Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Электронные схемы и системы

Покупка
Артикул: 652584.03.99
Доступ онлайн
1 249 ₽
В корзину
Эта книга была написана как пособие для начальных курсов по электронике. Ее содержание тщательно согласовано с основными программами образования в Великобритании, но затрагиваемые темы и глубина их рассмотрения были выбраны так, чтобы получившийся материал был доступен для большинства студентов во всем мире. Единственным требуемым знанием являются основы математики и физики уровня средней школы. В книге рассмотрены следующие темы: основы электротехники и электроники, электронные приборы, аналоговые схемы, микропроцессорные системы и их применение, системы управления производственными процессами, микроконтроллеры и основы телекоммуникации, а также моделирование электронных схем на персональном компьютере. Особенностью книги является ее практическая направленность, имеющая целью побудить читателей к конструированию и испытанию реальных электрических схем на практике. В основной текст включены врезки с дополнительными материалами, которые студенты могут по своему желанию изучать или пропускать. В тексте часто вставлены вопросы для самопроверки. Издание подходит как для использования в качестве учебного пособия, так и для самообразования.
Бишоп, О. Электронные схемы и системы : учебное пособие / О. Бишоп ; пер. с англ. А. Н. Рабодзея. — 2-е изд. - Москва : ДМК Пресс, 2023. - 578 с. - ISBN 978-5-89818-646-3. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/2109474 (дата обращения: 10.12.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Электронные схемы и системы

Оуэн Бишоп

Electronics Circuits 
and Systems

Owen Bishop

AMSTERDAM • BOSTON • HEIDELBERG • LONDON • NEW YORK • OXFORD • PARIS
SAN DIEGO • SAN FRANCISCO • SINGAPORE • SYDNEY • TOKYO
Newnes is an imprint of Elsevier

Электронные схемы 
и системы

Москва, 2023

Оуэн Бишоп

2-е издание, электронное

УДК 621.38.04
ББК 32.85-04
Б67

Б67
Бишоп, Оуэн.
Электронные схемы и системы / О. Бишоп ; пер. с англ. А. Н. Рабодзея. — 2-е изд., 
эл. — 1 файл pdf : 578 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader 
XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-646-3

Эта книга была написана как пособие для начальных курсов по электронике. Ее содержание 
тщательно согласовано с основными программами образования в Великобритании, но затрагиваемые темы и глубина их рассмотрения были выбраны так, чтобы получившийся материал был 
доступен для большинства студентов во всем мире. Единственным требуемым знанием являются 
основы математики и физики уровня средней школы.
В книге рассмотрены следующие темы: основы электротехники и электроники, электронные 
приборы, аналоговые схемы, микропроцессорные системы и их применение, системы управления 
производственными процессами, микроконтроллеры и основы телекоммуникации, а также моделирование электронных схем на персональном компьютере.
Особенностью книги является ее практическая направленность, имеющая целью побудить 
читателей к конструированию и испытанию реальных электрических схем на практике.
В основной текст включены врезки с дополнительными материалами, которые студенты могут 
по своему желанию изучать или пропускать. В тексте часто вставлены вопросы для самопроверки.
Издание подходит как для использования в качестве учебного пособия, так и для самообразования.

УДК 621.38.04 
ББК 32.85-04

Электронное издание на основе печатного издания: Электронные схемы и системы / О. Бишоп ; пер. с англ. 
А. Н. Рабодзея. — Москва : ДМК Пресс, 2016. — 576 с. — ISBN 978-5-97060-172-3. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы 
то ни было средствами без  письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с 
этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских 
прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-646-3
© 2011, Owen Bishop. Published by Elsevier Ltd.
© Оформление, перевод, ДМК Пресс, 2016

Содержание

Предисловие ..................................................................................................................................17
Практические схемы и системы ............................................................................................18

I
 Электрические схемы и цепи ..........................................................................................20
Введение....................................................................................................................................................21

Глава 1. Диоды ..............................................................................................................................24
Ток и напряжение ..................................................................................................................................24
Обратное смещение...............................................................................................................................25
Вопросы по схемам .......................................................................................................................30
Вопросы по диодам .......................................................................................................................30
Тесты ..................................................................................................................................................31

Глава 2. Транзисторные ключи ..............................................................................................32
Включение ламп .....................................................................................................................................32
Датчики .............................................................................................................................................33
Схема включения лампы с помощью фотодиода ...............................................................33
Варианты схемы фотореле .........................................................................................................35
Конструирование систем ............................................................................................................35
Сирена, включаемая датчиком освещенности .............................................................................35
Ключи на биполярных транзисторах .....................................................................................37
Схема для управления нагревателем ..............................................................................................38
Термисторы ......................................................................................................................................39
Защитный диод ..............................................................................................................................40
ЭДС ....................................................................................................................................................41
Индикация работы системы ......................................................................................................41
Предупреждение о перегреве .............................................................................................................42
Инверсная работа ..........................................................................................................................42
p-n-p или n-p-n? .............................................................................................................................42
Типы МОП-транзисторов ..........................................................................................................43
Триггер Шмитта .....................................................................................................................................43
Защелкивание .................................................................................................................................44
Гистерезис ........................................................................................................................................44
Управление логическими сигналами ..............................................................................................45
Практикум по транзисторным ключам ..................................................................................50
Вопросы по транзисторным ключам ......................................................................................50
Дополнительные вопросы ..........................................................................................................52
Тесты ..................................................................................................................................................52

Глава 3. Делители напряжения ..............................................................................................54
Ток и разность потенциалов ......................................................................................................54
Влияние нагрузки делителя напряжения .............................................................................55
Увеличение точности ...................................................................................................................56
Датчики .............................................................................................................................................57
Погрешности измерений .............................................................................................................57
Регулируемые делители напряжения ....................................................................................58
Внутреннее сопротивление ........................................................................................................58

содержание
6

Практикум по делителям напряжения ..................................................................................60
Вопросы по делителям напряжения .......................................................................................60

Глава 4. Конденсаторы ..............................................................................................................62
Емкость конденсатора .................................................................................................................62
Параллельное и последовательное соединения конденсаторов  ..................................63
Выбор конденсаторов...................................................................................................................63
Применение конденсаторов для связи между каскадами ...............................................68
Применение конденсаторов для исключения паразитной связи между  
каскадами (блокировки) .............................................................................................................69
Заряд конденсаторов ....................................................................................................................70
Разряд конденсаторов ..................................................................................................................72
Время .................................................................................................................................................72
Практикум по конденсаторам ...................................................................................................73
Вопросы по конденсаторам ........................................................................................................74
Дополнительные вопросы ..........................................................................................................75
Тесты ..................................................................................................................................................76
Вспомогательный веб-сайт ........................................................................................................77

Глава 5. Применение конденсаторов ...................................................................................78
Задержка времени .........................................................................................................................78
Одновибратор .................................................................................................................................78
Таймер на микросхеме семейства 555 ....................................................................................79
Мультивибратор ............................................................................................................................81
Переменное напряжение .............................................................................................................83
Фильтр нижних частот ................................................................................................................84
Сопротивление и реактанс  ........................................................................................................85
Импеданс ..........................................................................................................................................85
Импеданс и частота.......................................................................................................................86
Амплитудно-частотная характеристика ................................................................................86
Частота среза ...................................................................................................................................88
АЧХ фильтра низкой частоты ...................................................................................................88
Фазовые соотношения .................................................................................................................89
Период и фазовый сдвиг .............................................................................................................90
Ток конденсатора ...........................................................................................................................91
Фазочастотная характеристика фильтра высокой частоты............................................92
Практикум по фильтрам .............................................................................................................92
Вопросы по применению конденсаторов ..............................................................................93

Глава 6. Поля .................................................................................................................................95
Электрическое поле ......................................................................................................................95
Магнитное поле ..............................................................................................................................95
Поля и движение ...........................................................................................................................96
Единицы измерения электрических полей ..........................................................................97
Единицы измерения магнитных полей ..................................................................................97
Ферромагнетики ............................................................................................................................99

Глава 7. Катушки индуктивности ....................................................................................... 102
Самоиндукция ............................................................................................................................. 102
Реактанс ......................................................................................................................................... 103
Типы компонентов электронных цепей с индуктивностью ........................................ 104
Передача энергии........................................................................................................................ 105

содержание
7

LC-цепи .......................................................................................................................................... 105
Фильтры с индуктивными элементами .............................................................................. 107
Вопросы по полям ...................................................................................................................... 110
Вопросы по катушкам индуктивности................................................................................ 110
Тесты ............................................................................................................................................... 111

Глава 8. Усилители на МОП-транзисторах .................................................................... 112
Усилитель с общим истоком ........................................................................................................... 112
Крутизна передаточной характеристики ........................................................................... 113
Смещение ...................................................................................................................................... 114
Разделительные конденсаторы .............................................................................................. 114
Выходное напряжение .............................................................................................................. 115
Выходное сопротивление ........................................................................................................ 115
Испытания усилителя .............................................................................................................. 116
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 116
Фазочастотная характеристика ............................................................................................. 117
Практикум по усилителю на МОП-транзисторе в схеме с общим истоком .......... 117
Практикум по крутизне МОП-транзисторов ................................................................... 118
Усилитель с общим стоком .............................................................................................................. 118
Коэффициент усиления по напряжению ........................................................................... 119
Согласование выхода с входом .............................................................................................. 119
Усиление по току и по мощности .......................................................................................... 120
Практикум по повторителям напряжения на МОП-транзисторах  ......................... 120
Применение МОП-транзисторов ......................................................................................... 121
Вопросы по МОП-транзисторам .......................................................................................... 122
Тесты ............................................................................................................................................... 123
Дополнительные вопросы ....................................................................................................... 124

Глава 9. Усилители на биполярных транзисторах ....................................................... 125
Усилитель с общим эмиттером....................................................................................................... 125
Коэффициент усиления по току ........................................................................................... 125
Выходное напряжение .............................................................................................................. 126
Выходное сопротивление ........................................................................................................ 127
Смещение ...................................................................................................................................... 127
Сопротивление эмиттера ......................................................................................................... 127
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 128
Коэффициент усиления по напряжению ........................................................................... 128
Улучшение стабильности ......................................................................................................... 129
Входное сопротивление ........................................................................................................... 130
Коэффициент усиления по напряжению ........................................................................... 130
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 131
Шунтирующий конденсатор .................................................................................................. 131
Потребляемая мощность .......................................................................................................... 132
Практикум по усилителям на биполярных транзисторах ........................................... 132
Усилитель с общим коллектором .................................................................................................. 132
Коэффициент усиления по напряжению ........................................................................... 133
Коэффициент усиления по току и мощности .................................................................. 134
Амплитудно-частотная характеристика эмиттерного повторителя ......................... 134
Составной транзистор (схема Дарлингтона) ............................................................................ 134
Практикум по составным транзисторам ............................................................................ 135
Дифференциальный усилитель ..................................................................................................... 135
Практикум по дифференциальным усилителям ............................................................. 138

содержание
8

Резонансные усилители ................................................................................................................... 138
Добротность ................................................................................................................................. 140
Достоинства резонансных усилителей ............................................................................... 141
Практикум по резонансным усилителям ........................................................................... 141
Вопросы по биполярным транзисторам ............................................................................. 143
Тесты ............................................................................................................................................... 144

Глава 10. Усилители на полевых транзисторах с p-n-переходом .......................... 146
Крутизна передаточной характеристики ........................................................................... 147
Выходное сопротивление ........................................................................................................ 147
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 148
Практикум по усилителям на полевых транзисторах с p-n-переходом .................. 148
Практикум по крутизне полевых транзисторов с p-n-переходом ............................. 148
Вопросы по полевым транзисторам с p-n-переходом .................................................... 150
Тесты ............................................................................................................................................... 150

Глава 11. Операционные усилители .................................................................................. 151
Терминология .............................................................................................................................. 151
Корпуса .......................................................................................................................................... 152
Идеальный операционный усилитель ................................................................................ 152
ОУ на практике ............................................................................................................................ 152
Напряжение смещения нуля .................................................................................................. 153
Скорость нарастания выходного напряжения ................................................................. 153
Влияние частоты на коэффициент усиления ................................................................... 154
Компаратор напряжения .................................................................................................................. 155
Практикум по компараторам напряжения ........................................................................ 156
Равенство напряжений на входах ОУ ................................................................................. 156
Инвертирующий усилитель ............................................................................................................ 157
Виртуальная земля .................................................................................................................... 158
Входное сопротивление ........................................................................................................... 158
Расчет номинала резистора RB для минимизации смещения нуля ОУ ................... 159
Практикум по смещению нуля .............................................................................................. 160
Практикум по амплитудно-частотным характеристикам ............................................ 161
Неинвертирующий усилитель ............................................................................................... 161
Повторитель напряжения ........................................................................................................ 162
Вопросы по операционным усилителям ............................................................................ 163
Параметры операционных усилителей ............................................................................... 164
Выбор ОУ ...................................................................................................................................... 165
Тесты ............................................................................................................................................... 165

Глава 12. Применение операционных усилителей ...................................................... 166
Сумматор ............................................................................................................................................... 166
Дифференциальный усилитель ..................................................................................................... 167
Входное сопротивление дифференциального усилителя ............................................ 168
Применение дифференциальных усилителей в медицинских исследованиях .... 168
Измерения с помощью мостовой схемы ............................................................................. 169
Интегратор ............................................................................................................................................ 171
Генераторы треугольных импульсов .................................................................................... 172
Инвертирующий триггер Шмитта ................................................................................................ 173
Работа триггера Шмитта .......................................................................................................... 173
Расчет пороговых напряжений .............................................................................................. 175
Проектирование инвертирующего триггера Шмитта ................................................... 176

содержание
9

Неинвертирующий триггер Шмитта ........................................................................................... 177
Пороговые напряжения ............................................................................................................ 179
Проектирование неинвертирующего триггера Шмитта ............................................... 179
Генераторы пилообразного напряжения и импульсов прямоугольной формы ............ 181
Генератор пилообразного напряжения ............................................................................... 182
Период следования импульсов, постоянная времени RC-цепи и гистерезис ....... 183
Вопросы по применению операционных усилителей ................................................... 183
Тесты ............................................................................................................................................... 185

Глава 13. Активные фильтры ............................................................................................... 187
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 188
Активный фильтр верхних частот первого порядка ...................................................... 189
Проектирование фильтров первого порядка .................................................................... 190
Активные фильтры второго порядка ................................................................................... 191
Полосовые фильтры .................................................................................................................. 192
Заградительные фильтры ........................................................................................................ 194
Практикум по активным фильтрам ..................................................................................... 195
Вопросы по активным фильтрам .......................................................................................... 196
Тесты ............................................................................................................................................... 196

Глава 14. Генераторы .............................................................................................................. 198
Генератор с фазосдвигающей цепью ............................................................................................ 198
Генератор Колпитца ........................................................................................................................... 199
Генератор с мостом Вина .................................................................................................................. 200
Практикум по генераторам ..................................................................................................... 201

Глава 15. Мощные усилители .............................................................................................. 202
Усилители тока ............................................................................................................................ 202
Усилители класса А.................................................................................................................... 203
Усилители класса В .................................................................................................................... 203
Устранение переходных искажений ..................................................................................... 205
Мощные усилители на МОП-транзисторах ..................................................................... 206
Проблемы отвода тепла ............................................................................................................ 206
Радиаторы ..................................................................................................................................... 207
Тепловое сопротивление .......................................................................................................... 208
Интегральные схемы усилителей звуковой частоты ..................................................... 210
Практикум по мощным усилителям .................................................................................... 212
Вопросы по мощным усилителям......................................................................................... 212
Тесты ............................................................................................................................................... 212

Глава 16. Тиристоры и триаки ............................................................................................. 214
Работа тиристора ........................................................................................................................ 214
Применение тиристоров при работе на постоянном токе ............................................ 215
Применение тиристоров при работе на переменном токе ........................................... 216
Рабочее напряжение .................................................................................................................. 217
Двухполупериодный управляемый выпрямитель .......................................................... 218
Триаки............................................................................................................................................. 219
Диаки .............................................................................................................................................. 220
Импульсы управления ............................................................................................................. 220
Ложные включения ................................................................................................................... 223
Электромагнитные помехи ..................................................................................................... 223
Включение при нулевом напряжении................................................................................. 224

содержание
10

Практикум по работе тиристоров ......................................................................................... 226
Практикум по управляемым выпрямителям .................................................................... 227
Вопросы по тиристорам и триакам ...................................................................................... 227
Тесты ............................................................................................................................................... 228

Глава 17. Источники питания .............................................................................................. 229
Выпрямление ............................................................................................................................... 230
Сглаживание ................................................................................................................................ 230
Выходное напряжение .............................................................................................................. 231
Двухполупериодный выпрямитель и стабилизатор напряжения на стабилитроне ...... 231
Мостовой выпрямитель ........................................................................................................... 231
Сглаживание ................................................................................................................................ 232
Расчет амплитуды пульсаций ................................................................................................ 233
Стабилизация напряжения ..................................................................................................... 234
Мощность стабилитрона .......................................................................................................... 235
Мощность балластного резистора ........................................................................................ 235
Выходное сопротивление источника питания ................................................................. 235
Работа с большими токами нагрузки .................................................................................. 235
Стабилизированный источник питания с двухполупериодным выпрямлением  
и стабилизатором на микросхеме .................................................................................................. 236
Диодный мост в монолитном исполнении ........................................................................ 237
Применение микросхем для стабилизации напряжения ............................................. 237
Выходное сопротивление и коэффициент стабилизации ............................................ 238
Цепи защиты интегральных стабилизаторов напряжения .......................................... 238
Регулируемые интегральные стабилизаторы напряжения ......................................... 238
Практикум по источникам питания .................................................................................... 239
Вопросы по источникам питания ......................................................................................... 239

Глава 18. Логические микросхемы .................................................................................... 241
Работа элемента И ...................................................................................................................... 241
Элемент ИЛИ .............................................................................................................................. 242
Элемент НЕ .................................................................................................................................. 243
Элементы И-НЕ и ИЛИ-НЕ .................................................................................................. 243
Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ .................................................................................... 244
Семейства логических микросхем ........................................................................................ 245
Транзисторно-транзисторная логика .................................................................................. 245
КМОП-логика ............................................................................................................................. 246
Сравнение ТТЛ и КМОП ИС ................................................................................................ 247
Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ) .................................................................................. 250
Практикум по логическим уровням напряжения ........................................................... 250
Практикум по таблицам истинности ................................................................................... 251
Вопросы по логическим микросхемам ................................................................................ 252
Тесты ............................................................................................................................................... 253

Глава 19. Логические операции .......................................................................................... 254
Булевы символы ......................................................................................................................... 255
Определение состояния выходов.......................................................................................... 255
Схемы с четырьмя входами .................................................................................................... 258
Карты Карно ................................................................................................................................. 259
Разработка схем .......................................................................................................................... 260
Макетирование и моделирование ......................................................................................... 263
Работа с элементами И-НЕ и ИЛИ-НЕ ............................................................................. 264

Доступ онлайн
1 249 ₽
В корзину