Предисловие. 
Электроника

Профессиональная деятельность современного инженера, в какой бы областей науки и техники он ни работал, практически немыслима без применения электронной аппаратуры, и в первую очередь, аппаратуры автоматики и контроля, включающей в свой состав информационно-измерительную и вычислительную электронную аппаратуру. Эти знания особенно необходимы, если речь идет об управлении автоматизированным производством или в процессе работы необходимо выполнение измерительных операций, проведение анализа состояния сложных систем, измерение параметров разнообразных сигналов и извлечение из них полезной информации.

Информационно-измерительная радиоэлектронная аппаратура, в зависимости от ее назначения, может быть аналоговой, цифровой или аналого-цифровой.

Под аналоговой понимается аппаратура, в которой входной естественно непрерывный сигнал (получаемый от измерительного преобразователя, например датчика вибраций) усиливается предварительным усилителем, затем отделяется от посторонних сигналов-помех с помощью электрических фильтров и поступает в блок измерителя, в котором измеряются основные параметры сигнала (например, амплитуду, фазу, частоту, длительность, время запаздывания и т. д.). При этом осуществляются аналоговые преобразования сигнала, не приводящие ни к изменению его непрерывности, ни к изменению длительности его существования. Аналоговая аппаратура является по своей сути узкоспециализированной, обеспечивающей реализацию лишь отдельного частного алгоритма обработки сигнала заданного вида. Это и преимущество, и основной недостаток: специализация позволяет создать весьма рационально построенную аппаратуру, реализующую предельные возможности отдельных элементов и узлов (по собственным шумам, фильтрующей способности, степени нелинейности и динамическому диапазону, потреблению энергии питания, массе, габаритам, стоимости и т. д.). Однако очень сложно создать аналоговую аппаратуру, обладающую высокими метрологическими характеристиками для широкого класса задач. Кроме этого, вообще трудно создать высокоточную и достаточно быстродействующую аналоговую аппаратуру, обеспечивающую измерения интенсивности сигналов с погрешностью в десятые доли процента, особенно, если эта аппаратура должна работать в не лабораторных, а, например, заводских, шахтных или полевых условиях.

В цифровой аппаратуре входной непрерывный сигнал преобразуется с заданной степенью точности в цифровой код (при этом, если необходимо, предварительно производится его усиление), после этого осуществляется обработка с помощью ЭВМ. Алгоритм обработки сигнала в цифровой форме задается программой, которая может быть изменена в зависимости от вида сигнала или условий работы. Таким образом, цифровая аппаратура, кроме обеспечения высокой точности измерении, достаточно универсальна в принципе и может быть использована для измерения параметров сигналов различного вида. Однако даже при современном, весьма высоком уровне развития вычислительной техники, во многих случаях более целесообразно и цифровую аппаратуру выполнять узкоспециализированной.

Болес того, в ряде случаев лучше создавать аналого-цифровую аппаратуру, в которой некоторая часть операций, но обработке сигнала выполняется аналоговыми, а другая часть — цифровыми узлами и локами. При этом сохраняется достаточно высокая точность измерений, и достигаются высокое быстродействие, при сравнительно малом потреблении энергии питания, малой массе и малых габаритах, хотя в значительной степени утрачивается универсальность и аппаратура становится узкоспециализированной.

Таким образом, современному инженеру, чтобы эффективно, грамотно и творчески использовать в своей работе электронную аппаратуру, совершенно необходимы достаточно глубокие знания в области прикладной электроники, микроэлектроники, информационно-измерительной и вычислительной техники.

Основное внимание в учебнике уделяется изложению физических принципов работы основных функциональных узлов и блоков аналоговых и цифровых информационно-измерительных устройств и систем, их основным характеристикам и параметрам, и обсуждаются основные проблемы, возникающие при прохождении через них сигналов.

Вследствие этого теоретические и физические основы электроники и принципы действия отдельных активных компонентов излагаются, по возможности, предельно сжато, иногда даже на уровне физического смысла. Однако там, где это необходимо и оправдано, приводятся формулы, графики и т. д., позволяющие более подробно изложить материал и даже в случае необходимости провести приближенные расчеты по определению характеристик и основных параметров важнейших функциональных узлов и блоков.

В результате изучения курса «Электроника» студент должен:

знать

• • общие принципы работы и особенности построения современной электронной информационно-измерительной аппаратуры, ее основные характеристики и важнейшие параметры;
• • основные области применения электронной аппаратуры, решаемые ею задачи;

уметь

• • разбираться в принципах действия любой электронной информационно-измерительной аппаратуры;
• • грамотно, в соответствии с техническими описаниями осуществлять настройку аппаратуры в заданные режимы и выполнять с ее помощью необходимые работы;
• • обнаруживать и устранять простейшие неисправности в аппаратуре;
• • выбирать рациональный аппаратурный комплекс для проведения необходимых измерительно-вычислительных операций для решения конкретных задач в своей работе;

владеть

• • навыками работы с электронной информационно-измерительной аппаратурой, позволяющей проводить измерения характеристики и параметры сигналов и различных систем;
• • навыками поиска информации, необходимой для эффективной работы;
• • навыками работы с учебной, научной и справочной литературой.