Sztuka elektroniki. Cz. 1 / Paul Horowitz, Winfield Hill. wyd. 10. Warszawa, Spis treści

Transkrypt

1 Sztuka elektroniki. Cz. 1 / Paul Horowitz, Winfield Hill. wyd. 10. Warszawa, 2013 Spis treści Spis tablic 9 Przedmowa 11 Przedmowa do pierwszego wydania 13 ROZDZIAŁ 1 Podstawy 15 Wstęp 15 Napięcie, prąd i rezystancja Napięcie i prąd ZaleŜność między napięciem i prądem: rezystory Dzielniki napięcia Źródła napięciowe i prądowe Twierdzenie Thevenina Rezystancja małosygnałowa 27 Sygnały Sygnały sinusoidalne Amplitudy sygnałów i decybele Inne sygnały Poziomy logiczne Źródła sygnałów 32 Kondensatory i układy prądu zmiennego Kondensatory Układy RC: zaleŝność U i I od czasu Układy róŝniczkujące Układy całkujące (integratory) 39 Cewki indukcyjne i transformatory Cewki indukcyjne Transformatory 41 Impedancja i reaktancja Analiza częstotliwościowa układów reaktancyjnych Filtry RC Wykresy wskazowe Bieguny" i decybele na oktawę Układy rezonansowe i filtry aktywne Inne zastosowania kondensatorów Uogólnione twierdzenie Thevenina 55

2 Diody i układy diodowe Diody Prostowanie Filtrowanie napięć wyjściowych zasilaczy sieciowych Układy prostowników stosowane w zasilaczach sieciowych Stabilizatory Układowe zastosowania diod ObciąŜenia indukcyjne i zabezpieczenie diodowe 64 Inne elementy pasywne Elementy elektromechaniczne Wskaźniki Elementy regulowane 69 Ćwiczenia dodatkowe 71 ROZDZIAŁ 2 Tranzystory 72 Wstęp Pierwszy model tranzystora: wzmacniacz prądowy 73 Kilka podstawowych układów z tranzystorami Tranzystor jako przełącznik Wtórnik emiterowy Wtórniki emiterowe jako stabilizatory napięcia Ustalanie punktu pracy wtórnika emiterowego Tranzystorowe źródło prądowe Wzmacniacz ze wspólnym emiterem Wtórnikowy układ symetryzujący Transkonduktancja 89 Model Ebersa-Molla stosowany do analizy podstawowych układów tranzystorowych Poprawiony model tranzystora: wzmacniacz transkonduktancyjny O wtórniku emiterowym jeszcze raz Wzmacniacz ze wspólnym emiterem jeszcze raz Ustalanie punktu pracy wzmacniacza ze wspólnym emiterem Układ powtarzania prądu 99 Niektóre podzespoły stosowane do budowy wzmacniaczy Wyjściowe stopnie przeciwstawne (komplementarne) Połączenie Darlingtona Bootstrap (kompensacja napięcia sygnału) Wzmacniacze róŝnicowe Efekt pojemnościowy i efekt Millera Tranzystory polowe 116 Kilka typowych układów tranzystorowych Stabilizator napięcia Układ stabilizacji temperatury Prosty tranzystorowo-diodowy układ logiczny 117

3 Układy nie wymagające wyjaśnień Układy bez błędów Układy z błędami 121 Ćwiczenia dodatkowe 121 ROZDZIAŁ 3 Tranzystory polowe 124 Wstęp Właściwości tranzystorów polowych Rodzaje tranzystorów polowych Ogólne właściwości tranzystorów polowych Charakterystyki drenowe tranzystora polowego Rozrzut produkcyjny parametrów tranzystora polowego 134 Podstawowe układy z tranzystorami polowymi Źródła prądowe z tranzystorów JFET Wzmacniacze z tranzystorami polowymi Wtórniki źródłowe Prąd bramki tranzystorów polowych Tranzystory polowe jako rezystory o zmiennej rezystancji 150 Przełączniki z tranzystorami polowymi Przełączniki analogowe z tranzystorami polowymi Właściwości rzeczywistych przełączników z tranzystorami polowymi Kilka układów z przełącznikami analogowymi Przełączniki logiczne i przełączniki mocy z tranzystorami MOS Uwaga, ładunki statyczne! 183 Układy nie wymagające wyjaśnień Pomysły układowe Układy z błędami 185 ROZDZIAŁ 4 SprzęŜenie zwrotne i wzmacniacze operacyjne 186 Wstęp Wstęp do sprzęŝenia zwrotnego Wzmacniacze operacyjne Fundamentalne załoŝenia 188 Podstawowe układy ze wzmacniaczami operacyjnymi Wzmacniacz odwracający Wzmacniacz nieodwracający Wtórnik napięciowy Źródła prądowe Podstawowe uwagi dla projektantów i uŝytkowników układów ze wzmacniaczami operacyjnymi 194 Inne układy ze wzmacniaczami operacyjnymi Układy liniowe Układy nieliniowe 199

4 Szczegółowy przegląd właściwości wzmacniacza operacyjnego Parametry rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych Wpływ niedoskonałości wzmacniacza operacyjnego na parametry układu Wzmacniacze operacyjne małej mocy i programowalne 224 Analiza wybranych układów ze wzmacniaczami operacyjnymi Wzmacniacz logarytmujący Aktywny detektor szczytowy Układ próbkująco-pamiętąjący Ogranicznik aktywny Przetwornik wartości bezwzględnej Integratory Wzmacniacze róŝniczkujące 238 Praca wzmacniacza operacyjnego z pojedynczym napięciem zasilającym Ustalanie punktu pracy wzmacniaczy prądu zmiennego z pojedynczym napięciem zasilającym Wzmacniacze operacyjne o pojedynczym zasilaniu 239 Komparatory i przerzutnik Schmitta Komparatory napięcia Komparatory z regeneracją 245 SprzęŜenie zwrotne we wzmacniaczach o ograniczonym wzmocnieniu Równanie określające wzmocnienie Wpływ sprzęŝenia zwrotnego na parametry wzmacniacza Dwa przykłady wzmacniaczy tranzystorowych ze sprzęŝeniem zwrotnym 251 Typowe układy ze wzmacniaczami operacyjnymi Wzmacniacz laboratoryjny ogólnego przeznaczenia Generator sterowany napięciem Przełącznik analogowy ze złączowym tranzystorem polowym z kompensacją rezystancji R ON Detektor przejścia przez zero przeznaczony do współpracy z układami TTL Układ kontroli prądu płynącego przez obciąŝenie 259 Kompensacja częstotliwościowa wzmacniaczy ze sprzęŝeniem zwrotnym ZaleŜność wzmocnienia i przesunięcia fazy od częstotliwości Metody częstotliwościowej kompensacji wzmacniaczy Charakterystyka amplitudowa czwórnika sprzęŝenia zwrotnego 264 Układy nie wymagające wyjaśnień Pomysły układowe Układy z błędami 267 Ćwiczenia dodatkowe 267 ROZDZIAŁ 5 Filtry aktywne i generatory 278 Filtry aktywne 278

5 5.01. Charakterystyki częstotliwościowe filtrów RC O doskonałych właściwościach filtrów LC Ogólny przegląd filtrów aktywnych Podstawowe parametry filtrów Rodzaje filtrów 284 Układy filtrów aktywnych Układy ZNSN Projektowanie filtrów ZNSN za pomocą uproszczonej tablicy Filtry modelujące zmienne stanu Filtry z czwórnikiem podwójne T śyratorowe realizacje filtrów Filtry z przełączanymi pojemnościami 298 Generatory Wprowadzenie w technikę generacyjną Generatory relaksacyjne klasyczny czasowy układ scalony Generatory przestrajane napięciem Generatory kwadraturowe Generatory z mostkiem Wiena Generatory LC Generatory kwarcowe 317 Układy nie wymagające wyjaśnień Pomysły układowe 324 Ćwiczenia dodatkowe 324 ROZDZIAŁ 6 Stabilizatory napięcia i układy duŝej mocy 325 Podstawowe układy stabilizacji napięcia stałego z klasycznym elementem typu Stabilizator napięcia typu Stabilizator napięcia dodatniego Stabilizator o duŝej wartości prądu wyjściowego 329 Moc i ciepło w układach elektronicznych Tranzystory mocy i rozpraszanie ciepła Zabezpieczenie nadprądowe przez redukcję prądu wyjściowego Zabezpieczenia nadnapięciowe Dalsze uwagi na temat projektowania zasilaczy o duŝej wartości prądu wyjściowego Zasilacze o programowalnym napięciu wyjściowym Przykład układu zasilacza Inne scalone stabilizatory napięcia 343 Zasilacz o niestabilizowanym napięciu wyjściowym Elementy sieciowe Transformator sieciowy Elementy obwodu stałoprądowego zasilacza 349 Źródła napięć odniesienia 352

6 6.14. Diody Zenera Tranzystorowe źródło napięcia odniesienia (T-ZNO) 355 Trzy- i czterokońcówkowe stabilizatory napięcia Trzykońcówkowe stabilizatory napięcia Trzykońcówkowe stabilizatory o dobieranej wartości napięcia wyjściowego Dodatkowe uwagi na temat stabilizatorów trzy- końcówkowych Stabilizatory impulsowe i przetwornice napięcia stałego 380 Specjalne stabilizatory napięć stałych Stabilizatory wysokonapięciowe (w.n.) Zasilacze o niskim poziomie szumów i o małym dryfie napięcia wyjściowego Mikromocowe stabilizatory napięcia stałego Przetwornica napięcia z pływającym kondensatorem (z pompą ładunkową) Zasilacze stabilizowanego prądu stałego Moduły zasilające dostępne na rynku 410 Układy nie wymagające wyjaśnień Pomysły układowe Układy z błędami 417 Ćwiczenia dodatkowe 417 ROZDZIAŁ 7 Układy precyzyjne i układy o małych szumach 419 Metody projektowania precyzyjnych układów ze wzmacniaczami operacyjnymi Precyzja a dynamika układu Bilans błędów Przykład układu precyzyjnego: wzmacniacz z automatycznym zerowaniem napięcia niezrównowaŝenia Bilans błędów projektowanego układu precyzyjnego Błędy wprowadzane przez elementy dyskretne Błędy wprowadzane przez obwód wejściowy wzmacniacza Błędy wprowadzane przez obwód wyjściowy wzmacniacza Wzmacniacze z autozerowaniem (z przerywaczową stabilizacją zera) 448 Wzmacniacze róŝnicowe i wzmacniacze pomiarowe Wzmacniacz róŝnicowy z wejściem symetrycznym Standardowy układ wzmacniacza pomiarowego z trzema wzmacniaczami operacyjnymi 460 Szumy wzmacniaczy Źródła i rodzaje szumów Stosunek sygnał-szum oraz współczynnik szumu Napięcie i prąd szumów wzmacniacza tranzystorowego Projektowanie układów tranzystorowych o niskim poziomie szumu Szumy tranzystorów polowych 480

7 7.16. Wybieranie tranzystorów do układów o niskim poziomie szumów Szumy we wzmacniaczu róŝnicowym i we wzmacniaczu ze sprzęŝeniem zwrotnym 482 Pomiary parametrów szumowych i generatory szumu Pomiary bez uŝycia generatora szumu Pomiary z uŝyciem generatora szumu Generatory szumu i generatory sygnałowe Ograniczanie szerokości pasma oraz pomiary wartości skutecznej napięcia Szumowe róŝności 492 Zakłócenia: ekranowanie i uziemianie Zakłócenia Problem mas Problem mas przy łączeniu przyrządów ze sobą 496 Układy nie wymagające wyjaśnień Pomysły układowe 504 Ćwiczenia dodatkowe 504 oprac. BPK