И В. С. Ямпольсний о основы автоматики и электронно- вычислительной техники нститутов

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ И ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ
§ 2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
'Автоматические устройства состоят из отдельных элементов, свя­занных между собой информационными и энергетическими потоками. Традиционно элементом называют конструктивно законченный объект, выполняющий определенные преобразования над сигналом (любой физической природы), поступающим на его вход. В связи с развитием электронной технологии такое определение элемента стало чрезвычайно широким и объединяет объекты, существенно различающиеся по сложности: от фоторезистора и электромагнита до усилителя в интегральном исполнении и даже микроЭВМ, вы­полненной на одной плате или микросхеме. В связи с этим пришлось ввести понятие базовых (основных) элементов, принцип действия которых можно рассматривать на основе анализа (более или менее детального) протекающих в них физических процессов. Очевидно, что разделение объектов на элементы, устройства, собираемые из элементов, и системы, включающие в себя отдельные устройства, достаточно условно и зависит от целей классифи­кации. ^
В настоящей главе будут рассмотрены линейные и нелинейные элементы электрических цепей, элементы преобразования информа­ции в электрический сигнал (датчики), элементы преобразования параметров электрических сигналов, наиболее характерные для авто­матических и цифровых устройств (формирователи и ограничители импульсов, ключи), преобразователи электрических сигналов в опти­ческую информацию (индикаторы) и преобразователи ^электричес- ких сигналов в механическое перемещение (исполнительные эле­менты) .
Введем основные параметры,^характеризующие любой элемент, преобразующий входную величину А^в выходную У по закону
Y=f(X).
Статический коэффициент преобразования — отношение выход­ной величины к входной:
K=Y/X.
Динамический коэффициент преобразования — отношение при­ращения выходной величины к приращению входной:
К_Л=ЬУ/АХ.

Относительный коэффициент преобразования — отношение отно­сительных приращений выходной величины AY/Y к входной
АХ/Х:
K™={AY/Y)/{AX/X)=KJK.
Размерность К и Кв. определяется размерностью входной и вы­ходной величин; /Со™ — безразмерный коэффициент. При линейной зависимости Y=f{X) все коэффициенты преобразования постоянны; при этом /С~/С_д=const, а /С_ОТи=/Сд/Д'=1. При нелинейной зависи­мости в общем случае все коэффициенты суть величины переменные, и их значения зависят от значения входной величины, в окрест­ности которой определяется коэффициент.
Для некоторых групп элементов коэффициенты преобразования имеют конкретный узкий смысл, и поэтому они получили свои специальные наименования. Так, если входная и выходная величины имеют одну и ту же физическую прйроду (предположим, напря­жение на входе и выходе фильтра), то коэффициенты преобразо­вания называют коэффициентами передачи, коэффициент преобразо­вания/усилителя — коэффициентом усиления, коэффициент преоб­разования датчика — чувствительностью датчика и т. д.
. При преобразовании быстроменяющихся величин чрезвычайную важность приобретают временные параметры, характеризующие быстродействие любого элемента. Наиболее универсальным времен­ным параметром является постоянная времени, характеризующая время изменения выходной величины при скачкообразном изме­нении входной (строгое определение этой величины дается в § 2.2). •t