69 Аналоговая схемотехника Конспект Введение.

Предметом электронной техники является теория и практика применения электронных, ионных и полупроводниковых приборов в устройствах применяемых в различных отраслях народного хозяйства.

Гибкость, быстродействие и точность открывают большие возможности её применения в науке и технике.

Началом развития электронной техники принято считать со времени открытия Поповым А. С. радио (7 мая 1895 г. доклад и демонстрация радиопередачи).

Этапы развития.

1) около 30-и лет – радиотелеграфия и начало радиотехники.

Достижения:

1904 г. – первая лампа-диод.

1906 г. – карборундовый детектор.

1907 г. – лампа-триод.

1913 г. – разработана схема первого лампового приемника.

1913 – 1920 гг. – радиотехника становится ламповой (газонаполненные ламы).

1916 г. – первые вакуумные лампы (лампы БОНЧ-БРУЕВИЧА М. А.).

1922 г. – Лосевым О. В. открыта возможность усиления и генерации с помощью полупроводников (Создан полупроводниковый радиоприемник "кристадин").

2) 20 лет – совершенствуется радиотелеграфия, развивается радиотехника, возникает радиолокация и радионавигация. Осваиваются средние и короткие волны.

1924 г. – первый пентод.

Разработаны новые электровакуумные приборы, магнетоны и тиратроны. Закладываются основы телевиденья. Разработаны первые фотоэлементы.

3) с 1945 г. – широкое развитие полупроводниковой техники. Продолжается совершенствование электровакуумной техники. Интенсивные работы в области физики твердого тела и полупроводниковых приборов.

1948 г. – первый полупроводниковый выпрямитель. Первый транзистор.

1952 г. – плоскостные транзисторы.

1953 г. – полевые транзисторы, тиристоры, денисторы, фоторезисторы, варикапы.

4) с 1960 – 1970 гг. – развитие микроэлектроники. Разрабатываются интегральные микросхемы (ИМС).

ИМС – функционально законченное устройство, содержащее от 10 – 100 тыс. элементов, имеющее высокую надежность, низкое потребление мощности, высокую температурную стабильность.

1. Электронные системы. Основные определения.

1.1 Электронные системы, подсистемы, и узлы.

1. 2 Пассивные компоненты систем.

1.1 Электронные системы, подсистемы, и узлы.

Под электронной системой понимают множество элементов электронной техники, находящихся в определенной связи друг с другом и образующих определенную функциональную целостность.

Поведение каждого элемента описывается моделью выполняемых им функций (передаточная характеристика или статическая функция преобразования), определяемых параметрами элемента.

В каждой электронной системе можно выделить ряд подсистем (блоков). Подсистемой называется группа элементов в системе, выполняющих определенную (более простую) функцию. Подсистемы (блоки) состоят из еще более простых устройств (узлов). Узлы в свою очереди состоят из элементов. Принятая классификация является условной и зависит от критериев разбиения.

1. 2 Пассивные компоненты систем.

К пассивным элементам относятся двухполюсники (резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности), а также некоторые многополюсники, составление пассивных двухполюсников.

Также существуют активные компоненты, предназначенные для усиления и генерации сигналов, являющиеся в основном трехполюсниками.

Рассмотрим базовые компоненты - резистор, конденсатор и индуктивность.

Рис.1.1основные пассивные компоненты электронных схем.

Они описываются следующими выражениями:

, , . (1)

Двухполюсники, для которых причинно-следственные связи определены уравнениями вида (1) называются линейными. Для них справедливы следующие соотношения:

, , . (2)

Рис. 1.2 характеристики линейных элементов.

По известным характеристикам элементов можно определить их параметры:

, , . (3)

Значения этих параметров постоянны для линейных двухполюсников, и к ним применим принцип наложения. Ряд двухполюсников обладает нелинейными характеристиками.

Рис. 1.3 характеристики нелинейных элементов.

Они описываются следующими выражениями:

, , . (4)

, , . (5)

Следовательно параметры нелинейных элементов не постоянны и зависят от значений аргументов (i, U):

, , . (6)

Для нелинейных элементов имеют место 2 типа сопротивлений:

- сопротивление по постоянному току (R₀);

- сопротивление по переменному току (Ri);

Рис.1.4 определение сопротивлений нелинейного элемента.

Эти сопротивления определяются выражениями:

, .

Примерами нелинейных элементов являются p-n переход (типичная ВАХ приведена на Рис. 1.4), катушка индуктивности со стальным сердечником, варикап и другие.

2. Усилительные устройства.

2.1 Основные определения.

2.2 Классификация усилителей.

2.3 Структурная схема усилителя.

2.4 Основные технические показатели.

2.1 Основные определения.

Усилителем называют устройство позволяющее преобразовывать входной сигнал в сигнал большей мощности (тока, напряжения) без существенного искажения его формы. При усилении тока или напряжения одновременно происходит усиление мощности.

Эффект усиления возможен только при наличии источника управляемой энергии, преобразуемой усилителем в энергию усиливаемых сигналов. Таким источником является источник питания. Энергия источника питания преобразуется в энергию полезного сигнала при помощи усилителя. Исходя из вышесказанного, процесс усиления сигналов можно представить следующей структурной схемой.

Рис. 2.1 Структурная схема усиления электрических сигналов.

Устройство, которое является потребителем, называется нагрузкой (Z_Н), а цепь усилителя, которой он подключается, называют выходной цепью (зажимы 3, 4). Потоком энергии от источника питания (Е_П) к нагрузке (Z_Н) управляет входной сигнал, представляемый входным напряжением U₁₂. Это напряжение зависит от величины источника Э.Д.С. Е_ВХ, его внутреннего сопротивления R_ВН и входного сопротивления усилителя R_ВХ. Источник энергии сигнала, который необходимо усилить называют входным сигналом, а цепь усилителя, которой он подключается, называют входной цепью усилителя (зажимы 1,2).

Часто зажимы 2 и 4 однопотенциальны и их называют общей шиной (массой) усилителя.