Методические указания к изучению дисциплины

Дополнительная

Основная

1. Калимуллин Р.И. Электронный конспект лекций по курсу «Методы анализа и расчета электронных схем» // Электронный образовательный ресурс по дисциплине «Методы анализа и расчета электронных схем» / Р.И. Калимуллин. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2013.

2. Хернитер М.Е. Multisim 7: Современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств / М.Е. Хернитер. – М.: ДМК Пресс, 2006. – 488 с.

3. Методы анализа и расчета электронных схем: Программа, методические указания и контрольная работа / Р.И. Калимуллин. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2013. – 48 с.

4. Баканов Г.Ф. Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств: Учебное пособие / Г.Ф. Баканов, С.С. Соколов, В.Ю. Суходольский; Под ред. И.Г.Мироненко. – М.: Академия, 2007. – 368 с.

5. Хетагуров Я.А. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ): Учебник / Я.А. Хетагуров. – М.: Высш. шк., 2006. – 223 с.

Программа дисциплины состоит из 7 разделов. Ниже по каждому разделу приводятся ссылки с указанием источника, где излагается данная тема. Номер учебника, указанный в квадратных скобках, соответствует его номеру в приведенном выше списке литературы. В завершении каждого раздела приведены вопросы и задания для самопроверки, к которым следует приступать после изучения соответствующей темы.

Раздел 1. Модели компонентов электронных схем

Литература: [1], глава 1; [2], с. 197–218.

Вопросы для самопроверки:

1. В чем сущность кусочно-линейной аппроксимации нелинейного элемента?

2. Назовите основные способы нелинейной аппроксимации элемента.

3. В чем сущность нелинейной аппроксимации элемента методом выбранных точек?

4. В чем сущность нелинейной аппроксимации элемента методом выравнивания? Для нахождения параметров моделей каких полупроводниковых элементов этот метод применяется?

5. Зарисуйте нелинейную модель диода и назовите ее элементы.

6. Приведите кусочно-линейную модель стабилитрона и объясните, как получить значения ее параметров.

7. Зарисуйте модель Эберса-Молла для биполярного транзистора и назовите ее элементы.

8. Охарактеризуйте h- параметры транзистора. Как они связаны с y- параметрами?

9. Изобразите модель полевого транзистора для статического анализа и назовите ее параметры.

10. Изобразите малосигнальную модель полевого транзистора и назовите ее параметры.

Раздел 2. Статический анализ

Литература: [1], глава 2; [2], с. 123-170.

Вопросы для самопроверки:

1. Что является результатом статического анализа?

2. Как видоизменяют схему перед проведением статического анализа?

3. Как складываются ВАХ при построении обобщенной характеристики двух последовательных нелинейных элементов?

4. Как складываются ВАХ при построении обобщенной характеристики двух параллельных нелинейных элементов?

5. Существуют ли ограничения к применению метода построения нагрузочных прямых при статическом анализе?

6. Перечислите методы статического анализа в порядке возрастания точности их результатов. Чем обусловлена (ограничена) точность каждого из методов?

7. Опишите процедуру проведения статического анализа в программе Multisim с помощью виртуальных измерительных приборов.

8. Опишите процедуру проведения статического анализа в программе Multisim с помощью специального вида анализа.

Раздел 3. Малосигнальный анализ в области средних частот

Литература: [1], глава 3; [2], с. 292-293, 315-334.

Вопросы для самопроверки:

1. Что является результатом малосигнального анализа на средней частоте?

2. Как видоизменяют схему перед проведением малосигнального анализа?

3. Опишите алгоритм составления системы уравнений по методу узловых потенциалов.

4. В чем суть обобщенного матричного метода узловых потенциалов при проведении малосигнального анализа?

5. Запишите собственные матрицы проводимостей для биполярного и полевого транзисторов.

6. В чем особенности малосигнального анализа схемы с идеальными операционными усилителями?

7. Опишите процедуру измерения коэффициента усиления схемы в программе Multisim с помощью виртуальных измерительных приборов.

8. Опишите процедуру коэффициента усиления схемы в программе Multisim с помощью специального вида анализа.

Раздел 4. Малосигнальный анализ в диапазоне частот

Литература: [1], глава 4; [2], с. 234-280.

Вопросы для самопроверки:

1. Что является результатом малосигнального анализа в диапазоне частот?

2. Как видоизменяют схему перед проведением частотного анализа?

3. Опишите алгоритм составления системы уравнений при проведении частотного анализа.

4. Как из выражения схемной функции в комплексном виде получить амплитудно-частотную характеристику?

5. Как из выражения схемной функции в комплексном виде получить фазо-частотную характеристику?

6. Опишите процедуру проведения частотного анализа в программе Multisim с помощью виртуальных измерительных приборов.

7. Опишите процедуру проведения частотного анализа в программе Multisim с помощью специального вида анализа.

Раздел 5. Анализ устойчивости

Литература: [1], глава 5.

Вопросы для самопроверки:

1. Что является результатом анализа схемы на устойчивость?

2. Сформулируйте общее условие устойчивости схемы «в малом».

3. При каких условиях в схеме при распространении одиночного импульса будут генерироваться высокочастотные колебания?

4. Сформулируйте условие устойчивости по Гурвицу.

5. В чем заключается суть анализа устойчивости по критерию Гурвица?

6. Сколько определителей Гурвица следует записать для схемной функции, в числителе которой полином 2-й степени, а в знаменателе – 3-й степени? Запишите их в общем виде.

7. Сформулируйте критерий устойчивости Михайлова.

8. В чем заключается суть анализа устойчивости по критерию Михайлова?

Раздел 6. Анализ чувствительности и допусков

Литература: [1], глава 6; [2], с. 281-286.

Вопросы для самопроверки:

1. Что называется «допуском»?

2. Что является результатом анализа чувствительности схемы?

3. Дайте определения абсолютной, относительной и полуотносительной чувствительностей.

4. Как можно определить изменение внешнего параметра схемы при изменении ее внутреннего параметра?

Раздел 7. Анализ переходных процессов

Литература: [1], глава 7; [2], с. 335-431.

Вопросы для самопроверки:

1. Что является результатом анализа переходных процессов?

2. Опишите процедуру проведения анализа переходных процессов в программе Multisim с помощью виртуальных измерительных приборов.

3. Опишите процедуру проведения анализа переходных процессов в программе Multisim с помощью специального вида анализа.

ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

Каждый студент выполняет задачи в соответствии со своим вариантом (смотри таблицу). Номер варианта обозначен последней цифрой номера зачетной книжки.

Номер варианта	Номера задач

ЗАДАЧИ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

1. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д2Б определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 20°С.

2. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д2В определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 20°С.

3. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д2Г определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 20°С.

4. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д2Д определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 20°С.

5. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д2Ж определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 20°С.

6. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д2И определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 20°С.

7. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д223 определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 25°С.

8. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д226 определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 25°С.

9. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д229А определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 25°С.

10. По справочным вольт-амперным характеристикам диода Д237А определить параметры его кусочно-линейной и нелинейной моделей при температуре окружающей среды 25°С.

11. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора 2Т333 определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 100 мкА и напряжении U _кэ = 5 В.

12. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора КТ710А определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 1 А и напряжении U _кэ = 5 В.

13. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора КТ826 (2Т826) определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 200 мкА и напряжении U _кэ = 5 В.

14. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора КТ827 (2Т827) определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 5 мА и напряжении U _кэ = 5 В.

15. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора КТ828 (2Т828) определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 1А и напряжении U _кэ = 5 В.

16. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора КТ834 (2Т834) определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 500 мА и напряжении U _кэ = 5 В.

17. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора 2Т839А определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 0,5 А и напряжении U _кэ = 5 В.

18. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора КТ847А определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 0,4 А и напряжении U _кэ = 3 В.

19. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора КТ863А определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 0,1 А и напряжении U _кэ = 5 В.

20. По справочным вольт-амперным характеристикам биполярного транзистора КТ884А определить параметры его малосигнальных моделей в h- и y- параметрах в усилительной области при токе базы I _б = 200 мА и напряжении U _кэ = 5 В.

21. Для приведенной на рис. А схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. J = 2 А, R ₁ = 1 Ом, R ₂ = 5 Ом, R ₃ = 3 Ом, R ₄ = 2 Ом, R ₅ = 10 Ом, R ₆ = 1 Ом.

22. Для приведенной на рис. Б схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. E = 15 В, R ₁ = 6 Ом, R ₂ = 5 Ом, R ₃ = 4 Ом, R ₄ = 3 Ом, R ₅ = 2 Ом, R ₆ = 1 Ом.

23. Для приведенной на рис. А схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. J = 0,2 А, R ₁ = 10 Ом, R ₂ = 15 Ом, R ₃ = 30 Ом, R ₄ = 2 кОм, R ₅ = 100 Ом, R ₆ = 1 кОм.

24. Для приведенной на рис. Б схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. Е = 12 В, R ₁ = 12 Ом, R ₂ = 25 Ом, R ₃ = 35 Ом, R ₄ = 2 кОм, R ₅ = 10 Ом, R ₆ = 15 Ом.

25. Для приведенной на рис. А схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. J = 0,2 А, R ₁ = 10 Ом, R ₂ = 50 Ом, R ₃ = 35 Ом, R ₄ = 22 кОм, R ₅ = 100 Ом, R ₆ = 100 Ом.

26. Для приведенной на рис. Б схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. Е = 1 В, R ₁ = 15 Ом, R ₂ = 25 Ом, R ₃ = 35 Ом, R ₄ = 2 кОм, R ₅ = 10 кОм, R ₆ = 1 кОм.

27. Для приведенной на рис. А схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. J = 0,02 А, R ₁ = 15 Ом, R ₂ = 15 Ом, R ₃ = 30 Ом, R ₄ = 20 Ом, R ₅ = 10 Ом, R ₆ = 100 Ом.

28. Для приведенной на рис. Б схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. Е = 15 В, R ₁ = 5 Ом, R ₂ = 3 Ом, R ₃ = 4 Ом, R ₄ = 2 Ом, R ₅ = 6 Ом, R ₆ = 1 Ом.

29. Для приведенной на рис. А схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. J = 20 А, R ₁ = 1 кОм, R ₂ = 15 кОм, R ₃ = 30 Ом, R ₄ = 10 Ом, R ₅ = 100 Ом, R ₆ = 25 Ом.

30. Для приведенной на рис. Б схемы определить потенциалы всех узлов и токи всех ветвей. Е = 15 В, R ₁ = 20 кОм, R ₂ = 15 кОм, R ₃ = 30 Ом, R ₄ = 250 Ом, R ₅ = 100 Ом, R ₆ = 5 кОм.

31. Провести частотный анализ представленного на рис. В активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 1 кОм, R ₂ = 2 кОм, R ₃ = 5 кОм, С = 5 нФ. Операционный усилитель считать идеальным.

32. Провести частотный анализ представленного на рис. Г активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 2 кОм, R ₂ = 4 кОм, R ₃ = 10 кОм, С = 20 нФ. Операционный усилитель считать идеальным.

33. Провести частотный анализ представленного на рис. В активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 3 кОм, R ₂ = 6 кОм, R ₃ = 15 кОм, С = 5 нФ. Операционный усилитель считать идеальным.

34. Провести частотный анализ представленного на рис. Г активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 4 кОм, R ₂ = 6 кОм, R ₃ = 10 кОм, С = 10 нФ. Операционный усилитель считать идеальным.

35. Провести частотный анализ представленного на рис. В активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 5 кОм, R ₂ = 10 кОм, R ₃ = 20 кОм, С = 2 нФ. Операционный усилитель считать идеальным.

36. Провести частотный анализ представленного на рис. Г активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 3 кОм, R ₂ = 5 кОм, R ₃ = 20 кОм, С = 15 нФ. Операционный усилитель считать идеальным.

37. Провести частотный анализ представленного на рис. В активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 20 кОм, R ₂ = 25 кОм, R ₃ = 100 кОм, С = 300 пФ. Операционный усилитель считать идеальным.

Рис. А Рис. Б

Рис. В Рис. Г

38. Провести частотный анализ представленного на рис. Г активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 1 кОм, R ₂ = 100 Ом, R ₃ = 3 кОм, С = 500 пФ. Операционный усилитель считать идеальным.

39. Провести частотный анализ представленного на рис. В активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 200 Ом, R ₂ = 1 кОм, R ₃ = 5 кОм, С = 20 нФ. Операционный усилитель считать идеальным.

40. Провести частотный анализ представленного на рис. Г активного фильтра и получить выражения для АЧХ и ФЧХ его коэффициента передачи по напряжению. R ₁ = 200 Ом, R ₂ = 100 Ом, R ₃ = 50 кОм, С = 1 нФ. Операционный усилитель считать идеальным.

41. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 31 по критериям Гурвица и Михайлова.

42. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 32 по критериям Гурвица и Михайлова.

43. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 33 по критериям Гурвица и Михайлова.

44. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 34 по критериям Гурвица и Михайлова.

45. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 35 по критериям Гурвица и Михайлова.

46. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 36 по критериям Гурвица и Михайлова.

47. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 37 по критериям Гурвица и Михайлова.

48. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 38 по критериям Гурвица и Михайлова.

49. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 39 по критериям Гурвица и Михайлова.

50. Провести анализ устойчивости схемы активного фильтра из задачи 40 по критериям Гурвица и Михайлова.

Методические указания к решению задач 1–10

Дата добавления: 2014-12-25