ПРОГРАММА ЛЕКЦИОННОГО КУРСА

Программа курса лекций
“Физические основы радиоэлектроники”
Направление 510400
3 – 4 семестры, 36 часов.
Часть 1 ( третий семестр) .
Основы теории цепей и прохождения сигналов
1. Введение – 2 часа
Уравнения Максвелла как основа описания процессов в радиоэлектронных цепях.
Волновые и квазистационарные процессы. Представление физических величин сигналами
разного вида. Шумы и помехи, их влияние на качество передачи информации. Роль
радиоэлектроники в современном физическом эксперименте.
2. Сигналы в линейных системах – 4 часа
Понятие линейной
системы в теории передачи сигналов, дифференциальные
уравнения системы, переходной и установившийся режим. Четырёхполюсники, их
комплексный коэффициент передачи для установившихся режимов. Примеры вычисления
комплексных коэффициентов передачи простейших четырёхполюсников. Теоремы об
эквивалентных генераторах, их применение при анализе цепей. Колебательные контуры, их
резонансные характеристики.
3. Методы анализа процессов в нелинейных цепях – 2 аса
Вольтамперные характеристики цепей, методы их аппроксимации. Спектры сигналов в
нелинейных цепях. Амплитудная модуляция и демодуляция, преобразование частоты.
Параметрические цепи.
4. Переходные и установившиеся процессы в линейных цепях часов
16
Классические методы анализа переходных процессов в линейных системах первого и второго порядков,
примеры их применения.
Негармонические периодические воздействия, разложение в комплексный ряд Фурье, амплитудный и
фазовый спектр. Условия неискажённой передачи сигналов. Спектры некоторых типовых сигналов.
Непериодические воздействия, прямое и обратное преобразование Фурье, их свойства. Теорема РелеяПарсеваля, спектр мощности. Спектры типовых сигналов, влияние ограниченности полосы пропускания на
форму сигналов. Критерии верности воспроизведения сигналов, понятие базы сигнала, примеры. Основные
задачи фильтрации сигналов.
Анализ переходных процессов в линейных системах с использованием аппарата преобразований Фурье,
примеры. Импульсные и переходные характеристики систем, их использование для анализа переходных
процессов, интеграл Дюамеля.
5. Спектральный анализ детерминированных и случайных процессов – 4 часа
Текущий и мгновенный спектры сигналов, особенности их анализа, применение
типовых окон и операций свёртки. Спектральный анализ случайных процессов, теорема
Винера-Хинчина. Вейвлет-преобразования, их основные свойства. Примеры применения для
анализа нестационарных процессов.
6. Дискретизация сигналов и двоичное кодирование
– 4 часа
Дискретизация сигналов по частоте и по времени. Эквивалентность дискретных и
аналоговых представлений сигнала, теорема Котельникова во временной и частотной
области. Двоичное кодирование, характерные погрешности, методы их уменьшения.
Восстановление аналогового сигнала по его дискретной реализации. Дискретное
преобразование Фурье, его особенности.
Часть 2 ( четвёртый семестр).
Физические процессы в электронных цепях
7. Основы полупроводниковой электроники – 6 часов
Полупроводники и диэлектрики. Собственные и примесные полупроводники.
Энергетические зоны. Электропроводность примесных полупроводников, её зависимость от
температуры и концентрации примесей. Уравнения плотности токов.
Физические процессы в плоскостном электронно-дырочном переходе. Вольт-амперные
характеристики при различных смещениях перехода. Пробой р-n – перехода. Электронные
приборы, использующие свойства р-n-перехода.
Транзисторы, физические процессы в транзисторе с общей базой, общим эмиттером,
общим коллектором. Транзистор как линейный четырёхполюсник, его эквивалентная схема.
Физические параметры транзисторов.
7. Усилительные свойства транзисторов – 4 часа
Коэффициент передачи транзисторных четырёхполюсников по току, напряжению и
мощности. Входные и выходные сопротивления. Схемы усилителей, полоса пропускания.
Частотные свойства транзисторов. Температурные зависимости. Шумы транзисторов.
Полевые транзисторы, их особенности.
8. Системы с обратной связью – 6 часов
Виды обратных связей. Влияние обратной связи на характеристики усилителей.
Эмиттерный повторитель. Устойчивость систем с обратной связью, критерии устойчивости.
Операционные усилители, формирование заданных частотных и фазовых характеристик
линейных систем. Активные фильтры.
Условия самовозбуждения, генераторы незатухающих колебаний. Мягкий и жёсткий
режимы самовозбуждения. Стабильность частоты генерируемых колебаний, методы её
повышения. Квантовые генераторы.
9. Элементы цифровой электроники – 10 часов
Логические функции и логические элементы. Основы булевой алгебры,
конъюнктивные и дизъюнктивные термы. Переключательные функции, правила их
минимизации. Реализация логических функций на электронных элементах. Биполярный
транзистор в ключевом режиме. Быстродействие, методы его повышения. Транзистор
Шоттки. Логические схемы на биполярных транзисторах.
Полевые транзисторы в цифровых схемах. МОП-логика, комплементарная логика.
Классификация цифровых схем, основные выполняемые операции. Цифро-аналоговые и
аналого-цифровые преобразователи.
10. Микропроцессоры и микропроцессорные системы
- 6 часов
Структура микропроцессоров. Организация обмена с магистралью, интерфейсы
внешнего обмена. Команды микропроцессоров, способы адресации. Выполнение
арифметических и логических операций. Память, её разновидности, электронные схемы
памяти. Синхронизация элементов микропроцессорных систем. Архитектура ЭВМ, работа
ЭВМ в составе экспериментальных установок.
Лабораторный практикум по радиоэлектронике
4 – 5 семестры, 72 часа
Литература:
1. А.П. Молчанов, П.М. Занадворов. Курс электротехники и радиотехники. Высшая школа,
1963. - 456 с.
2. В.П. Бакалов, А.Н. Игнатов, Б.И. Брук. Основы теория электрических цепей и
электроники. Радио и связь, 1989. - 528 с.
3. А.Ф. Белецкий. Теория линейных электрических цепей, Радио и связь, 1986. - 544 с.
4. В.А. Батушев. Электронные приборы. Высшая школа, 1983. - 368 с.
5. Ю.В. Виноградов. Основы электронной и полупроводниковой техники. Энергия, 1982. 536 с.
6. В.Н. Ушаков. Основы радиоэлектроники и радиотехнические устройства. Высшая школа,
1976. - 424 с.
Составитель программы и лектор - доцент А.Н.Пинегин