Раздел 1основы аналоговой схемотехники

Введение

Общие сведения об аналоговых

Электронных устройствах

Аналоговые электронные устройства (АЭУ) – это устройства усиления и обработки аналоговых электрических сигналов, выполненные на электронных приборах.

К аналоговым относятся сигналы, которые изменяются по тому же закону, что и отражаемые (описываемые) ими физические процессы. Аналоговые сигналы заданы (известны, могут быть измерены) во все моменты времени. В отличие от аналогового у дискретного сигнала значения известны не во все моменты времени, а только в некоторые моменты времени. Но по форме (а не по содержанию) любой дискретный сигнал является аналоговым. Частным видом дискретного сигнала является цифровой. Соответственно все электронные устройства можно разделить на две группы - аналоговые и цифровые.

Преимущества аналоговых устройств – сравнительная простота, надёжность и быстродействие –обеспечили им широкое применение, несмотря на менее высокую точность обработки сигналов.

Построение аналоговых устройств на основе активных электронных приборов позволяет усиливать сигналы.

Усилителем электрических колебаний называется такое устройство, которое за счёт энергии источника питания формирует новое колебание, являющееся по форме более или менее точной копией заданного усиливаемого колебания, но превосходит его по напряжению, току или мощности.

Рисунок 1.1 Обобщённая структурная схема электронного

Усилителя

К входу усилителя подключён источник входного сигнала с действующим значением ЭДС е_и и внутренним сопротивлением R_и. Источник: микрофон, фотоэлемент, термопара, антенна и др. Маломощный входной сигнал управляет расходом энергии источника питания значительно большего уровня мощности. В выходной цепи действует усиленный сигнал КU_вх с выходным сопротивлением R_вых. В качестве нагрузки могут быть, например, резистор, колебательный контур, обмотка трансформатора, электронно-лучевая трубка и т.д. Разделяют нагрузки по переменному и постоянному току. Для их разделения применяют конденсаторы и трансформаторы.

На основе электронных усилителей строятся почти все другие аналоговые электронные устройства. Обычно посредством добавления тех или иных цепей обратной связи ОС.

Тема 1.2 Принцип электронного усиления

Минимальная часть усилителя, сохраняющая его функции, называется усилительным каскадом. Обычно он содержит один усилительный элемент, например транзистор (реже – два), и относящиеся к нему пассивные компоненты, обеспечивающие его работу.

Рисунок 1.2 Принцип электронного усиления

Во входной цепи последовательно с источником переменного усиливаемого напряжения U_вх включен источник постоянного напряжения смещения U_см. Переменная составляющая I_кm, протекая через R_к, выполняющий функции коллекторной нагрузки, создаёт на нём падение напряжения U_вых. Оно снимается с коллектора и подаётся далее на сопротивление нагрузки R_н.

Работа каскада. В исходном состоянии или режиме покоя (подключен источник питания, а сигнал для усиления не идет на усиление.)

U_вх=0

При этом:

, I_К=I_К0

Пусть на вход подаётся переменное напряжение:

В результате I_к измениться около значения в исходной рабочей точке также по закону sin:

В первый полупериодU_к уменьшается из-за увеличения i_к и падения напряжения на R_к. Здесь R_к играет роль преобразователя тока I в напряжение U.

При большом усиление по напряжению осуществляется управление I_К, что можно рассматривать как результат изменения сопротивления R транзистора. Управление же сопротивления транзистора Rосуществляется U_вх.

При анализе ЭУ необходимо учитывать соотношение между R_н и R_вых

(более чем на 2 порядка)

(более чем на 2 порядка)

Тогда для эквивалентной схемы усилителя:

Входная цепь практически не потребляет тока, т.е. работает в режиме холостого хода по входу это источник напряжения, управляемый напряжением.

Рисунок 1.3Схема источника напряжения управляемый напряжением(идеальный усилитель напряжения)

Рисунок 1.4Схема источника тока управляемого напряжением

Iвых

I_Г

Рисунок 1.5Схема источника тока управляемого током (идеальный усилитель тока)

Рисунок 1.6Схема источника напряжения управляемый током

Усилитель тока характеризуется тем, что:

Считается, что ЭУ управляется током и значением входного тока

Источник сигнала работает в режиме короткого замыкания и ЭУ является источником тока, управляемый током (ИТУТ). Схема 4: источник тока – во входной цепи; источник напряжения – в выходной, значит, это источник напряжения, управляемый током (ИНУТ).

;