Предисловие

В данном лекционном курсе, являющемся одним из базовых курсов в подготовке студентов по специальности «Радиотехника», рассматриваются основы схемотехники аналоговых устройств на транзисторах и операционных усилителях. Конечно, в настоящее время разработчики очень часто используют готовые функциональные аналоговые компоненты в виде интегральных микросхем и проектирование часто сводится к их обоснованному выбору. Тем не менее знание классических дискретных транзисторных устройств и устройств на операционных усилителях необходимо по той простой причине, что, во-первых, именно эти устройства являются «кирпичиками» аналоговых микросхем, а, во-вторых, как правило, аналоговые интегральные микросхемы в проектируемом устройстве требуют дополнительного «обрамления» дискретными аналоговыми схемами. В этой связи обучение работе с функциональными аналоговыми интегральными компонентами без знания основ схемотехники можно смело уподобить обучению работе с калькулятором без знания таблицы умножения.

Цель настоящего издания – научить студентов не только узнавать классические схемные решения, но и применять инженерные методы их анализа и расчета.

Классические схемные решения потому и являются классическими, что они многократно проверены на практике, работают в широком диапазоне отклонений как внешних, так и внутренних параметров (в частности, температур и номиналов), для них имеется достаточное теоретическое обоснование. Вместе с тем весьма полезна для инженерной практики быстрая прикидочная оценка параметров и характеристик анализируемой схемы, что требует знания достаточно простых моделей и ограничений на их применение.

В этой связи нельзя не согласиться с утверждением о том, что аналоговая схемотехника в большой степени – это сочетание основных законов электротехники и логики. Однако она является, безусловно, еще и искусством, поскольку при проектировании аналоговых схем необходимо учитывать целый ряд условий, которые часто бывают достаточно противоречивы. Это требует не только освоения определенных практических правил и приемов, но и понимания принципов построения и функционирования электронных схем на интуитивном уровне.

Такой подход к схемотехнике аналоговых устройств изложен в известной книге П. Хоровица и У. Хилла «Искусство схемотехники», которая многократно переиздавалась, в том числе в России, и, несомненно, является одной из лучших книг, предназначенных для изучения студентами данной области техники. Для учебного курса, читаемого в пределах одного семестра, материал данной книги является достаточно большим, и поэтому для изложения в курсе лекций выбраны те разделы книги, которые однозначно являются базовыми в радиотехническом образовании. Кроме этого, при написании настоящего лекционного курса был использован материал из учебников отечественных авторов М.В. Гальперина и Л.М. Гольденберга.

Несмотря на то что вопросы функционирования, анализа и проектирования классических схемных решений изложены в указанных выше книгах, отдельные вопросы, как показывает практика чтения лекций, требуют более подробного рассмотрения. Это обстоятельство также явилось поводом для составления данного лекционного курса. Наконец, излагаемый в настоящем издании материал находится в тесной увязке с курсом лабораторных работ, заключающихся в моделировании отдельных классических схемных решений в среде Workbench, а также с заданиями на курсовое проектирование. Материал изложен компактно, выстроен в строгой логической последовательности по направлению от простого к более сложному, причем последующие сведения базируются на предыдущих.