Схемотехника телекоммуникационных устройств. Практикум

 
 
 
 
 
 
В. А. Галочкин 
 
 
 
 
СХЕМОТЕХНИКА 
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ 
ПРАКТИКУМ 
 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024
 
 

 
УДК 621.38 
ББК 32.844.1 
Г16 
 
 
Рецензент:  
д. т. н., профессор А. И. Тяжев  
(Поволжский государственный университет 
 телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ), г. Самара) 
 
 
 
 
 
 
Галочкин, В. А. 
Г16  
Схемотехника телекоммуникационных устройств. Практикум : учебное пособие / В. А. Галочкин. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2024. – 168 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1602-3 
 
Рассматривается элементная база и схемотехника аналоговых и цифровых полупроводниковых телекоммуникационных устройств. Приведен 
комплекс контрольных работ, способствующий усвоению, закреплению 
материала и проверке знаний по дисциплине. Приведены примеры решений. Рассмотрены вопросы экспериментальной проверки ряда теоретических положений.  
Для студентов телекоммуникационных и радиотехнических специальностей дневной и заочной формы обучения, а также для инженерно- 
технических работников, изучающих электронику и схемотехнику. 
 
УДК 621.38 
ББК 32.844.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1602-3 
” Галочкин В. А., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
 

 
 
 
Ключом ко всякой науке  
является вопросительный знак. 
О. Бальзак 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
Введение 
5 
Методические указания по выполнению контрольных работ 
7 
Раздел № 1. Вопросы и задачи по схемотехнике  
аналоговых электронных устройств 
8 
Раздел № 2. Вопросы и задачи по схемотехнике цифровых 
электронных устройств 
28 
Примеры оформления ответов и решений 
по разделу № 1 
61 
Примеры оформления ответов и решений 
по разделу  № 2 
66 
Решение задач по разделу № 1 
70 
Решение задач по разделу № 2 
87 
Раздел № 3. Отдельные вопросы, вызывающие трудности 
у студентов 
95  
Раздел № 4. Расчетные соотношения для проведения  
практических работ (примеры)  
130 
Раздел № 5. Экспериментальные зависимости  
при проведении практических работ 
143 
Раздел № 6. Экспериментальная проверка  
функционирования  цифровых устройств 
149 
Литература 
165 
 
 
4 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Данная работа написана в помощь изучающим аналоговую 
и цифровую схемотехнику телекоммуникационных устройств. 
Приведен комплекс контрольных работ (упражнения, задачи и 
вопросы), способствующий усвоению, закреплению материала и 
проверке знаний по дисциплине. Приведены примеры решений. 
Рассмотрены вопросы экспериментальной проверки ряда теоретических положений.  
На основании анализа многолетней работы со студентами 
автором приведен специальный раздел, в котором рассмотрены 
основные вопросы, вызывающие трудности у студентов при 
освоении дисциплины по схемотехнике аналоговых и цифровых 
устройств: 
– при выполнении лабораторных работ, 
– при проведении практических занятий, 
– при сдаче зачетов и экзаменов.    
Данное учебное пособие (как и предыдущие издания автора по дисциплине [1, 2, 3, 4, 5]) состоит из двух самостоятельных 
частей:  
– часть 1: «Схемотехника аналоговых электронных 
устройств». В этой части пособия рассматриваются  
– свойства диодов и транзисторов как основных базовых 
элементов полупроводниковой техники; 
– основные схемные решения с использованием диодов и 
транзисторов; 
– установка режимов; 
– различные схемы стабилизации режима работы транзистора в усилителе;  
– основные характеристики различных схем включения 
транзисторов в усилителях;  
– основные положения применения теории обратной связи 
для усилительных устройств;  
– основные параметры и характеристики широкополосных 
(импульсных) усилителей;  
– основные свойства схем с использованием операционных 
усилителей. 
5 

– часть 2: «Схемотехника цифровых устройств». В этой части пособия рассматриваются особенности и принципы схемотехнического построения и функционирования цифровых 
устройств: 
– основные логические элементы («И», «И-НЕ» «ИЛИ», 
«ИЛИ-НЕ», «отрицание», «исключающее ИЛИ» и др.);  
– триггеры (RS-асинхронные и синхронные триггеры,  
D-триггеры, JK-триггеры);  
– счетчики (суммирующие, вычитающие, самоостанавливающиеся); 
– шифраторы, дешифраторы; 
– мультиплексоры и демультиплексоры; 
– принципы построения и функционирования схем АЦП, 
ЦАП. 
Учебное пособие написано на основе лекций, читаемых автором для студентов очной и заочной форм обучения по дисциплинам: 
– «Схемотехника телекоммуникационных устройств» по 
направлению (специальности) 11.03.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи»; 
– «Электроника и схемотехника» по направлению (специальности) 10.05.02 «Информационная безопасность телекоммуникационных систем»; 
– «Электроника и схемотехника» по направлению (специальности) 10.03.01 «Информационная безопасность»; 
– «Схемотехника аналоговых электронных устройств» по 
направлению (специальности) 11.03.01 «Радиотехника»; 
– «Схемотехника цифровых устройств» по направлению 
(специальности) 27.03.04 «Управление в технических системах»; 
– «Электротехника, электроника и схемотехника» (модуль 
«Схемотехника») по направлению 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника». 
Материалы данного пособия могут использоваться и при 
изучении других дисциплин, таких как «Устройства приема и обработки сигналов», «Телевидение», «Технические средства автоматизации и управления», «Теория управления и радиоавтоматика» и др.  
6 

Учитывая сложность дисциплины «Схемотехника» и особенности квалификации выпускников – специалистов и бакалавров, изложение материала учебного пособия выполнено максимально простым для понимания языком; отобраны и приведены 
принципы работы наиболее распространенных схем и устройств, 
составляющих основу современной аналоговой и цифровой электроники.  
 
Методические указания по выполнению 
контрольных работ 
 
Материал контрольных работ охватывает два раздела курса 
«Схемотехника»: 
– раздел 1 «Схемотехника аналоговых устройств»; 
– раздел 2 «Схемотехника цифровых устройств». 
Студент выполняет по каждому разделу по одному 
варианту. Каждый вариант содержит два вопроса.  
По каждому разделу имеется 30 вариантов. Номер варианта 
соответствует сумме трех последних цифр номера зачетной 
книжки студента. 
Перед выполнением каждого задания рекомендуется изучить соответствующий материал лекций (указан в начале каждого раздела). 
В конце каждого раздела приведены примеры оформления 
ответов и решений задач по вариантам. 
В конце пособия приведены решения задач. 
 
 
 
7 

РАЗДЕЛ № 1. Вопросы и задачи по схемотехнике  
аналоговых электронных устройств 
 
Для выполнения вариантов раздела 1 необходимо исполь- 
зовать материалы лекций [1]:  
– основные технические характеристики и показатели аналоговых устройств; 
– обратная связь в аналоговых устройствах;  
– усилители; 
– операционные усилители (ОУ); 
– устройства на основе ОУ. 
Рекомендуется также предварительно выполнить цикл лабораторных работ в соответствии с учебным пособием [2].  
Задачи по вариантам № 1, 2 взяты из [6]. 
Задачи по вариантам № 3–15,18, 20, 27 взяты из [7]. 
Задачи по вариантам № 25, 29, 30 взяты из [8]. 
 
ВАРИАНТ № 1 
 
Вопрос № 1 
Основные технические характеристики и показатели аналоговых электронных устройств: стандартизация; унификация, 
линейные искажения в усилителе. 
Вопрос № 2 
На схеме, изображенной на рис. 1.1, транзистор работает в 
активном режиме. Предполагая, что сопротивление резистора в 
эмиттерной цепи достаточно велико по сравнению с сопротивлением эмиттерного перехода и что сопротивление коллекторного 
перехода много больше сопротивления нагрузки, найти коэффициент усиления по напряжению. 
 
 
Рис. 1.1 
8 

ВАРИАНТ № 2 
 
Вопрос № 1 
Основные технические характеристики и показатели аналоговых электронных устройств: входное и выходное сопротивление усилителя. 
Вопрос № 2 
В схеме, приведенной на рис. 1.2 и работающей при комнатной температуре, определить падение напряжения на коллекторном переходе. Известно, что значения источников ЕДС  
в эмиттерной и коллекторной цепи соответственно равны  
10 В и 30 В,  сопротивление нагрузки равно 10 кОм, а сопротивление в эмиттерной цепи равно 5 кОм. 
 
 
Рис. 1.2 
 
ВАРИАНТ № 3 
 
Вопрос № 1 
Основные технические характеристики и показатели аналоговых электронных устройств: коэффициенты усиления усилителя. 
Вопрос № 2 
Транзистор типа п-р-п включен по схеме с ОБ. Напряжение эмиттер – база Uэб = 0,5 В, напряжение коллектор-база  
UКБ = 12 В. Определить напряжение коллектор-эмиттер. 
 
 
 
9 

ВАРИАНТ № 4 
 
Вопрос № 1 
Основные технические характеристики и показатели аналоговых электронных устройств: амплитудно- и фазо-частотная 
характеристики. 
Вопрос № 2 
Транзистор типа p-n-p включен по схеме с ОЭ. 
Напряжение база -эмиттер Uбэ = –0,8 В, напряжение коллектор – эмиттер Uкэ = –10 В. Определить напряжение коллектор – 
база. 
 
ВАРИАНТ № 5 
 
Вопрос № 1 
Основные технические характеристики и показатели аналоговых электронных устройств: нелинейные искажения. 
Вопрос № 2 
В цепи, изображенной на рис. 1.3 Ек = –10 В, Rн = 2 кОм,  
Rэ = 1 кОм. Определить входное сопротивление цепи, если коэффициент передачи тока транзистора ß = 50. 
 
ВАРИАНТ № 6 
 
Вопрос № 1 
Основные технические характеристики и показатели аналоговых электронных устройств: коэффициент полезного действия; стабильность показателей. 
Вопрос № 2 
Дана схема, изображенная на рис. 1–4. Известно, что транзистор работает в активном режиме. Предполагая, что сопротивление резистора Rэ достаточно велико по сравнению с сопротивлением эмиттерного перехода и что сопротивление коллекторного 
перехода rк ب Rн, найти коэффициент усиления по напряжению 
Ku. 
10