Электрорадиотехника

Вид материала

Учебная программа курса

Содержание Выписка Из государственного стандарта высшего профессионального образования Пояснительная записка График прохождения дисциплины Содержание курса «ЭлектроРАДИОТЕХНИКА» Электрические цепи в электронике. Полупроводниковые приборы. Сигналы сообщения и радиосигналы. Канал связи. Электронные усилители. Преобразование спектров сигналов. Радиоприёмные устройства. Элементы цифровой электроники. Элементы теории информации Основные узлы цифровых устройств. Устройство и принцип действия ЭВМ. Лекция 5-6 Лекция 9-10 Лекция 11-12. Примерный список лабораторных работ в 9 семестре (48 часов, занятия четырехчасовые) Примерный список демонстраций, проводимых преподавателем на лабораторных занятиях Учебно-методическое обеспечение ... Полное содержание

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ АКАДЕМИКА И.Г.ПЕТРОВСКОГО


ЭЛЕКТРОРАДИОТЕХНИКА


Учебная программа курса по специальности

050201.65 «Математика»

с дополнительной специальностью 050203.65 «Физика»

Брянск 2009

Программа курса «эЛЕКТРОРАДИОТЕХНИКА» разработана в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования от 23.03.2000 г.


Выписка

Из государственного стандарта высшего профессионального образования

Электрорадиотехника Источники и потребители электрической энергии. Методы расчета электрических цепей переменного тока. Трансформаторы. Полупроводниковые приборы. Выпрямители. Электрические машины. Основы электробезопасности. Элементы автоматики и защиты электрических цепей. Тенденции развития электроэнергетики. Принципы передачи и приема сигналов в радиосвязи. Радиотехнические цепи и методы их анализа. Электронные усилители. Генераторы электрических сигналов. Методы модуляции и детектирования. Радиоприемники. Основы телевидения. Элементы вычислительной техники. Принципы цифровой обработки сигналов. Тенденции развития средств получения, хранения, передачи и воспроизведения информации

Пояснительная записка

В соответствии с учебным планом специальности «Математика» с дополнительной специальностью "Физика", дисциплина "Электрорадиотехника" изучает­ся в 9 и 10 семестрах в объеме часов, в т.ч. 44 часа лекций, и 72 часа лабо­раторных занятий, 14 часов индивидуальных занятий под руководством преподава­теля, ч. самостоятельная работа студента. Оптимальная продолжительность лабораторных занятий 3 акаде­мических часа.

В первом полугодии на 5 курсе изучаются радиотехнические цепи и методы их исследования, линейные радиотехнические цепи, элек­тронные приборы, принципы построения современной полупроводниковой элементной базы и многоэлементных структур, а во втором полугодии - элементы вычислительной техники и элементная база ЭВМ, а также основы автоматики (жирным курсивом обозначены вопросы стандарта по радиотехнике).

По радиотехнике изучаются:

Сигналы сообщения и радиосигналы. Канал связи. Принципы передачи и приема сигналов в радиосвязи и радиоуправлении. Автогенераторы. Преобра­зование спектров сигналов. Радиоприёмные устройства. Принципы оптиче­ской передачи информации.

Принципы формирования, передачи и воспроизведения телевизионного изображения. Телевидение. Принципы регистрации сигналов теплового излу­чения.

Во втором полугодии изучаются устройства современной электронно-числительной техники, практическое моделирова­ние простых электронных устройств, а также элементы автоматики. Развитие средств и способов обмена информацией. Социальные аспекты создания и использования технических средств получения, передачи, обра­ботки и хранения информации.


График прохождения дисциплины

Курс 5. Семестр 9-10.

Трудоемкость – часов.

Аудиторные занятия- 116

в том числе: лекций 44 часа, лабораторных занятий- 72 часа.

Самостоятельная работа часа.

Отчетность: экзамен.


Содержание курса «ЭлектроРАДИОТЕХНИКА»

Введение. Исторические сведения о развитии электроники. Роль электроники и радиотех­ники в подготовке учителя физики.

Электрические цепи в электронике. Элементы электрических цепей: резистор, катушка индуктивности, конденсатор, источник напряжения, источник тока. Схемы замещения. Линейные и нелинейные элементы, соотношения между токами и напряжения для них. Принцип суперпозиции для линейных цепей. Аналитические и графические методы расчёта нелинейных цепей. Аппроксимация характеристик нелинейных элементов.

Электрическая цепь как устройство для передачи и преобразования энергии и информации. Прохождение токов различной формы через электрические цепи. Импульсные сигналы и их параметры. Переходные процессы в цепях с резистором, конденсатором и катушкой индуктивности. Дифференцирующие и интегрирующие цепи. Простейшие четырёхполюсники и их АЧХ и ФЧХ. Коэффициент передачи. Полоса пропускания. Граничные частоты.

Полупроводниковые приборы. Полупроводниковые диоды. Биполярные транзисторы. Полевые транзисторы с р-n переходом и с изолированным затвором. Структурная схема, принцип работы, статические ВАХ, параметры, простейшие эквивалентные схемы. Режимы работы (активный, насыщения, отсечки). Система условно-графических и буквенных обозначений полупроводниковых приборов на принципиальных схемах.

Сигналы сообщения и радиосигналы. Канал связи. Временное и спек­тральное представления сигналов (телефонного, телевизионного, цифрового, радиосигнала с амплитудной и частотной модуляцией). Структурная схема ка­нала связи. Особенности распространения радиоволн с различной длиной вол­ны. Использование радиочастотного диапазона. Импульсные сигналы и их па­раметры.

Электронные усилители.

Активные цепи. Обобщенная схема усилительного каскада и его представ­ление в виде четырехполюсника. Роль источника энергии и управляемого эле­мента. Требования к идеальному управляемому элементу. Режимы работы ак­тивных элементов (классы А, В, С).

Классификация. Линейные параметры и характеристики: коэффициент усиления, полоса пропускания, коэффициент частотных искажений, АЧХ. Па­раметры и характеристики, обусловленные нелинейностью электронных при­боров: динамический диапазон, коэффициент нелинейных искажений, ампли­тудная характеристика.

Резисторный усилитель напряжения на полевом и биполярном транзисто­ре. Построение сквозной динамической характеристики. Определение положе­ния рабочей точки, максимального выходного напряжения и коэффициента усиления в линейном режиме. Обеспечение необходимого режима по постоян­ному току. Многокаскадные усилители. Роль реактивных элементов, их влия­ние на АЧХ.

Обратная связь в усилителях. Структурная схема усилителя с обратной связью. Коэффициент усиления. Положительная и отрицательная обратная связь. Влияние обратной связи на характеристики усилителя. Повторители на­пряжения.

Частотно-избирательные усилители с резонансными и полосовыми АЧХ на LC и RC фильтрах. Резонансный контур. Влияние сопротивления сигнала и нагрузки. Резонансный усилитель.

Усилители постоянного тока, их частотная и амплитудная характеристики. Способы построения многокаскадных УПТ. Дифференциальный каскад. Опе­рационный усилитель.

Усилители мощности: однотактные, двухтактные, бестрансформаторные. Наибольшая неискаженная мощность, КПД усилителя.

Электронные усилители в интегральном исполнении. Типы, основные ха­рактеристики, системы маркировки и условных обозначений. Понятие об ана­логовых вычислительных машинах (АВМ).

Усилители в школьном физическом кабинете. Их характеристики, схемы, области применения.

Автогенераторы. Автогенератор как усилитель с положительной обрат­ной связью. Условия самовозбуждения баланс фаз и амплитуд. Амплитуда ус­тановившихся колебаний. Спектральный состав и форма установившихся коле­баний в узкополосных и широкополосных автогенераторах.

Принципиальные схемы узкополосных с колебательным контуром и RC цепями) и широкополосных (блокинг-генератор, мультивибратор) автогенера­торов. Методы стабилизации частоты автогенераторов.

Генераторы релаксационных колебаний с внешним запуском: одновибратор, триггер Шмитта, RS-триггер.

Демонстрационные электронные генераторы в школьном физическом ка­бинете.

Преобразование спектров сигналов.

Обобщённая схема нелинейного преобразователя сигнала. Роль нелинейного элемента и фильтра. Амплитудно-модулированные колебания, их временные и спектральные диаграммы. Детектирование амплитудно-модулированных сигналов. Умножение и преобразование частоты сигнала.

Радиоприёмные устройства. Структурная и принципиальная схемы ра­диоприемника прямого усиления. Структурные схемы радиоприемников супер­гетеродинного типа. Необходимость модуляции. Радиосигналы. Временные и спектральные диаграммы сигналов на входах и выхо­дах функциональных блоков радиоприемников прямого усиления и супергете­родина. Ручные и автоматические регулировки в приемниках. Основные харак­теристики радиоприемников. Принципы цифрового радиовещания. Прием час­тотно-модулированных сигналов. Современные системы радиосвязи (сотовая связь, спутниковая связь, электронная почта и др.). Любительская радиосвязь.

Телевидение. Преобразование оптического сигнал в электрический, пере­дача электрического видеосигнала по каналу связи, обратное преобразование электрического видеосигнала в оптический. Основные параметры телевизион­ного изображения. Временные и спектральные характеристики телевизионного сигнала. Устройство и принцип действия передающей электронной трубки. Устройство и принцип действия черно-белого и цветного кинескопов.

Структурная схема телевизионного приемника цветного изображения. Ос­новные системы цветного телевидения: MESECAM, PAL, NTSC. Особенности приема и обработки сигналов цветного изображения. Антенны для приема те­левизионных сигналов в зоне неуверенного приема. Антенные усилители, осо­бенности их подключения к антеннам и телевизорам. Системы телевизионного вещания из космоса. Телевидение высокой четкости.

Методы записи и воспроизведения звуковых и видеосигналов. Стереофо­ническое звучание.

Элементы цифровой электроники. Элементы алгебры логики. Схемотехническая реализация основных логических функций. Системы логических элементов. Базовые элементы интегральных схем типа ТТЛ и КМОП. Понятие о комбинационной схеме и цифровом автомате. Триггеры (асинхронные и синхронные, счётные). Их схемотехническая реализация на логических элементах И-НЕ и ИЛИ-НЕ.

Элементы теории информации. Понятие об информации, количественной мере информации, двоичной единице измерения информации. Виды сигналов: аналоговый, дискретный, квантованный по уровню, цифровой. Прикладная универсальность цифрового сигнала. Понятие о кодировании сигналов. Позиционный, двоичный, шестнадцатиричный, двоично-десятичный коды цифровых сигналов. Последовательный и параллельный коды.

Основные узлы цифровых устройств. Регистры (последовательные, параллельные, универсальные). Их применение в качестве запоминающих устройств и преобразователей информации. Счётчики (двоичные, с произвольным коэффициентом счёта, реверсивные, с предустановкой). Преобразователи кодов (шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры). Сумматоры. Одноразрядный двоичный сумматор. Многоразрядные двоичные сумматоры параллельного типа. Арифметико-логический узел (АЛУ). Назначение, функциональная схема и типовой набор выполняемых операций. Запоминающие устройства. Классификация и основные характеристики. Устройства ввода и вывода. Последовательный интерфейс. Параллельный интерфейс. Внешние устройства ввода и визуализации информации. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования.

Устройство и принцип действия ЭВМ. Исторический обзор, сравнительные характеристики. Микропроцессор. Структурная схема. Взаимодействие отдельных узлов и устройств. Операционный блок и блок управления. Аккумулятор. Счётчик команд. Регистр адреса памяти. Регистр состояния. Буферные регистры. Регистры общего назначения. Схемы управления. Внутренняя шина данных. Внешние шины, принцип мультиплексирования. Синхронизация. Адресация информации и кодирование команд. Однокристальный микропроцессор и микро-ЭВМ.

Развитие средств и способов обмена информацией. Социальные ас­пекты создания и использования технических средств получения, переда­чи, обработки и хранения информации. Принципы функционирования ло­кальных и глобальных сетей. Системы компьютерных телекоммуникаций. Раз­витие цифровых систем связи. Цифровая обработка сигнала в радиовещании и телевидении.

Автоматизация производства - один из важнейших факторов научно-технического прогресса общества. Автоматика как обобщающий курс техниче­ских дисциплин. Сведения из истории автоматики.

Основные понятия автоматики. Системы автоматики, определения, клас­сификация: системы замкнутые, разомкнутые, комбинированные; системы ав­томатизированные и автоматические, телесистемы; системы непрерывного и дискретного действия; одноканальные и многоканальные системы. Структур­ные схемы. Состав систем автоматики: информационная, логико-вычислительная и исполнительная подсистемы. Взаимодействие отдельных устройств и обмен сигналами между ними в аналоговых, цифровых и аналого-цифровых системах. Особенности средств связи в телемеханических системах, кодирование, передача, прием и разделение сигналов в телесистемах. Элементы и устройства автоматики

Классификация, характеристики элементов и устройств автоматики: стати­ческие, динамические, точностные, эксплуатационные, экономические.

Информационные элементы и устройства автоматики. Преобразователи неэлектрических величин в электрический сигнал: датчики параметрические и генераторные. Их классификация по типу измеряемой величины и по принципу действия. Устройство и принцип действия датчиков: перемещения, скорости, ускорения, температуры, давления, влажности, электромагнитных полей, ра­диации, акустических и оптических воздействий.

Предварительная обработка сигналов датчиков. Измерительные схемы: мостовая, дифференциальная. Усилители в системах автоматики. Корректи­рующие элементы. Преобразователи непрерывных и дискретных сигналов: ре­лейные схемы, АЦП, ЦАП, время-импульсные преобразования. Особенности многоканальных систем. Коммутаторы.

ЭВМ и микропроцессоры в системах автоматики. Соединение ЭВМ с информа­ционной и исполнительной подсистемами.

Исполнительные элементы систем автоматики. Электромеханические эле­менты, электромагниты, муфты, электродвигатели, особенности их использова­ния в качестве исполнительных устройств. Нагреватели различных типов. Гид­равлические и пневматические исполнительные элементы. Манипуляторы. Ин­дикаторы.

Перспективы развития элементов и устройств автоматики. Интеграция элементов автоматики.

Системы автоматики. Примеры построения автоматизированных и автома­тических систем контроля, измерения, сигнализации, управления процессами получения и обработки вещества, энергии, информации. Применение систем автоматики в научных исследованиях, промышленности и в быту. Станки с программным управлением, робототехника, гибкие автоматизированные произ­водства. Телемеханические системы на Земле и в космосе. Роль человека в ав­томатических и автоматизированных системах.

Комплексная автоматизация производства. Системы автоматики будущего. Кибернетика и создание искусственного интеллекта.

Автоматика в школе. Изучение элементов и систем автоматики в школь­ных курсах физики и информатики. Решение задач с элементами автоматики. Автоматизация физического эксперимента.

Конструкции для кружков технического творчества с элементами автомати­ки: автоматы сигнализации и контроля (фотореле, термореле, измерители влажно­сти, температуры, освещенности, системы телеуправления моделями и др.)

Лекции по дисциплине "Электрорадиотехника"

( Первое полугодие )


Лекция 1. Исторические сведения о развитии электроники. Элементы электрических цепей: резистор, катушка индуктивности, конденсатор, трансформатор, источник напряжения, источник тока. Схемы замещения. Линейные и нелинейные элементы, соотношения между токами и напряжениями для них. Принцип суперпозиции для линейных цепей. Электрическая цепь как устройство для передачи и преобразования энергии и информации. Прохождение токов различной формы через электрические цепи.

Лекция 2. Импульсные сигналы и их параметры. Переходные процессы в цепях с резистором, конденсатором и катушкой индуктивности. Простейшие четырехполюсники и их АЧХ и ФЧХ. Коэффициент передачи. Полоса пропускания. Граничные частоты.

Лекция 3. Полевые (p-n переходом и изолированным затвором) и биполярные транзисторы. Принцип работы, статические ВАХ, параметры, простейшие эквивалентные схемы. Режим работы (активный, отсечки, насыщения).

Лекция 4. Последовательный и параллельный колебательные контуры. Резонанс токов и напряжений. Влияние внутреннего сопротивления источника и сопротивления нагрузки на резонансные свойства колебательных контуров.

Лекция 5-6. Электронные усилители. Апериодический и резонансный усилители. Активные цепи. Обобщенная схема усилительного каскада и его представление в виде четырехполюсника. Роль источника энергии и управляемого элемента. Требования к идеальному управляемому элементу. Режимы работы активных элементов (классы А, В, С). Электронные усилители. Классификация. Линейные параметры и характеристики: коэффициент усиления, полоса пропускания, коэффициент частотных искажений, АЧХ. Параметры и характеристики, обусловленные нелинейностью электронных приборов: динамический диапазон, коэффициент нелинейных искажений, амплитудная характеристика.

Обратная связь в усилителях. Структурная схема усилителя с обратной связью. Коэффициент усиления. Положительная и отрицательная обратная связь. Влияние обратной связи на характеристики усилителя. Повторители напряжения.

Лекция 7. Автогенераторы. Автогенератор как усилитель с положительной обрат­ной связью. Условия самовозбуждения баланс фаз и амплитуд. Амплитуда ус­тановившихся колебаний. Спектральный состав и форма установившихся коле­баний в узкополосных и широкополосных автогенераторах.

Принципиальные схемы узкополосных с колебательным контуром и RC цепями) и широкополосных (блокинг-генератор, мультивибратор) автогенера­торов. Методы стабилизации частоты автогенераторов.

Лекция 8. Преобразование спектров сигналов. Амплитудно-модулированные колебания, их временные и спектральные диаграммы. Детектирование амплитудно-модулированных сигналов.

Лекция 9-10. Радиоприёмные устройства. Структурная и принципиальная схемы ра­диоприемника прямого усиления. Структурные схемы радиоприемников супер­гетеродинного типа. Временные и спектральные диаграммы на входах и выхо­дах функциональных блоков радиоприемников прямого усиления и супергете­родина. Ручные и автоматические регулировки в приемниках. Основные харак­теристики радиоприемников. Принципы цифрового радиовещания. Прием час­тотно-модулированных сигналов. Современные системы радиосвязи (сотовая связь, спутниковая связь, электронная почта и др.). Любительская радиосвязь.

Лекция 11-12. Телевидение. Преобразование оптического сигнал в электрический, пере­дача электрического видеосигнала по каналу связи, обратное преобразование электрического видеосигнала в оптический. Основные параметры телевизион­ного изображения. Временные и спектральные характеристики телевизионного сигнала. Устройство и принцип действия передающей электронной трубки. Устройство и принцип действия черно-белого и цветного кинескопов.

Структурная схема телевизионного приемника цветного изображения. Ос­новные системы цветного телевидения: MESECAM, PAL, NTSC. Особенности приема и обработки сигналов цветного изображения. Антенны для приема те­левизионных сигналов в зоне неуверенного приема. Антенные усилители, осо­бенности их подключения к антеннам и телевизорам. Системы телевизионного вещания из космоса. Телевидение высокой четкости.

Лекция 13. Развитие средств и способов обмена информацией. Социальные ас­пекты создания и использования технических средств получения, переда­чи, обработки и хранения информации. Принципы функционирования ло­кальных и глобальных сетей. Системы компьютерных телекоммуникаций. Раз­витие цифровых систем связи. Цифровая обработка сигнала в радиовещании и телевидении.


Лекции по дисциплине "Электрорадиотехника"

( Второе полугодие )


Лекция1. Элементы цифровой электроники. Элементы алгебры логики. Схемотехническая реализация основных логических функций. Системы логических элементов. Понятие о комбинационной схеме и цифровом автомате.

. Лекция 2. Базовый логический элементы (ЛЭ) 2 И-НЕ ТТЛ (с простым инвертором, со сложным инвертором, с тремя состояниями).

Лекция 3. Базовый логический элемент 2 И-НЕ КМОП.

Лекция 4. Триггеры (асинхронные и синхронные, счётные). Их схемотехническая реализация на логических элементах И-НЕ и ИЛИ-НЕ.

Лекция 5. Счётчики (двоичные, с произвольным коэффициентом счёта, реверсивные, с предустановкой). Устройства ввода и вывода.

. Лекция 6. Регистры (последовательные, параллельные, универсальные). Их применение в качестве запоминающих устройств и преобразователей информации. Преобразователи кодов (шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры).

Лекция 7. Сумматоры. Одноразрядный двоичный сумматор. Многоразрядные двоичные сумматоры параллельного типа. Арифметико-логический узел (АЛУ). Назначение, функциональная схема и типовой набор выполняемых операций.

Лекция 8. Запоминающие устройства. Классификация и основные характеристики.

Лекция 9. Устройство и принцип действия ЭВМ. Исторический обзор, сравнительные характеристики. Микропроцессор. Структурная схема. Взаимодействие отдельных узлов и устройств. Операционный блок и блок управления. Аккумулятор. Счётчик команд. Регистр адреса памяти. Регистр состояния. Буферные регистры. Регистры общего назначения. Схемы управления. Внутренняя шина данных. Внешние шины, принцип мультиплексирования. Синхронизация. Адресация информации и кодирование команд. Однокристальный микропроцессор и микро-ЭВМ.

Устройства ввода и вывода. Последовательный интерфейс. Параллельный интерфейс. Внешние устройства ввода и визуализации информации. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразования.


Лекция 10. Преобразователи неэлектрических величин в электрический сигнал: датчики параметрические и генераторные. Их классификация по типу измеряемой величины и по принципу действия. Устройство и принцип действия датчиков: перемещения, скорости, ускорения, температуры, давления, влажности, электромагнитных полей, ра­диации, акустических и оптических воздействий.

Предварительная обработка сигналов датчиков. Измерительные схемы: мостовая, дифференциальная.

Лекция 11. Устройство для автоматического регулирования температуры.

Лекция 12. Автомат световых эффектов.

Лекция 13. Музыкальный автомат.

Примерный список лабораторных работ в 9 семестре (48 часов, занятия четырехчасовые)

1. Знакомство с приборами на рабочем месте. Инструктаж по технике безопасности. Принципы работы устройства защитного отключения, назначе­ние зануления и заземления, делитель напряжения, два способа подключения измерительных приборов к участку цепи.
   
2. Дифференцирующие и интегрирующие RC-цепи. Переходные процессы в RC-цепях. АЧХ и ФЧХ RC-цепи.
   
3. Биполярные транзисторы.
   
4. Полевые транзисторы.
   
5. Апериодический усилитель на БТ.
   
6. Параллельный и последовательный колебательные контуры. Влияние со­
   противления источника и нагрузки на АЧХ колебательного контура.
   
7. Резонансный усилитель.
   
8. LC, RC-генераторы. ГЛИН.
   
9. Мультивибратор. Мультивибратор с корректирующими диодами.
   
10. Модуляция и детектирование.
    
11. Приемник прямого усиления.
    
12. Приемник прямого усиления.
    

Примерный список демонстраций, проводимых студентами на лабораторных занятиях в 9 семестре

1. Влияние положительной и отрицательной обратной связи на полосу про­пускания и коэффициент усиления резонансного усилителя (демонстрация с генератором качающейся частоты). Превращение резонансного усилите­ля в генератор. Баланс фаз и амплитуд в LC-генераторе.
   
2. Прямоугольные импульсы напряжения на экранах двух осциллографов с различной полосой пропускания усилителей "У", на экране осциллографа с открытым и с закрытым входом "У".
   
3. Использование генератора качающейся частоты для наблюдения на экране осциллографа амплитудно-частотной характеристики RC-цепи.
   
4. Прохождение амплитудно-модулированных колебаний через фильтр с па­раллельным колебательным контуром.
   
5. Переходные процессы в RC- и RL-цепях при подключении их к источнику постоянного напряжения и отключении от него, при подключении их к ге­нератору прямоугольных импульсов напряжения и отключении от него.
   
6. Мультивибратор на транзисторах с корректирующими диодами (в одном плече транзистор и диод германиевые, в другом - кремниевые).
   
7. Детектирование амплитудно-модулированных колебаний, смещение рабочей точки кремниевого диода для улучшения характеристик детектора амплитудно-модулированных колебаний.
   
8. Ограничение выходного сигнала усилителя сверху, снизу, двухстороннее.
   
9. Необходимость стабилизации рабочей точки транзистора в усилителе.
   
10. Влияние внутреннего сопротивления генератора на резонансные свойства последовательного колебательного контура (демонстрация с генератором качающейся частоты).
    
11. Влияние материала и формы сердечника катушки индуктивности на резонансные свойства параллельного колебательного контура (демонстрация с генератором качающейся частоты).
    
12. Зависимость характера затухания колебаний в колебательном контуре и
    АЧХ фильтра с параллельным колебательным контуром от материала и
    формы сердечника катушки индуктивности, ее сопротивления (провод лицендрат) и экрана катушки индуктивности.
    
13. Влияние сопротивления нагрузки на полосу пропускания резонансного усилителя (демонстрация с генератором качающейся частоты).
    
14. Электронно-лучевая трубка. Отклонение электронного луча в электрическом и магнитном поле. Цветные полосы на экране телевизора. Размагни­чивание маски цветного кинескопа.
    
15. Резонанс токов и напряжений. Влияние внутреннего сопротивления школьного генератора низкой частоты на резонансные свойства последо­вательного колебательного контура.
    
16. Прерывистая генерация колебаний в LC-генераторе.
    
17. Цепочка соединенных между собой проволочных и ферритовых колец, моделирующая процесс распространения электромагнитных волн.
    
18. Определение добротности колебательного контура из амплитудно-частотной характеристики, по графику переходного процесса установле­ния колебаний, по степени затухания колебаний, Q-метром.
    
19. Исследование мягкого и жесткого режимов самовозбуждения LC-генератора синусоидальных колебаний,
    
20. Исследование процесса установления колебаний в колебательном контуре при подключении его к источнику периодической ЭДС.
    
21. Применение генератора качающейся частоты для получения амлитудно-частотных характеристик (АЧХ) четырехполюсников (резонансный усили­тель в нелинейном режиме, мост Вина, двойной Т-мост, два связанных контура, фильтр сосредоточенной селекции, режекторный фильтр).
    

22. RC-генераторы синусоидальных колебаний.

23. Определение основных параметров и характеристик радиоприемников (из­бирательность по соседнему и зеркальному каналам, чувствительность, кривая верности).

24. Осциллограммы на входах и выходах функциональных блоков
радиоприемника.

25. Свойства электромагнитных волн (преломление, отражение, поглощение,
дифракция, интерференция, поляризация).

26. Полоса частот звуковых колебаний, воспроизводимых радиоприемником. Ее сравнение с полосой пропускания усилителя электрических колебаний зву­ковой частоты, являющегося функциональным блоком радиоприемника.
    

Примерный список демонстраций, проводимых преподавателем на лабораторных занятиях

в 9 семестре

1. Определение тока срабатывания устройства защитного отключения.
   
2. Сравнение характеристик германиевого и кремниевого диодов с целью использования их в детекторном приемнике.
   
3. Принцип работы трансформатора тока.
   
4. Оценка полосы пропускания апериодического усилителя с помощью пря­моугольных импульсов напряжения низкой и высокой частоты.
   
5. Передача сигналов по волоконной линии связи.
   
6. Перестройка резонансной частоты колебательного контура с помощью элек­тронного конденсатора (варикапа), вариометра, конденсатора переменной емкости, катушки индуктивности с перемещающимся сердечником.
   
7. Проявление нелинейных искажений, вносимых усилителем низкой частоты.
   
8. Спектральный состав прямоугольных импульсов напряжения.
   
9. Исследование спектра амплитудно-модулированных колебаний с помо­щью вибрационного частотомера.
   
10. Определение волнового сопротивления кабеля.
    
11. Зависимость коэффициента усиления усилителя на биполярном транзисто­ре (в схеме включения с общим эмиттером) от сопротивления резистора в цепи коллектора, от постоянной составляющей напряжения база-эмиттер, от постоянной составляющей тока эмиттера, от емкости разделительного конденсатора во входной цепи, от емкости конденсатора в цепи эмиттера (сравниваются германиевый и кремниевый транзисторы).
    
12. Автоматическая подстройка частоты гетеродина (АПЧГ) телевизионного приемника. Автоматическая регулировка усиления.
    
13. Необходимость антенного усилителя для приема телепередач в зоне неуве­ренного приема.
    
14. Необходимость уменьшения коэффициента пульсаций выпрямленного на­пряжения, используемого для питания высокочувствительных усилителей низкой частоты.
    

вопросы К ЭКЗАМЕНУ


1.ЭлектронныЙ осциллограф ОМЛ-3М. Структурная схема. Основные узлы. Принцип работы. Роль генератора развертки, условия синхронизации. Измерение параметров сигналов с помощью осциллографа.

2.Простые и сложные сигналы. Фурье анализ сложных сигналов.

3.Электрические цепи в электронике. Схемы замещения. Активные и пассивные, линейные и нелинейные элементы. Принцип суперпозиции для линейных цепей.

4.Импульсные сигналы и их параметры. Переходные процессы в цепи с резистором и конденсатором.

5.АЧХ и ФЧХ дифференцирующей и интегрирующей цепей. Частоты среза, полоса пропускания.

6.P-n переход. Токи (дрейфа и диффузионный) через р-п переход. Потенциальный барьер. Эквивалентные схемы p-n перехода. Прямое и обратное смещение на р-п переходе. ВАХ диода.

7.БиполярныЙ транзистор, структурная схема, условные обозначения. Схемы включения и режимы работы.

8.Работа биполярного транзистора в активном режиме. Токи биполярного транзистора.

9.БАХ биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером. Токи биполярного транзистора. Рабочая область выходных БАХ.

10.Схемы для снятия по точкам и наблюдения на экране осциллографа ВАХ диода (объяснить назначение и расчет элементов, выбор приборов).

11.Схемы для снятия по точкам БАХ биполярного транзистора (объяснить назначение и расчет элементов, выбор приборов).

12.Полевые транзисторы с p-n переходом. Структурная схема, принцип работы, условные обозначения. Параметры (S,R,/l).

13.Полевые транзисторы с изолированным затвором (со встроенным и индуцированным каналами), их структурные схемы, принцип работы, условные обозначения, ВАХ. Параметры . (S,R,µ).

14.Схемы для снятия по точкам БАХ полевого транзистора (объяснить выбор, назначение, расчет элементов, выбор приборов).

15.АпериодическиЙ усилитель на биполярном транзисторе. Параметры и характеристики. Структурная схема усилительного каскада.

16.Схема апериодического усилителя (питание, цепи переменных и постоянных токов, назначение элементов).

17.Эмиттерная термостабилизация в апериодическом усилителе.

18.Режимы работы усилительных каскадов (А,В,С). Графический анализ.

19.Схемы замещения усилительного каскада (для средних, низких, высоких частот).

20.АпериодическиЙ усилитель на полевом транзисторе.

21.ПоследовательныЙ колебательный контур. Зависимость I ,U, X_с, X_L, ,X,Z от частоты. Резонанс напряжений.

22.Блияние внутреннего сопротивления источника сигнала на резонансные свойства последовательного колебательного контура.

23.ПараллельныЙ колебательный контур, его согласование с генератором и нагрузкой. Резонанс токов.

24.Нелинейный четырехполюсник. Методы анализа нелинейных цепей.

25.Эмиттерный повторитель.

26.РезонансныЙ и полосовой усилители.

27.0братная связь в усилителях.

28.Генераторы. Классификация, режимы, условия возбуждения электрических колебаний.

29.LC-генератор на БТ.

30.RC-генераторы синусоидальных колебаний с мостом Вина в цепи ОС.

31.RC-генераторы синусоидальных колебаний с фазосдвигающими цепочками.

32.ГЛИН.

33.0бобщенная схема нелинейного преобразователя сигнала, виды нелинейных преобразований.

34.Блок-схемы устройств передачи и приема информации. Сообщение, сигнал сообщения, радиосигнал, АМ сигнал, временная и спектральная характеристики, ширина спектра АМ сигнала.

35.Прохождение АМ колебаний через фильтр.

36.Схемы для получения АМ колебаний.

37.Схемы для умножения и преобразования частоты.

38.Детектирование АМ колебаний. Условия подбора параметров элементов фильтра.

39.Приемник прямого усиления (схема из лабораторной работы). Характеристики и параметры.

40.Автоматические и ручные регулировки в приемниках.

41.Принципы телевидения. Диск Нипкова.

42.Видеодетектор. Видеоусилители.

43.ПолныЙ телевизионный сигнал. Параметры сигнала изображения, его спектр. Особенности его передачи.

44.Блок-схема черно-белого телевизора, назначение блоков.

45.Принципы цветного телевидения.

46.Дифференциальные усилители.

47.0перационные усилители. Структурная схема.

48.Триггер на ОУ (формирование прямоугольных импульсов из синусоидальных).

49.Мультивибратор на БТ.

50.Мультивибратор с корректирующими диодами.

51.Мультивибратор на ОУ.

52. Сопряжение входных и гетеродинных контуров супергетеродинного приемника.


Экспериментальные задания


1.Измерение амплитудных, временных и частотных параметров сигнала при помощи осциллографа. Развёртка и синхронизация сигнала.

2.Интегрирование и дифференцирование с помощью RC-цепей.

3.ВАХ полупроводникового диода на экране осциллографа.

4.Снятие ВАХ БТ (схема с общим эмиттером) по точкам.

5. Снятие ВАХ ПТ (схема с общим истоком) по точкам.

6.Влияние положения рабочей точки на форму сигнала на выходе апериодического усилителя (ограничение сверху, снизу).

7.Влияние внутреннего сопротивления генератора на резонансные свойства последовательного колебательного контура.

8.Баланс фаз и амплитуд в LC-генераторе. Мягкий и жесткий режимы работы.

9.Влияния сопротивления нагрузки на резонансные свойства фильтра с параллельным колебательным контуром.

10.Амплитудная модуляция.

11.Умножение частоты.

12.Преобразование частоты.

13.Детектирование.

14.Приемник прямого усиления.

15.Снятие А ЧХ и АХ четырехполюсников.

16.Наблюдение А ЧХ устройств с помощью ГКЧ.

17.Формирование прямоугольных импульсов из синусоидального с помощью триггера на ОУ.


Примерный список лабораторных работ в 10 семестре

(52 часа, занятия четырехчасовые)

1. Правила техники безопасности. Измерения в электронике и автоматике.
   
2. Контактно-релейные элементы автоматики.
   
3. Устройства защитного отключения.
   
4. Базовый логический элемент 2И-НЕ ТТЛ.
   
5. Логический элемент 2И-НЕ КМОП.
   
6. Элементы ЭВМ.
   
7. Операционный блок ЭВМ.
   
8. Датчики термодинамических величин.
   
9. Автоматическое регулирование температуры.
   
10. Демонстрации, проводимые студентами и преподавателем.
    
11. Демонстрации, проводимые студентами и преподавателем.
    
12. Демонстрации, проводимые студентами и преподавателем.
    
13. Подведение итогов. Отчет по лабораторным работам.
    

Примерный список демонстраций, проводимых студентами на лабораторных занятиях в 10 семестре

1. 
   Автоматическое устройство для исследования процесса установления ко­
   лебаний в колебательном контуре при подключении его к источнику пе­
   риодической ЭДС.
   
2. Автоматическое устройство для наблюдения на экране осциллографа зави­
   симости тока через электрическую лампочку от времени после подключе­
   ния ее к источнику напряжения
   
3. Зависимость емкости р-n перехода от обратного напряжения.
   
4. Зависимость параметра h2i в схеме включения транзистора с общим эмит­
   тером от постоянной составляющей тока эмиттера для случаев использова­
   ния германиевых и кремниевых транзисторов
   
5. Кодовый замок.
   
6. Металлоискатель.
   
7. Наблюдение на экране осциллографа зависимости выходного напряжения электронного предохранителя от тока нагрузки.
   
8. Необходимость экранировки входных цепей чувствительных усилителей
   электрических колебаний
   
9. Определение времени соударения металлических шаров (счетчик импуль­
   сов взять самодельный).
   
10. Определение времени срабатывания и отпускания реле.
    
11. Определение короткозамкнутых витков катушек индуктивности.
    

12. 
    Обнаружение скрытой электропроводки, находящейся под напряжением,
    определение места обрыва проводника в многожильном кабеле.
    
13. Потенциометрические датчики линейных и угловых перемещений.
    
14. Регулировка поляризованного реле для наблюдения на экране осциллогра-
    фа затухающих колебаний в колебательном контуре (реле можно питать от
    генератора прямоугольных импульсов напряжения)
    
15. Срабатывание автоматической пробки как электротермического и электро­
    магнитного предохранителей.
    
16. Термореле с терморезистором и усилителем на двух транзисторах.
    
17. Устройство для измерения индукции ЭМП низкой частоты
    
18. Устройство для наблюдения на экране осциллографа динамической вы­
    ходной характеристики биполярного транзистора в схеме включения с об­
    щим эмиттером.
    
19. Устройство для проведения игры «Брейн-ринг»
    
20. Феррозондовый датчик магнитного поля (демонстрации с датчиком и с
    устройством, моделирующим феррозондовый датчик).
    
21. Фотореле
    
22. Электронная защита источников литания от повышения входного напря­
    жения и перегрузок.
    
23. Электронные коммутаторы к осциллографу
    
24. Электронный термометр с цифровым отсчетом с диодным датчиком
    температуры.
    

Примечание: демонстрации каждый студент готовит заранее и прово­-
дит как фрагмент занятия со студентами своей подгруппы.


Список вопросов к экзамену по электрорадиотехнике в 10 семестре

1. Устройство, принцип действия и характеристики биполярных транзисторов, расчет h-параметров.
   
2. Устройство, принцип действия и характеристики полевых транзисторов.
   
3. D-триггеры.
   
4. JK-триггеры.
   
5. RS-триггеры.
   
6. Аналого-цифровой преобразователь со счетчиком номеров сигнала: совместная работа с устройством выборки и хранения.
   
7. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП), основные понятия и характеристики. Статические и динамические погрешности аналого-цифрового преобразователя.
   
8. Аналого-цифровые преобразователи двухтактного интегрирования.
   
9. Влияние внутреннего сопротивления измерительных приборов на режим работы электрической цепи.
   
10. Устройство, принцип действия и характеристики полупроводниковых диодов.
    
11. Двухлучевой электронный осциллограф С1-134.
    
12. Зависимость выходного напряжения логического нуля (элемент 2И-НЕ транзисторно-транзисторной логики) от тока нагрузки.
    
13. Идеальный операционный усилитель. Инвертирующий усилитель. Неинвертирующий усилитель.
    
14. Измерение выходного напряжения делителя напряжения на резисторах вольтметрами с различными внутренними сопротивлениями.
    
15. Исследование переходных процессов в полупроводниковом диоде и биполярном транзисторе.
    
16. Логические элементы, основные понятия цифровой техники.
    
17. Логический пробник для определения трех состояний (логический нуль, логическая единица, высокоимпедансное состояние) на выходе элементов ТТЛ.
    
18. Логический элемент 2И-НЕ КМОП, зависимость мощности, потребляемой логическим элементом микросхемы КМОП, от частоты прямоугольных импульсов напряжения на входе элемента.
    
19. Логический элемент 2И-НЕ транзисторно-транзисторной логики с тремя состояниями на выходе.
    
20. Логический элемент 2И-НЕ ТТЛ.
    
21. Наблюдение на экране осциллографа зависимости выходного напряжения логической единицы (элемент 2И-НЕ транзисторно-транзисторной логики) от тока нагрузки.
    
22. Необходимость зануления электроприборов. Принцип работы устройств защитного отключения.
    
23. Определение структуры и выводов биполярного транзистора.
    
24. Передаточные характеристики логических элементов 2И-НЕ ТТЛ и КМОП.
    
25. Переходные процессы в дифференцирующей и интегрирующей RC - цепях.
    
26. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ).
    
27. Программирование ПЗУ с пережигаемыми перемычками.
    
28. Программирование ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием.
    
29. Регистры сдвига.
    
30. Статические и динамические оперативные запоминающие устройства (ОЗУ).
    
31. Счетчики электрических импульсов.
    
32. Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), основные понятия и характеристики.
    
33. Цифро-аналоговые преобразователи с весовыми двоично-взвешенными резисторами.
    
34. Цифро-аналоговые преобразователи с матрицей R-2R с суммированием токов и с суммированием напряжений.
    
35. Шинный формирователь.
    
36. Шифраторы, дешифраторы.
    
37. Мультиплексоры, демультиплексоры.
    
38. Электронные ключи на полевых транзисторах
    
39. Электронные ключи на биполярных транзисторах, инвертор на биполярном транзисторе.
    
40. Усилители электрических сигналов, их основные характеристики и параметры.
    

Учебно-методическое обеспечение

Список основной литературы:

1. Богатырев А.Н. Радио-электроника. Автоматика и элементы ЭВМ. - М., 1990.
   
2. Борисов В.Г. Кружок радиотехнического конструирования. - М., 1990.
   
3. Герасимов В.Г. Основы промышленной электроники. - М., 1986.
   
4. Гершензон Е.М., Полянина Г.Д., Соина Н.В. Радиотехника, - М., 1986.
   
5. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.: Энергоатомиздат, 1985.-352с.
   
6. Калабеков В.А., Манзелев Н.А. Основы автоматики и вычислительной техники. - М., 1980.
   
7. Ляшко Н.Н. Радиотехника. Лабораторный практикум. Минск, 1981.
   
8. Мальцева Л.А., Фромберг З.М., Ямпольский В.С. Основы цифровой техники. - М., 1986.
   
9. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. - М., 1985.
   
10. Прикладная физика. З.М. Резников. - М., 1989.
    
11. Ямпольский В.C. Основы автоматики и электронно-вычислительной техники: Учебное пособие для студентов физ.-мат. фак. пед. ин-тов.- М.: Просвещение, 1991. - 223c.
    

Список дополнительной литературы:

1. Алгинин В.Е. Кружок электронной автоматики. -М., 1990.
   
2. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. Справочное пособие - под ред. С.В. Якубовского. - М., 1984.
   
3. Батушев В.А. Электронные приборы. - М., 1980.
   
4. Журналы “Радио.
   
5. Интегральные микросхемы. Справочник под ред. В.В. Тарабрина.- М., 1984.
   
6. Сворень Р. Электроника шаг за шагом. - М., 1988.
   
7. Стрыгин В.В. Основы автоматики и вычислительной техники. - М., 1980 .
   
8. Ушаков В.Н. Долгиенко О.В. Электроника: от транзистора до устройства - М., 1983.
   
9. Хокинс Г. Цифровая электроника для начинающих. - М., 1986.
   
10. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. М, 1987.
    

Пособия, подготовленные кафедрой:

1. Иноземцев В.А., Иноземцева С.В. Вводный практикум по электронике. Брянск: БГПУ, 1997. – 78с.
   
2. Иноземцев В.А., Иноземцева С.В., Степанищева М.Н. Лабораторный практикум по основам автоматики. Брянск: БГПУ, 1998. – 80с.
   
3. Иноземцев В.А., Иноземцева С.В. Введение в электронику. - Брянск: Изд-во БГПУ, 2001. - 150 с.
   
4. Иноземцев В.А. Изучение элементной базы цифровой техники - Брянск: Изд-во БГУ, 2002. - 110 с.