ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
___________________
Руководитель ООП
по специальности 210601
декан ЭФ проф. В.А. Шпенст
_______________________
Зав. кафедрой ЭС
проф. В.А. Шпенст
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ»
Направление подготовки специалиста
210601 – Радиоэлектронные системы и комплексы
Специализация: радиолокационные системы и комплексы
Квалификация выпускника: специалист
Форма обучения: очная
Составитель: доцент каф. ЭС Д.А. Дравских
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
Составитель
доцент Д.А. Дравских
Научный редактор
профессор В.А. Шпенст
2
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ
1. Цели и задачи дисциплины
Целями изучения дисциплины «Основы теории цепей» (относящейся к
профессиональному циклу) являются теоретическая и практическая подготовка
будущих специалистов в области радиоэлектронных и радиолокационных систем и
комплексов в такой степени, которая необходима для практической профессиональной
деятельности и квалифицированного:
1) анализа цепей постоянного и переменного тока во временной и частотной
областях;
2) владения методами анализа электрических цепей в стационарном и переходном
режимах.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к базовой (общепрофессиональной) части подготовки
профессионального цикла С.3 основной образовательной программы подготовки
специалиста 210601 «Радиоэлектронные системы и комплексы».
Для обучения этой дисциплине требуется предварительная подготовка в объёме
полной средней школы, освоение дисциплин: «Математика», «Физика»,
«Информатика».
Дисциплина является предшествующей для изучения отдельных разделов
учебных дисциплин «Радиотехнические цепи и сигналы», «Электроника, ч.1», а также
для выполнения курсового проектирования и выпускной квалификационной работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
профессиональных компетенций:
- умения представлять адекватную современному уровню знаний научную
картину мира на основе применения в дисциплине основных положений,
законов и методов естественных наук и математики (часть ПК-1);
- умения выявлять естественнонаучную сущность проблем (в рамках
дисциплины), возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать
для их решения соответствующий физико-математический аппарат (часть ПК-2);
- умения (в рамках дисциплины) учитывать современные тенденции развития
электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных
технологий в своей профессиональной деятельности (часть ПК-3);
- способности владеть методами решения задач анализа и расчёта характеристик
радиотехнических цепей (ПК-4);
владения
основными
приёмами
обработки
и
представления
экспериментальных данных, необходимыми для выполнения лабораторных
работ (часть ПК-5);
- способности собирать и анализировать научно-техническую информацию по
теме выполняемой курсовой работы (часть ПК-6);
- способности выполнять и редактировать изображения электрических схем и их
элементов в случае выполнения лабораторных работ по дисциплине с
использованием современных программных средств (часть ПК-7);
3
- способности выполнять математическое моделирование объектов и процессов
по типовым методикам, в том числе с использованием стандартных пакетов
прикладных программ в случае выполнения компьютерных лабораторных работ
(часть ПК-14);
- умения выполнять лабораторные исследования, интерпретировать полученные
результаты, составлять и защищать отчёты (часть ПК-17);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
за первый семестр (изучения дисциплины):
- основные понятия теории цепей;
- законы, лежащие в основе расчёта схем;
- символический метод расчёта цепей;
- понятия мощности;
- прямые и косвенные методы анализа линейных цепей;
- явления, происходящие в резонансных цепях;
за второй семестр:
- методы синтеза реактивных двухполюсников;
- теорию четырёхполюсников;
- теорию простейших фильтров;
- теорию длинных линий;
- классический метод анализа переходных процессов;
- операторный метод анализа переходных процессов
Уметь:
за первый семестр (изучения дисциплины):
- практически применять законы, лежащие в основе расчёта схем;
- решать практические задачи анализа прямыми и косвенными методами;
- решать задачи анализа резонансных цепей;
за второй семестр:
- решать практические задачи анализа и синтеза реактивных
двухполюсников;
- решать задачи анализа четырёхполюсников, фильтров, длинных линий;
- применять методы анализа переходных процессов
Владеть:
за первый семестр (изучения дисциплины):
- основными понятиями теории цепей;
- законами, лежащими в основе расчёта схем;
- символическим методом;
- прямыми и косвенными методами анализа линейных цепей;
- теорией колебательных контуров;
за второй семестр:
- основными понятиями теории реактивных двухполюсников,
четырёхполюсников, реактивных фильтров, длинных линий;
- методами анализа переходных процессов;
- методами анализа цепей постоянного и переменного тока во временной
и частотной областях;
- навыками измерения электрических параметров;
- приёмами проведения экспериментальных исследований электрических
цепей.
4
4. Объём дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоёмкость учебной дисциплины составляет 7 зачётных единиц.
Семестры
3
4
54
198
Вид учебной работы
Всего часов
Всего
252
Аудиторные занятия: в том числе
Лекции
Практические занятия (ПЗ), в том числе в
интерактивной форме:
Лабораторные работы
Самостоятельная работа: в том числе
Контрольная работа
Курсовая работа
Другие виды самостоятельной работы
Подготовка к лекциям, практическим,
лабораторным работам
Работа с литературой
Вид промежуточной аттестации (зачёт,
экзамен)
Общая трудоёмкость
252 час.
7 зач. ед.
96
48
15
36
18
60
30
15
33
120
18
18
15
102
50
50
22
10
12
48
8
40
Экзамен
252
54
198
7
1,5
5,5
5
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
Наименование
п/п раздела дисциплины
1
2
1 Методы анализа
простейших
линейных цепей
Содержание раздела
3
Введение. Задачи радиотехники. Предмет и
задачи дисциплины «Основы теории цепей», её место в
подготовке радиоинженеров. Краткая история развития
электротехники и радиотехники. Вклад учёных в развитие
теории цепей.
1.1.
Основные
понятия
и
законы
электромагнитного поля, и их применение к теории
электрических и магнитных цепей.
Электромагнитное
поле.
Виды
материи.
Напряжённость
электрического
поля.
Индукция
магнитного поля. Атрибуты электромагнитного поля.
Переменные и постоянные электрические и магнитные
поля.
Связь между основными
понятиями и
характеристиками поля. Две формы теоремы Гаусса.
Силовая характеристика электростатического поля.
Разность потенциалов. Потенциальное электрическое
⃗ . Поляризация
поле. Вектор электрического смещения 𝐷
диэлектрика. Плотность тока. Ток проводимости, ток
смещения, ток переноса. Принцип непрерывности полного
тока. Ферромагнетики. Две формы закона полного тока.
Принцип непрерывности магнитного потока. Закон
электромагнитной индукции Фарадея. Сила Лоренца.
Закон
Ленца.
Уравнения
макроскопической
электродинамики.
Разновидности
задач
электротехники,
формулируемых в терминах полей и в терминах
электромагнитных цепей. Две группы задач. Полевые
задачи.
Задачи,
формулируемые
в
терминах
электромагнитных цепей. Граница между полевыми
задачами и задачами, формулируемыми в терминах
электромагнитных цепей. Законы Кирхгофа для цепей, как
следствие основных уравнений электромагнитного поля.
6
№
п/п
Наименование
раздела дисциплины
Содержание раздела
1.2. Основные понятия и законы теории цепей.
Методологические основы теории цепей. Понятие
о методах теории поля и методах теории цепей. Пределы
применимости методов теории цепей. Основные понятия
электрических и магнитных цепей. Понятие тока,
напряжения, мощности и энергии. Идеализированные
пассивные элементы электрических цепей. Определение
индуктивности, ёмкости, сопротивления и проводимости.
Единицы измерения. Понятие дуальности.
Основные задачи теории цепей. Формулировка
задач анализа и синтеза электрических цепей.
Электрическая схема – модель электрической
цепи. Определение электрической цепи. Зависимости
между током, напряжением, мощностью и энергией для
идеализированных пассивных элементов. Реальные
пассивные элементы и схемы их замещения.
Понятие
о
схемах
электрических
цепей:
структурные, принципиальные схемы и схемы замещения
(схемные модели) электрических цепей. Разновидности
схем
электрических
цепей.
Последовательное,
параллельное и смешанное соединение двухполюсных
элементов.
Источники
(генераторы)
и
потребители
(приёмники) электрической энергии. Положительные
направления тока и напряжения.
Классификация элементов цепей. Понятие о
пассивных и активных элементах и участках цепей.
Линейные и нелинейные идеализированные пассивные
элементы (и участки цепей). Параметрические и
непараметрические цепи. Цепи с сосредоточенными
параметрами и цепи с распределёнными параметрами.
Основы топологии цепей. Ветвь, узел и контур
электрической схемы. Граф электрической схемы.
Основные понятия теории графов: ребро, вершина, путь,
контур, дерево графа, ветви дерева, главные ветви (связи),
сечения. Построение графа электрической цепи.
Основные
законы,
действующие
в
электрической цепи. Законы Ома и Кирхгофа для
мгновенных значений токов и напряжений. Физическое
содержание законов Ома и Кирхгофа. Понятие об
уравнениях электрического равновесия электрической
цепи. Топологические и компонентные уравнения.
7
№
п/п
Наименование
раздела дисциплины
Содержание раздела
1.3. Анализ электрических цепей постоянного
тока.
Простые электрические цепи постоянного тока.
Закон Ома и законы Кирхгофа для цепей постоянного
тока. Эквивалентное преобразование схем электрических
цепей. Преобразование схем с последовательным,
параллельным и смешанным соединением сопротивлений.
Преобразование схем с соединением сопротивлений в
форме звезды и треугольника. Преобразование схем с
генераторами тока и ЭДС.
Сложные электрические цепи постоянного тока.
Методы: уравнений Кирхгофа, контурных токов, узловых
потенциалов; метод наложения; метод эквивалентного
генератора. Принцип взаимности. Баланс мощности.
Выбор метода расчёта цепей.
1.4. Линейные цепи переменного тока. Функции
стационарного поведения линейной цепи и их
представление в символической форме. Понятие о
периодических
процессах.
Период,
частота.
Гармонические колебания. Мгновенное значение, текущая
и начальная фазы, амплитуда, частота и угловая частота
гармонического колебания. Среднее и среднеквадратичное
(действующее)
значение
периодической
функции.
Дифференциальные уравнения цепи при гармоническом
воздействии.
Векторное отображение гармонических функций.
Комплексная амплитуда, текущий (мгновенный) комплекс,
комплексное действующее значение гармонического тока
и напряжения. Понятие о символическом методе (или
методе комплексных амплитуд).
Законы Кирхгофа и Ома в символической
форме.
Комплексное
входное
сопротивление
и
проводимость. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной
форме.
Энергетические соотношения в цепи при
гармоническом воздействии. Мгновенная, средняя
(активная), реактивная, полная и комплексная мощности.
Коэффициент
мощности.
Технико-экономическое
значение повышения коэффициента мощности. Баланс
мощностей. Согласование источника энергии с нагрузкой
по критериям максимума передаваемой средней мощности
и максимума коэффициента полезного действия.
Алгоритм
расчёта
отклика
цепи
на
гармоническое воздействие символическим методом.
Идеализированные
двухполюсные
элементы
при
гармоническом воздействии. Временные диаграммы для
тока, мощности и энергии. Последовательная и
параллельная RLC – цепи при гармоническом воздействии.
Индуктивно-связанные
цепи
при
8
№
п/п
Наименование
раздела дисциплины
Содержание раздела
гармоническом воздействии. Понятие о взаимной
индуктивности. Соотношения между мгновенными
значениями
тока
и
напряжения
в
связанных
индуктивностях. Согласное и встречное включения.
Применение метода комплексных амплитуд для анализа
индуктивно-связанных
цепей.
Схемы
замещения
связанных индуктивностей. Вариометр с переменной
взаимной индуктивностью. Линейный трансформатор.
Свойства
идеального
трансформатора.
Реальные
трансформаторы.
1.5. Анализ линейных цепей переменного тока во
временной области.
Электрофизические методы анализа линейных
цепей. Преобразование электрических цепей. Понятие об
эквивалентных преобразованиях электрических цепей.
Преобразование цепей с последовательным, параллельным
и смешанным соединением элементов. Эквивалентные
взаимные преобразования участков цепей с параллельным
и смешанным соединением элементов. Преобразование
треугольника сопротивлений в звезду и обратное
преобразование. Преобразование участков цепей с
идеализированными источниками.
Применение законов Кирхгофа для анализа
сложных
цепей.
Использование
топологических
представлений для определения числа независимых
уравнений, составленных по первому и второму законам
Кирхгофа. Методы токов ветвей и напряжений ветвей.
Методы контурных токов и узловых напряжений.
Матричная форма записи уравнений. Уравнения
электрического равновесия цепей с управляемыми
источниками.
Основные теоремы теории цепей и их применение
для анализа. Принцип наложения. Теорема взаимности.
Теорема компенсации. Теорема об эквивалентных
источниках тока и напряжения.
Топологические методы анализа линейных
пассивных
цепей.
Метод
сигнальных
графов.
Изображение функциональных зависимостей с помощью
графов. Преобразование сигнальных графов. Конечный
граф. Формула Мейсона. Применение сигнальных графов
к анализу цепей.
1.6. Частотные характеристики простейших линейных
цепей.
Понятие
о
комплексных
частотных
характеристиках
(КЧХ)
электрических
цепей.
Классификация КЧХ и их размерность. Входные КЧХ:
комплексное входное сопротивление и комплексная
входная проводимость. Передаточные КЧХ: комплексные
коэффициенты передачи по току и напряжению,
комплексные
передаточные
сопротивления
и
9
№
п/п
Наименование
раздела дисциплины
Содержание раздела
проводимости.
Представление
КЧХ
в
алгебраической
и
показательной формах. Понятие об амплитудно-частотной
(АЧХ) и фазочастотной (ФЧХ) характеристиках
электрической цепи. Способы графического изображения
КЧХ. Понятие о годографе.*1 Комплексные частотные
характеристики идеализированных пассивных элементов и
простейших цепей с одним реактивным элементом.
Резонансные явления в электрических цепях.
Определение и критерии резонанса. Физические явления,
происходящие в RLC – цепях.
Свободные колебания в одиночном контуре.
Последовательный колебательный контур при
гармоническом воздействии. Способы подключения
контуров к источнику энергии. Состояние резонанса
колебательного
контура.
Резонансная
частота,
характеристическое
сопротивление,
добротность
колебательного
контура.
Резонанс
напряжений.
Энергетические соотношения при резонансе. Входные и
передаточные
характеристики
нагруженного
и
ненагруженного
последовательного
колебательного
контура. Избирательность и полоса пропускания.
Параллельный колебательный контур при
гармоническом воздействии. Резонанс токов. Входные и
передаточные свойства контуров, питаемых идеальными
источниками напряжения, тока и реальными источниками.
Влияние сопротивления нагрузки и внутреннего
сопротивления генератора на избирательные свойства
контуров. Контур с неполным включением источника (или
нагрузки).
Системы связанных колебательных контуров.
Виды связи, сопротивление связи, коэффициент связи.
Обобщённая схема замещения связанных контуров.
Схемы замещения первичного и вторичного контуров.
Настройка связанных контуров. Амплитудно-частотные и
фазочастотные характеристики системы связанных
контуров.
Полоса
пропускания,
избирательность
связанных контуров.
1.7. Численные методы расчёта и анализа цепей.
Постановка задачи компьютерного анализа
электрических цепей. Основные этапы анализа цепи.
Математические модели электрических цепей и
их элементов. Топологическое описание электрических
цепей. Матрица инциденций. Матрица сечений. Матрица
контуров. Матричная запись уравнений, составленных по
законам
Кирхгофа.
Компонентные
уравнения
двухполюсных элементов. Компонентные уравнения цепи.
Темы и вопросы, отмеченные в рабочей программе знаком звёздочка «*», студент выбирает для
изучения самостоятельно.
1
10
№
п/п
2
Наименование
раздела дисциплины
Теория
многополюсников с
сосредоточенными и
распределёнными
параметрами
Содержание раздела
Методы
формирования
уравнений
электрического равновесия, ориентированные на
компьютерное
применение.
Методы
узловых
напряжений и контурных токов.
Метод
переменных
состояний.
Уравнения
состояния.
Современные пакеты прикладных программ
моделирования и анализа цепей.
2.1. Методы анализа неустановившихся и переходных
процессов в линейных цепях.
Анализ переходного процесса в цепи во временной
области
(классическим
методом).
Понятие
об
установившихся, неустановившихся и переходных
процессах. Возникновение переходных процессов.
Непрерывность изменения энергии электрического и
магнитного полей. Законы коммутации. Общий подход к
анализу переходных процессов. Порядок сложности цепи.
Начальные условия.
Классический
метод
анализа
переходных
процессов. Свободные и вынужденные составляющие
токов
и
напряжений.
Определение
постоянных
интегрирования. Общая схема применения метода.
Переходные процессы в цепях первого и второго порядков
при скачкообразном, постоянном и гармоническом
воздействии.
Зависимость
характера
переходных
процессов в цепи от типа корней характеристического
уравнения.
Операторный метод анализа переходных
процессов. Прямое и обратное преобразование Лапласа.
Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме.
Операторные схемы замещения идеализированных
двухполюсных элементов при нулевых и ненулевых
начальных условиях. Операторная схема замещения цепи.
Операторные характеристики цепи. Понятие о
комплексной частоте. Виды операторных характеристик
цепи. Нули и полюсы операторных характеристик.
Дифференцирующие и интегрирующие цепи.
Временные характеристики линейной цепи.
Понятие о функциях единичного скачка и единичного
импульса и их свойства. Переходная и импульсная
характеристики.
Связь
между
операторными
и
временными характеристиками цепи.
Применение принципа наложения для анализа
неустановившихся и переходных процессов в линейных
цепях.
Понятие о спектральном методе анализа.
Применение переходной и импульсной характеристик для
анализа неустановившихся и переходных процессов.
Различные формы интеграла Дюамеля.
Спектральные характеристики линейных цепей.
11
№
п/п
Наименование
раздела дисциплины
Содержание раздела
Спектры единичной и импульсной функций. Связь между
временными и частотными характеристиками.
2.2.
Основы
теории
четырёхполюсников
и
многополюсников.
Классификация
четырёхполюсников
и
многополюсников. Основные уравнения и системы
параметров
неавтономных
проходных
четырёхполюсников. Физический смысл и основные
свойства параметров. Связь между различными системами
параметров.
Методы
определения
параметров
четырёхполюсников. Канонические схемы замещения
неавтономных четырёхполюсников.
Операторные
характеристики
проходных
четырёхполюсников. Автономные четырёхполюсники.
Первичные параметры и канонические схемы замещения.
Характеристические параметры проходных
четырёхполюсников.
Входное
сопротивление
нагруженного четырёхполюсника. Характеристические
сопротивления четырёхполюсника. Характеристическая
постоянная
передачи
взаимного
симметричного
четырёхполюсника.
Коэффициент
затухания
и
коэффициент фазы, физический смысл и единицы
измерения. Характеристическая постоянная передачи
цепочки согласованно включённых четырёхполюсников.
Анализ фильтрующих четырёхполюсников.
Электрические фильтры. Классификация. Условие
прозрачности фильтра. Фильтры типа «К» и «М».
Гираторы.
Активные четырёхполюсники.* Свойства и
характеристики активных линейных цепей с обратной
связью. Отрицательная и положительная обратная связь.
Устойчивость цепей с обратной связью. Алгебраические и
частотные критерии устойчивости. Критерии РаусаГурвица и Найквиста.
Нелинейные
элементы
цепей.
Нелинейные
резистивные цепи.
2.3. Синтез электрических цепей
Двухполюсники.
Классификация,
входное
сопротивление. Канонические схемы по Фостеру и по
Кауэру.
Формулировка
задачи
синтеза
линейных
электрических цепей. Синтез в частотной и временной
областях. Понятие о физической реализуемости функций.
Основные этапы синтеза.
Свойства операторных входных функций. Понятие
о положительных вещественных функциях. Условия
физической реализуемости двухполюсника по заданной
операторной входной функции. Реактивные функции.
Свойства входных функций реактивных двухполюсников.
Реализация реактивных двухполюсников по
12
№
п/п
Наименование
раздела дисциплины
Содержание раздела
заданной операторной входной функции. Метод
последовательного выделения простейших составляющих
(метод Фостера). Метод разложения в цепную дробь
(метод Кауэра).
Канонические схемы реактивных двухполюсников.
Понятие о синтезе четырёхполюсников.*
Свойства
операторных
передаточных
функций.
Минимально-фазовые
и
неминимально-фазовые
четырёхполюсники. Реализация четырёхполюсников по
заданным выражениям для первичных параметров.
Реализация четырёхполюсников по заданному выражению
для коэффициента передачи по напряжению с
использованием невзаимных элементов.
2.4. Анализ цепей с распределёнными параметрами.
Общие сведения о цепях с распределёнными
параметрами. Понятие о цепях с распределёнными
параметрами. Длинные линии. Их классификация.
Погонные параметры длинной линии. Дифференциальные
уравнения цепей с распределёнными параметрами
(телеграфные уравнения).
Однородная длинная линия при гармоническом
воздействии. Решение дифференциальных уравнений
длинной линии.
Вторичные
параметры
длинной
линии.
Коэффициент отражения. Входное сопротивление.
Понятие о падающей и отражённой волнах. Длина
волны в линии, фазовая скорость. Длинная линия как
четырёхполюсник.
Характеристические
параметры
длинной линии. Коэффициент отражения. Линия без
потерь.
Общая характеристика режимов волн в длинной
линии. Режимы бегущих, стоячих и смешанных волн.
Коэффициент бегущей волны. Зависимость входного
сопротивления отрезка линии без потерь от её длины и
частоты колебаний. Колебательные системы на отрезках
длинных линий.
Фидер как длинная линия. Согласование
длинных линий. Согласование линии с нагрузкой.
Четвертьволновые трансформаторы. Реактивные шлейфы.
Переходные процессы в линиях без потерь. Линии
задержки.
Резистивно-емкостная линия. Трансформирующие
свойства отрезков неоднородных линий. Формирование
импульсов с помощью длинных линий.
13
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№ Наименование
п/п обеспечиваемой
(последующей) дисциплины
1.
2.
3.
Номера
разделов
данной
дисциплины,
необходимых для изучения обеспечиваемой
(последующей) дисциплины
1
2
Радиотехнические цепи и
сигналы
Электроника ч.1
Дипломное проектирование
+
+
+
+
+
+
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
п/п
1.
2.
Наименование
дисциплины
раздела
Методы анализа простейших
линейных цепей
Теория многополюсников с
сосредоточенными и
распределёнными параметрами.
Переходные процессы
Лекц.
Практ. Лабор.
зан.
работы
18
30
15
СРС*
Всего
час.
18
18
54
15
102
198
Примечание: СРС – самостоятельная работа студентов
6. Лабораторный практикум
№
п/п
1.
№ раздела
дисциплины
Наименование лабораторных работ
1. Методы анализа 1. Исследование действия второго закона Кирхгофа в
простейших
линейных цепей
2.
простейших цепях при гармоническом воздействии.
2. Исследование разветвлённой линейной цепи.
3. Исследование апериодических цепей при
гармоническом воздействии.
4. Исследование последовательного колебательного
контура при гармоническом воздействии.
5. Исследование параллельного колебательного
контура при гармоническом воздействии.
2. Теория
1. Исследование частотных свойств реактивных
многополюсников двухполюсников.
с
2. Исследование линейной цепи методом
сосредоточенными
четырёхполюсника.
и
распределёнными 3. Исследование основных характеристик
параметрами.
электрических фильтров.
Переходные
4. Построение линейных цепей по характеристикам
процессы
переходного режима.
Примечание: Перечень выполняемых лабораторных работ
уточняет преподаватель.
14
7. Практические занятия
№
п/п
№ раздела
дисциплины
1.
2.
Тематика практических занятий
1. Длинные линии.
2. Реактивные двухполюсники.
3. Четырёхполюсники.
4. Переходные процессы.
Трудоемкость
(час.)
8
2
2
3
Примечание: Перечень выполняемых практических занятий
уточняет преподаватель.
8. Примерная тематика курсовых проектов.
Студенты выполняют курсовую работу по вариантам на тему длинные линии,
либо выбирают альтернативную тему по согласованию с преподавателем.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
ЛИТЕРАТУРА
9.1. Основная литература:
1. Попов В. П. Основы теории цепей: учебник / В. П. Попов – М.: Высш. шк., 2000,
2007.-575с.
Заменяющая основную литературу по разделам
2. Атабеков Г. И. Основы теории цепей: учебник. – СПб.: Изд-во «Лань», 2006, 2009. –
432 с.
3. Арсеньев Г. Н. Основы теории цепей: учебное пособие / Г. Н. Арсеньев,
В. Н. Бондаренко, И. А. Чепурнов; под ред. Г. Н. Арсеньева – М.: ИД «ФОРУМ»:
ИНФРА-М, 2011. – 448 с.
Для лабораторных работ
4. Основы теории цепей: метод. указ. к выполнению лабораторных работ. Ч. 1. Методы
анализа линейных цепей / сост.: И. И. Мегрецкая, Д. А. Дравских. – СПб.: Изд-во
СЗТУ, 2005.
5. Основы теории цепей: метод. указ. к выполнению лабораторных работ. Ч. 2.
Двухполюсники, четырёхполюсники, длинные линии / сост.: И. И. Мегрецкая,
Д. А. Дравских. – СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005.
9.2. Дополнительная литература:
6. Мегрецкая И. И. Колебательные цепи: текст лекций / И. И. Мегрецкая,
Д. А. Дравских. – СПб.: Изд-во СЗПИ, 1998. – 60 с.
7. Другов В. М., Савина Н. А. Цепи с сосредоточенными и распределёнными
параметрами: учеб. Пособие. – Л.: СЗПИ, 1968. – 167 с.
8. Загидуллин Р. Ш. Multisim, LabVIEW, Signal Express. Практика автоматизированного
проектирования электронных устройств. Москва. Горячая линия – Телеком, 2009, 368 с.
9. Козлов А. Н., Краснов А. Г., Ланде Б. Ш. Связанные колебательные контуры и
фильтры: Учеб. пособие. – Л.: СЗПИ, 1978. – 79с.
Интернет-ресурсы:
http://frisk.newmail.ru/lec.htm (Фриск В. В., Краткий курс по ОТЦ, лекции, лаборатория
и пр.)
15
http://dataspace.com.ua/product_63.html (Книга, В. П. Попов, Основы теории цепей)
http://www.twirpx.com/file/4614/ (Книга, Г. И. Атабеков, Основы теории цепей)
http://pbaanet.ru/elib/Kollesnikov1.pdf (СПб, ГУАП, Основы теории цепей,
В. В. Колесников, текст лекций «Установившиеся режимы»)
http://dvo.sut.ru/libr/tec/117serg/index.htm (М. А. Бонч-Бруевича, Основы теории цепей
(часть 2), конспект лекций)
9.3. Доступ к полнотекстовым базам данных из сети Интранет СПГГУ:
- БД JSTOR полнотекстовая база англоязычных научных журналов
www.jstor.org
- Научная электронная библиотека www.eLibrary.ru (доступ к полным
текстам ряда научных журналов с 2007 по 2009 г. )
9.4. Электронные ресурсы других библиотек:
Национальные отечественные и зарубежные библиотеки
1. Российская государственная библиотека http://www.rsl.ru
2. Российская национальная библиотека http://www.nlr.ru
3. Всероссийская государственная библиотека иностранной литературы
им. М.И. Рудомино http://www.libfl.ru
4. Библиотека Академии Наук http://www.rasl.ru
5. Библиотека РАН по естественным наукам http://www.benran.ru
6. Государственная публичная научно-техническая библиотека
http://www.gpntb.ru
7. Государственная публичная научно-техническая библиотека
Сибирского отделения РАН http://www.spsl.nsc.ru/
8. Центральная научная библиотека Дальневосточного отделения РАН
http://lib.febras.ru
9. Центральная научная библиотека Уральского отделения РАН
http://www.uran.ru
10. Библиотека Конгресса http://www.loc.gov/index.html
11. Британская национальная библиотека http://www.bl.uk
12. Французская национальная библиотека http://www.bnf.fr
13. Немецкая национальная библиотека http://www.ddb.de
14. Библиотечная сеть учреждений науки и образования RUSLANet
http://www.ruslan.ru:8001/rus/rcls/resources
15. Центральная городская универсальная библиотека им. В. Маяковского
http://www.pl.spb.ru
16. Научная библиотека им. М. Горького Санкт-Петербургского
Государственного университета (СПбГУ) http://www.lib.pu.ru
17. Фундаментальная библиотека Санкт-Петербургского Государственного
Политехнического
университета
(СПбГПУ)
http://www.unilib.neva.ru/rus/lib/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
16
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории,
снабженной мультимедийными средствами для презентаций лекций, видеофайлов
практических занятий и проведения виртуальных лабораторных работ (например, с
использованием программной среды Multisim 10, либо Electronics Workbench).
Проведение лабораторных занятий требует наличия специализированных
учебных стендов по заявленной номенклатуре лабораторных работ, оснащённых
современной контрольно-измерительной аппаратурой.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом
рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки специалиста 210601
«Радиоэлектронные
системы
и
комплексы».
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Изучение первого раздела дисциплины проводится в тематической
последовательности. Изучение второго раздела (учитывая курсовую работу по
длинным линиям при ограничении количества часов очных занятий) рекомендуется
начать с темы «длинные линии» и проводить в обратной тематической
последовательности. Студенты очной формы обучения работают в соответствии с
временным режимом, установленным учебным рабочим планом для данной формы
обучения. Информация о временном графике работ сообщается преподавателем на
установочной лекции. Преподаватель дает указания по организации самостоятельной
работы студентов, срокам сдачи курсовых работ, выполнения лабораторных работ и
проведения тестирования.
Обычно, студент слушает установочные и информационные лекции по
основным разделам дисциплины, изучает рекомендованную литературу и для
закрепления знаний делает лабораторные работы и курсовую работу. Лабораторные
работы выполняются фронтальным методом бригадами по 2-3 человека. Перечень
выполняемых лабораторных работ и тем практических занятий уточняет
преподаватель. Для повышения заинтересованности в эффективном освоении
дисциплины и формирования профессиональных навыков в области схемотехнического
проектирования студентам-производственникам рекомендуется в процессе обучения
применять свои трудовые навыки и производственный опыт. Студент может
представлять в качестве курсовой работы собственную работу, вызванную творческими
познавательными или производственными потребностями. Тема такой работы
предварительно согласуется с преподавателем.
Темы и отдельные вопросы, отмеченные в рабочей программе знаком звёздочка
«*», студент выбирает для изучения самостоятельно, ориентируясь на свои
познавательные и производственные интересы. Это достаточно независимые темы
рабочей программы.
Дисциплина «Основы теории цепей», как указывалось выше, является базовой
дисциплиной. В связи с этим, приступая к ее изучению, необходимо восстановить в
памяти основные сведения из курса общей физики и математики.
Методика и последовательность изучения дисциплины соответствуют перечню
содержания разделов дисциплины. Материал каждой темы насыщен математическими
соотношениями, физическая интерпретация которых зачастую достаточно сложна,
поэтому изучение материала требует серьезной, вдумчивой работы.
Изучать дисциплину рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с
содержанием каждой из них по программе учебной дисциплины. При первом чтении
следует стремиться к получению общего представления об изучаемых вопросах, а
также отметить трудные и неясные моменты. При повторном изучении темы
необходимо освоить все теоретические положения, математические зависимости и
выводы. Рекомендуется вникать в сущность того или иного вопроса, но не пытаться
17
запомнить отдельные факты и явления. Изучение любого вопроса на уровне сущности,
а не на уровне отдельных явлений, способствует наиболее глубокому и прочному
усвоению материала. Для более эффективного запоминания и усвоения изучаемого
материала, полезно иметь рабочую тетрадь (можно использовать лекционный
конспект) и заносить в нее формулировки законов и основных понятий, новые
незнакомые термины и названия, формулы, уравнения, математические зависимости и
их выводы. Целесообразно систематизировать изучаемый материал, проводить
обобщения разнообразных фактов, сводить их в таблицы. Подобная методика облегчает
запоминание и уменьшает объем конспектируемого материала. Как правило, до тех
пор, пока тот или иной раздел не усвоен, переходить к изучению новых разделов не
следует. Краткий конспект курса будет полезен при повторении материала в период
подготовки к экзамену.
Разработал:
доцент кафедры электронных систем
Д.А. Дравских
18