Легостаев Н.С., Четвергов К.В. Методы анализа и расчета электронных схем (МАРЭС). Руководство к организации самостоятельной работы

Подождите немного. Документ загружается.

5 КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ

5.1 Контрольная работа №1. Формирование

операторных матричных математических

моделей линейных электронных схем

Контрольная работа предполагает формирование для задан-

ной электронной схемы, содержащей активные многополюсные

компоненты, операторных матричных математических моделей в

одном из координатных базисов: полном, сокращенном гибридном,

расширенном, узловом, контурном, расширенном однородном.

Выполнение контрольной работы включает следующие этапы

– формирование схемы замещения по переменному току

для заданного диапазона частот;

– замещение многополюсных компонентов заданными эк-

вивалентными схемами;

– построение полюсного графа электронной схемы, разбие-

ние ребер полюсного графа;

– выбор системы координат в зависимости от заданного ко-

ординатного базиса;

– формирование топологических уравнений с использова-

нием топологических матриц;

– формирование компонентных уравнений в матричной

форме;

– формирование полной системы уравнений электронной

схемы;

– преобразование полной системы уравнений к заданному

виду (формирование матрицы эквивалентных параметров и век-

тора внешних воздействий).

Контрольная работа направлена на оценку степени усвоения

студентами материала тематического раздела «Математическое

описание электронных схем». Необходимый теоретический мате-

риал изложен

в разделе учебного пособия [3.1]. Примеры выпол-

нения типовых вариантов контрольной работы представлены в

разделе 2 учебно-методического пособия [3.2].

Пример типового варианта контрольной работы

Для заданной электронной схемы сформировать математи-

ческую модель в виде системы координатных уравнений для

координат (КК-уравнений) в матричной форме в сокращен-

ном гибридном координатном базисе для полного диапазона

частот при использовании упрощенной эквивалентной схемы

операционного усилителя.

вых.

вых

kUE =

вых.

вх.

DA1

C1 C2

5.2 Контрольная работа №2. Определение

схемных функций электронных схем

матричными методами

Контрольная работа предполагает формирование для задан-

ной электронной схемы, содержащей активные многополюсные

компоненты, матричных математических моделей и определение

по ним заданных схемных функций.

Выполнение контрольной работы включает следующие этапы:

– формирование схемы замещения по переменному току

для рабочего диапазона частот

;

– формирование матричной математической модели элек-

тронной схемы методом эквивалентных схем в матричной форме

в контурном (узловом) координатном базисе;

– формирование матричной математической модели элек-

тронной схемы обобщенным матричным методом в узловом

(контурном) координатном базисе;

– определение по сформированным математическим моде-

лям выражений для заданных схемных функций.

Контрольная работа направлена

на оценку степени усвоения

студентами материала тематических разделов: метод эквивалент-

ных схем в матричной форме, обобщенный матричный метод,

схемные функции и их анализ, определение схемных функций по

матрично-векторным параметрам электронных схем.

Необходимый теоретический материал изложен в разделе

учебного пособия [3.1]. Примеры выполнения типовых вариантов

контрольной работы представлены в разделе 3 учебно-

методического пособия [3.2].

Пример типового варианта контрольной работы

Для схемы однокаскадного избирательного усилителя опре-

делить коэффициент передачи по напряжению методом эк-

вивалентных схем в контурном базисе и обобщенным мат-

ричным методом в узловом базисе.

вх.

вых.

VT1

R2 R4

5.3 Контрольная работа №3. Определение

схемных функций электронных схем

топологическими методами

Контрольная работа предполагает формирование топологи-

ческой математической модели и определение по ней заданной

схемной функции для электронной схемы с активным многопо-

люсным компонентом.

Выполнение контрольной работы включает следующие этапы:

– формирование схемы замещения по переменному току

для заданного диапазона частот

;

– формирование математической модели электронной схе-

мы одного из видов: сигнального графа Мэзона в гибридном коор-

динатном базисе (с использованием косвенного способа построе-

ния на основе причинно-следственного принципа формирования

уравнений); сигнального U-графа Мэзона (с использованием пря-

мого способа построения); обобщенного сигнального U-графа (с

использованием прямого способа построения).

– определение

по сформированным математическим моде-

лям выражений для заданных схемных функций.

Контрольная работа направлена на оценку степени усвоения

студентами материала тематического раздела «Определение

схемных функций электронных схем методом сигнальных гра-

фов».

Необходимый теоретический материал изложен в разделе

учебного пособия [3.1]. Примеры выполнения типовых вариантов

контрольной работы представлены в разделе 4 учебно-

методического пособия [3.2].

Пример типового варианта контрольной работы

Для схемы истокового повторителя определить выражение

входного сопротивления по обобщенному сигнальному U-гра-

фу, сформированному прямым способом.

вх.

вых.

VT1

6 ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

6.1 Индивидуальное задание №1.

Анализ линейной электронной схемы

непрерывного действия операторными

матричными методами

Индивидуальное задание направлено на закрепление теоре-

тического материала и приобретение практических навыков по

тематическим разделам «Математическое описание электронных

схем», «Схемные функции и их анализ « и «Анализ линейных

электронных схем операторными методами». Варианты индиви-

дуального задания №1 приведены в приложении А.

Постановка индивидуального задания

– Провести расчет пассивных компонентов схемы.

– Сформировать схему замещения по переменному току

для полного диапазона частот.

– Выполнить замещение активного многополюсного ком-

понента заданной эквивалентной схемой.

– Сформировать полюсный граф электронной схемы.

– Выполнить разбиение ветвей полюсного графа в соот-

ветствии с заданным типом координатного базиса.

– Сформировать систему топологических уравнений в

матричной форме.

– Сформировать систему компонентных уравнений в мат-

ричной форме.

– Сформировать полную систему уравнений схемы в мат-

ричной форме.

– Преобразовать полную систему уравнений к заданному

виду.

– Определить передаточную, входную и выходную схемные

функции; построить амплитудно-частотные и фазо-частотные

характеристики.

–

Определить передаточную, входную и выходную схемные

функции обобщенным матричным методом; построить ампли-

тудно-частотные и фазо-частотные характеристики.

Примеры выполнения индивидуального задания

Для электронной схемы избирательного RC-усилителя на

основе двойного Т-образного моста в цепи обратной связи (рис.

6.1) сформировать матричную математическую модель по пере-

менному току для полного диапазона частот методом эквива-

лентных схем. Биполярные транзисторы VT1 и VT3 представить

низкочастотной эквивалентной схемой для системы h-параметров

транзистора, включенного с общим

коллектором (рис. 6.2, а), а

транзистор VT2 — низкочастотной Т-образной физической экви-

валентной схемой (рис. 6.2, б). Определить передаточную, вход-

ную и выходную схемные функции; построить амплитудно-

частотные и фазо-частотные характеристики.

Определить передаточную, входную и выходную схемные

функции обобщенным матричным методом; построить ампли-

тудно-частотные и фазо-частотные характеристики.

R2 R3

вх. вых.

VT1

VT2

VT3

Рис. 6.1 — Схема избирательного усилителя с двойным Т-образным

мостом в цепи обратной связи

бк

экк

бэ

кк

эк

iα

бк

а б

Рис. 6.2 — Малосигнальные эквивалентные схемы

биполярного транзистора:

а — в системе h-параметром для включения с общим коллектором;

б — физическая Т-образная

Схема замещения усилителя по переменному току для пол-

ного диапазона частот представлена на рис. 6.3.

R3 R4

C2 C4

VT1

VT2

VT3

Рис. 6.3 — Схема замещения избирательного усилителя

по переменному току

Определение схемных функций методом эквивалентных

схем на основе координатных уравнений для координат (КК-

уравнений) в сокращенном гибридном координатном базисе

(СГКБ)

Замещая биполярные транзисторы заданными эквивалент-

ными схемами, получаем схему замещения усилителя, содержа-

щую только двухполюсные электронные компоненты (рис. 6.4).

′

вх

Iα

′

′′

R5 R7

вых

′

′′

′

Рис. 6.4 — Схема замещения избирательного усилителя, содержащая

двухполюсные электронные компоненты

На схеме рис. 6.4 все величины, относящиеся к транзистору

VT1, обозначены одним штрихом, а относящиеся к транзистору

VT3 — двумя штрихами. Для сокращения размерности матема-

тической модели параллельно включенные ветви с сопротивле-

нием

R и проводимостью

′

представлены эквивалентной

ветвью с проводимостью

кэ

′

а параллельно включен-

ные ветви с сопротивлением

R и проводимостью

′′

—

экви-