Геологический факультет МГУ, кафедра сейсмометрии и геоакустики, тел. 939-33-42.

Автор - доц. Гайнанов Валерий Гарифьянович.

Курс читается в 5 семестре для студентов специальности 011200 - геофизика.

Объем курса - 80 часов, лекции - 48 часов, лабораторные занятия - 32 часа.

Форма контроля. 2 контрольные работы , прием лабораторных работ с собеседованием; курс завершается экзаменом.

Аннотация. Курс состоит из 3 частей. В первой части излагаются основы теории электрических цепей. Вторая часть содержит основы функционирования радиоэлектронных устройств. В третьей части представлены основы цифровой электроники.

1. Понятие сигнала вообще и электрического сигнала в частности. Принципы разделения сигналов на полезные, помехи и шумы. Виды сигналов: детерминированные и случайные. Гармонические колебания. Линейные преобразования сигналов и их свойства. Понятие спектра сигнала, спектры периодических и непериодических сигналов.

2. Электрические цепи и их элементы. Электрические двухполюсники и многополюсники. Активные и пассивные цепи. Линейные и нелинейные цепи. Идеальные генераторы тока и напряжения. Параметрические цепи. Цепи со сосредоточенными и распределенными параметрами. Резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, трансформаторы. Границы применимости понятий об элементах электрических цепей.

3. Методы расчета линейных электрических цепей. Законы Кирхгофа. Метод контурных токов. Метод узловых напряжений. Принцип суперпозиции и его применение к расчету цепей. Метод эквивалентного источника. Метод векторных диаграмм и метод комплексных амплитуд (символический метод) для расчета цепей переменного тока. Комплексное сопротивление.

4. Определение частотных характеристик электрической цепи. Комплексные функции входного и выходного сопротивления. Комплексные передаточные функции. Частотные характеристики простейших RC-цепей, резонансных контуров и связанных контуров. Типы фильтров, полоса пропускания, граничные частоты, крутизна, добротность.

5. Импульсные сигналы в линейных схемах. Классические методы анализа. Переходные и импульсные характеристики цепи. Интеграл Дюамеля. Интегрирующие и дифференцирующие цепи.

6. Четырехполюсники. Уравнения и параметры четырехполюсников, их эквивалентные схемы.

7. Цепи с распределенными параметрами. Волновое уравнение длинной линии. Режимы работы длинных линий и их применение.

8. Нелинейные элементы и цепи. Вольт-амперные характеристики нелинейных элементов и их статические, динамические и дифференциальные параметры. Линеаризация вольт-амперных характеристик. Параметрические элементы и цепи.

9. Шумы, как фундаментальное свойство активных и пассивных элементов и устройств. Виды шумов в радиоэлектрических элементах (тепловые, дробовые, мерцательные) и их распределение в частотных диапазонах.

1. Полупроводниковые приборы и элементы интегральных схем. Диоды, биполярные и полевые транзисторы, тиристоры, оптоэлектронные приборы.

2. Усилители, их классификация и основные параметры. Усилительные каскады на биполярных транзисторах. Схема каскада с общим эмиттером, с общим коллектором (эмиттерного повторителя), с общей базой. Использование вольт-амперных характеристик для выбора рабочей точки транзистора. Схемы замещения транзистора. Коэффициенты усиления, входное и выходное сопротивление, частотные характеристики усилительного каскада. Способы стабилизации параметров транзисторных усилителей.

3. Усилительный каскад на полевом транзисторе. Основные параметры и расчетные соотношения. Резонансные усилители.

4. Дифференциальный каскад усиления. Операционные усилители, их основные параметры и схемы включения.

5. Обратные связи в радиоэлектронных устройствах. Общая схема усилительных устройств, охваченных обратными связями. Виды обратных связей. Влияние обратных связей на входное и выходное сопротивление и передаточные функции усилителей. Устойчивость цепей с обратными связями.

6. Генераторы электрических сигналов. Условия самовозбуждения и стационарности. Линеаризированная теория генерирования квазисинусоидальных колебаний на основе усилителей с частотно-избирательной цепью обратной связи. Принципы генерирования разрывных колебаний при введении положительной обратной связи с учетом нелинейных вольт-амперных характеристик активных элементов. Основные типы релаксационных генераторов - одновибратор, мультивибратор, блокинг-генератор.

7. Электрические фильтры. Принципы синтеза электрических фильтров (аппроксимация частотных характеристик и реализация фильтра). Полиноминальные фильтры Баттерворта, Чебышева, Золотарева. Фазовые характеристики фильтров. Лестничные фильтры. Активные фильтры. Кварцевые фильтры. Фильтры с переключаемыми конденсаторами.

8. Преобразователи спектра сигналов. Принципы преобразования спектра. Умножители и преобразователи частоты. Модуляторы. Амплитудная, частотная и фазовая модуляции. Амплитудные детекторы. Синхронные детекторы. Частотные детекторы.

9. Устройства питания. Неуправляемые и управляемые выпрямители. Стабилизаторы напряжения и тока. Импульсные стабилизаторы.

1. Основы теории логических схем. Основные логические операции и реализующие их схемы. Логические интегральные схемы, их классификация и основные параметры. Триггеры. Одновибратор и мультивибратор. Шифраторы и дешифраторы. Мультиплексоры. Сумматоры. Регистры. Счетчики.

2. Средние и большие интегральные схемы. Особенности элементной базы БИС. Микропроцессоры. БИС памяти. Статическая и динамическая память. Постоянные, перепрограммируемые и оперативные запоминающие устройства с тремя состояниями.

3. Устройства цифровой обработки сигналов. Дискретизация и квантование сигналов. Цифро-аналоговые преобразователи. Аналого-цифровые преобразователи. Типы АЦП и их основные характеристики. Аналоговые мультиплексоры. Устройства выборки и хранения.

4. Устройства хранения информации. Принципы регистрации сигналов на магнитном носителе. Накопители на магнитных лентах и на магнитных дисках. Принципы регистрации сигналов на оптических носителях.

5. Устройства отображения информации. Буквенно-цифровые и матричные устройства отображения. Устройства отображения на электронно-лучевых трубках.

1. Изучение частотных характеристик RC-цепей, последовательного и параллельного LC-контуров.

2. Изучение переходных и импульсных характеристик RC- и LC-цепей.

3. Нелинейные двухполюсники (диоды, стабилитроны) и простейшие схемы питания радиоэлектронной аппаратуры (трансформаторы, выпрямители, стабилизаторы напряжения и тока).

4. Усилительный каскад на транзисторе: выбор рабочей точки по постоянному току, определение коэффициента усиления, частотной характеристики, нелинейных искажений.

5. Изучение работы операционного усилителя в различных схемах включения.

6. Генераторы гармонических и прямоугольных колебаний на операционных усилителях.

7. Изучение работы логических интегральных схем (схемы "И", "ИЛИ", "НЕ", триггеры, счетчики, дешифраторы, регистры, запоминающие устройства).

8. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.

Основная

Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Высшая школа, 1983.

Бобровников Л.З. Радиотехника и электроника. М., Недра, 1981.

Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М., Сов. Радио, 1977.

Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. М., Высшая школа, 1988.

Основы радиоэлектроники. / Ред. Г.Д.Петрунин. М., МАИ, 1993.

Дополнительная

Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. М., Радио и связь, 1986.

Веселовский О.Н., Браславский Л.М. Основы электротехники и электротехнические устройства радиоэлектронной аппаратуры. М., Высшая школа, 1977.

Гнатек Ю.Р. Справочник по цифроаналоговым и аналогоцифровым преобразователям. М., Радио и связь, 1982.

Нейман Л.Р., Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники. Т.1. Л., Энергоиздат, 1981.

Пасынков В.В., Чиркин Л.А. Полупроводниковые приборы. М., Высшая школа, 1987.

Рутковски Дж. Интегральные операционные усилители. М., Мир, 1978.

Харкевич А.А. Спектры и анализ. М., Физматгиз, 1962.

Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т.1, 2. М., Мир, 1984.

Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М., Сов. радио, 1979.

Янсен Й. Курс цифровой электроники. Т.1, 2. М., Мир, 1987.