Учебный год, I семестр

Специальность 1-36 04 02 «Промышленная электроника»,

 

1. Определение САПР радиоэлектронных средств (РЭС). Радиоэлектронные системы, комплексы, устройства и функциональные узлы. Функциональное, конструкторское и технологическое описание РЭС.

2. Описание РЭС по этапам проектирования (исходное, промежуточное и окончательное). Процесс проектирования с точки зрения содержания решаемых задач (системотехническое, функциональное проектирование, конструирование, технологическая подготовка производства). Процедуры синтеза, анализа и оптимизации в процессе проектирования.

3. Состав системы САПР (методическое, программное, техническое, информационное и организационное обеспечение).

4. Структурные звенья САПР – подсистемы и компоненты. Обобщенная структурная схема САПР.

5. Общесистемные принципы САПР.

6. Техническое обеспечение САПР. Отличия рабочей станции (РС) от персонального компьютера (ПК).

7. Лингвистическое обеспечение САПР. Языки программирования, проектирования и управления. Классификация языков программирования и проектирования.

8. Программное обеспечение САПР – системное и прикладное. Требования, предъявляемые к программному обеспечению САПР.

9. Информационное обеспечение САПР. Уровни представления данных. Модели данных – реляционная, иерархическая и сетевая.

10. Математические модели РЭС: внутренние, внешние, выходные параметры и фазовые переменные. Физические и формальные модели. Статические и динамические модели.

11.  Математические модели РЭС: компонентные уравнения резистора, конденсатора, индуктивности, источника напряжения, источника тока.

12.  Электрические модели пленочного и диффузного резистора.

13.  Электрические модели пленочного и диффузного конденсатора.

14.  Электрическая модель дискретного и интегрального биполярного транзистора.

15.  Электрическая модель дискретного и интегрального полупроводникового диода.

16.  Электрическая модель МДП-транзистора.

17.  Электрическая модель операционного усилителя.

18.  Математические модели во временной и частотной области. Целесообразность проведения анализа во временной и частотной областях. Связь между выходными параметрами при моделировании во временной и в частотной области.

19.  Пакеты программ автоматизированного проектирования РЭС.

20.  Классификация частотно-избирательных фильтров. Передаточная функция реализуемого фильтра. АЧХ идеального и реального ФНЧ. Групповое время задержки фильтра и его связь с ФЧХ. ФЧХ идеального и реального ФНЧ. Основные требования при проектировании фильтров.

21.  АЧХ ФНЧ Баттерворта. Аналитическое описание ФНЧ Баттерворта. Определение требуемого порядка ФНЧ Баттерворта для реализации заданной АЧХ.

22.  АЧХ ФНЧ Чебышева. Аналитическое описание ФНЧ Чебышева. Определение требуемого порядка ФНЧ Чебышева для реализации заданной АЧХ.

23.  Характеристики ФНЧ Бесселя. Аналитическое описание ФНЧ Бесселя.

24.  АЧХ инверсного ФНЧ Чебышева. Аналитическое описание инверсного ФНЧ Чебышева. Определение требуемого порядка инверсного ФНЧ Чебышева для реализации заданной АЧХ. АЧХ эллиптического ФНЧ Чебышева.

25.  Сравнение различных аппроксимаций ФНЧ (АЧХ, ФЧХ, импульсных характеристик).

26.  Частотные преобразования фильтров.

27.  Параметры АЧХ различных типов частотно-избирательных фильтров.

28.  Построение фильтров. Передаточные функции элементарных звеньев 1-го и 2-го порядков. Этапы проектирования фильтров.

29.  Схемные реализации активных фильтров 1-го порядка.

30.  Схема Рауха (схема с многопетлевой обратной связью): достоинства и недостатки.  Реализация ФНЧ, ФВЧ, ППФ 2-го порядка.

31.  Схема Саллен-Ки (схема источника напряжения, управляемого напряжением): достоинства и недостатки. Реализация ФНЧ, ФВЧ, ППФ 2-го порядка.

32.  Биквадратная схема: достоинства и недостатки. Реализация ФНЧ, ФВЧ, ППФ 2-го порядка.

33.  Биквадратная схема: достоинства и недостатки. Реализация неполиномиального ФНЧ (инверсного Чебышева и Кауэра); ФВЧ, ППФ и ПЗФ с неполиномиальным ФНЧ-прототипом.

34.  Требования к элементам активных фильтров. Порядок анализа схем активных фильтров в системе Micro-CAP.

35.  Первичные преобразователи неэлектрических величин. Классификация параметрических и генераторных преобразователей неэлектрических величин.

36.  Термопреобразователи сопротивления: свойства, характеристики, способы моделирования в Micro-Cap.

37.  Термисторы, моделирование в Micro-Cap. Тензорезисторы, моделирование в MicroCap. Емкостные преобразователи, моделирование в Micro-Cap.

38.  Индуктивные и трансформаторные преобразователи, моделирование в Micro-Cap.

39. Термоэлектрические преобразователи: свойства, характеристики, способы моделирования в Micro-Cap.

40.  Пьезоэлектрические преобразователи: свойства, характеристики, способы моделирования в Micro-Cap.

41.  Индукционные преобразователи: свойства, характеристики. Способ моделирования в Micro-Cap выходного сигнала электромагнитного датчика расхода.

42.  Измерительные усилители (ИУ) – определение, области использования. Помехи общего и нормального вида: причины возникновения и методы подавления. Коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС) измерительного усилителя.

43.  Дифференциальный усилитель (ДУ) на ОУ. Требования к резисторам и операционному усилителю. Моделирование в Micro-Cap параметров ОУ U _CM и  Δi _BX с учетом температурного дрейфа.

44. Схема ДУ с повторителями на входах. Схема ДУ с регулировкой коэффициента усиления на дополнительном ОУ.

45.  ИУ на одном ОУ с регулировкой коэффициента усиления. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

46.  ИУ на двух ОУ без синфазного сигнала на входах ОУ – достоинства и недостатки схемы. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

47.  ИУ на двух ОУ с высоким входным сопротивлением – достоинства и недостатки схемы. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

48.  ИУ на основе трех ОУ (классическая схема инструментального усилителя) – достоинства схемы. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

49. Интегральные инструментальные усилители.

50. Схемы источников опорного напряжения на основе ОУ. Порядок их расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

51. Основные виды погрешностей источников опорного напряжения, методы их снижения.

52. Простейшие генераторы стабильного тока, работающие на незаземленную нагрузку. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

53. Схема источника тока с сопротивлением нагрузки в выходной цепи ОУ. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

54. Схема источника тока, управляемого током. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

55. Однополярный источник тока с нагрузкой, которая может быть запитана от силового источника напряжения. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

56. Неинвертирующий ПНТ Хауленда. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

57. Инвертирующий ПНТ Хауленда. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

58. Дифференциальный ПНТ Хауленда. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

59. ПНТ с использованием повторителя напряжения. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

60. Инвертирующий ПНТ на основе инвертирующих ОУ. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

61. Неинвертирующий ПНТ на основе инвертирующих ОУ. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

62. Инвертирующий ПНТ с синфазным напряжением ОУ на нагрузке. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

63. Неинвертирующий ПНТ с cинфазным напряжением ОУ на нагрузке. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

64. Дифференциальный ПНТ с синфазным напряжением ОУ на нагрузке. Порядок расчета и моделирования в системе Micro-Cap.

 

Примеры задач

 

1. Спроектировать ПНТ Хауленда. U_{вх 1}=3 В, U_{вх 2}=4 В, I_{н max} =2 мА, R_{н max} =3000 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность: δ_Iн =1%.

2. Спроектировать ФНЧ Баттерворта 2-го порядка на биквадратной схеме. f_с =4 кГц, k( 0 ) =2, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_fс =5%.

3. Спроектировать ИУ на 3–х ОУ. U_{вх 1}=1 В, U_{вх 2}=2 В, k_д =4, КОСС ≥70 дБ. Допустимая погрешность: δ_k =1%.

4. Спроектировать ФВЧ Баттерворта 2-го порядка на основе ОУ с МОС. f_с =600 Гц, k( 6 кГц) =4, Um (6 кГц)≤4.5В, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_fс =5%.

5. Спроектировать неинвертирующий ПНТ на основе инвертирующих ОУ. U_вх =2 В, I_{н max} =7 мА, R_{н max} =700 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность: δ_Iн =1%.

6. Спроектировать ИУ на одном ОУ с регулировкой коэффициента усиления. U_{вх 1}=2 В, U_{вх 2}=3.5 В, k_д =5, КОСС ≥50 дБ. Допустимая погрешность: δ_k =1%.

7. Спроектировать ППФ Баттерворта на основе ОУ с МОС. f₀ =600 Гц, k(f₀) =5, Δf =90 Гц, T_ω^u ≤ 200 Гц, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_f0 =5%, δ_Δf =5%.

8. Спроектировать ПЗФ Баттерворта на основе ИНУН. f₀ =50 Гц, k( 0 ) =1,
Δf ≤10 Гц, T_ω^u ≤ 20 Гц, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_f0 =5%.

9. Спроектировать ПНТ на основе схемы Хауленда с повторителем. U_{вх 1}=5 В, U_{вх 2} = –1 В, I_{н max} =4 мА, R_{н max} =700 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность:
δ_Iн =1%.

10. Спроектировать ФВЧ Баттерворта 2-го порядка на основе ОУ с МОС. f_с =250 Гц, k( 2 кГц) =3, Um (2 кГц)≤5В, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_fс =5%.

11. Спроектировать инвертирующий ПНТ на основе инвертирующих ОУ. U_вх =2 В, I_{н max} =1 мА, R_{н max} =2500 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность: δ_Iн =1%.

12. Спроектировать ИУ на 2-ух ОУ с высоким входным сопротивлением. U_{вх 1}=4 В, U_{вх 2}=3 В, k_д =3, КОСС ≥60 дБ. Допустимая погрешность: δ_k =1%.

13. Спроектировать ИУ на 2-ух ОУ без синфазного сигнала на входах ОУ. U_{вх 1}=2.5 В, U_{вх 2}= –1.5 В, k_д =3, КОСС ≥55 дБ. Допустимая погрешность: δ_k =1%.

14. Спроектировать ПНТ с синфазным напряжением ОУ на нагрузке. U_{вх 1}=2 В, U_{вх 2}=4 В,   I_{н max} =3 мА, R_{н max} =600 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность: δ_Iн =1%.

15. Спроектировать ФНЧ Бесселя 2-го порядка на основе ОУ с МОС. f_с =200 Гц, k( 0 ) =4, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_fс =5%.

16. Спроектировать ФНЧ Баттерворта 2-го порядка на основе ОУ с МОС. f_с =300 Гц, k( 0 ) =3, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_fс =5%.

17. Спроектировать ФНЧ Чебышева 2-го порядка на основе ОУ с МОС. f_с =450 Гц, k( 0 ) =3, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_fс =5%.

18. Спроектировать ППФ Баттерворта на основе ОУ с МОС. f₀ =450 Гц, k(f₀) =4, Δf =80 Гц, T_ω^u ≤ 150 Гц, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_f0 =5%, δ_Δf = 5%.

19. Спроектировать ПНТ на основе схемы Хауленда. U_{вх 1}=4 В, U_{вх 2}=5 В,
I_нmax =2 мА, R_{н max} =1500 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность: δ_Iн =1%.

20. Спроектировать ПНТ на основе схемы Хауленда. U_{вх 1}=5 В, U_{вх 2}=3 В,
I_нmax =1 мА, R_{н max} =3000 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность: δ_Iн =1%.

21. Спроектировать ИУ на 2-ух ОУ без синфазного сигнала на входах ОУ. U_{вх 1}=1.5 В, U_{вх 2}= –1.5 В, k_д =3, КОСС ≥50 дБ. Допустимая погрешность: δ_k =1%.

22. Спроектировать ПНТ с синфазным напряжением ОУ на нагрузке. U_{вх 1}=–1 В, U_{вх 2}=4 В, I_{н max} =7 мА, R_{н max} =300 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность: δ_Iн =1%.

23. Спроектировать ИУ на основе ДУ с регулировкой коэффициента усиления на дополнительном ОУ. U_{вх 1}=2 В, U_{вх 2}=3 В, k_д =8, КОСС ≥50 дБ. Допустимая погрешность: δ_k =1%.

24. Спроектировать ПНТ с синфазным напряжением ОУ на нагрузке. U_{вх 1}=2 В, U_{вх 2}=3 В, I_{н max} =10 мА, R_{н max} =1000 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность: δ_Iн =1%.

25. Спроектировать ПНТ на основе схемы Хауленда с повторителем. U_{вх 1}=3 В, U_{вх 2} = 2 В, I_{н max} =1 мА, R_{н max} =5000 Ом, R_вых­≥ 1 МОм. Допустимая погрешность: δ_Iн =1%.

26. Спроектировать ФНЧ Баттерворта 2-го порядка на биквадратной схеме. f_с =4 кГц, k( 0 ) =2, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_fс =5%.

27. Спроектировать ППФ Баттерворта на основе ОУ с МОС. f₀ =650 Гц, k(f₀) =3, Δf =100 Гц, T_ω^u ≤ 200 Гц, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_f0 =5%, δ_Δf =5%.

28. Спроектировать ППФ Баттерворта на основе ОУ с МОС. f₀ =100 Гц, k(f₀) =5, Δf =30 Гц, T_ω^u ≤ 45 Гц, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_f0 =5%, δ_Δf =5%.

29. Спроектировать ИУ на основе ДУ с регулировкой коэффициента усиления на дополнительном ОУ. U_{вх 1}=2 В, U_{вх 2}=4 В, k_д =3, КОСС ≥50 дБ. Допустимая погрешность: δ_k =1%.

30. Спроектировать ИУ на 2-ух ОУ без синфазного сигнала на входах ОУ. U_{вх 1}=7 В, U_{вх 2}= 5 В, k_д =2, КОСС ≥50 дБ. Допустимая погрешность: δ_k =1%.

31. Спроектировать ИУ на 3–х ОУ. U_{вх 1}=3 В, U_{вх 2}=1 В, k_д =5, КОСС ≥85 дБ. Допустимая погрешность: δ_k =1%.

32. Спроектировать ФВЧ Баттерворта 2-го порядка на основе ОУ с МОС. f_с =50 Гц, k( 500 Гц) =3, Um (500 Гц)≤5В, α ₁=3 дБ, α ₂=20 дБ. Допустимые погрешности: δ_k =5%, δ_fс =5%.