График;doc

Экзаменационные вопросы по дисциплине "Электроника"
(первый курс ОФН, весенний семестр 2014 года)
1. Элементы электрических цепей, структура цепи
Компонентные соотношения, опорные направления. Мгновенная мощность. Активные и пассивные элементы цепей. Условия непрерывности токов через индуктивности и напряжений на емкостях. Индуктивно связанные катушки, трансформатор. Источники тока и напряжения. Эквивалентность представлений источников электрической энергии. Независимые и зависимые источники тока и напряжения. Основные понятия структуры электрической цепи. Законы Кирхгофа.
2. Нелинейные элементы и цепи
Понятие линейных и нелинейных цепей. Графический метод анализа цепи с постоянными токами. Полупроводниковый диод, стабилитрон. Примеры цепей с диодами: стабилизация, выпрямление.
3. Уравнения электрических процессов в цепях
Законы Кирхгофа, правила составления уравнений по законам Кирхгофа (иллюстрировать примерами).
Баланс мощностей. Принцип суперпозиции. Иллюстрации применения принципа суперпозиции в теории
линейных электрических цепей. Методы: контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентного источника.
4. Стационарные состояния и переходные процессы
Понятие о стационарных состояниях и переходных процессах в линейных цепях. Уравнения процессов в
цепи после переключений, формулировка начальных условий. Примеры переходных процессов.
5. Метод комплексных амплитуд: описание процессов в линейных электрических цепях с гармоническими токами через комплексные амплитуды
Представление токов и напряжений в комплексной форме при гармоническом воздействии на линейную
цепь. Связь комплексных амплитуд токов и напряжений на различных элементах. Векторные диаграммы
для комплексных амплитуд. Переход от комплексных амплитуд к мгновенным значениям токов и напряжений. Законы Кирхгофа в комплексной форме. Общая схема применения метода комплексных амплитуд. Иллюстрировать примерами.
6. Метод комплексных амплитуд: применение метода комплексных амплитуд для решения задач
анализа в линейных цепях с гармоническим током
Общая схема применения метода комплексных амплитуд. Формы представления комплексных сопротивлений, проводимостей. Эквивалентные преобразования цепей: приведение фрагмента сложной цепи
к эквивалентному двухполюснику с комплексным сопротивлением, проводимостью. Основные методы
решения задач анализа для цепей с гармоническими токами: методы контурных токов, узловых потенциалов, эквивалентного источника. Иллюстрация применения метода эквивалентного источника для
анализа цепи с взаимной индуктивностью.
7. Энергетические характеристики процессов в цепях гармонического тока
Мгновенная и активная мощности, коэффициент мощности. Реактивная, полная и комплексная мощности. Вычисление активной мощности на двухполюснике через комплексные амплитуды. Понятие добротности элемента цепи. Баланс активных мощностей в цепи с гармоническими токами. Условие передачи в нагрузку максимальной активной мощности. Режим согласования, мощность генератора в режиме согласования.
8. Трехфазные цепи (прочитать, разобраться, уровень контроля - собеседование)
Понятие системы трехфазных цепей. Симметричные режимы работы трехфазной цепи. Расчет мощности, потребляемой трехфазными цепями. Трехфазные цепи при несимметричных нагрузках (аварийные
режимы: короткое замыкание и обрыв фазной цепи).
9. Описание цепей в частотной и временной областях, частотные характеристики
Постановка задачи о преобразовании сигнала линейной цепью, методика решения. Понятие о способах
описания цепей, частотные и временные характеристики цепей. Комплексный коэффициент передачи,
амплитудно-частотная и фазочастотные характеристики, диаграмма Боде. Разновидности фильтрующих
цепей. Способы измерения АЧХ и ФЧХ.
10. Описание цепей в частотной и временной областях, временные характеристики
Постановка задачи о преобразовании сигнала линейной цепью, методика решения. Понятие о способах
описания цепей, частотные и временные характеристики цепей. Переходная и импульсная характеристики. Интегралы Дюамеля и суперпозиции. Измерение временных характеристик.
11. Компьютерный анализ цепей в частотной и временной областях (в среде Multisim)
Приборы и средства Multisim-анализа. Пример частотного и временного анализа цепи.
Ю.Н.Новиков. Экзаменационные вопросы по дисциплине «Электроника», весен. сем. 2013
стр. 1
12. Частотные свойства простой RC-цепи
Частотные свойства простой RC-цепи: комплексный коэффициент передачи, амплитудно-частотная и
фазочастотные характеристики, диаграмма Боде. Применение RC-цепи как фильтра верхних или нижних
частот. Неискажающий делитель напряжения.
13. Временные характеристики простой RC-цепи, интеграл Дюамеля
Переходные и импульсные характеристики RC-цепи. Применение RC-цепи в качестве интегрирующей
или дифференцирующей цепи. Интеграл Дюамеля. Анализ воздействия на RC-цепь (а) прямоугольного
импульса, (б) линейно изменяющегося напряжения (применить интеграл Дюамеля).
14. Свойства полосно-пропускающего RC-фильтра
Частотные свойства полосового RC-фильтра: комплексный коэффициент передачи, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики. Переходная и импульсная характеристики полосового RC-фильтра.
Анализ воздействия на цепь прямоугольного напряжения.
15. Свойства полосно-заграждающих фильтров
Заграждающие фильтры: мост Вина, двойной T-образный мост. Частотные и переходные характеристики цепей. Анализ воздействия на цепь прямоугольного напряжения.
16. Колебательный контур, явление резонанса
Понятие колебательного контура, подключение к контуру источника энергии по последовательной или
параллельной схеме. Вынужденные колебания в последовательном колебательном контуре, явление резонанса. Понятия резонансной частоты, характеристического (волнового) сопротивления, добротности.
Уравнение резонансной кривой (для тока в контуре). Связь полосы пропускания и добротности контура.
Энергетические соотношения в последовательном колебательном контуре при резонансе. Добротность
колебательного контура как характеристика соотношения запасаемой и теряемой в контуре энергии.
17. Применение последовательного колебательного контура в качестве полосового фильтра
Последовательный колебательный контур как полосовой фильтр. Частотные характеристики последовательного колебательного контура. Влияние сопротивления источника энергии и нагрузки на избирательность контура. Измерение параметров контура.
18. Свойства последовательного колебательного контура во временном представлении
Переходные характеристики низкодобротных и высокодобротных контуров. Выявление параметров
контура по временным характеристикам.
19. Вынужденные колебания в параллельном колебательном контуре
Параллельный колебательный контур: схема и основные параметры. Частотные характеристики параллельного колебательного контура, резонанс в параллельном контуре. Применение параллельного колебательного контура для полосовой фильтрации: влияние сопротивления источника энергии и нагрузки
на избирательность контура.
20. Идеализированный усилитель в составе линейной цепи
Понятие идеализации усилителя. Операционный усилитель, передаточная характеристика. Принцип отрицательной обратной связи, влияние обр. связи на свойства усилителей. Модель идеального усилителя.
Неинвертирующий и инвертирующий усилители. (См. учебное пособие [2])
21. Частотные спектры периодических колебаний
Понятие спектра, виды спектров. Представление периодических колебаний рядами Фурье разного вида.
Примеры спектров периодических колебаний. Измерение амплитудных спектральных диаграмм.
22. Распределение энергии периодического колебания по частотному спектру. Преобразование
периодических колебаний линейными цепями
Распределение энергии периодического колебания по гармоникам, равенство Парсеваля. Метод анализа
преобразования периодических колебаний линейными цепями. Иллюстрация преобразования периодической последовательности прямоугольных импульсов фильтрующей цепью (на примере схемы курсовой работы).
23. Сигналы с непрерывными спектрами (1)
Представление непериодических сигналов интегралами Фурье. Примеры спектров одиночных импульсов разного вида. Связь Фурье-образа одиночного импульса и коэффициентов ряда Фурье периодической последовательности таких импульсов.
24. Сигналы с непрерывными спектрами (2)
Свойства интегрального преобразования Фурье. Использование свойств интегрального преобразования
Фурье для вычисления Фурье-образов: «составленных» импульсов (например - букв «А», «Н» в азбуке
Морзе), радиоимпульса, «задержанного» импульса.
Ю.Н.Новиков. Экзаменационные вопросы по дисциплине «Электроника», весен. сем. 2013
стр. 2
25. Спектральный анализ линейных цепей
Идея метода спектрального анализа. Частотные характеристики «неискажающей» цепи. Пример применения спектрального анализа.
26. Связь передаточной функции и временных характеристик (прочитать, разобраться, уровень контроля - собеседование)
Связь передаточной функции с импульсной и переходной характеристиками.
27. Иллюстрация применения спектрального анализа (прочитать, разобраться, уровень контроля - собеседование)
Преобразование импульса (затухающей экспоненты) простейшим фильтром нижних частот.
Основные пособия
1. Ю. Н. Новиков. Основные понятия и законы теории цепей, методы анализа процессов в цепях:
Учеб. пособие. СПб.: Лань, 2010. 363 с. (Есть в библиотеке Политехнического университета)
или Ю. Н. Новиков. Электротехника и электроника. Теория цепей и сигналов, процессы в сложных
электрических цепях: Учебное пособие – СПб, Изд. Политехн. ун-та, 2009. 368 с. (Есть в библиотеке
Политехнического университета и в библиотеке НОЦ)
или Ю. Н. Новиков. Электротехника и электроника. Теория цепей и сигналов, методы анализа: Учебное пособие – СПб, Питер, 2005. (Есть в библиотеке Политехнического университета и в библиотеке
НОЦ)
2. Ю.Н.Новиков, В.Н.Умецкий. Свойства операционного усилителя. Методические указания к лабораторной работе / -Л.: ЛПИ, 1986.-24с. Сканер-копия методич. пособия:
http://www.phtf.spb.ru/files/OPAmp_YuNNovikov.rar .
Ю. Н. Новиков
Ю.Н.Новиков. Экзаменационные вопросы по дисциплине «Электроника», весен. сем. 2013
стр. 3