Монография посвящена вопросам общей теории прохождения сигналов через .электронные схемы. В книге обстоятельно изложены современные методы анализа цепей (топологического и матричного), расчет величины передачи сигнала с помощью линейных графов, методика исследования импульсных сигналов и их спектров, рассмотрена работа систем с нелинейной отрицательной обратной связью.
Книга может служить ценным пособием для инженерно-технического персонала самых различных отраслей промышленности, связанного с разработкой и проектированием электрических и электронных устройств, а также для научных работников, аспирантов, преподавателей и студентов высшей школы.
Предисловие редактора
Среди некоторых кругов инженеров, преподавателей и научных работников существует мнение, что теория линейных электрических цепей полностью разработана и окончательно установилась, что в этой области возможны только небольшие частные улучшения, и новые наиболее ценные достижения современной электротехники заключаются главным образом в разработке новых электронных и транзисторных схем.
В действительности же в настоящее время электротехника переживает период как бы „второго рождения", когда развитие новых плодотворных направлений, принципов и важных закономерностей происходит еще более бурно, нежели во времена Ампера, Кирхгофа, Фарадея, Ленца и Петрова.
В те времена после установления основных законов электрических цепей электротехника применялась для решения относительно простых задач связи. Затем возникло очень важное направление — электротехника сильных токов — электроэнергетика.
В течение последних приблизительно пятнадцати лет появились новые направления, а именно анализ прохождения сигналов через линейные и нелинейные пассивные и активные электрические цепи и синтез электрических цепей, создающих заданные формы выходных сигналов при известных формах входных сигналов.
Теория различных видов модуляции, первоначально разработанных в радиотехнике, в процессе развития телеизмерений, телеуправления и вычислительных машин оказалась лишь начальным этапом теории кодирования, обработки данных и теории информации.
В связи с развитием автоматики и вычислительных машин количественные и качественные усложнения электрических и электронных цепей настоятельно потребовали разработки новых методов расчета, поскольку непосредственное применение законов Кирхгофа и эквивалентных схем оказалось чрезвычайно громоздким и трудоемким при
Оглавление
Предисловие редактора........................ "
Из предисловия авторов ............... ........ 9
Глава 1. Введение
1.1. Цепи, сигналы и системы.................. И
1.2. Прохождение сигналов и их преобразование........ . И
1.3. Эквивалентные схемы.................... 12
1.4. Методы анализа....................... 13
Задачи.......................... 14
Глава 2. Матричный анализ цепей
2.1. Введение.......................... 16
2.2. Матричные операции . ,.................. 19
2.3. Матричное представление системы линейных уравнений ... 23
2.4. Некоторые свойства определителей............. 24
2.5. Составление обратной матрицы................ 27
2.6. Матрицы узловых проводимостей электрических цепей .... 30
2.7. Матрица узловых полных сопротивлений........... 34
2.8. Коэффициенты передачи напряжений и токов........ 36
2.9. Неопределенная матрица узловых проводимостей....... 38
2.10. Неопределенные матрицы проводимостей схем электронных устройств.......................... 42
2.11. Катодный повторитель.................... 47
2.12. Интегратор Миллера.................... 49
2.13. Матрицы других трехполюсных схем ............ 50
2.14. Комплексная мощность................... 52
Задачи.......................... 56
Глава 3. Топологический анализ цепей
3.1. Введение.......................... 64
3.2. Определитель цепи..................... 65
а.З. Частичное разложение определителя на множители ..... gg
3.4. Топологический закон передачи цепи............ gg
3.5. Контурная cxetfa замещения общей линейной цепи...... 72
3.6. Топологический закон передачи общей линейной цепи .... 76
3.7. Анализ схемы катодного повторителя............ 78
3.8. Анализ схемы триодного усилителя............. 79
3.9. Анализ схемы транзисторного усилителя........... 80
3.10. Гиристор и гиратор..................... 8j
3.11. Вывод топологического закона передачи........... 85
3.12. Исключение узла...................... 91
Задачи.......................... 94
Глава 4. Линейные графы сигналов
4.1. Введение..........................103
4.2-. Линейный граф сигналов..................103
4.3. Простейшие эквивалентные элементы............106
4.4. Влияние петли.......................107
4.5. Исключение узла......................108
4.6. Передача графа.......................110
4.7. Общий граф ........................111
4.8. Определение передачи графа с помощью путей и контуров 112
4.9. Расщепление узла......................116
4.10. Контурные передачи узла или ветви.............116
4.11. Определитель графа..............:....'.. 117
4.12. Разложение определителя по контурам............120
4.13. Разложение определителя на множители........... 122
4.14. Разложение по узлу или по ветви..............122
4.15. Вывод общего выражения передачи............125
• 4.16. Инверсия пути или контура.................126
4Л7. Нормирование передач- ветвей................131
4.18. Изменение направления графа................132
Задачи..........................135
Глава 5. Анализ цепей с помощью графов
5.1. Введение.........................137
5.2. Схемы четырехполюсников.................139
5.3. Каскадное соединение четырехполюсников.........• 147
5.4. Основной граф контурной схемы..............^
5.5. Анализ методом узловых напряжений и контурных токов . - • 15э
5.6. Вынужденная односторонняя проводимость..........
5.7. Граф узловых напряжений для унисторной схемы......1о4
5.8. Основные схемы замещения транзисторов и электронных ламп
5.9. Усилительный каскад с катодной связью..........
5.10. Каскод............................180
5.11. Пентодный усилитель....................182
Задачи..........................185
Глава 6. Анализ сигналов
6.1. Введение..........................188
6.2. Импульсные сигналы....................190
6.3. Периодические сигналы...................192
6.4. Почти периодические сигналы................194
6.5. Случайные сигналы.....................195
6.6. Стационарные случайные процессы.............199
6.7. Постоянная и переменная составляющие...........200
6.8. Четная и нечетная составляющие..............203
6.9. Действительная и мнимая составляющие...........205
6.10. Сравнение векторов.....................206
6.11. Сравнение сигналов......................207
6.12. Корреляционная функция..................216
6.13. Тригонометрический ряд Фурье для периодического сигнала 231
6.14. Экспоненциальный ряд Фурье................235
6.15. Некоторые основные свойства рядов Фурье.........239
6.16. Переход к интегралу Фурье для импульсного сигнала .... 240
6.17. Некоторые основные свойства преобразований Фурье .... 244
6.18. Границы спектра .....................246
6.19 Ряд Фурье как предельная форма интеграла Фурье.....251
6.20. Сопоставление спектров..................256
6.21. Полнота представления с помощью выражений Фурье .... 258
6.22. Некоторые импульсные сигналы и их спектры........260
6.23. Некоторые периодические сигналы и их спектры.......271
6.24. Некоторые случайные сигналы конечной мощности и их спектры . . .-........................279
6.25. Несколько слов о случайных импульсных сигналах.....288
6.26. Взаимная корреляция спектров...............288
6.27. Теорема о дискретных выборках...............290
6.28. Дополнительные замечания о сочетаниях сигналов......291
Задачи..........................297
Глава 7. Передача сигналов через линейные системы
7.1. Введение.......................... 318
7.2. Сингулярные сигналы.................... 318
7.3. Импульсная характеристика линейной передающей системы 326
7.4. Интеграл суперпозиции................... 328
7.5. Представление интеграла суперпозиции в виде корреляционной операции........................ 332
7.6. Алгебра свертки ...................... 334
384 393 399
7.7. Решение некоторых уравнений свертки...........338
7.8. Комплексные экспоненциальные сигналы...........342
7.9. Передаточная функция ...................348
7.10. Корреляция входных и выходных сигналов..........350
7.11. Согласование сигналов и систем...............353
7.12. Действительная и мнимая части реализуемой частотной характеристики устойчивой системы..............358
7.13. Интеграл действительной части...............362
7.14. Усиление и фаза......................365
7.15. Задержка несущего колебания и задержка огибающей .... 375
7.16. Экспоненциальные преобразования..............376
7.17. Некоторые основные свойства экспоненциальных преобразований ............................382
7.18. Интегрирование по контуру......
7.19. Однополюсные системы передачи . . .
7.20. Круговые диаграммы.........
7.21. Пример интегратора с обратной связью...........403
7.22. Двухполюсные системы передачи..............407
7.23. Резонансные двухполюсные системы передачи........414
7.24. «Резонанс» в реостатно-емкостной схеме с обратной связью 424
7.25. Основное определение добротности Q через энергию.....425
7.26. Системы с плоской характеристикой на низких частотах . . . 427
7.27. Системы с плоской полосовой характеристикой передачи . . 433
7.28. Передаточные рациональные функции............437
7.29. Однополюсные системы полного пропускания........440
7.30. Экспоненциальная передаточная функция с идеальной задержкой...........................445
7.31. Отражение волн.......................449
7.32. Возбуждение волн......................453
7.33. Аттенюатор с сосредоточенными элементами.........454
7.34. Скачки волнового сопротивления..............456
7.35. Волновые коэффициенты...................459
7.36. Система, содержащая участки со случайными задержками . . 462
7.37. Линия, формирующая импульсы...............464
7.38. Потенциально неустойчивая линия передачи.........466
7.39. Общие замечания о системах, содержащих элементы идеальной задержки..........................469
7.40. «Биномная» система задержки................470
Задачи..........................476
Глава 8. Нелинейные и нестационарные линейные системы
8.1. Введение.......................... 505
8.2. Перемножение сигналов в нелинейной системе........508
8.3. Пентод как модулятор....................^09
, 8.4. Элементарные системы, содержащие перемножители..... 510
8.5. Усиление мощности в нестационарной системе........ 512
8.6. Общее представление нестационарной линейной системы . . . 515
8.7. Амплитудная модуляция................... 517
8.8. Модуляция с подавлением несущей............. 521
8.9. Двухканальная система модуляции.............. 525
8.10. Представление различных типов модуляции при помощи двух-канальной системы..................... 528
8.11. Фазовая и частотная модуляции............... 531
8.12. Многоканальная передача с разделением по частоте..... 535
8.13. Амплитудно-импульсная модуляция.........., . . 536
8.14. Многоканальная передача с разделением во времени..... 539
8.15. Кодово-импульсная модуляция................ 544
8.16. Некоторые общие замечания о нелинейных системах..... 550
Задачи................. . . ....... 557
Глава 9. Принцип обратной связи
9.1. Введение.......................... 565
9.2. Автоматическое регулирование при помощи отрицательной обратной связи....................... 566
9.3. Регулирование нелинейной системы передачи........ 569
9.4. Регулирование линейной передаточной функции, зависящей от частоты........................... 572
9.5. Регулирование нелинейной передаточной функции, зависящей
от частоты......................... 575
9.6. Уменьшение шума и искажений............... 577
9.7. Чувствительность...................... 579
9.8. Регулирование сопротивления................ 582
9.9. Условия устойчивости.................... 584
9.10. Устойчивость произвольного графа............. 591
9.11. Примеры применения обратной связи в электронных цепях . . 594 Задачи.......................... 606
Приложение. Функции Бесселя первого рода 611
Предметный указатель....................... . 612
Цена: 300руб.
