Видове схеми

Аналогови схеми

Широкото разпространение на електронната техника в промишлеността, екологията, бита и транспорта обуславя необходимостта от проектирането на разнообразни аналогови и цифрови електронни схеми. Въпреки нарастващия дял на цифровите схеми в електронните устройства съществуват поне три факта, които правят аналоговите схеми все по-необходими. Първо, естественият свят е аналогов. Следователно аналоговите схеми са необходими в системите за събиране на информация, за да подготвят аналоговата информация за преобразуване в цифров вид. Второ, все още остават много важни приложения, които се изпълняват най-добре от смесени (аналогово-цифрови) устройства. Такива са случайте, когато аналогови схеми (например мащабиращи усилватели, нискочестотни филтри, преобразуватели на ток в напрежение и усилватели на мощност) се използват като входни и изходни стъпала в аналогово-цифровите и цифрово-аналоговите преобразуватели. Трето, прецизни и сложни цифрови системи моделират поведението на аналогови схеми. Следователно богатството от методи за проектиране на аналогови електронни схеми може да бъде ценна основа и за създаване на цифрови схеми и устройства.

Цифрови схеми

Цифровите схеми са основен и изключително важен дял на електрониката. Макар и по-късно появили се, те претърпяват такова бурно развитие и усъвършенстване, че за рамките на един съзнателен човешки живот е отчайващо невъзможно детайлното им опознаване и изучаване. Специалистът по електроника и специално по цифрова електроника е изправен пред изтощителния процес на догонване на новостите, а като награда му остава тягостното чувство на непрекъснато изоставане. И въпреки това, приятното усещане и удовлетворението от научаването на нещо ново, от усвояването, синтезирането или усъвършенстване на схеми и устройства са достатъчен стимул за всеки посветил кариерата си на цифровата електроника.

Импулсни схеми

В съвременната техника широко се използват импулсни и цифрови устройства и схеми. Развитието на техниката и технологиите позволяват създаването и масовото използване на интегрални микросхеми, с помощта на които се осъществява обработката на информацията в различни области на живота въобще и в частност, в комуникационните и информационни системи, в измервателната техника, автоматиката, радиолокацията, радионавигацията и др.

След краткото въведение е добре да кажем каква точно е ралзиката между различните видове схемотехника и схеми. Например:
1.    В аналоговите електронни схеми носител на информацията е амплитудата на сигнала. Всички аналогови сигнали могат да се представят като сума от безброй хармонични трептения. Аналоговите схеми намират приложение в почти всяко електронно устройство с предназначение за бита, промишлеността и транспорта – в аудио- и видеотехниката, радиоприемниците и предавателите, сензорните схеми и устройства, медицинските уреди и др.
Класификация на аналоговите електронни схеми: Според своето предназначение аналоговите електронни схеми се делят на линейни и нелинейни(функционални преобразуватели). В групата на линейните схеми най-широко са разпространени усилвателите и активните филтри. В най-общ смисъл усилвателите са транзисторни схеми, чиято функция е да усилват маломощни входни сигнали. Според вида усилвателите са постоянно и променливотокови. Входният сигнал при постояннотоковите усилватели може да бъде напрежение или ток. За тях усилването започва от честота нула херца на сигнала. Променливотоковите усилватели се делят на три групи в зависимост от честотната област, която обхващат: нискочестотни (20Hz-1MHz), високочестотни (1MHz-100MHz) и свръхвисокочестотни (100MHz-10GHz).
Схеми - класификация
Активните филтри представляват транзисторни електронни схеми, които пропускат с малки промени сигнали в определена честотна област и задържат сигналите с всички останали честоти. Следователно филтрите въздействат избирателно(селективно) върху амплитудата на преминаващите през тях сигнали с различни честоти. Основните експлоатационни характеристики на филтрите са АЧХ – амплитудно-честотна характеристика и ФЧХ – фазово-честотна характеристика. В зависимост от честотата на пропускане филтрите се делят на: нискочестотни филтри-НЧФ, високочестотни филтри-ВЧФ, лентови филтри-ЛФ и заграждащи(реджекторни) филтри-ЗФ.
Функционалните преобразуватели са електронни схеми, които имат нелинейна предавателна характеристика. Към тях спадат генераторите, логаритмичните усилватели, ограничителите, модулаторите и др. Най-голямата група функционални преобразуватели са генераторите, които самостоятелно (ез вънпно въздействие) произвеждат сигнали с определена форма, амплитуда и честота.

2.    Обект на цифровата схемотехника са схеми и системи, в които като правило могат да се определят само две възможни състояния. Те могат да се представят чрез токово и безтоково състояние на верига, състояние на затворен и отворен ключ и др. Обикновено тези състояния се представят чрез две различни стойности на напрежение, условно наречени H(high – Високо) и (Low – Ниско).
На тези две състояния в цифровите схеми се присвояват логически нива ’0′ и ’1′, като цялото им поведение се описва посредством законите на двоичната логика. Когато на високото ниво е съпоставена логическа ’1′, а на ниското – логическа ’0′, логиката се определя като положителна. В обратния случай логиката се определя като отрицателна.В цифровите схеми се използват и двете логики, но положителната се прилага по-често.
Схеми - логически нива
Практически всяко логическо ниво, в цифровите схеми, представлява област от стойности на напрежението. Логическите ’1′ и ’0′  се представят като стойности на напрежение намиращи се между определени минимална и максимална стойност.
Схеми - области
Горната фигура илюстрира областите на логическите нива. Напреженията Umin’1′ и Umax’1′ определят съответно минималната и максималната стойност на логическата ’1′. Аналогично е за стойностите на логическата ’0′. Областта между Umax’0′ и Umin’1′ се нарича неопределена зона. Всяко напрежение от тази област може да се възприеме като ’0′ или ’1′ без да е сигурно какво ще се случи. В различните схеми, различните видове логики могат да имат области на логически ’0′ и ’1′ с различна големина и асиметрично разположени спрямо захранващото напрежение на тези схеми. Също така областите на логическите нива са различни за изходните и входни сигнали на логическите елементи в схемите. Големината им осигурява правилна работа при промяна на паарметрите на схемите от температурата, натоварването, захранващото напрежение, въздействието на шумовете и технологичните отклонения. За да се гарантира правилна работа при свързването на елементите е необходимо областите на изменение на входните сигнали да са по-широки от областите на изменение на изходните сигнали. При това областите на входните логически нива на електронните схеми трябва да припокриват областите на изходните логически нива. Това е необходимо и при свързването на логически елементи от различни фамилии за съвместна работа.

3. Характерно и общо за електрическите импулси е скоковото изменение на токовете и напреженията. Затова в схемите за формиране на електрически импулси има много общи идеи и технически решения, което позволява да се обединят схемите за формиране на импулсите в един общ клас импулсни схеми. Техническата област, използваща импулсни схеми за решаване на много технически задачи се нарича импулсна схемотехника.
Електрическите импулси от токове и напрежения са удобни за използване като дискретни сигнали в много области на техниката: комуникации, радиолокация, телевизия, компютърна техника, автоматика, телеуправление и телесигнализация, телемеханика, измервания на електрични и неелектрични величини и др.
Електрическите импулси на ток или напрежение са особено удобни да се използват за представяне на различна информация в много области на техниката.
Дискретни са сигналите, приемащи точно определен брой значения в някакъв интервал от време. В повечето случаи се използват двоични сигнали. Информацията, представяна с дискретни сигнали се нарича дискретна или цифрова информация.
Системите, в които дискретните сигнали са импулси се наричат импулсни, а системите, използващи сигнали от високи и ниски нива на напрежение се наричат потенциални. Ако за сигнали се използват импулси и нива, системите се наричат импулсно-потенциални.
Развитието на технологиите и схемотехниката позволяват създаването на много технически устройства, реализиращи редица логически и математически операции. Използването на такива елементи определя нова техническа област, наречена импулсна схемотехника. Тя позволява създаването на технически устройства с малки размери и много малка консумация на ток, намаляването на размерите и масата на апаратурите, което в много случаи е особено важно.
Широкото използване на такива сигнали развива ново направление в техниката – дискретна или цифрова техника.

Leave a Reply