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

§ 2.2. ЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ЦЕПИ
Электронные цепи состоят из отдельных элементов — резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, полупроводниковых прибо­ров и т. д. На входе этих цепей обычно находятся преобразова­тели неэлектрических сигналов в электрические (датчики), а на выходе — преобразователи электрических сигналов в управляющее воздействие (исполнительные устройства). В электронной цепи происходит преобразование как информационных (изменяется энтро­пия), так и энергетических (изменяется мощность) характеристик сигнала. Поэтому по аналогии с электротехникой источник сигнала, подключаемый к входу цепи, часто называют генератором, а приемник сигнала на выходе цепи — нагрузкой. Каждый элемент цепи имеет минимум два вывода (полюса); с помощью которых осуществляется их связь с другими элементами цепи. По числу входных и выходных полюсов элементы и цепи делятся на двух­полюсники (резистор, диод), трехполюсники (транзистор), четырех­полюсники (усилитель — два входных и два выходных вывода)
ИТ, д.
1
Любую электрическую цепь, сколь бы сложной она ни была, можно условно разделить на отдельные двух- или четырехполюс­ники. Двухполюсниками удобно моделировать первичные источники сигнала (терморезистор, микрофон, тензодатчик, фотоэлемент), имеющие только выходные зажимы, и преобразователи сигнала в сообщение или исполнительное воздействие {громкоговоритель, электромагнит, электромотор, светодиод), которые имеют только входные зажимы. Всю же цепь, находящуюся между источником и преобразователем сигнала, можно представить в виде одного или нескольких четырехполюсников, имеющих пару входных и пару выходных зажимов (рис. 2.1).
Очевидно, что напряжение на выходе четырехполюсника зави­сит от конфигурации цепи, параметров элементов и напряжения на входе четырехполюсника. Если цепь линейна, т. е. сопротивление, емкость и индуктивность всех элементов, составляющих цепь (и всей цепи в целом), не зависят от значений протекающих через них токов и приложенных к ним напряжений, то формальная связь между выходным напряжением четырехполюсника, к которому не подключена нагрузка, с входным напряжением описывается при помощи коэффициента передачи, равного отношению комплексных
амплитуд выходного и входного напряжений. Если. U_{m BX}=U_mi =

• 
  U_miexp(j
  и и_твых~и_т2~и_т2ехр(}(р2), то K=U_m2/U_m] = Kexp (;'ф), где К — модуль коэффициента передачи, показывающий, во сколько раз Umвых больше или меньше Ц_твх, а ф=фг—
  — аргумент этого коэффициента, показывающий, на.какой угол четырехполюсник изменил фазу напряжения.
  

Таким образом, передача мощности или напряжения сигнала от входа до выхода сколь угодно сложной линейной цепи может быть рассчитана, если известны три параметра (2_ВХ, Z_ebtx и К) четырехполюсника, из которых состоит цепь.
Режим цепи, при котором напряжение и ток или неизменны во времени, или представляют собой периодические функции с неизменной амплитудой, называется стационарным или установив­шимся.. Этому режиму соответствует определенный запас энергии, накопленной в реактивных элементах цепи. При любом изменении входной ЭДС или параметров цепи происходит изменение накоплен­ной энергии и устанавливается новый стационарный режим, харак­теризуемый новыми установившимися значениями напряжений и токов. Процесс перехода цепи от одного стационарного состояния к другому называется нестационарным или переходным процессом.
Так как изменение энергии W в реактивных элементах не мо- ^кет происходить мгновенно (ибо в этом случае мощность Р— =dW/dt при dt—^О стремилась бы к бесконечности, что физически невозможно), то переходный процесс происходит не скачкообразно, а в течение некоторого времени, определяемого параметрами (R, L, С) цепи.
Переходные процессы в RCL-цепях широко используются в ав­томатике и ^вычислительной технике для преобразований одной формы напряжений или токов в другую. Поскольку катушки индук-

• 
  тивности плохо совместимы с микроэлектронной технологией, то в современной схемотехнике для этих целей чаще используют цепи, содержащие конденсаторы и резисторы.
  

Анализ физических процессов в 7?С-цепях (рис. 2.2) при воз­действии.на их вход импульсных прямоугольных сигналов (рис. 2.3— 2.5) показывает [2]j что напряжение на отдельных элементах цепи равно: