Основы теории цепей, основы схемотехники, радиоприемные устройства. Лабораторный практикум на персональном компьютере

Серия «Библиотека студента»
В. В. Фриск, В. В. Логвинов
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ,  
ОСНОВЫ СХЕМОТЕХНИКИ, 
РАДИОПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ  
НА ПЕРСОНАЛЬНОМ КОМПЬЮТЕРЕ
Рекомендовано УМО по образованию в области телекоммуникаций 
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных  
заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров 
и магистров 554000 и 654400 Телекоммуникации по специальностям 
подготовки инженеров 201100 радиосвязь, радиовещание  
и телевидение, 201200 Средства связи с подвижными объектами  
и 201800 Защищенные системы связи.
Москва
СОЛОН-Пресс
2021

УДК 621.396.218
ББК 32.884.1
         Ф89
Рецензенты:
Р. Б. Мазепа, профессор (МАИ); 
В. В. Баринов, профессор (МИЭТ)
В. В. Фриск, В. В. Логвинов
Ф89 
 Основы теории цепей, основы схемотехники, радиоприемные устройства. Лабораторный практикум на персональном компьютере. — М.: СОЛОНПРЕСС, 2021. — 608 с.: ил. — (Серия «Библиотека студента»).
ISBN 978-5-91359-380-1
Данное учебное пособие состоит из двух частей. В первой части представлены лабораторные работы по курсу «Основы теории цепей». Во второй части 
приведены лабораторные работы по курсу «Основы схемотехники» и «Радиоприемные устройства».
Все лабораторные работы выполняются на персональном компьютере с помощью системы схемотехнического моделирования Micro-Cap 8 или Micro-Cap 9.
Для студентов, бакалавров, магистров и аспирантов высших учебных заведений (университетов связи), инженерно-технических работников, также будет 
полезна учащимся техникумов и колледжей связи всех специальностей.
КНИГА — ПОЧТОЙ
Книги издательства «СОЛОН-Пресс» можно заказать и оплатить в издательстве с пересылкой Почтой РФ. Заказ можно оформить одним из перечисленных способов:
1.  Оформить заказ на сайте www.solon-press.ru в разделе «Книга — почтой».
2.  Заказать книгу по тел. (495) 617-39-64, (495) 617-39-65.
3.  Отправив заявку на e-mail: kniga@solon-press.ru (указать наименование издания, обратный 
адрес и ФИО получателя).
4.  Послать открытку или письмо по адресу: 123001, Москва, а/я 82.
При оформлении заказа следует правильно и полностью указать адрес, по которому должны быть 
высланы книги, а также фамилию, имя и отчество получателя. Желательно указать дополнительно свой 
телефон и адрес электронной почты.
Через Интернет вы можете в любое время получить свежий каталог издательства «СОЛОН-Пресс», 
считав его с адреса http://www.solon-press.ru/katalog.
Интернет-магазин размещен на сайте www.solon-press.ru.
По вопросам приобретения обращаться:
ООО «СОЛОН-Пресс»
Тел: (495) 617-39-64, (495) 617-39-65
E-mail: kniga@solon-press.ru, www.solon-press.ru
ISBN 978-5-91359-380-1 
© СОЛОН-Пресс, 2021
 
© В. В. Фриск, В. В. Логвинов, 2021

Предисловие
В первой части данного учебного пособия представлены лабораторные работы по дисциплине «Основы теории цепей» (ОТЦ), включающие исследование аналоговых и цифровых цепей, позволяющих студентам закрепить и углубить знания и навыки при анализе электрических цепей с применением персонального компьютера (ПК).
Теоретическая часть материала, необходимого для выполнения лабораторных работ по первой части, изложена в книге Фриск В. В. «Основы теории цепей». Дополнительные лабораторные работы могут быть взяты из книги того
же автора «ОТЦ. Лабораторный практикум на персональном компьютере».
Каждая лабораторная работа первой части рассчитана на 2 ч предварительной подготовки и на 2 ч выполнения на ПК типа IBM PC, на котором установлена программа Micro-Cap 8.1.1 Evaluation Version или более высокой
версии разработанной фирмой Spectrum Software.
Во второй части приведены лабораторные работы для студентов старших
курсов, изучающих дисциплины «Основы схемотехники» и «Радиоприемные
устройства». В первом разделе второй части изучаются свойства основных типов усилительных каскадов, в том числе и на базе ОУ, с использованием моделей принципиальной и эквивалентной схем усилителей. Исследуется влияние на частотные и переходные характеристики цепей межкаскадной связи,
отрицательной обратной связи, цепей коррекции и свойств активных элементов. Во втором разделе второй части пособия моделируются узлы приемно-усилительной аппаратуры с использованием принципиальных схем реальных устройств, осуществляющих генерацию, усиление, преобразование гармонических сигналов и детектирование сигналов различных видов модуляции.
Исследуются искажения во временной и частотной областях, обусловленные:
взаимным влиянием резонансных усилителей, параметрами нагрузки, режимами работы активных элементов, температурным режимом и другими факторами. Проводится оптимизация характеристик узлов радиоприемного устройства по выбранному критерию (полосе пропускания, коэффициенту линейных и нелинейных искажений, числу побочных каналов приема и др.). Анализ
проводится с использованием моделей активных элементов отечественного
производства.
Лабораторные работы второй части рассчитаны на 4 ч предварительной
подготовки и на 4 ч выполнения на ПК.

Предисловие
Данный компьютерный лабораторный практикум построен на использовании системы схемотехнического проектирования Micro-Cap. Предполагается, что студенты имеют начальные представления об этом программе. Бесплатную версию Micro-Cap (demo.zip 5,41 Мб) можно загрузить со следующего адреса в Интернет http://www.spectrum-soft.com/. Компьютерный практикум
может быть предложен как альтернатива лабораторному практикуму, основанному на физических (стендовых) моделях. Его могут использовать студенты и с
дистанционной формой обучения.
Работа по написанию данного учебного пособия распределилась следующим образом: главу 1 написал Фриск В. В., главу 2 написал Логвинов В. В.

Глава первая
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ
РАБОТ ПО ОТЦ
Лабораторная работа №1
Знакомство с системой схемотехническоко
моделирования Micro-Cap
1 Цель работы
Установить программу Micro-Cap 8.1.1 Evaluation Version или более высокой версии на персональный компьютер (ПК). Научиться собирать схемы с
помощью этой программы.
2 Задание для самостоятельной подготовки
Изучить основные возможности программы Micro-Cap стр. 107—125 [1],
стр. 1—170 [2] и стр. 36—117 [3]. Дополнительно познакомьтесь с литературой
[4] и [5]. С помощью этой программы ввести схему, например, заданную в
курсовой работе по ОТЦ.
3 Установка программы Micro-Cap
Распакуйте файл demo.zip в директорию, например, в MC8.
Запустите Setup.exe из этой директории для установки Micro-Cap на свой
компьютер (рис. 1).
На рабочем столе появиться ярлык этой программы.
Запустите Micro-Cap, щелкнув два раза мышкой на этом ярлыке. Появится окно этой программы (рис. 2).

Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ
Рис. 1
Рис. 2
4 Знакомство с возможностями
программы Micro-Cap
В меню Help выберите команду General Demo... и просмотрите, возможно,
несколько раз, основные возможности программы (рис. 3).
Нажмите клавишу F1 и ознакомьтесь с файлом помощи. В меню Help выберите команду About Micro-Cap и прочитайте номер версии (рис. 4).

Лабораторная работа №1
7
Рис. 3
Рис. 4
5 Редактирование вида элементов
Установите EURO графику для резистора. Для этого выберите в мню
Window команду Component Editor... (рис. 5).
В окне Shape установите Resistor_Euro.
При закрытии этого редактора компонентов сохраните внесенные изменения (рис. 6).
Исправьте вид катушки индуктивности. Для этого в меню Windows выберите команду Shape Editor.... В появившемся левом окне установите Inductor
(рис. 7).
Используя инструменты этого графического редактора, получите следующее изображение катушки индуктивности (рис. 8).
Замечание. Для удобства редактирования отключите фиксацию привязки графических объектов к узлам сетки (Grid Snap) (рис. 8).
Аналогично можно исправить изображение источников напряжения, источников токов, трансформаторов, микросхем и других элементов.

Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 7

Лабораторная работа №1
9
Рис. 8
6 Краткий справочник
6.1 Приставки
F
Femto
фемто
10–15
1E-15
P
Pico
пико
10–12
1E-12
n
Nano
нано
10–9
1E-9
u
Micro
микро
10–6
1E-3
m
Milli
милли
10–3
1E-3
K
Kilo
кило
103
1E3
MEG
Mega
мега
106
1E6
G
Giga
гига
109
1E9
T
Tera
тера
1012
1E12
Например, 1 мкФ = 1uF, 1 кОм = 1K.
6.2 Некоторые функции
Функции комплексной переменной z = x + jy
SIN(z)
Синус, z в радианах
COS(z)
Косинус, z в радианах
TAN(z)
Тангенс, z в радианах
COT(z)
Котангенс, z в радианах

Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ
Продолжение некоторых функций
Функции комплексной переменной z = x + jy
SEC(z)
Секанс, z в радианах
CSC(z)
Косеканс, z в радианах
ASIN(z)
Арксинус
ACOS(z)
Арккосинус
ATAN(z)
Арктангенс
ATN(z)
Арктангенс
ARCTAN(z)
Арктангенс
ATAN2(y,x)
Арктангенс2 = ATN(y/x)
ACOT(z)
Арккотангенс
ASEC(z)
Арксеканс
ACSC(z)
Арккосеканс
SINH(z)
Гиперболический синус
COSH(z)
Гиперболический косинус
TANH(z)
Гиперболический тангенс
COTH(z)
Гиперболический котангенс
SECH(z)
Гиперболический секанс
CSCH(z)
Гиперболический косеканс
ASINH(z)
Гиперболический арксинус
ACOSH(z)
Гиперболический арккосинус
ATANH(z)
Гиперболический арктангенс
ACOTH(z)
Гиперболический арккотангенс
ASECH(z)
Гиперболический арксеканс
ACSCH(z)
Гиперболический арккосеканс
LN(z)
Натуральный логарифм
LOG(z)
Десятичный логарифм
LOG10(z)
Десятичный логарифм
EXP(z)
Экспонента
POW(z,x)
Возведение в степень, z^x
PWR(y,x)
Возведение в степень действительного числа, y^^x или** или ^^ (например; 5**2 = 25
или 5^^2 = 25)
PWRS(y,x)
Возведение в степень действительного числа со знаком: |y|^^x, если y > 0, -|y|^x если y < 0
HARM(u)
Расчет гармоник сигнала u
FFT(u)
Прямое преобразование Фурье сигнала u(t)
IFT(S)
Обратное преобразование Фурье спектра S
CONJ(S)
Сопряженный комплексный спектр S
CS(u,v)
Взаимный спектр сигналов u и v, равный CONJ(FFT(v))*FFT(u)*dt*dt