Занимательная электроника. Электронные схемы

マ ン ガ で わ か る
電子回

電
子
回
路
マ
ン
ガ
で
わ
か
る

電子回路

田
中
 賢
一
／
著
高
山
 ヤ
マ
／
作
画
ト
レ
ン
ド
・
プ
ロ
／
制
作

●カバーデザイン／トレンド・プロ
●カバー印刷／エヌ・ピー・エス

マンガでわかる電気

藤瀧 和弘／著
マツダ／作画
トレンド・プロ／制作
B5変 224頁

マンガでわかるシーケンス制御

藤瀧 和弘／著
高山 ヤマ／作画
トレンド・プロ／制作
B5変 210頁

◎品切れが生じる場合がございますのでご了承ください。

◎書店に商品がない場合、または注文の場合は下記宛にご連絡ください。

オーム社販売課 TEL:03-3233-0643 FAX:03-3233-3440

ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 

ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ  МАНГА

З А НИМ А Т Е Л Ь НА Я Э Л Е КТ Р О НИКА
ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ

М А Н Г А

Чтобы объяснить принципы работы электронных 
схем «с нуля», в этой книге используется транзисторный радиоприёмник - в доступной форме описываются процессы преобразования принимаемых 
антенной радиоволн, заканчивающиеся воспроизведением звука. Обычно многие учебники по радиоэлектронике начинаются с описания простейшего усилителя, а затем постепенно переходят к более 
сложным схемам. автор уверен, что более естественно осваивать электронные схемы, двигаясь 
вдоль пути прохождения сигнала от радиоволны к 
звуку. 
а Чтобы процесс обучения был ещё увлекательнее, 
в манге вам составят компанию два персонажа - 
ученики старшей школы Сидэн Тору и Эрэки Ая.
Простота изложения и увлекательный сюжет о 
любви старшеклассников поможет начинающим любителям электроники получить базовые знания по теории электронных схем.

О Б Р А З О В А Т Е Л Ь Н А Я   М А Н Г А
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
МАНГА

ЭЛЕКТРОННЫЕ
СХЕМЫ

Интернет-магазин: www.dmkpress.com

Книга-почтой: orders@alians-kniga.ru

Оптовая продажа: “Альянс-книга“ 
(499)782-3889. books@alians-kniga.ru

Танака Кэнъити
Такаяма Яма

Танака Кэнъити
Такаяма Яма
Trend-Pro Co., Ltd.

9 785970 603536

ISBN 978-5-97060-353-6

www.дмк.рф

Ýëåêòðîííûå ñõåìû

Ìàíãà

マ ン ガ で わ か る

電子回路

 田中 賢 一 ／ 著
 高山 ヤマ／ 作画
 トレンド・プロ ／ 制作

О Б Р А З О В А Т Е Л Ь Н А Я  М А Н Г А
ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
ЭЛЕКТРОННЫЕ 
СХЕМЫ

Танака Кэнъити
Такаяма Яма

Перевод с японского
Клионский А. Б.

Москва 
ДМК Пресс, 2016

УДК 621.38.01
ББК 32.85

К35
Танака Кэнъити

К35 Занимательная электроника. Электронные схемы / Танака Кэнъити 

(автор), Такаяма Яма (худож.) ; пер. с яп. Клионского А. Б. — М. : ДМК 
Пресс, 2016. — 184 с. : ил. — (Серия «Образовательная манга»). — Доп. тит. 
л. яп. 
ISBN 978-5-97060-353-6.

Электронные схемы основаны на обычных электрических цепях, однако, в отли
чие от последних, содержат полупроводниковые элементы, такие как диоды, транзисторы, а по мере усложнения превращаются в интегральные схемы. Именно электронные схемы лежат в основе электронных приборов, окружающих нас в быту.

Чтобы объяснить принципы работы электронных схем «с нуля», в этой книге 

используется транзисторный радиоприёмник – в доступной форме описываются 
процессы преобразования принимаемых антенной радиоволн, заканчивающиеся 
воспроизведением звука. Обычно многие учебники по радиоэлектронике начинаются с описания простейшего усилителя, а затем постепенно переходят к более 
сложным схемам. Однако в этой книге автор решил взять за основу путь прохождения сигнала, то есть описать процесс, начинающийся с выбора нужного канала из 
принимаемых антенной радиоволн и заканчивающийся воспроизведением звука. 
Чтобы процесс обучения был ещё увлекательнее, в Манге вам составят компанию 
два персонажа – ученики старшей школы Сидэн Тору и Эрэки Ая. 

Простота изложения и увлекательный сюжет о любви старшеклассников помо
жет начинающим любителям электроники получить базовые знания по теории 
электронных схем.

                                                                                                            УДК 621.38.01
                                                                                                            ББК 32.85

Original Japanese edition

Manga de Wakaru Denshi Kairo (Manga Guide: Electronic Circuits)

By Kenichi Tanaka (Author), Yama Takayama (Illustrator) and

Trend-Pro Co., Ltd. (Producer)

Published by Ohmsha, Ltd.

3-1 Kanda Nishikicho, Chiyodaku, Tokyo, Japan

Russian language edition copyright © 2016 by DMK Press

Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена в любой 

форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая фотографирование, 
ксерокопирование или иные средства копирования или сохранения информации, без письменного 
разрешения издательства.

ISBN 978-4-274-06777-8 (яп.)     Copyright © 2009 by Kenichi Tanaka and Trend-Pro Co., Ltd
ISBN 978-5-97060-353-6 (рус.)   © Перевод, оформление, издание, ДМК Пресс, 2016

ПРЕДИСЛОВИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ

Электронные схемы основаны на обычных электрических цепях, однако, в отличие от последних, содержат полупроводниковые элементы, такие как диоды, транзисторы, а по мере усложнения превращаются в интегральные схемы. Именно 
электронные схемы лежат в основе электронных приборов, окружающих нас в 
быту.

Чтобы объяснить принципы работы электронных схем «с нуля», в этой книге 

используется транзисторный радиоприёмник – в доступной форме описываются 
процессы преобразования принимаемых антенной радиоволн, заканчивающиеся 
воспроизведением звука. Обычно многие учебники по радиоэлектронике начинаются с описания простейшего усилителя, а затем постепенно переходят к более 
сложным схемам. Однако в этой книге я решил взять за основу путь прохождения 
сигнала, то есть описать процесс, начинающийся с выбора нужного канала из принимаемых антенной радиоволн и заканчивающийся воспроизведением звука. Мне 
кажется более естественным осваивать электронные схемы в процессе изучения 
системы под названием «радиоприёмник», двигаясь вдоль пути прохождения сигнала от радиоволны к звуку. Чтобы процесс обучения был ещё увлекательнее, в 
манге вам составят компанию два персонажа – ученики старшей школы Сидэн Тору и Эрэки Ая.

Опираясь на лекции по теории электронных схем, которые я читаю в универси
тете, я постарался сделать содержание книги интересным как для учащихся профессиональных школ, так и для всех, кого заинтересовала электроника.

В заключение я хочу поблагодарить художника манги г-на Такаяма Яма, кол
лектив компании TREND–PRO, отвечавший за оформление, а также всех сотрудников издательства Ohmsha, которое дало мне возможность взяться за перо. Кроме того, я признателен читателям, изволившим открыть эту книгу, и буду очень 
рад, если она поможет Вам пробудить интерес к электронным схемам.

Танака Кэнъити.
Октябрь, 2009 г.

V

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

Пролог.
БЕСПОКОЙНЫЙ НОВИЧОК ......................................................1

Глава 1.
ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ? А ЧТО ЭТО ТАКОЕ? ...9

1.1. ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРОННАЯ СХЕМА ........................................11
1.2. РАЗЛИЧНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ.................................. 13

Усилители .......................................................................................................... 13
Генераторы ......................................................................................................... 14
Модуляторы ....................................................................................................... 15
Демодуляторы................................................................................................... 16
Фильтры ............................................................................................................... 16
Операционные усилители ............................................................................ 18
Логические схемы ........................................................................................... 19
Источники питания .......................................................................................... 21

1.3. ПРОСТЕЙШИЙ ПРИМЕР РАДИОПРИЁМНИКА ....................23
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .............................................27

Операционный усилитель – совершенная схема усиления .............. 27
Логические схемы ...........................................................................................28

Глава 2.
УСТРОЙСТВО ТРАНЗИСТОРА...................... 31

2.1. ЧТО ТАКОЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ? ........................................34

Ковалентные связи между атомами кремния ..........................................36
Полупроводники p-типа ................................................................................38
Полупроводники n-типа ................................................................................39

2.2. ДИОДЫ C p-n-ПЕРЕХОДОМ.....................................................40

Напряжение смещения.................................................................................... 41
Выпрямитель .....................................................................................................43

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
VI

2.3. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ..............................................44

Транзисторы p-n-p-типа .................................................................................46

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .............................................54

Устройство и принцип работы ПТУП (J-FET) .......................................54
ПТ МОП (MOS-FET) .......................................................................................55
Отличия между биполярными и полевыми транзисторами..............56

Глава 3.
СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ......... 57

3.1. ПРАВИЛА КИРХГОФА ..................................................................62

Анализ цепей.....................................................................................................62
Первое и второе правила Кирхгофа ..........................................................63

3.2. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ RLC-ЦЕПИ ...................................................65
3.3. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА С h-ПАРАМЕТРАМИ ................67
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .............................................75

Источники напряжения и источники тока ................................................75
Что такое коэффициент передачи по напряжению ..............................75
Коэффициент передачи тока........................................................................76
Использование обозначений i и j в комплексных числах .................76

Глава 4.
РЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ...................... 77

4.1. ПРИНЦИП РАБОТЫ РЕЗОНАНСНОГО УСИЛИТЕЛЯ ........ 81

Что такое амплитудно-модулированная волна ......................................83
Форма амплитудно-модулированной волны...........................................84

4.2. ОДНОЧАСТОТНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ..........88

Закорачивание элементов .............................................................................90
Эквивалентная схема для высоких частот ............................................... 91
Паразитная ёмкость и эффект Миллера ..................................................92
Упрощение эквивалентной схемы для высоких частот  .....................95

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .......................................... 101

Частотная характеристика коэффициента передачи тока для
резонансного усилителя ...............................................................................101

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
VII

Эквивалентная схема транзистора для высоких частот.....................103
Пересчёт импедансов ...................................................................................106

Глава 5.
ДЕМОДУЛЯТОР ....................................107

5.1. ДЕМОДУЛЯЦИЯ И ЛИНЕЙНЫЙ ДЕТЕКТОР ......................110

Демодуляция ....................................................................................................111
Линейный детектор ........................................................................................111
Принцип линейного детектирования ...................................................... 112

5.2. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ОГИБАЮЩЕЙ .......................................114
5.3. ФИЛЬТРЫ ......................................................................................115

Фильтры нижних частот................................................................................ 115
Фильтры верхних частот .............................................................................. 116

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .......................................... 122

О частотной модуляции (ЧМ) .....................................................................122

Глава 6.
УСИЛИТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ ................125

6.1. ЧТО ТАКОЕ УСИЛИТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ ................ 130

Три типа усилителей .................................................................................... 131

6.2. УСИЛИТЕЛЬ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ ................................. 132
   6.2.1. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА .........................................................133
   6.2.2. ЦЕПЬ СМЕЩЕНИЯ ........................................................................134

Что такое рабочие точки...............................................................................136
Оптимальная рабочая точка ........................................................................137

   6.2.3. СХЕМА УСИЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА .........................138

Эквивалентная схема для переменного тока ........................................139

   6.2.4. КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ ПО ТОКУ .................................. 141

Коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером .......143
Инверсия фазы ................................................................................................144

   6.2.5. ВХОДНОЙ И ВЫХОДНОЙ ИМПЕДАНСЫ (1) .....................145

Входной импеданс Zвх (1) ...........................................................................145
Выходной импеданс Zвых (1) ....................................................................146

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
VIII

6.3. УСИЛИТЕЛЬ С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ ........................... 148
   6.3.1. ЭМИТТЕРНЫЙ ПОВТОРИТЕЛЬ ...............................................148

Буферный каскад ............................................................................................148

   6.3.2. РАСЧЁТ ЦЕПИ СМЕЩЕНИЯ .......................................................150
   6.3.3. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ДЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ....151
   6.3.4. КОЭФФИЦИЕНТЫ УСИЛЕНИЯ ПО НАПРЯЖЕНИЮ

И ТОКУ .................................................................................................155

Коэффициент усиления по напряжению ...............................................155
Коэффициент усиления по току ...............................................................156

   6.3.5. ВХОДНОЙ И ВЫХОДНОЙ ИМПЕДАНСЫ (2) ....................157

Входной импеданс Zвх (2) ..........................................................................157
Выходной импеданс Zвых (2) ....................................................................158

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ...........................................160

Связь с децибелами (дБ) ..............................................................................160
Зачем нужен эмиттерный повторитель? .................................................160
Что произойдёт при каскадном включении эмиттерного
повторителя? ....................................................................................................161
Каскадирование усилителей ......................................................................162
Характеристики усилителя на высоких частотах ................................164

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ................................................172

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
IX