сопротивлений (КОС и КПС). КОС и КПС как активные четырехполюсники. Практическая реализация и разновидности схемотехники КОС и КПС. Моделирование широкодиапазонных конвертируемых емкостей и оценка их добротности. КПС на основе КОС. Моделирование частотно-зависимых отрицательных сопротивлений (ЧОС) и проводимостей (ЧОП), незаземленных и электронно-управляемых конвертируемых сопротивлений (ЭКС) и емкостей (ЭКЕ). Измерение эквивалентных параметров КОС и КПС. Расчет конверторов сопротивлений.

Тема 3.3. СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

ГИРАТОРОВ

Проектирование инверторов отрицательного (ИОС) и положительного (ИПС) сопротивлений. Гиратор (ИОС или ИПС) как активный четырехполюсник. Разновидности схемотехники гираторов. Моделирование гираторной индуктивности с независимой регулировкой эквивалентных параметров. Повышение добротности и оценка эффективности схемных реализаций гираторов.

Моделирование отрицательной индуктивности и обеспечение ее устойчивости в реальных условиях. Получение высокодобротных гираторных индуктивностей и оценка предела их добротности. Моделирование незаземленных и электронно-управляемых гираторных индуктивностей (ЭГИ). Измерение эквивалентных параметров ИПС и ИОС. Расчет гираторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перспективы развития схемотехники МЭиПУ.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Практические занятия должны обеспечить закрепление теоретического материала, прослушанного на лекциях, а также привить навыки инженерного расчета как самих ИС, так и МЭиПУ на их основе.

Практические занятия проводятся по следующим темам:

1. ОУ в МЭиПУ.

2. Проектирование и расчет основных параметров реальной модели ОУ (микроэлектронных ДУ).

3. Схемотехническое проектирование и расчет параметров ЭОП (оценка термостабильности, термостабилизация и линеаризация характеристик ПТ, ПТ как источник термостабильного тока и опорного напряжения).

4.  КОС и КПС, ИПС и ИОС (схемотехника и расчет параметров).

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Лабораторные работы ставят своей целью закрепление теоретического материала, приобретение практических навыков в проведении экспериментальных исследований, освоение методики оценки количественных показателей ИС с использованием современной измерительной техники.

Перед выполнением каждой лабораторной работы предполагается двухчасовая самостоятельная работа студентов. Для определения готовности студентов к выполнению лабораторной работы проводятся пяти - десятиминутные собеседования преподавателя с каждой группой или индивидуальный опрос. Результаты выполнения лабораторной работы студентами оформляются в виде индивидуальных отчетов, защита которых проводится, как правило, на следующем занятии.

При первом посещении лаборатории по данной дисциплине студенты инструктируются по правилам безопасности жизнедеятельности человека. Лабораторный практикум распределяется на следующие лабораторные работы:

1. Исследование параметров и характерных режимов работы интегрального ДУ и МЭиПУ на основе ОУ.

2. Исследование ПС и устройств на их основе.

3. Исследование ПТ как источника термостабильного тока и опорного напряжения.

4. Исследование СН с повышенной нагрузочной способностью и ограничением по току.

5. Исследование активных фильтрующих устройств.

6. Исследование преобразователя полных проводимостей (сопротивлений) в напряжение и ПТ как элемента с управляемой проводимостью.

ВНЕАУДИТОРНАЯ (САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ) РАБОТА СТУДЕНТОВ

Формы самостоятельной работы студентов: изучение лекционного материала, работа с литературой, подготовка к лабораторным и практическим занятиям. Причем на изучение лекционного материала отводится по 1 часу на лекцию, на подготовку к каждой четырехчасовой лабораторной работе - 2 часа и на подготовку к практическим занятиям - 1 час на занятие.

ФОРМА КОНТРОЛЯ ЗА РАБОТОЙ СТУДЕНТОВ

При изучении дисциплины предусматриваются следующие формы контроля: контрольные работы, которые проводятся на лекциях и(или) практических занятиях, индивидуальный опрос перед лабораторной работой, защита выполненных работ, проверка конспектов, а в качестве итоговой формы контроля - экзамен по курсу.

ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ

1.  Свирид аналоговых электронных устройств: Учеб. пособие для радиотехн. специальностей вузов. – Мн: Дизайн ПРО, 1998.

2. Свирид микроэлектронных устройств: Учеб. пособие по курсу «Микросхемотехника»: В 4 ч. Ч.1. Схемотехническое проектирование и расчет операционных усилителей и устройств выборки-хранения информации. - Мн.: МРТИ, 1993.

3. Свирид микроэлектронных устройств: Учеб. пособие по курсу «Микросхемотехника»: В 4 ч. Ч.2. Методология, основы метрологии, проектирование и расчет электронно-управляемых образцовых проводимостей. - Мн.: БГУИР, 1994.

4. Свирид микроэлектронных устройств. Учеб. пособие по курсу «Микросхемотехника»: В 4 ч. Ч.3. Схемотехническое проектирование и расчет конверторов сопротивлений и гираторов.