Предисловие

аналоговые электронные устройства в составе дисциплины “Схемотехника аналоговых электронных устройств” для ряда направления “Радиотехника” Государственным образовательным стандартом (ГОС) отнесены к Федеральному компоненту общепрофессиональной подготовки. Эта дисциплина обеспечивает схемотехническую подготовку студентов для освоения специальных дисциплин. для специальностей направления “Телекоммуникации” ГОС не предусматривает выполнения курсовых проектов по основам схемотехники. радиотехнический факультет ТУСУР принял решение о введении курсовых проектов по аналоговым электронным устройствам для ряда специальностей направления “Телекоммуникации” за счет регионального компонента образовательной программы. Эти обстоятельства налагают отпечаток на плановый объем курсового проектирования и существующие учебные и методические пособия по курсовому проектированию. Аналоговые устройства являются дисциплиной, в которой студенты впервые сталкиваются с необходимостью одновременного обеспечения широкого комплекса противоречивых параметров функционирования проектируемых устройств, квалифицированной работы с рядом учебников и пособий, со справочной и периодической специальной литературой, т.е. с тем комплексом вопросов, который характеризует реальное проектирование специальных устройств. Это приводит к определенным затруднениям болезненного роста специалиста и практически не учитывается в существующей учебной и методической литературе по проектированию аналоговых устройств. Несмотря на тривиальное содержание дисциплины и курсового проектирования по ней, студенты всегда относят схемотехнику к дисциплинам повышенной сложности.

Предлагаемое пособие призвано систематизировать известные сведения и решить частные вопросы курсового проектирования аналоговых устройств на основе операционных усилителей, широко используемым активным элементам при реальном проектировании подобных устройств. В первую очередь к таким частным вопросам проектирования относится обеспечение точностных характеристик и использование справочной литературы, встречающие наибольшие затруднения у студентов. Они касаются обеспечения точностных характеристик основных параметров функционирования, связанных с выбором активных элементов в наиболее распространенных схемах простейших усилительных каскадов, являющихся основой абсолютного большинства схемных решений аналоговых электронных устройств.

Автор благодарен сотрудникам кафедры «средств радиосвязи» Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники за проявленный интерес и полезное обсуждение излагаемых вопросов. Особую признательность автор выражает заведующему кафедрой профессору С.В. Мелихову, стимулировавшему ускорение создания пособия, и доценту В.А. кологривову, взявшему на себя труд по рецензированию рукописи. устранение недостатков, отмеченных рецензентом, существенно улучшило качество пособия.

1. Введение

Развитие элементной базы современной радиоэлектроники привело к практическому господству функционально-узлового метода проектирования аппаратуры. В настоящее время абсолютное большинство специалистов занято проектированием, разработкой, эксплуатацией и обслуживанием аппаратуры на базе разнообразных интегральных микросхем (ИМС). Лишь незначительной части радиоспециалистов (до 1...3%), занимающихся разработкой новых приборов и устройств (в том числе новых ИМС), приходится постоянно иметь дело с традиционными подходами к проектированию на основе “первичных активных элементов“ (электронных ламп, биполярных транзисторов, полевых транзисторов и т.д.), с существенно модифицированными возможностями современной вычислительной техники. Изложенное свидетельствует о том, что существующие пособия по курсовому проектированию аналоговых устройств, несмотря на их высокое, отработанное многолетней эксплуатацией качество [1-3], весьма ограниченно могут быть использованы в курсовом проектировании. обилие наименований неадаптированной к учебным задачам курсового проектирования технической литературы, малая доступность качественной литературы по проектированию аналоговых устройств на ИМС [4, 5] дополнительно усложняют проблемы организации курсового проектирования. В первую очередь эти проблемы связаны с отсутствием пособий, адаптированных к временным затратам студентов на выполнение проектов, установленным Государственными образовательными стандартами. даже в современных пособиях по курсовому проектированию [3, 6] предлагается рассчитывать аналоговые устройства на транзисторах, хотя в настоящее время даже для усилителей мощности существуют тысячи типов ИМС с широким набором параметров функционирования (например, по выходным мощностям от сотен мВт до тысяч Вт) [7-10].

Ниже предпринята попытка систематизированного изложения основных вопросов курсового проектирования аналоговых устройств на операционных усилителях, с ориентацией на “малоформатные“ (по временным затратам до 25-40 час.) проекты. Однако при этом пособие не претендует на замену литературы по анализу, расчету и моделированию аналоговых устройств, а как “путеводитель” по проектированию определяет основные аспекты выбора и обоснования решений, расчета основных характеристик, с использованием специальной литературы.