Цифровые и аналоговые быстродействующие устройства. Курс лекций

Купить бумажную книгу и читать

Название: Цифровые и аналоговые быстродействующие устройства. Курс лекций

Автор: Авдоченко Б.И.

Издательство: ТУСУР

Год: 2007

Страниц: 165

Формат: PDF

Размер: 5.2 Мб

Язык: русский

Дисциплина «Цифровые и аналоговые быстродействующие устройства» введена для инженерной подготовки студентов старших курсов радиотехнических специальностей. Формирование выпускников как специалистов требует их знакомства не только с последними достижениями науки и техники, но и с перспективными в ближайшем будущем методами получения, обработки и использования информации.

Целью данной дисциплины является знакомство студентов с теорией, принципами проектирования и современными достижениями в разработке устройств и систем, использующих импульсные сигналы пикосекундной длительности, с шириной спектра от десятков – сотен килогерц до единиц – десятков гигагерц. Такие сигналы имеют ряд количественных и качественных особенностей, что обусловило появление специфических решений при построении узлов и систем, перспективных для использования в новых и при модернизации старых разработок.

Курс лекций предназначен для студентов очной формы обучения по специальности 210302 «Радиотехника» и других специальностей радиотехнического направления.

Содержание

Предисловие ... 5

Введение ... 7

Глава 1. Свойства и области применения сигналов субнаносекундных и пикосекундных длительностей ... 8

1.1 Основные свойства предельно коротких сигналов ... 8

1.2 Применение пикосекундных сигналов ... 10

1.2.1 Исследование объектов с помощью пикосекундных импульсов ... 10

1.2.2 Исследование частотных характеристик ... 12

1.2.3 Перспективные системы передачи информации ... 13

1.2.4 Радиоэлектронные устройства и системы с малым энергопотреблением ... 13

Глава 2. Оптимальные характеристики систем ... 14

2.1 Амплитудно-частотные, фазочастотные и переходные характеристики быстродействующих устройств ... 14

2.2 Влияние отклонения частотных характеристик на переходные характеристики ... 17

2.3 Аппроксимация изменений частотных характеристик ... 18

2.4 Влияние изменения амплитудно-частотной характеристики на форму переходной характеристики ... 19

2.5 Влияние изменения фазочастотной характеристики на переходную характеристику ... 21

2.6 Влияние изменения частотной или фазовой характеристики на переходную характеристику в минимально-фазовых цепях ... 22

2.7 Основные выводы по второй главе ... 23

2.8 Тестовые задания по связи частотных и переходных характеристик ... 24

Глава 3. Моделирование частотных и переходных характеристик в быстродействующих устройствах пикосекундного диапазона ... 27

3.1 Проблемы моделирования переходных процессов ... 27

3.2 Математические и структурные модели линейных пикосекундных устройств ... 28

3.3 Моделирование искажения спектра сигнала ... 31

3.4 Модели корректирующих цепей ... 35

3.5. Основные выводы по моделированию характеристик быстродействующих устройств... 37

Глава 4. Корректирующие цепи быстродействующих устройств ...37

4.1 Условия физической реализуемости минимально - фазовых и неминимально - фазовых устройств ... 37

4.2 Кольцевая корректирующая параллельного типа ... 38

4.3 Кольцевая корректирующая цепь последовательного типа ... 41

4.4 Применение отрезков линии передачи для коррекции характеристик ... 42

4.5 Коррекция переходной характеристики изменением фазовой характеристики ... 43

4.6 Компенсация неминимально-фазового сдвига ... 46

Глава 5. Исследования с помощью пикосекундных импульсов ... 48

5.1 Принцип импульсного зондирования ... 48

5.2 Стробоскопическое преобразование сигнала ... 49

5.3 Определение параметров неоднородностей линии передачи ... 51

5.4 Определение времени задержки через преобразование Гильберта ... 56

5.5 Селекция объектов по размерам. Поиск малоразмерных объектов ... 58

5.6 Измерение диэлектрической проницаемости ... 61

Глава 6. Реализации оптимальных характеристик в пикосекундных устройствах... 63

6.1 Особенности реализации оптимальных характеристик ... 63

6.2 Реализация неминимально-фазовых передаточных функций в устройствах пикосекундного диапазона ... 63

6.3 Коррекции переднего фронта устройства ... 65

6.4 Управление полярностью сигнала ... 67

6.5 Повышение выходного напряжения в быстродействующих усилителях ...68

6.6 Расширение динамического диапазона входных сигналов ... 70

Глава 7. Элементы и узлы быстродействующих устройств и систем ... 71

7.1 Общие требования к элементам ... 71

7.2 Транзисторы ... 72

7.3 Полупроводниковые диоды ... 76

7.4 Интегральные микросхемы ... 83

7.5 Пассивные элементы ... 95

7.6 Быстродействующие усилители импульсных сигналов ... 102

7.7 Аттенюаторы и регуляторы коэффициента передачи ... 109

7.8 Формирователи и генераторы импульсов с пикосекундными фронтами ... 118

Глава 8. Области применения быстродействующих устройств пикосекундного диапазона ... 137

8.1 Исследование объектов с помощью импульсных воздействий пикосекундной длительности ... 137

8.2 Сверхширокополосные системы связи ... 138

8.3 Подповерхностная локация ... 148

8.4 Проблема безопасности в угольной отрасли ... 150

8.5 Нефтегазодобывающая промышленность ... 151

8.5 Охранные системы ... 156

8.7 Ядерная физика ... 159

8.8 Вычислительная техника ... 160

8.9 Волоконно-оптические системы связи ... 161

8.10 Акустическая микроскопия ... 162

Список литературы ... 165