Лекция 2. АНАЛОГОВАЯ СХЕМОТЕХНИКА

В результате изучения главы 2 студент должен:

знать

• основные виды усилителей и функциональных преобразователей;

• основные схемы включения операционных усилителей;

• назначение усилительно-преобразовательных устройств в электронной технике;

• основные типы вторичных источников питания;

уметь

• выбирать необходимую схему усилительного каскада в зависимости от требований к принципиальной электрической схеме;

• синтезировать схемы включения операционных усилителей в зависимости от требований к устройству;

владеть

• методикой расчета усилительно-преобразовательных устройств на основе операционных усилителей;

• методикой расчета выпрямительных устройств.

Усилители

Усилители и их место в электронных устройствах

Полупроводниковые электронные устройства делятся на два больших класса: аналоговые и цифровые (дискретные). В основе классификации лежит возможность изменения в устройстве электрического сигнала, несущего информацию. Если информационный сигнал изменяется непрерывно и может принимать произвольные значения в широком диапазоне, устройство является аналоговым, если же сигнал изменяется дискретно и может принимать только два фиксированных значения, соответствующие двум цифрам двоичной системы счисления – нулю и единице, то устройство относится к цифровым, или дискретным. В аналоговых устройствах сам электрический сигнал и его параметры – уровень, частота и фаза электрического колебания – несут информацию о физической величине. В цифровых устройствах информация о величине закодирована цифровым кодом, состоящим из множества двоичных разрядов, каждый из которых может принимать только одно из двух фиксированных значений, которым соответствуют два уровня напряжения (обычно они обеспечиваются открытым либо закрытым состоянием транзистора, работающего в ключевом режиме).

Информацию о различных физических величинах и контролируемых процессах получают с помощью датчиков, называемых также измерительными преобразователями. Эти устройства осуществляют преобразование измеряемой величины в пропорциональный ей электрический сигнал. Очень часто эти сигналы небольшие, измеряемые тысячными долями вольт. После передачи по электрическим, радиочастотным или оптическим каналам связи сигналы приходят сильно ослабленными, и для нормальной работы приемников информации с этими сигналами требуется их предварительное усиление. Также невелик уровень электрических сигналов, считываемых с носителей информации во всевозможных магнитных и оптических запоминающих устройствах. Таким образом, для нормальной работы различных электронных устройств и систем необходимо усиление слабых сигналов. Это относится не только к чисто аналоговым устройствам, но и к цифровым, так как первичным информационным сигналом все равно остается маломощный электрический сигнал, который должен быть усилен. Поэтому усилители являются одними из основных узлов различной аппаратуры в устройствах автоматики, вычислительной и информационно-измерительной техники.

Усилитель – это устройство, увеличивающее интенсивность входного сигнала, используя энергию источника питания. В зависимости от назначения различают усилители напряжения и мощности, усилители сигнала переменного и постоянного тока, усилители, предназначенные для усиления сигналов в разных диапазонах частот.

В аналоговых электронных устройствах усилители не только обеспечивают простое усиление входного сигнала. На их основе выполняются самые разнообразные устройства функциональной обработки сигналов, а также различные генераторы электрических сигналов.