Грамм для высших учебных заведений по специальности i-54 01 04 метрологическое обеспечение информационных систем и сетей специальные дисциплины в 3-х частях часть 1 Минск 2006
| Вид материала | Документы |
- Грамм для высших учебных заведений по специальности 1-45 01 01 многоканальные системы, 1416.93kb.
- Учебная программа для высших учебных заведений по специальности i-54 01 04 Метрологическое, 1989.69kb.
- Сборник типовых учебных программ для высших учебных заведений по специальности -45, 1629.58kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности: 1-23, 794.76kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-33, 400.17kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности: 1-21, 290.18kb.
- Методические указания по изучению дисциплины и задание для контрольной работы студентам-заочникам, 610.79kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности: 1-23, 987.19kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-23, 164.64kb.
- Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-21, 454.66kb.
Тема 2.3. АНАЛИЗ ПРОХОЖДЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ
ЧЕРЕЗ НЕЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ
Свойства и характеристики элементов нелинейных цепей (НЦ). Аппроксимация характеристик НЦ. Режим «слабых» сигналов и узловая аппроксимация степенным полиномом. Точность аппроксимации. Режим «сильных» сигналов и кусочно-линейная аппроксимация.
Анализ НЦ при воздействии постоянного напряжения (тока). Спектральный анализ прохождения сигналов через безинерционные и инерционные НЦ. Обобщённая структурная схема инерционных НЦ. Анализ прохождения через НЦ сигнала, содержащего одну, две и более гармонических составляющих. Анализ прохождения сигнала через НЦ при кусочно-линейной аппроксимации, метод угла отсечки (метод А.И. Берга).
Квазилинейный метод анализа для инерционной НЦ, понятие средней крутизны. Метод трёх и пяти ординат. Оценка нелинейных искажений.
Функциональные преобразования сигналов в НЦ: выпрямление; умножение частоты; амплитудная модуляция и детектирование; преобразование частоты; гетеродинирование.
Задачи преобразования случайных сигналов в НЦ. Определение закона распределения плотности вероятности выходного сигнала, когда характеристика НЦ: однозначна; неоднозначна; имеет один или более горизонтальных участков. Определение корреляционной функции и энергетического спектра сигнала на выходе НЦ.
Тема 2.4. ПРИНЦИПЫ ОПТИМАЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ
Основные задачи при приёме сигналов. Приём (обработка) сигналов как статистическая задача максимизации отношения сигнал/помеха на выходе цепи. Оптимальный приёмник на основе коррелятора и его структурная схема.
Передаточная характеристика согласованного (оптимального) линейного фильтра (СФ), неравенство Коши-Буняковского. Импульсная характеристика СФ и условия её физической реализуемости. Сигнал и шум на выходе СФ. Оптимальная фильтрация при «небелом» шуме. Структурная схема оптимального приёмника на основе СФ. Сравнение оптимального приёмника на основе СФ и коррелятора. Квазиоптимальные фильтры. Примеры синтеза СФ.
Раздел 3. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
Тема 3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ
Классификация аналоговых устройств в зависимости от выполняемой ими функции обработки ИС: усиление (масштабирование), фильтрация, коррекция формы и спектра, преобразование спектра по частоте, модуляция и демодуляция, математические преобразования – интегрирование и дифференцирование, логарифмирование, возведение в квадрат, извлечение корня квадратного, и др.
Иерархия построения функциональных устройств обработки: элементная база, звенья, каскады, блоки, устройства, системы.
Линейные, нелинейные и квазилинейные устройства обработки сигналов. Основные характеристики и параметры квазилинейных устройств: входное и выходное сопротивления; согласование по входу и выходу; коэффициенты – отражения, стоячей (КСВ) и бегущей волны (КБВ); полоса эффективно пропускаемых частот; амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики; переходная и импульсная характеристики; амплитудная характеристика; нелинейные искажения; защищённость от помех – напряжение и уровень фона, уровень и коэффициент шума, эффективная шумовая температура; минимально и максимально допустимые мощности ИС.
Тема 3.2. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Функциональное назначение усилительных устройств (УУ) в средствах измерений (СИ), общие сведения об усилителе. Классификация УУ по: физическому процессу усиления; характеру и структуре усиливаемых сигналов; уровню усиливаемого сигнала и характеру его усиления; спектру усиливаемых частот; виду частотной зависимости коэффициента усиления; применению в составе СИ; типу применяемых усилительных элементов; конструктивному исполнению; типу согласующих цепей связи.
Структурная схема усилительного каскада. Эквивалентные схемы источников сигналов. Типовые эквивалентные схемы нагрузки усилителя. Основные характеристики и параметры усилителей: входные и выходные данные; коэффициент усиления (передачи) ЭДС, напряжения, тока и мощности; характеристики – амплитудно-частотная, фазочастотная и группового времени запаздывания (АЧХ, ФЧХ и ГВЗ); линейные частотные и фазовые искажения, коэффициент частотных искажений; переходная характеристика (ПХ) и искажения; амплитудная характеристика (АХ); динамический диапазон; уровень внутренних (собственных) помех (наводка, фон, шум), коэффициент шума; нелинейные искажения, коэффициент гармоники; коэффициент полезного действия (КПД); чувствительность и стабильность параметров и характеристик.
Нелинейные искажения усилителей импульсов, коэффициент нелинейности.
Шумы пассивных и усилительных элементов, эквивалентные схемы шумящего комплексного сопротивления, формула Найквиста.
Структурная схема УУ. Усилитель как линейный четырёхполюсник (ЧП). Определение собственных G-, Z-, Y-, Н- и A-параметров ЧП и их взаимная связь. Частотная зависимость собственных параметров усилительного ЧП, модель биполярного транзистора в виде схемы Джиаколетто. Рабочие параметры усилительного ЧП с учётом внешних элементов. Т- и П-образные эквивалентные схемы усилительного ЧП. Основные виды регулярных соединений ЧП и их анализ.
Обратная связь (ОС) в усилителях и её назначение. Классификация типов ОС: внешняя – преднамеренная и непреднамеренная (паразитная); внутренняя – преднамеренная и непреднамеренная (детерминированная и случайная); местная и общая; однопетлевая и многопетлевая; по току, напряжению и смешанная; последовательная, параллельная и комбинированная; положительная, отрицательная и комплексная; активная и пассивная, частотно-независимая и-зависимая.
Анализ усилителя с цепью ОС. Влияние ОС на: коэффициент передачи и его стабильность; АЧХ и ФЧХ; отношение сигнал/помеха; нелинейные искажения. Определение рабочих параметров усилителя с ОС. Анализ усилительных каскадов с типичными видами цепей отрицательных ОС: последовательная по току; параллельная по току; последовательная по напряжению; параллельная по напряжению.
Устойчивость усилителей с ОС, признаки и критерии устойчивости, обеспечение устойчивости.
Особенности построения многокаскадных усилителей с местными, общими и комбинированными ОС. Двухканальный вариант построения усилителя с ОС. Межкаскадные связи в усилителях и их влияние на частотные характеристики.
Назначение импульсных усилителей (ИУ) и предъявляемые к ним требования. Особенности анализа и оценка качества работы ИУ.
Общие сведения об операционных усилителях (ОУ). Дифференциальный (балансный) усилительный каскад. Основные схемы включения ОУ: инвертирующий и неинвертирующий усилитель переменного тока; инвертирующий сумматор; интегрирующий и дифференцирующий усилитель; логарифмирующий и антилогарифмирующий усилитель; фазовращающий усилитель.
Тенденции развития УУ для средств измерений. Применение ЭВМ для проектирования и расчёта усилителей.