Схемотехника телекоммуникационных устройств

Бакалавриат 2020/2021

Статус: Курс обязательный (Инфокоммуникационные технологии и системы связи)

Направление: 11.03.02. Инфокоммуникационные технологии и системы связи

Кто читает: Департамент электронной инженерии

Где читается: Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Когда читается: 3-й курс, 3, 4 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Преподаватели: Исмаил-Заде Мамед Рашидович, Кравченко Наталья Павловна

Язык: русский

Кредиты: 4

Контактные часы: 74

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина «Схемотехника телекоммуникационных устройств» направлена на формирование у обучающихся знаний и умений в области построения и функционирования, протекающих физических процессов, методов анализа простейших электронных устройств, а также синтез более сложных устройств на их базе. Изучение дисциплины базируется на дисциплинах "Физика", "Теория электрических цепей, "Электроника", "Общая теория связи", "Математический анализ", "Метрология и радиоизмерения", "Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей". Основные положения дисциплины используются в дальнейшем при выполнении проектных работ, междисциплинарной курсовой работы, при подготовке выпускной квалификационной работы, а также при изучении дисциплин "Интегральные схемы инфокоммуникационных устройств", "Компоненты инфокоммуникационных устройств", "Цифровые устройства и микропроцессоры", "Проектирование электронных компонентов и устройств инфокоммуникационной техники". Формами текущего контроля являются: лабораторные работы четыре контрольные работы и одна домашняя работа. По завершении изучения дисциплины сдается экзамен.

Цель освоения дисциплины

Целью преподавания дисциплины «Схемотехника телекоммуникационных устройств» является изучение студентами основ построения схем аналоговых и цифровых электронных устройств, осуществляющих усиление, фильтрацию, генерацию и обработку сигналов.

Планируемые результаты обучения

Знать: Схемы усилительных каскадов.
Знать: влияния обратных связей на параметры усилителей.
Знать: принципы работы основных схем на ОУ.
Знать: основные виды фильтров. Уметь: рассчитывать параметры активных фильтров.
Знать: виды аппроксимаций характеристик нелинейных элементов; устройство модуляторов, детекторов, смесителей.
Знать: устройства комбинационных устройств.
Знать: логические функции, логические уравнения; этапы построения комбинационного логического устройства
Уметь: Рассчитывать основные параметры каскадов.
Уметь: рассчитывать параметры устройств на ОУ.
Уметь: составлять из триггеров простейшие устройства.

Содержание учебной дисциплины

Усилители
Биполярные транзисторы – структура, ВАХ (входные, выходные, передаточные). Физические параметры ВАХ, линеаризованные ВАХ, три схемы включения биполярных транзисторов. Полевые транзисторы – структуры, ВАХ, физические параметры полевых транзисторов с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором (МДП, МОП - транзисторы). Полевые транзисторы с n-каналом и р-каналом. h – параметры биполярных транзисторов. Их физический смысл и вычисление при различных схемах включения транзисторов – с общим эмиттером, общим коллектором, общей базой. Эквивалентные четырехполюсники. КУ, КПД, АЧХ, КНИ. Классификация усилителей по виду сигналов, полосе частот, мощности, КПД, усилению. Простейший усилительный каскад – принцип работы. Характеристики простейших усилительных каскадов при различных схемах включения транзисторов. Схемы питания, установки, стабилизации рабочей точки. Резисторный и резонансный усилительные каскады. Стабилизация тока базы и напряжения базы. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и фазо-частотные характеристики (ФЧХ) резисторного усилительного каскада. Физические причины ограничения полосы частот каскада.
Обратные связи в усилителях.
Структуры обратной связи. Отрицательные и положительные обратные связи. Их влияние на характеристики и на стабильность усилителя. Эмиттерный повторитель как схема со 100% последовательной отрицательной обратной связью по напряжению.
Дифференциальный усилительный каскад, операционные усилители (ОУ).
Основные характеристики усилителей постоянного тока. Схемы и принцип работы дифференциального усилительного каскада. Принцип работы усилителя постоянного тока с преобразованием частоты. Определение и характеристики ОУ. Дрейф нуля ОУ. Применение ОУ как усилителей, активных фильтров, аналоговых вычислителей, генераторов. Общий принцип применения ОУ с использованием отрицательной обратной связи, схемы и элементарный расчет отдельных устройств. Триггер Шмитта на ОУ. Мультивибратор на ОУ.
Активные фильтры.
Классификация активный фильтров. Электрические параметры активных фильтров. Фильтр нижних частот. Фильтр верхних частот. Полосовой фильтр. Режекторный фильтр. Каскадное соединение фильтров. Зависимость амплитудно-частотной характеристики фильтра от его порядка и вида аппроксимирующего полинома.
Нелинейные электронные устройства. Основные эффекты.
ЭУ на нелинейных эффектах: умножители частоты, модуляторы, детекторы (демодуляторы), смесители, выпрямители. Виды аппроксимаций характеристик усилителей. Преобразование сигнала в ЭУ с полиноминальной характеристикой. Эффекты образования гармоник и комбинационных частот, их применение в ЭУ разного назначения. Преобразование сигнала на характеристике с отсечкой тока (метод угла отсечки). Коэффициенты Берга. Принципы работы и параметры усилителей мощности. Расчет усилителей мощности методом угла отсечки. Сравнение характеристик усилителей мощности в классах А, В, С. Принцип работы и виды амплитудных модуляторов – базовый амплитудный модулятор, балансный модулятор. Частотный и фазовый модуляторы. Схема и принцип действия перемножителя сигналов. Синхронный детектор, его применение как амплитудного, частотного, фазового детекторов. Смеситель сигналов и структурная схема гетеродинного приемника. Эффект зеркального приема.
Комбинационные устройства.
Преобразователи кода, дешифраторы. Структура линейного и пирамидального дешифраторов, их преимущества и недостатки. Мультиплексоры и демультиплексоры. Выполняемые функции и структура. Базовые логические элементы. Синтез комбинационных устройств на основе законов Булевой алгебры и карт Карно.
Последовательностные устройства.
Асинхронный и синхронный RS-триггеры. D-триггер. T-триггер. Универсальный JK-триггер. Счётчики на сложение и вычитание. Реверсивный счётчик. Недвоичные счётчики. Применение SPICE моделирования для расчета цифровых схем.

Элементы контроля

Лабораторные работы
Контрольная работа 1
Контрольная работа 2
Контрольная работа 3
Контрольная работа 4
Домашняя работа
Устный экзамен
Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе Jitsi (http://meet.miem.hse.ru/). К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию ответов, высланному преподавателем на корпоративные почты студентов накануне экзамена. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка Jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение минута и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий.

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (4 модуль)
0.05 * Домашняя работа + 0.05 * Контрольная работа 1 + 0.05 * Контрольная работа 2 + 0.05 * Контрольная работа 3 + 0.05 * Контрольная работа 4 + 0.25 * Лабораторные работы + 0.5 * Устный экзамен

Программа дисциплины