Введение. Конспект лекций

### ВВЕДЕНИЕ

Что понимается под термином «схемотехника»? С одной стороны это все, что связано со схемами любых устройств, связанных с обработкой, преобразованием, передачей и приемом электрических сигналов, начиная с простейших схем отдельных функциональных блоков на полупроводниковых элементах и заканчивая интегральными микросхемами и сложной аппаратурой систем телекоммуникаций для преобразования как аналоговых (непрерывных), так и дискретных (цифровых) сигналов.

С другой стороны этот термин можно понимать как владение навыками проектирования, анализа, измерения и моделирования различных радиотехнических устройств.

Таким образом, понятие «схемотехника» настолько широкое, что его невозможно втиснуть в жесткие временные рамки отдельного учебного курса. Изучение электрических схем предполагает знание физических основ электроники и теории электрических цепей. Но и здесь невозможно провести четкую границу, где заканчивается, например, электроника и начинается схемотехника. Построение более сложной аппаратуры требует изучение дополнительных вопросов, связанных с кодированием, модуляцией, преобразованием и обработкой сигналов, причем, не только электрических, но и оптических.

Поэтому, следуя известному афоризму К. Пруткова: «Нельзя объять необъятное», курс «Схемотехника телекоммуникационных устройств» основан на изучении элементарных схем (кирпичиков), на основе которых в дальнейших дисциплинах можно будет строить более сложные устройства.

Одним из наиболее важных функциональных элементов аппаратуры телекоммуникаций является усилитель электрических сигналов.

Действительно, при передаче электрических сигналов на далекие расстояния по кабелю или радиоканалу происходит затухание сигналов и на приемной стороне необходимо восстановление (увеличение) его уровня мощности, желательно без искажения формы полезного сигнала и внесения дополнительных помех. Для увеличения мощности используется энергия отдельного источника питания.

####

Таким образом, под усилителем электрических сигналов понимается устройство, увеличивающее мощность подводимых к нему электрических сигналов путем управления ими энергией собственного источника питания при помощи усилительных элементов (УЭ) [5,6,9-12].

Важно отметить, что усилитель является основой для построения многих других устройств телекоммуникаций. На базе усилителя, охваченного цепью обратной связи, можно реализовать такие устройства, как: генераторы сигналов различной формы, активные фильтры, устройства математической обработки сигналов, детекторы, стабилизаторы, регенераторы цифровых сигналов и многие другие. Усилители являются основой построения как аналоговых, так и цифровых интегральных микросхем (ИМС).

Простейшая структурная схема усилителя в виде четырехполюсника показана на рисунке В.1.

Рисунок В.1

К входу усилителя подводится мощность Pвх от источника сигнала, в качестве которого могут быть использованы микрофоны, сигналы с выхода приемной антенны или кабельной линии передачи, предыдущие устройства (предварительные усилители, фильтры, генераторы, детекторы радиоприемников) и др.

Выходная мощность Pвых выделяется на нагрузке, в качестве которой понимается некоторое эквивалентное сопротивление, через которое протекает выходной ток усилителя. В качестве нагрузки может рассматриваться вход передающей антенны или кабельной линии передачи, электродинамический громкоговоритель (динамик), входное сопротивление последующего устройства (выходного каскада усиления, модулятора или демодулятора, преобразователя, реле) и т. д.

Энергия для усиления P0 берется от источника питания, в качестве которого обычно используют источник постоянного напряжения (выпрямитель, батарея элементов). В магнитных и диэлектрических усилителях применяют источники переменного тока.

В качестве усилительных элементов (УЭ) в усилителях аппаратуры телекоммуникаций используются преимущественно биполярные (БТ) и полевые (ПТ) транзисторы в виде дискретных приборов или интегральных микросхем (ИМС), реже – электронные лампы (например, в мощных усилителях радиочастоты, в мощных модуляционных усилителях радиопередающих устройств). В специальных случаях в качестве УЭ используются и другие приборы, например, дроссели насыщения (в магнитных усилителях систем автоматики), полупроводниковые диоды – варикапы и вариконды (в диэлектрических усилителях радиочастоты), туннельные диоды.