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 16 1.01. Napięcie i prąd 16 1.02. ZaleŜność między napięciem i prądem: rezystory 17 1.03. Dzielniki napięcia 21 1.04. Źródła napięciowe i prądowe 22 1.05. Twierdzenie Thevenina 24 1.06. Rezystancja małosygnałowa 27 Sygnały 29 1.07. Sygnały sinusoidalne 29 1.08. Amplitudy sygnałów i decybele 30 1.09. Inne sygnały 31 1.10. Poziomy logiczne 32 1.11. Źródła sygnałów 32 Kondensatory i układy prądu zmiennego 33 1.12. Kondensatory 34 1.13. Układy RC: zaleŝność U i I od czasu 36 1.14. Układy róŝniczkujące 38 1.15. Układy całkujące (integratory) 39 Cewki indukcyjne i transformatory 41 1.16. Cewki indukcyjne 41 1.17. Transformatory 41 Impedancja i reaktancja 42 1.18. Analiza częstotliwościowa układów reaktancyjnych 43 1.19. Filtry RC 48 1.20. Wykresy wskazowe 52 1.21. Bieguny" i decybele na oktawę 52 1.22. Układy rezonansowe i filtry aktywne 53 1.23. Inne zastosowania kondensatorów 54 1.24. Uogólnione twierdzenie Thevenina 55
Diody i układy diodowe 55 1.25. Diody 55 1.26. Prostowanie 55 1.27. Filtrowanie napięć wyjściowych zasilaczy sieciowych 57 1.28. Układy prostowników stosowane w zasilaczach sieciowych 58 1.29. Stabilizatory 60 1.30. Układowe zastosowania diod 61 1.31. ObciąŜenia indukcyjne i zabezpieczenie diodowe 64 Inne elementy pasywne 65 1.32. Elementy elektromechaniczne 65 1.33. Wskaźniki 69 1.34. Elementy regulowane 69 Ćwiczenia dodatkowe 71 ROZDZIAŁ 2 Tranzystory 72 Wstęp 72 2.01. Pierwszy model tranzystora: wzmacniacz prądowy 73 Kilka podstawowych układów z tranzystorami 74 2.02. Tranzystor jako przełącznik 74 2.03. Wtórnik emiterowy 75 2.04. Wtórniki emiterowe jako stabilizatory napięcia 78 2.05. Ustalanie punktu pracy wtórnika emiterowego 80 2.06. Tranzystorowe źródło prądowe 82 2.07. Wzmacniacz ze wspólnym emiterem 86 2.08. Wtórnikowy układ symetryzujący 88 2.09. Transkonduktancja 89 Model Ebersa-Molla stosowany do analizy podstawowych układów tranzystorowych 90 2.10. Poprawiony model tranzystora: wzmacniacz transkonduktancyjny 90 2.11. O wtórniku emiterowym jeszcze raz 92 2.12. Wzmacniacz ze wspólnym emiterem jeszcze raz 93 2.13. Ustalanie punktu pracy wzmacniacza ze wspólnym emiterem 94 2.14. Układ powtarzania prądu 99 Niektóre podzespoły stosowane do budowy wzmacniaczy 102 2.15. Wyjściowe stopnie przeciwstawne (komplementarne) 102 2.16. Połączenie Darlingtona 106 2.17. Bootstrap (kompensacja napięcia sygnału) 108 2.18. Wzmacniacze róŝnicowe 110 2.19. Efekt pojemnościowy i efekt Millera 114 2.20. Tranzystory polowe 116 Kilka typowych układów tranzystorowych 117 2.21. Stabilizator napięcia 117 2.22. Układ stabilizacji temperatury 117 2.23. Prosty tranzystorowo-diodowy układ logiczny 117
Układy nie wymagające wyjaśnień 121 2.24. Układy bez błędów 121 2.25. Układy z błędami 121 Ćwiczenia dodatkowe 121 ROZDZIAŁ 3 Tranzystory polowe 124 Wstęp 124 3.01. Właściwości tranzystorów polowych 125 3.02. Rodzaje tranzystorów polowych 128 3.03. Ogólne właściwości tranzystorów polowych 130 3.04. Charakterystyki drenowe tranzystora polowego 132 3.05. Rozrzut produkcyjny parametrów tranzystora polowego 134 Podstawowe układy z tranzystorami polowymi 135 3.06. Źródła prądowe z tranzystorów JFET 138 3.07. Wzmacniacze z tranzystorami polowymi 141 3.08. Wtórniki źródłowe 145 3.09. Prąd bramki tranzystorów polowych 147 3.10. Tranzystory polowe jako rezystory o zmiennej rezystancji 150 Przełączniki z tranzystorami polowymi 153 3.11. Przełączniki analogowe z tranzystorami polowymi 154 3.12. Właściwości rzeczywistych przełączników z tranzystorami polowymi 157 3.13. Kilka układów z przełącznikami analogowymi 164 3.14. Przełączniki logiczne i przełączniki mocy z tranzystorami MOS 166 3.15. Uwaga, ładunki statyczne! 183 Układy nie wymagające wyjaśnień 185 3.16. Pomysły układowe 185 3.17. Układy z błędami 185 ROZDZIAŁ 4 SprzęŜenie zwrotne i wzmacniacze operacyjne 186 Wstęp 186 4.01. Wstęp do sprzęŝenia zwrotnego 186 4.02. Wzmacniacze operacyjne 187 4.03. Fundamentalne załoŝenia 188 Podstawowe układy ze wzmacniaczami operacyjnymi 189 4.04. Wzmacniacz odwracający 189 4.05. Wzmacniacz nieodwracający 190 4.06. Wtórnik napięciowy 191 4.07. Źródła prądowe 191 4.08. Podstawowe uwagi dla projektantów i uŝytkowników układów ze wzmacniaczami operacyjnymi 194 Inne układy ze wzmacniaczami operacyjnymi 194 4.09. Układy liniowe 195 4.10. Układy nieliniowe 199
Szczegółowy przegląd właściwości wzmacniacza operacyjnego 201 4.11. Parametry rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych 201 4.12. Wpływ niedoskonałości wzmacniacza operacyjnego na parametry układu 217 4.13. Wzmacniacze operacyjne małej mocy i programowalne 224 Analiza wybranych układów ze wzmacniaczami operacyjnymi 225 4.14. Wzmacniacz logarytmujący 225 4.15. Aktywny detektor szczytowy 229 4.16. Układ próbkująco-pamiętąjący 231 4.17. Ogranicznik aktywny 234 4.18. Przetwornik wartości bezwzględnej 235 4.19. Integratory 236 4.20. Wzmacniacze róŝniczkujące 238 Praca wzmacniacza operacyjnego z pojedynczym napięciem zasilającym 238 4.21. Ustalanie punktu pracy wzmacniaczy prądu zmiennego z pojedynczym napięciem zasilającym 239 4.22. Wzmacniacze operacyjne o pojedynczym zasilaniu 239 Komparatory i przerzutnik Schmitta 243 4.23. Komparatory napięcia 244 4.24. Komparatory z regeneracją 245 SprzęŜenie zwrotne we wzmacniaczach o ograniczonym wzmocnieniu 247 4.25. Równanie określające wzmocnienie 247 4.26. Wpływ sprzęŝenia zwrotnego na parametry wzmacniacza 248 4.27. Dwa przykłady wzmacniaczy tranzystorowych ze sprzęŝeniem zwrotnym 251 Typowe układy ze wzmacniaczami operacyjnymi 254 4.28. Wzmacniacz laboratoryjny ogólnego przeznaczenia 254 4.29. Generator sterowany napięciem 255 4.30. Przełącznik analogowy ze złączowym tranzystorem polowym z kompensacją rezystancji R ON 257 4.31. Detektor przejścia przez zero przeznaczony do współpracy z układami TTL 258 4.32. Układ kontroli prądu płynącego przez obciąŝenie 259 Kompensacja częstotliwościowa wzmacniaczy ze sprzęŝeniem zwrotnym 259 4.33. ZaleŜność wzmocnienia i przesunięcia fazy od częstotliwości 260 4.34. Metody częstotliwościowej kompensacji wzmacniaczy 262 4.35. Charakterystyka amplitudowa czwórnika sprzęŝenia zwrotnego 264 Układy nie wymagające wyjaśnień 267 4.36. Pomysły układowe 267 4.37. Układy z błędami 267 Ćwiczenia dodatkowe 267 ROZDZIAŁ 5 Filtry aktywne i generatory 278 Filtry aktywne 278
5.01. Charakterystyki częstotliwościowe filtrów RC 278 5.02. O doskonałych właściwościach filtrów LC 280 5.03. Ogólny przegląd filtrów aktywnych 281 5.04. Podstawowe parametry filtrów 282 5.05. Rodzaje filtrów 284 Układy filtrów aktywnych 289 5.06. Układy ZNSN 289 5.07. Projektowanie filtrów ZNSN za pomocą uproszczonej tablicy 290 5.08. Filtry modelujące zmienne stanu 292 5.09. Filtry z czwórnikiem podwójne T 296 5.10. śyratorowe realizacje filtrów 297 5.11. Filtry z przełączanymi pojemnościami 298 Generatory 301 5.12. Wprowadzenie w technikę generacyjną 301 5.13. Generatory relaksacyjne 301 5.14. 555 klasyczny czasowy układ scalony 304 5.15. Generatory przestrajane napięciem 308 5.16. Generatory kwadraturowe 309 5.17. Generatory z mostkiem Wiena 314 5.18. Generatory LC 315 5.19. Generatory kwarcowe 317 Układy nie wymagające wyjaśnień 324 5.20. Pomysły układowe 324 Ćwiczenia dodatkowe 324 ROZDZIAŁ 6 Stabilizatory napięcia i układy duŝej mocy 325 Podstawowe układy stabilizacji napięcia stałego z klasycznym elementem typu 723 326 6.01. Stabilizator napięcia typu 723 326 6.02. Stabilizator napięcia dodatniego 327 6.03. Stabilizator o duŝej wartości prądu wyjściowego 329 Moc i ciepło w układach elektronicznych 331 6.04. Tranzystory mocy i rozpraszanie ciepła 331 6.05. Zabezpieczenie nadprądowe przez redukcję prądu wyjściowego 335 6.06. Zabezpieczenia nadnapięciowe 336 6.07. Dalsze uwagi na temat projektowania zasilaczy o duŝej wartości prądu wyjściowego 339 6.08. Zasilacze o programowalnym napięciu wyjściowym 341 6.09. Przykład układu zasilacza 342 6.10. Inne scalone stabilizatory napięcia 343 Zasilacz o niestabilizowanym napięciu wyjściowym 344 6.11. Elementy sieciowe 344 6.12. Transformator sieciowy 348 6.13. Elementy obwodu stałoprądowego zasilacza 349 Źródła napięć odniesienia 352
6.14. Diody Zenera 352 6.15. Tranzystorowe źródło napięcia odniesienia (T-ZNO) 355 Trzy- i czterokońcówkowe stabilizatory napięcia 363 6.16. Trzykońcówkowe stabilizatory napięcia 363 6.17. Trzykońcówkowe stabilizatory o dobieranej wartości napięcia wyjściowego 364 6.18. Dodatkowe uwagi na temat stabilizatorów trzy- końcówkowych 371 6.19. Stabilizatory impulsowe i przetwornice napięcia stałego 380 Specjalne stabilizatory napięć stałych 395 6.20. Stabilizatory wysokonapięciowe (w.n.) 395 6.21. Zasilacze o niskim poziomie szumów i o małym dryfie napięcia wyjściowego 402 6.22. Mikromocowe stabilizatory napięcia stałego 404 6.23. Przetwornica napięcia z pływającym kondensatorem (z pompą ładunkową) 405 6.24. Zasilacze stabilizowanego prądu stałego 407 6.25. Moduły zasilające dostępne na rynku 410 Układy nie wymagające wyjaśnień 417 6.26. Pomysły układowe 417 6.27. Układy z błędami 417 Ćwiczenia dodatkowe 417 ROZDZIAŁ 7 Układy precyzyjne i układy o małych szumach 419 Metody projektowania precyzyjnych układów ze wzmacniaczami operacyjnymi 419 7.01. Precyzja a dynamika układu 419 7.02. Bilans błędów 420 7.03. Przykład układu precyzyjnego: wzmacniacz z automatycznym zerowaniem napięcia niezrównowaŝenia 420 7.04. Bilans błędów projektowanego układu precyzyjnego 422 7.05. Błędy wprowadzane przez elementy dyskretne 423 7.06. Błędy wprowadzane przez obwód wejściowy wzmacniacza 425 7.07. Błędy wprowadzane przez obwód wyjściowy wzmacniacza 437 7.08. Wzmacniacze z autozerowaniem (z przerywaczową stabilizacją zera) 448 Wzmacniacze róŝnicowe i wzmacniacze pomiarowe 455 7.09 Wzmacniacz róŝnicowy z wejściem symetrycznym 456 7.10. Standardowy układ wzmacniacza pomiarowego z trzema wzmacniaczami operacyjnymi 460 Szumy wzmacniaczy 466 7.11. Źródła i rodzaje szumów 466 7.12. Stosunek sygnał-szum oraz współczynnik szumu 469 7.13. Napięcie i prąd szumów wzmacniacza tranzystorowego 472 7.14. Projektowanie układów tranzystorowych o niskim poziomie szumu 474 7.15. Szumy tranzystorów polowych 480
7.16. Wybieranie tranzystorów do układów o niskim poziomie szumów 482 7.17. Szumy we wzmacniaczu róŝnicowym i we wzmacniaczu ze sprzęŝeniem zwrotnym 482 Pomiary parametrów szumowych i generatory szumu 486 7.18. Pomiary bez uŝycia generatora szumu 486 7.19. Pomiary z uŝyciem generatora szumu 487 7.20. Generatory szumu i generatory sygnałowe 489 7.21. Ograniczanie szerokości pasma oraz pomiary wartości skutecznej napięcia 490 7.22. Szumowe róŝności 492 Zakłócenia: ekranowanie i uziemianie 492 7.23. Zakłócenia 493 7.24. Problem mas 495 7.25. Problem mas przy łączeniu przyrządów ze sobą 496 Układy nie wymagające wyjaśnień 504 7.26. Pomysły układowe 504 Ćwiczenia dodatkowe 504 oprac. BPK