Начнем мы наверное с объяснения что такое операционный усилитель (а все микросхемы в этой примочке как раз и есть этот самый усилитель).

    Итак — операционный усилитель (далее просто ОУ) это такая микросхема, у которой есть 2 входа и один выход. Один вход инвертирующий, а другой — неинвертирующий. И делает операционный усилитель такую штуку Uout=K(Unoninv-Uinv).    А теперь по-русски — напряжение на выходе равняется разности напряжений между неинвертирующим и инвертирующим входами умноженной на коэффициент усиления ОУ. Все бы ничего, да коэффициент усиления у ОУ выбирается равным 30000-100000 а нам нужно получить, к примеру, 10. Для этого используют такую штуку как обратная связь — это связь выхода операционника со входом. Вот посмотрите на схему:

На ней мы видим операционный усилитель и 2 резистора. Сигнал подается на неинвентирующий вход (обозначим сигнал Unoninv) и снимается с выхода (Uout). Напряжение на инвентирующем входе ОУ(Uinv) за счет обратной связи равно (входы ОУ тока не потребляют) Uinv=Uout*R1/(R1+R2). Если подставить эту формулу в ту, что я писал раньше то получим Uout=K(Unoninv-Uout*R1/(R1+R2)) так как Kу стремится к бесконечности, то Uout=Unoninv*(R1+R2)/R1. Другими словами, эта схема — это просто усилитель с коэффициентом усиления в 11. Это был простой пример использования ОУ, но из него ты должен был понять что такое обратная связь и для чего ее используют.

А теперь подробнее про них, операционных усилителей! Кроме громадных удобств у операционников есть и недостатки. Есть такая штука — сигнал у нас двуполярный (то есть при подаче синусоидального сигнала присутствуют обе половины синусоиды — и та, что надо осью и та, что под осью) поэтому нам нужно задать эту самую ось, вокруг которой будет танцевать наш сигнал. Это делается подачей на один из входов половины напряжения питания (Посмотрите на схему — там где 1/2Uпит написано — это оно и есть). Эту «среднюю точку» мы будем получать с помощью делителя напряжения, который представляет из себя два сопротивления и конденсатор. Вот в той точке между двумя резисторами получается как раз пол питания.

Теперь я расскажу историю про то, что такое RC цепочки — Повесть будет краткой. В общем они образуют фильтры нижних или верхних частот в зависимости от включения. Фильтр нижних частот (ФНЧ, левая картинка) пропускает только нижние частоты, а верхних (ФВЧ, правая картинка) — только верхние.

Ну и последнее (надеюсь), что нужно знать для того, чтобы понять как работает примочка — это нелинейные свойства диода.

Начнем с основного свойства диода — он пропускает ток только в одну сторону. Но на этом свойства диода не заканчиваются у него есть еще две особенности. Первая и главная — это напряжение насыщения. Дело в том, что диоду нужно около 0,4В (для германиевых диодов ) или 0.6В (для кремниевых диодов ) для того, чтобы открыться и начать проводить ток. На этом свойстве основаны 80% транзисторных distortion-эффектов, то есть, простейший distortion— это усилитель с двумя диодами включенными встречно-параллельно и присоединенными к заземлению или в обратную связь ОУ.

Пример 1.  Мягкое ограничение.

 Этот тип перегрузки обычно называют "овердрайвом" (overdrive). При таком ограничении его уровень обратно пропорционален  уровню входного сигнала. Это обычно достигается встречно-параллельным включением кремниевых диодов в цепь ООС операционного усилителя. Также используются германиевые или светодиоды, включенные встречно-параллельно и замыкающие выход операционного усилителя на землю. 
 

Пример 2. Жесткое ограничение.

 Обычно называют "дистошн" (distortion). При таком ограничении уровень сигнала ограничивается внутри некоего диапазона. Это осуществляется заземлением выхода операционного усилителя кремниевыми диодами, включенными встречно-параллельно. Это похоже на вышеописанную цепь, только использутся кремниевые диоды вместо германиевых или светодиодов. 

   Второе свойство диода — это экспоненциальная зависимость тока через диод от напряжения на нем. На этом основаны overdrive эффекты. Креатив, который ниже, представляет из себя вольт-амперную характеристику диода. Если ее внимательно рассмотреть, то можно понять как это все работает.

Вот собственно диодный ограничитель и осцилограммы в двух точках. Первая (на графике синим и снимается с точки, которая на схеме обозначена синим квадратиком) — это чистая синусоида частотой 500Гц и амплитудой 1,7 вольта. Красное — это то, что получилось после диодного ограничителя. (соответственно на картинке это красным обозначено)

Теперь про диодные шумодавы. Простейший шумодав это усилитель с такими же двумя диодами, только второй конец этой пары пускается не на землю, а через него пропускается сигнал.

Соответственно все обозначено также как и для случая с ограничителем. Заметьте, что после шумодава есть некоторый диапазон синусоиды в котором напряжение на выходе равно нулю. Благодаря этому шум и уходит.

     Пару слов о разделительных конденсаторах. Дело в том, что сигнал может быть смещен на некоторое постоянное напряжение относительно нуля. Например синусоида +1В и -1В может колебаться от +4в до 1В вот для того, чтобы убрать эту постоянную составляющую и применяется разделительный конденсатор. Проще говоря он пропускает только переменный ток, но не пропускает постоянный. Чтоб это пояснить вот вам картинка.

Синим цветом обозначен сигнал до конденсатора, а красным — уже после.