Вопросы к экзамену по ОТЦ

Вопросы к экзамену для студентов очного отделения специальности «Телекоммуникации» по курсу «Основы теории цепей»

1. Методы теории цепей и теории поля. Пределы применимости методов теории цепей.

2. Электрическая цепь. Основные электрические величины.

3. Классификация цепей и их элементов. Источники тока и напряжения. Структурные, принципиальные схемы и схемы замещения электрических цепей. Формулировка задач анализа и синтеза электрических цепей.

4. Резистивные цепи по постоянному току. Соединение двухполюсных элементов. Закон Ома. Делители тока и напряжения. Анализ и синтез делителей.

5. Основы топологии цепей. Ветвь, узел и контур электрической схемы. Правила Кирхгофа. Основная система уравнений электрического равновесия цепи.

6. Эквивалентные участки цепи. Эквивалентные преобразования цепей с последовательным, параллельным и смешанным соединением элементов.

7. Основные теоремы теории цепей и их применение для решения задач анализа. Принцип наложения.

8. Теорема взаимности.

9. Теоремы об эквивалентных источниках. (8-9=>Метод ков. источника(генератора) на некотором примере)

10. Методы анализа резистивной цепи: метод уравнений Кирхгофа, метод контурных токов, метод узловых потенциалов, метод эквивалентного источника э.д.с., метод эквивалентного источника тока.

11. Баланс мощности по постоянному току.

12. Описание гармонического сигнала. Комплексный анализ вещественного сигнала. Комплексная амплитуда, действующее значение, квадратурные компоненты гармонического сигнала. Представление гармонического сигнала на векторной диаграмме.

13. Закон Ома и правила Кирхгофа для цепей при гармоническом воздействии.

14. Анализ резистивных цепей при гармоническом воздействии.

15. Энергетические соотношения в простейших цепях при гармоническом воздействии. Мгновенная, средняя (активная), реактивная, полная и комплексная мощности.

16. Баланс мощностей. Согласование источника энергии с нагрузкой по критериям максимума передаваемой средней мощности и максимума коэффициента полезного действия. Согласованная нагрузка.

17. Комплексное сопротивление и комплексная проводимость двухполюсников. Временные и векторные диаграммы для тока, напряжения, мощности и энергии.

18. Комплексный коэффициент передачи элементарных реактивных двухполюсников. Описание четырёх- и многополюсников. Входной и выходной импедансы и проводимости.

19. Амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная (ФЧХ) характеристиках электрических цепей. Формы представления АЧХ.

20. Электрические фильтры. Идеальный фильтр. Полоса пропускания, полоса подавления. Комплексный коэффициент передачи, АЧХ и ФЧХ простейших RC- и RL- фильтров.

21. Нестационарные процессы в линейных цепях с сосредоточенными параметрами.

22. Переходные процессы. Непрерывность изменения энергии электрического и магнитного полей. Правила коммутации. Зависимые и независимые начальные условия. Порядок цепи. Классический метод анализа переходных процессов.

23. Дифференциальные уравнения простейших цепей и методы их решения. Свободные и вынужденные составляющие токов и напряжений.

24. Переходные процессы в цепях первого и второго порядков. Зависимость характера переходных процессов в цепи от типа корней характеристического уравнения. Постоянная времени цепи и время установления колебаний. Влияние потерь на характер свободного процесса.

25. Дифференцирующие и интегрирующие цепи. Временные характеристики линейных цепей. Единичный скачок и единичный импульс и их свойства. Переходная и импульсная характеристики. Связь между ними.

26. Метод интеграла Дюамеля (наложения), его две формы. Связь между импульсной характеристикой и комплексным коэффициентом передачи цепи.

27. Операторный метод анализа переходных процессов. Прямое и обратное преобразование Лапласа. Операторное сопротивление и операторная проводимость. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме.

28. Операторная схема замещения цепи. Связь между операторными и временными характеристиками цепи. Системная (операторная передаточная) функция линейной цепи.

29. Операторный метод анализа линейной цепи. Комплексная частота. Нули и полюсы системной функции. Диаграмма Найквиста. Признаки устойчивости линейной цепи.

30. Метод анализа цепей в частотной области (метод комплексных амплитуд).

31. Резонансные явления в электрических цепях. Классификация одиночных колебательных контуров. Резонанс токов и резонанс напряжений. Резонансная частота, характеристическое и резонансное сопротивления, добротность и обобщенная расстройка одиночного колебательного контура. Энергетические соотношения в одиночном контуре на резонансной частоте.

32. Входные и передаточные частотные характеристики одиночных колебательных контуров различных типов. Избирательность и полоса пропускания. Коэффициент прямоугольности АЧХ. Контуры с неполным включением.

33. Связанные колебательные контуры. Виды связи, сопротивление связи, коэффициент и фактор связи. Сильная, слабая и критическая связь. Частотные характеристики системы двух связанных колебательных контуров, полоса пропускания и коэффициент прямоугольности.

34. Эквивалентные параметры четырехполюсников. Физический смысл, основные свойства и методы определения первичных параметров. Связь между различными системами параметров.

35. Канонические схемы замещения неавтономных четырехполюсников. Составные четырехполюсники. Свойства нагруженных четырехполюсников. Характеристическое сопротивление и характеристическая постоянная передачи неавтономного четырехполюсника. Активные и невзаимные четырехполюсники. Идеальные операционные усилители. Преобразователи сопротивления.

36. Индуктивно-связанные цепи. Взаимная индуктивность. Согласное и встречное включения. Метод комплексных амплитуд для анализа индуктивно-связанных цепей. Схема замещения. Последовательное и параллельное включение.

37. Линейный трансформатор. Понятие об идеальном трансформаторе. Трехфазная электрическая цепь. Виды соединений. Симметричный и несимметричный режимы работы.

38. Синтез линейных электрических цепей в частотной и временной областях. Аппроксимация частотных характеристик. Аналитические свойства функций входного сопротивления и проводимости линейного пассивного двухполюсника. Условия физической реализуемости. Связь между вещественной и мнимой частями входного сопротивления двухполюсника.

39. Теорема Фостера. Свойства передаточных функций четырехполюсников. Минимально-фазовые и неминимально-фазовые четырехполюсники. Постановка задачи синтеза линейных фильтров. Условия физической реализуемости. Коррекция частотных характеристик.

40. Классификация нелинейных цепей. Нелинейные резистивные элементы. Вольтамперные характеристики нелинейных резистивных элементов.

41. Нелинейные резистивные цепи. Уравнения электрического равновесия нелинейных резистивных цепей. Графические методы анализа нелинейных резистивных цепей. Определение рабочих точек нелинейных резистивных элементов. Определение реакции безынерционного нелинейного резистивного элемента на произвольное внешнее воздействие. (Ур-ния Кирхгофа)

42. Нелинейное резистивное сопротивление при гармоническом воздействии. Образование гармоник. Понятие о режимах большого и малого сигналов. Аппроксимации ВАХ нелинейного элемента. Линеаризация ВАХ в окрестности рабочей точки. Нелинейные искажения. Применение нелинейных резистивных цепей.

43. Нелинейные индуктивность и ёмкость. Их параметры по постоянному и переменному току. Варикапы и их применение в перестраиваемых избирательных цепях.

44. Спектр тока нелинейного резистивного элемента с квадратичной ВАХ при гармоническом и бигармоническом воздействиях и с кусочно-линейной аппроксимацией ВАХ при гармоническом воздействии. Угол отсечки.

45. Цепи с обратной связью. Классификация обратной связи. Коэффициент передачи цепи с обратной связью. Применение отрицательной обратной связи.

46. Автоколебательная цепь. Условия баланса амплитуд и фаз. Колебательная характеристика. Мягкий и жёсткий режимы возбуждения автоколебаний.

47. Цепи с распределенными параметрами. Линии передачи (длинные линии) и их классификация. Ток и напряжение в линии. Эквивалентная схема отрезка линии малой длины.

48. Дифференциальные уравнения линии передачи для мгновенных значений токов и напряжений (телеграфные и волновые уравнения). Решение волновых уравнений. Прямая и обратная волны тока и напряжения. Волновое сопротивление линии.

49. Однородная линия передачи при гармоническом воздействии. Длина волны в линии, фазовая скорость. Характеристические ёмкость, индуктивность, сопротивление длинной линии.

50. Явления в нагруженной линии передачи. Падающая и отраженная волны. Коэффициент отражения и его зависимость от сопротивления нагрузки. Распределение амплитуд напряжения и тока в линии без потерь при различных видах нагрузки.

51. Режимы бегущих, стоячих и смешанных волн. Понятие коэффициента стоячей (КСВ) и коэффициента бегущей волны (КБВ).

52. Линия передачи как четырехполюсник. Матрица передачи и входное сопротивление отрезка линии передачи без потерь. Трансформация сопротивлений. Применение полуволновых и четвертьволновых отрезков двухпроводной линии.

53. Основные этапы анализа цепи с помощью ЭВМ. Математические модели электрических цепей и их элементов. Топологические матрицы.

54. Компонентные уравнения двухполюсных элементов и компонентное уравнение цепи в матричной форме. Методы формирования уравнений электрического равновесия, ориентированные на применение ЭВМ. Метод переменных состояния.

Составил: доцент, к.ф.-м.н. Артёмова Т.К.