16. Элементы аналоговой техники

К элементам аналоговой техники относятся всевозможные усилители (в том числе суммирующие, интегрирующие, дифференцирующие и т. п.), функциональные преобразователи, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, электронные ключи, коммутаторы и т. п. Многие из этих устройств выпускаются в виде интегральных микросхем, потому их код в позиционных обозначениях на схеме — латинские буквы DA. Рядом с позиционным обозначением обычно указывают тип элемента, а возле выводов — их номера (часто говорят — «цоколевку» ).

 
 Условные графические обозначения изделий этой группы построены аналогично символам элементов цифровой техники: как и последние, кроме основного, они могут содержать одно или два дополнительных поля, их размеры также определяются числом выводов, числом знаков в метках и обозначении функции и т. п. Входы элементов аналоговой техники располагают слева, выходы — справа. При необходимости УГО изображают повернутым на 90° по часовой стрелке (входы — сверху, выходы — снизу). Прямые входы и выходы обозначают линиями, присоединяемыми к контуру УГО без каких-либо знаков,  инверсные — с кружком  в месте присоединения (см. рис. 15.2).

 
 Как и в цифровой технике, в основном поле УГО элемента аналоговой техники указывают его функциональное назначение. Обозначение функции может состоять из букв латинского алфавита, арабских цифр и специальных знаков. Обозначения наиболее часто встречающихся функций приведены в табл. 16.1.

 Таблица 16.1    Условное обозначение некоторых функций

Наименование функции	Код
Детектирование	DK
Деление	X:Y или x:y
Деление частоты	:FR или :fr
Дифференцирование	D/DT или d/dt
Интегрирование	int или ∫
Логарифмирование	LOG или log
Замыкание	SWM
Размыкание	SWB
Переключение	SWT
Преобразование	X/Y или x/y
Сравнение	=
Суммирование	SM
Тригонометрические функции (например, тангенс)	TG или tg
Умножение	XY или ху
Формирование	F
Усиление	> или
Преобразование цифроаналоговое	#/Λ
Преобразование аналого-цифровое	Λ/#

 Символы сложных функций комбинируют из простых, располагая их в последовательности обработки сигнала. Допускается использовать обозначения для элементов цифровой техники (см. табл. 15.1).
Назначение выводов указывают метками, помещаемыми в дополнительных полях. Обозначения некоторых основных меток приведены в табл. 16.2.

Таблица 16.2   Обозначение некоторых выводов аналоговых устройств

  Часть из них допускается использовать и в качестве дополнительных характеристик элемента (в этом случае их помещают после символа функции) или сигналов (например, знаки аналогового и цифрового сигналов изображают над выводами элемента, чтобы отличить вид сигнала).

 
 Общее обозначение усилителя показано на рис. 16.1 (DA1). О том, что это — усилитель, говорит знак в виде треугольника. Слева от него (на месте буквы ƒ ) указывают функцию, выполняемую усилителем (например, дифференцирование, логарифмирование), справа (на месте буквы m) — коэффициент усиления (если он общий для всех выходных сигналов). На месте меток W₁—W_n записывают весовые коэффициенты входных сигналов, а меток m₁—m_k, — частные коэффициенты усиления сигналов, снимаемых с соответствующих выходов.

 
 Если коэффициент усиления всех сигналов одинаков, в основном поле можно указать его значение. Если же коэффициент усиления равен 1 или настолько велик, что знание конкретной величины не имеет значения, его допускается не указывать (в последнем случае можно вписать знак бесконечности ∞ или прописную букву М).

 
 С учетом сказанного, УГО с позиционным обозначением DA1 на рис. 16.2 обозначает инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 5.

 Под позиционным обозначением DA2 изображено УГО так называемого операционного усилителя. У него один выход и два входа: прямой (или неинвертирующий, так как фаза выходного сигнала совпадает с фазой сигнала, поданного на этот вход) и инверсный (инвертирующий; фаза выходного сигнала сдвинута на 180° относительно сигнала на этом входе). 

  Выводы с метками «-15V» и «+15V» предназначены для подключения двуполярного источника питания ±15 В, с метками FC — для подсоединения цепи, корректирующей АЧХ усилителя, выводы NC — для подключения элементов балансировки по постоянному току, вывод металлического корпуса (метка в виде ; желательно не путать с общим выводом, который должен обозначаться 0V) — для соединения с общим проводом устройства, в которое входит операционный усилитель.

 
 Отличительный признак суммирующего усилителя — буквы SM или общепринятый символ математической суммы — греческая буква Σ. Для примера на рис. 16.2 изображен суммирующий усилитель DA3 с коэффициентом усиления 20. С учётом указанных весовых коэффициентов напряжение  на   выходе   должно   быть  равно

U = 20(0,2а + 0,2b + 0,5с + 2d) =  4а + 4Ь + 10с + 40d.

 
 Позиционное обозначение DA4 на рис. 16.2 принадлежит дифференцирующему усилителю с общим коэффициентом усиления 3 и двумя входами с весовыми коэффициентами 0,5 и 3 соответственно. Его выходное напряжение определяется формулой

 Элементы аналоговой техники могут управляться цифровыми сигналами. Чтобы отличить выводы, предназначенные для этой цели, над ними помещают знак цифровой информации в виде двойного креста #. На рис.16.2 изображен интегрирующий усилитель DA5, управляемый цифровыми сигналами. У него два аналоговых входа а и b с весовыми коэффициентами 3 и 5, вход для подачи сигнала начального значения интегрирования I, три входа цифрового управления (С — для подачи тактирующего импульса, S — для установки начального значения, Н — для поддержания текущей величины сигнала) и инверсный выход. При уровне сигнала d, соответствующем лог. «1»,   а   сигналов   е и ƒ —  лог.«0»,   выходное   напряжение   равно

 

 На рис. 16.3 приведены условные графические обозначения некоторых функциональных преобразователей — устройств, осуществляющих перемножение, деление и другие действия над аналоговыми сигналами. Для примера изображены УГО перемножителя (DA1; U= 5ab), делителя (DA2; U= a/b), В обозначении функции деления использовать косую чёрту вместо двоеточия не разрешается.

 
 Общее УГО преобразователя сигналов из одного вида в другой DA3 показано на рис. 16.3. Вместо букв х и у в основное поле могут быть вписаны обозначения обрабатываемой информации, например, напряжение (U), частота (f), длительность импульса ( τ ) и т. п., а также ее вид (аналоговая или цифровая). Примеры УГО этой группы приведены с позиционными обозначениями DA4 (преобразователь напряжения в частоту), DA5 и DA6 (соответственно аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи).

 
 В основном поле УГО электронных ключей и коммутаторов вместо буквенного кода (табл. 16.1) можно помещать символы соответствующей группы контактов (замыкающих, размыкающих и переключающих), что придает УГО большую наглядность, как это показано на рис. 16.4. Поскольку подобные устройства обычно управляются цифровыми сигналами, неотъемлемой частью их УГО являются входы для этих сигналов. Так, через электронные ключи DA1 аналоговый сигнал проходит в любом направлении при подаче на цифровой вход (обозначен #) напряжения логической «1» и не проходит, если это напряжение имеет уровень «О», в ключах DA2 — наоборот, проходит при уровне «О» и не проходит при уровне «1».

 Электронный коммутатор DАЗ управляется цифровыми сигналами через логический элемент «И» (об этом свидетельствует знак & в зоне дополнительного поля, к которой присоединены выводы с символами цифрового сигнала). В этом случае при поступлении на оба управляющих входа напряжений с уровнем 1 аналоговый сигнал проходит на выход 2, а при всех других значениях цифровых сигналов — на выход 1.