4 Примерные вопросы государственного экзамена

по специальности

4.1 200106 – Информационно-измерительная техника и

технологии

Раздел 1: Программирование

• Основные концепции, реализованные в алгоритмических языках. Концепция типов, их класси­фикация. Массивы, строки, файлы, динамические структуры. Структура программы, классификация операторов. Процедуры и функции, способы пе­редачи параметров. Ввод и вывод данных.

• Управление процессами. Обработка прерываний.

• Управление памятью. Редактирование связей. Объектные и загрузочные модули.

• Управление вводом/выводом информации. Организация данных на внеш­них носителях информации.

Раздел 2: Теоретические основы информационно-измерительной техники

• Основные понятия метрологии: измерение, физическая величина, модель системы измерения, классификация и основные характеристики измерений.

• Средства измерений. Классификация СИ и их метрологические характеристики.

• Погрешность измерений, их классификация и способы представления. Способы исключения систематических погрешностей.

• Единство измерений и его обеспечение. Метрологическая аттестация и поверка.

• Определение и классификация сигналов. Определение и классификация помех.

• Сигнал как случайный процесс. Основные характеристики случайного процесса. Стационарный случайный процесс и эргодичность.

• Спектральное представление периодических и непериодических сигналов. Ряд Фурье.

• Мера количества информации. Информация дискретных сообщений, состоящих из равновероятных и неравновероятных символов.

• Энтропия дискретных сообщений (безусловная). Энтропия непрерывных сообщений. Избыточность сообщений.

• Дискретизация непрерывных сообщений, её сущность и теорема Котельникова. Функциональная схема дискретизатора.

• Квантование сигналов по уровню. Сущность процедуры квантования, два основных алгоритма, передаточная характеристика квантователя, шум квантования и его характеристики.

• Кодирование как процесс выражения информации в цифровой форме. Простейшие двоичные коды.

• Кодирование как процедура уменьшения избыточности сообщений при передаче. Код Шеннона-Фано.

• Кодирование, как процедура, обеспечивающая необходимую верность передачи (помехоустойчивость) информации при наличии помех в канале.

• Общие принципы использования избыточности и параметры кодов: кодовое расстояние, корректирующая способность, избыточность кода.

• Примеры кодов с пассивной помехоустойчивостью: с проверкой на четность, с постоянным весом, инверсный код.

• Коды с активной помехоустойчивостью: код Хемминга, циклические коды. Кодирование и декодирование кода Хемминга.

• Амплитудная модуляция гармонического переносчика. Спектр АМ-колебания, энергетические соотношения, модуляция и демодуляция. Однополосная АМ.

• Спектр при ЧМ, энергетические соотношения, модуляция и демодуляция.

• Амплитудно-импульсная модуляция. Спектр при АИМ, получение АИМ и её демодуляция.

• Широтно-импульсная модуляция. Спектр при ШИМ, получение ШИМ и её демодуляция.

• Время-импульсная модуляция.

• Импульсно-кодовая модуляция.

Раздел 3: Электроника

• Классификация материалов по электропроводности. Характерные свойства п/п материалов. Собственная и примесная проводимости.

• Физические процессы в p-n переходе (гомопереход) и его ВАХ.

• Полупроводниковые (п/п) диоды. Классификация диодов. ВАХ диодов. Примеры применения (выпрямление и стабилизация напряжения, варикапы).

• Биполярные транзисторы. Структура, токопрохождение в БТ, ВАХ БТ, основные параметры при включении ОЭ и ОБ. Возможность усиления электрических сигналов с помощью БТ.

• Полевые транзисторы. Классификация ПТ с управляющим p-n переходом: структура и основные физические процессы, ВАХ, основные параметры. ПТ с изолированным затвором. Структура и принцип работы МДП-транзисторов со встроенным и индуктированным каналом. ВАХ и основные параметры.

• Тиристоры. Структура и ВАХ триодного тиристора. Область применения.

• Классификация усилителей.

• Усилительный каскад ОЭ на дискретных элементах. Схема каскада, назначение элементов, графическое построение на плоскости входных и выходных характеристик. Анализ каскада для области СЧ и соотношения для основных параметров: коэффициент усиления по току, входные и выходные сопротивления, АЧХ усилителя и соображения по выбору разделительных и блокировочных конденсаторов.

• Усилительный каскад ОК на дискретных элементах. Схема каскада, назначение элементов. Анализ для области СЧ и основные параметры каскада: усиление по току, коэффициент передачи по напряжению, входное и выходное сопротивления. Сравнение с каскадом ОЭ. Каскад ОК, как преобразователь выходного сопротивления источника сигнала при работе на низкоомную нагрузку. Работа каскада ОК на длинный кабель и условие согласования.

• Усилительный каскад с ОИ на ПТ с управляющим p-n переходом и на МДП транзисторах. Схема каскада, назначение элементов. Основные параметры для области СЧ.

• Усилительный каскад с ОС на ПТ с управляющим p-n переходом. Схема каскада, основные параметры для области СЧ. Каскад ОС как преобразователь выходного сопротивления сигнала и как развязываюшее устройство.

• Каскады усиления мощности (усилители переменного тока сигнала высокого уровня). Специфика работы каскадов УМ и их классификация.

• УМ безтрансформаторной схемы на комплиментарной паре БТ.Схема каскада, его работа в режиме каскада АВ. Достоинства и недостатки безтрансформаторной схемы УМ.

• Обратная связь в усилителях. Определение, классификация обратной связи по фазовому признаку и по схемотехническому признаку. Основные уравнения для усилителя с положительной обратной связью и отрицательной обратной связью. Замечательные свойства усилителя с ООС, вытекающие из анализа основного уравнения. Влияние ООС на входное и выходное сопротивления, АЧХ, коэффициент нелинейных искажений.

• Дифференциальный усилительный каскад (ДУ) как эффективное средство схемо-технического решения при построении УПТ. Базовая схема ДУ с ГСТ (генератор стабильного тока). Способы подачи входного сигнала и подключения нагрузки. Понятие инвертирующего и неинвертирующего входа в ДУ. Коэффициент усиления для дифференциального и синфазного сигнала. Коэффициент ослабления синфазного сигнала.

• ДУ как наиболее эффективное решение при усилении слабых сигналов на фоне большой неинформативной составляющей. Примеры с подключением ТП и мостовых измерительных цепей.

• Три базовых схемы включения ОУ и их разновидности. Коэффициент усиления для каждой схемы.

• Передаточная характеристика усилителя на базе ОУ и ее зависимость от неточности балансировки каскадов ОУ и изменения температуры окружающей среды. Балансировка ОУ.

• Практические схемы применения ОУ в аналоговой электронике. Схемы суммирования и вычитания на базе ОУ. Интеграторы и дифференциаторы на базе ОУ. Использование интеграторов в качестве ГЛИН.

• Фильтры электрических сигналов. Определение и разделение на пассивные и активные. Сравнение активных и пассивных фильтров.

• Классификация фильтров по виду АХЧ (идеальная АЧХ). Аппроксимация идеальных АЧХ фильтров по Баттерворту, Чебышеву, Бесселю и сравнение АЧХ при этих видах аппроксимации. Примеры схемной реализации звеньев активных фильтров второго порядка. Каскадирование звеньев активных фильтров.

• Компараторы напряжения на ОУ. Назначение, основная схема, явления дребезга и способ его устранения с помощью ПОС. Использование компараторов в качестве амплитудных ограничителей.

• Измерительные выпрямители на ОУ. Назначение, пример реализации, работа и передаточная характеристика.

• Генераторы стабильного тока (ГСТ) на ОУ. Источники стабильного напряжения на ОУ.

• Генераторы гармонических колебаний(автогенераторы). Определение и структурная схема. Условия баланса фаз и баланса амплитуд, как необходимые и достаточные условия существования стационарного режима автогенератора. Условия самовозбуждения.

• LC- автогенераторы гармонических колебаний. Схема автогенератора с трансформаторной обратной связью. Схема, механизм возбуждения и установления стационарного состояния, частота колебаний.

• Трёхточечные схемы автогенераторов гармонических колебаний (ёмкостная и индуктивная трёхточки). Выполнение условия баланса фаз и условия самовозбуждения.

• RC-автогенераторы гармонических колебаний. Схемы с цепью обратной связи лестничного типа и с мостом Вина. Выполнение условий баланса фаз и условия самовозбуждения. Сравнение RC и LC автогенераторов.

• Стабильность частоты в автогенераторах и определяющие её факторы. Методы стабилизации частоты и примеры схем автогенераторов с кварцевой стабилизацией.

• Источники вторичного электропитания электронных устройств (ИВЭП). Назначение и краткая классификация ИВЭП. Структура трансформаторного и бестрансформаторного ИВЭП при питании от сети переменного тока. Назначение основных звеньев.

• Однофазные выпрямители и сглаживающие фильтры.

• Стабилизаторы напряжения компенсационного типа, непрерывного и импульсного регулирования, их работа и сравнительная оценка.