Electronic Design

Od koncepta do stvarnosti

Electronic Design

Od koncepta do stvarnosti

Pređite na glavnu stranicu TINA i opće informacije

Ova odlična knjiga daje studentima inženjera i praktičarima 21st veka neophodne alate za analizu i projektovanje efikasnih elektronskih kola i sistema. To uključuje mnoge primjere krugova koji su sada dostupni u TINA-i jednim klikom miša iz elektronskog izdanja knjige koju je objavio DesignSoft.

SADRŽAJ

Poglavlje 1: OSNOVNI POJMOVI

Poglavlje 2: IDEALNI OPERATIVNI POJAČALI

Poglavlje 3: ANALIZA KOLA SEMIKONODIKTORSKOG DIODA

Poglavlje 4: BIPOLARNI Tranzistorski krugovi

Poglavlje 5: BIPOLARNI TRAZISTORSKI POJAČALA ZA SPAJANJE

Poglavlje 6: POJAČALA ZA TRANZISTOR SA TERENSKIM UČINKOM

Poglavlje 7: STABILNOST BIASA TRANSISTORNIH POJAČALA

Poglavlje 8: POJAČALA SNAGE I NAPAJANJA

Poglavlje 9: PRAKTIČNI OPERATIVNI POJAČALI

Poglavlje 10: ČESTO PONAŠANJE TRANZISTORNIH POJAČALA

Poglavlje 11: POVRATNE INFORMACIJE I STABILNOST

Poglavlje 12: AKTIVNI FILTERI

Poglavlje 13: KVAZILINEARNI KRUGOVI

Poglavlje 14: IMPULZNI TAKLOVI I VREMENSKI KRUGOVI

Poglavlje 15: DIGITALNE LOGIČKE OBITELJI

Poglavlje 16: DIGITALNI INTEGRIRANI KRUGOVI

POGLAVLJE 1 - OSNOVNI POJMOVI

1.0 Uvod
1.1 History, 1
1.2 Solid State Circuit Models, 3
1.3 Linearni i nelinearni elementi kruga, 4
1.4 analogni i digitalni signali, 6
1.5 ovisni izvori, 7
1.6 Efekti frekvencije, 8
1.7 analiza i dizajn, 10

1.7.1 Poređenje dizajna i analize, 10
1.7.2 Porijeklo zahtjeva za dizajn, 10
1.7.3 Što znači „Otvoreno“ i „Isključeno“ znači ?, 11

1.8 Računalne simulacije, 13
1.9 Komponente procesa dizajna, 14

1.9.1 Principi dizajna, 15
1.9.2 Definicija problema, 16
1.9.3 Podjela problema, 17
1.9.4 dokumentacija, 17
1.9.5 Shematski dijagram, 18
1.9.6 Lista delova, 18
1.9.7 Running Lists i druga dokumentacija, 19
1.9.8 pomoću dokumenata, 20
1.9.9 Design Checklist, 20
1.9.10 Prototyping Circuit, 21

Sažetak, 23

POGLAVLJE 2 - IDEALNI OPERATIVNI POJAČALACI

2.0 Uvod, 24
2.1 Idealna op-pojačala, 25

2.1.1 ovisni izvori, 25
2.1.2 operativno pojačalo ekvivalentno kolo, 27
2.1.3 metoda analize, 30

2.2 Inverting pojačalo, 30
2.3 Neinvertirajuće pojačalo, 33
2.4 ulazni otpor op-amp krugova, 41
2.5 kombinirani invertni i neinvertujući ulazi, 44
2.6 dizajn op-amp krugova, 46
2.7 Druge Op-Amp aplikacije, 52

2.7.1 Negative Impedance Circuit, 52
2.7.2 Generator zavisnih struja, 53
2.7.3 pretvarač struje u napon, 54
2.7.4 konvertor napona do struje, 55
2.7.5 Inverting pojačalo sa impedansom, 56
2.7.6 analogne računarske aplikacije, 57
2.7.7 Miller Integrator, 59

Sažetak, 60
Problemi, 60

POGLAVLJE 3 - ANALIZA KONSTRUKCIJE DIVODNOG POLUGODIOCA

3.0 Uvod, 70
3.1 teorija poluvodiča, 71

3.1.1 Conduction in Materials, 73
Provođenje 3.1.2-a u poluvodičkim materijalima, 75
3.1.3 kristalna struktura, 76
3.1.4 Generacija i rekombinacija elektrona i rupa, 78
3.1.5 Dopirani poluvodiči, 79
3.1.6 nSemiconductor, 80
3.1.7 pSemiconductor, 80
Koncentracije nosača 3.1.8, 80
3.1.9 Excess Carriers, 82
3.1.10 Rekombinacija i generiranje viška nosača, 82
3.1.11 Transport struje, 83
3.1.12 Difuzija nosača, 83
3.1.13 Drift u električnom polju, 84

3.2 poluvodičke diode, 87

3.2.1 Diode Construction, 89
3.2.2 Odnos između struje diode i napona dioda, 90
3.2.3 Diode, 92
3.2.4 Temperaturni efekti, 93
3.2.5 Diodni ekvivalentni krugovi, 95
3.2.6 Analiza kruga dioda, 96
Grafička analiza, 96
Piecewise-Linear Approximation, 99
3.2.7 Snaga rukovanja, 103
3.2.8 Diode Capacitance, 104

3.3 ispravak, 104

3.3.1 Half-Wave Rectification, 105
3.3.2 Full-Wave ispravka, 106
3.3.3 filtriranje, 107
3.3.4 krug za udvostručenje napona, 110

3.4 Zener diode, 112

3.4.1 Zener Regulator, 113
3.4.2 praktične Zener diode i postotna regulacija, 117

3.5 Clippers i Clampers, 119

3.5.1 Clippers, 119
3.5.2 Stezaljke, 124

3.6 op-amp sklopovi koji sadrže diode, 127
3.7 Alternativni tipovi dioda, 129

3.7.1 Schottky diode, 129
3.7.2 svjetlosne diode (LED), 130
3.7.3 foto diode, 131

Specifikacije proizvođača 3.8, 132
Sažetak, 133
Problemi, 134

POGLAVLJE 4 - BIPOLARNI PREKIDNI PREKIDAČI

4.0 Uvod, 149
4.1 Struktura bipolarnih tranzistora, 149
4.2 Veliki signalni BJT model, 153
4.3 Derivacija malog signala ac Modeli, 154
4.4 mali signal za dva porta ac Modeli, 156
4.5 karakteristične krivulje, 158
4.6 Listovi proizvođača za BJT, 160
4.7 BJT Modeli za kompjuterske simulacije, 161
4.8 jednofazne konfiguracije pojačala, 164
4.9 Biasing za jednostepena pojačala, 166
4.10 Power Considerations, 169

4.10.1 Derivacija Power Equations, 170

4.11 analiza i projektovanje krugova prednapona pojačala napona, 172

4.11.1 postupak analize, 172
4.11.2 procedura dizajna, 177
Izvori napajanja 4.11.3 pojačala, 183
4.11.4 Izbor komponenti, 184

4.12 analiza i projektovanje strujnih pojačala prednapona, 184
4.13 Nelinearnosti tranzistora bipolarnog spoja188
4.14 On-Off karakteristike BJT krugova, 190
4.15 Integrated Circuit Fabrication, 192

Tranzistor i diode 4.15.1, 192
4.15.2 Otpornici, 193
Kondenzatori 4.15.3, 193
4.15.4 bočni tranzistor, 194

Sažetak, 194
Problemi, 195

POGLAVLJE 5 - BIPOLARNI POJAČALA

5.0 Uvod, 207
5.1 Common-Emitter pojačalo, 208

5.1.1 Gain Impedance Formula, 208
Ulazni otpor 5.1.2, R_in, 209
5.1.3 Current Gain, A_i, 210
5.1.4 napon napona, A_v, 210
Izlazna otpornost 5.1.5, R_o, 211

5.2. Zajednički emiter sa otpornikom emitera (pojačavač emiter-otpornik), 213

Ulazni otpor 5.2.1, R_in, 213
5.2.2 Current Gain, A_i, 215
5.2.3 napon napona, A_v, 215
Izlazna otpornost 5.2.4, R_o, 215

5.3 Common-Collector (emiter-sljedbenik) pojačalo, 224

Ulazni otpor 5.3.1, R_in, 224
5.3.2 Current Gain, A_i, 225
5.3.3 napon napona, A_v, 225
Izlazna otpornost 5.3.4, R_o, 226

5.4 Common-Base pojačalo, 230

Ulazni otpor 5.4.1, R_in, 231
5.4.2 Current Gain, A_i, 231
5.4.3 napon napona, A_v, 232
Izlazna otpornost 5.4.4, R_o, 232

5.5 Transistor Amplifier Applications, 236
5.6 Phase Splitter, 237
5.7 spojnica za pojačala, 238

5.7.1 Capacitive Coupling, 238
5.7.2 Direct Coupling, 238
5.7.3 Transformer Coupling, 241
5.7.4 optička spojnica, 243

5.8 višestepena analiza pojačala, 245
5.9 Cascode konfiguracija, 250
5.10 Trenutni izvori i aktivni tereti, 252

5.10.1 Jednostavan izvor struje, 252
5.10.2 Widlar Izvor struje, 253
5.10.3 Wilson Izvor struje, 256
5.10.4 Višestruki strujni izvori pomoću trenutnih ogledala, 258

Sažetak, 259
Problemi, 262

POGLAVLJE 6 - TRANSISTORNA POJAČAVAČA NA TERENU

6.0 Uvod, 277
6.1 Prednosti i nedostaci FET-ova, 278
6.2 Metal-oksid poluvodič FET (MOSFET), 279

6.2.1 MOSFET karakteristike poboljšanja, 281
6.2.2 MOSFET, 284
6.2.3 kruga velikog signala, 287
6.2.4 Small-Signal Model MOSFET, 287

6.3 tranzistor s efektom polja (JFET), 290

6.3.1 JFET Varijacija napona Gate-to-Source, 293
6.3.2 JFET karakteristike prijenosa, 293
6.3.3 JFET mali signal ac Model, 296

6.4 FET Amplifier Configurations i Biasing, 299

6.4.1 diskretno-komponentna MOSFET pomicanje, 299

6.5 MOSFET integrisani krugovi, 302

6.5.1 Biasing od MOSFET integrisanih kola, 303
6.5.2 Body Effect, 305

6.6 Poređenje MOSFET-a i JFET-a, 306-a
6.7 FET modeli za kompjuterske simulacije, 308
6.8 FET Pojačala - Canonical Konfiguracije, 312
Analiza 6.9 FET pojačala, 314

6.9.1 Pojačalo CS (i izvor otpornika), 314
6.9.2 CG pojačalo, 319
6.9.3 CD (SF) pojačalo, 323

Dizajn 6.10 FET pojačala, 326

6.10.1 CS pojačalo, 326
6.10.2 CD pojačalo, 336
6.10.3 SF Bootstrap pojačalo, 340

6.11 Ostali uređaji, 343

6.11.1 Metal Semiconductor Barrier Junction Tranzistor, 343
6.11.2 VMOSFET, 344
6.10.3 Ostali MOS uređaji, 344

Sažetak, 345
Problemi, 346

POGLAVLJE 7 - BIAS STABILNOST TRAZISTORSKIH POJAČALA

7.0 Uvod, 358
7.1 Tipovi prednapona, 358

7.1.1 Current Feedback Biasing, 359
7.1.2 napon i strujanje, 360

7.2 Učinci promjena parametara - stabilnost pristranosti, 362

7.2.1 CE konfiguracija, 363
7.2.2 EF konfiguracija, 369

7.3 Diodna kompenzacija, 372
7.4 Projektovanje za BJT Amplifier Bias Stabilnost, 374
7.5 FET Efekti temperature, 375
7.6 redukcija varijacija temperature, 377
Sažetak, 379
Problemi, 380

POGLAVLJE 8 - POJAČALA SNAGE I NAPAJANJA

8.0 Uvod, 384
8.1 Klase pojačala, 384

8.1.1 Class-A operacija, 385
8.1.2 Class-B operacija, 385
8.1.3 Class-AB operacija, 387
8.1.4 Class-C operacija, 388

8.2 krugovi pojačala snage - rad klase A, 389

8.2.1 induktivno spregnuto pojačalo, 389
8.2.2 Transformer-Coupled Power pojačalo, 391

8.3 krugovi pojačala snage - rad klase B, 395

8.3.1 komplementarna simetrija klasa-B i -AB pojačala snage, 395
8.3.2 diode kompenzirane komplementarne simetrije klasa B (CSDC), 398
8.3.3 Power izračuni za Class-B Push-Pull pojačalo, 401

8.4 Darlington Circuit, 408
8.5 napajanje pomoću strujnih tranzistora, 413

8.5.1 napajanje pomoću diskretnih komponenti, 413
8.5.2 napajanje pomoću IC regulatora (3-terminalni regulator), 417
8.5.3 napajanje pomoću tri-terminalnog podesivog regulatora, 421
8.5.4 Regulator visokog napona, 422

8.6 prekidači, 423

8.6.1 Efikasnost prekidačkih regulatora, 425

Sažetak, 425
Problemi, 426

POGLAVLJE 9 - PRAKTIČNI OPERATIVNI POJAČAVAČI

9.0 Uvod, 437
9.1 diferencijalna pojačala, 438

9.1.1 dc Karakteristike prenosa, 438
9.1.2 Common-Mode i Diferencijalni modus, 439
9.1.3 diferencijalno pojačalo sa konstantnim izvorom struje, 442
9.1.4 diferencijalno pojačalo sa ulazom i izlazom sa jednim krajem, 445

9.2 Level Shifters, 451
9.3 Tipično op-pojačalo, 454

9.3.1 Pakiranje, 455
9.3.2 zahtjevi za napajanjem, 456
9.3.3 741 Op-Amp, 456
     Sklopovi prednapona, 457
     Zaštita od kratkog spoja, 457
     Ulazna faza, 458
     Srednja faza, 458
     Izlazna faza, 458

Specifikacije proizvođača 9.4, 459
9.5 Praktične op-ampere, 459

9.5.1 Open-Loop napon napona (G), 460
9.5.2 modifikovan op-amp model, 461
9.5.3 ulazni offset napon (V_io), 461
9.5.4 Input Bias Current (Ibias), 463
9.5.5 odbijanje zajedničkog načina rada, 467
9.5.6 Omjer odbijanja napajanja, 467
9.5.7 izlazna otpornost, 468

9.6 kompjuterska simulacija op-amp krugova, 471
9.7 neinvertirajuće pojačalo, 473

Ulazni i izlazni otpor 9.7.1, 473
9.7.2 napon napona, 475
9.7.3 višestruko-ulazno pojačalo, 478

9.8 Inverting pojačalo, 479

Ulazni i izlazni otpor 9.8.1, 479
9.8.2 napon napona, 480
9.8.3 višestruka ulazna pojačala, 482

9.9 Diferencijalno Sumiranje, 485
9.10 pojačala sa balansiranim ulazima ili izlazima, 489
9.11 spojnica između više ulaza, 492
9.12 Power Audio Op-Amps, 493

9.12.1 Bridge Power Op-Amp, 494
9.12.2 Intercom, 495

Sažetak, 496
Problemi, 496

POGLAVLJE 10 - FREKVENCIJSKO PONAŠANJE TRANSISTORNIH POJAČALA

10.0 Uvod, 509
10.1 niskofrekventni odziv pojačala, 513

10.1.1 niskofrekventni odziv pojačavača emiter-otpornik, 513
10.1.2 dizajn za zadanu karakteristiku frekvencije, 518
10.1.3 niskofrekventni odziv pojačala sa zajedničkim emiterima, 522
10.1.4 niskofrekventni odziv pojačala zajedničkog izvora, 525
10.1.5 niskofrekventni odziv zajedničkog baznog pojačala, 528
10.1.6 niskofrekventni odziv pojačavača emiter-sljedbenik, 529
10.1.7 niskofrekventni odziv pojačavača izvora-sljedbenika, 530

10.2 visokofrekventni tranzistorski modeli, 532

10.2.1 Miller teorema, 533
10.2.2 visokofrekventni BJT model, 534
10.2.3 High-Frequency FET model, 537

10.3 visokofrekventni odziv pojačala, 538

10.3.1 visokofrekventni odziv pojačala sa zajedničkim emiterima, 538
10.3.2 visokofrekventni odziv pojačala zajedničkog izvora, 542
10.3.3 visokofrekventni odziv zajedničkog baznog pojačala, 544
10.3.4 visokofrekventni odziv pojačavača emiter-sljedbenik, 546
10.3.5 visokofrekventni odziv Common-Drain (SF) pojačala, 548
10.3.6 Kaskodo pojačala, 549

Dizajn 10.4 visokofrekventnog pojačala, 550
10.5 Frekvencijski odziv op-amp krugova, 550

10.5.1 Open-Loop op-amp Response554
10.5.2 Phase Shift, 557
10.5.3 Stopa ubijanja, 557
10.5.4 projektovanje pojačala pomoću više op-pojačala, 560
10.5.5 101 pojačalo, 567

Sažetak, 570
Problemi, 571

POGLAVLJE 11 - POVRATNE INFORMACIJE I STABILNOST

11.0 Uvod, 585
11.1 Feedback Amplifier Considerations, 586
11.2 Tipovi povratnih informacija, 587
11.3 Pojačala za povratne informacije, 588

11.3.1 Povratne informacije o struji - Oduzimanje napona za diskretna pojačala, 588
11.3.2 Povratni napon - Oduzimanje struje za diskretna pojačala, 592

11.4 Multistage Feedback Amplifiers, 594
11.5 Povratne informacije u operativnim pojačalima, 595
11.6 Stabilnost povratnih pojačala, 599

11.6.1 sistem stabilnosti i frekventnog odziva, 601
11.6.2 Bode parcele i stabilnost sistema, 605

11.7 Frekvencijski odziv - pojačalo s povratnom spregom, 610

11.7.1 jednopolno pojačalo, 610
11.7.2 Dvopolno pojačalo, 611

11.8 Dizajn tropolnog pojačala sa ekvilajzerom olova, 617
11.9 Phase-Lag Equalizer, 623
11.10 Efekti kapacitivnog opterećenja, 624
11.11 oscilatori, 625

11.11.1 Colpitts i Hartley oscilatori, 625
11.11.2 Wien Bridge Oscillator, 626
11.11.3 Phase Shift Oscillator, 628
11.11.4 Kristalni oscilator, 629
11.11.5 Touch-Tone Generator, 631

Sažetak, 631
Problemi, 633

POGLAVLJE 12 - AKTIVNI FILTERI

12.0 Uvod, 641
12.1 Integratori i diferencijatori, 641
12.2 Active Network Design, 645
12.3 Aktivni filtri, 648

Svojstva i klasifikacija filtera 12.3.1, 649
12.3.2 aktivni filtri prvog reda, 655

12.4 Pojedinačno pojačalo - Opći tip, 666
12.5 klasični analogni filteri, 668

12.5.1 Butterworth Filteri, 669
12.5.2 Chebyshev Filteri, 672

12.6 transformacije, 674

12.6.1 Low-Pass za High-Pass transformaciju, 674
12.6.2 Low-Pass za Band-Pass transformaciju, 675

12.7 Dizajn Butterworth i Chebyshev filtera, 676

Dizajn 12.7.1 niskopropusnog filtera, 677
Redoslijed filtera 12.7.2, 677
Faktor skale parametra 12.7.3, 680
12.7.4 High-Pass filter, 688
12.7.5 Band-Pass i Band-Stop filter dizajn, 690

12.8 Integrirani krugovi, 694

12.8.1 komutirani-kondenzatorski filteri, 695
12.8.2 Šestostruki preklopni kondenzator Butterworth niskopropusni filter, 697

12.9 Zaključne napomene, 699
Sažetak, 699
Problemi, 700

POGLAVLJE 13 - QUASI-LINEAR CIRCUITS

13.0 Uvod, 706
13.1 Ispravljači, 706
13.2 Feedback Limiters, 717
13.3 komparatori, 731
13.4 Schmitt Triggers, 735

13.4.1 Schmitt Triggers with Limiters, 738
13.4.2 Integrisani krug Schmitt Trigger, 744

13.5 konverzija između analognog i digitalnog, 746

13.5.1 digitalno-analogni konvertor, 746
13.5.2 analogno-digitalni pretvarač, 747

Sažetak, 751
Problemi, 752

POGLAVLJE 14 - IMPULIZIRANI TALASI I VREMENSKI KRUGOVI

14.0 Uvod, 760
14.1 High-Pass RC Mreža, 762

14.1.1 Stabilan odziv visoke mreže na pulsni vlak, 766

14.2 stabilan odgovor niskog prolaza RC Mreža za Pulse Train, 771
14.3 diode, 777

14.3.1 Stabilan odziv kruga dioda na pulsni vlak, 777

14.4 Trigger Circuits, 781

14.4.1 Pulse Train Response, 782

14.5 555 tajmer, 783

14.5.1 Oscilator opuštanja, 784
14.5.2 555 kao oscilator, 787
14.5.3 555 kao monostabilni krug, 794

Sažetak, 796
Problemi, 797

POGLAVLJE 15 - DIGITALNE LOGIČKE PORODICE

15.0 Uvod, 805
15.1 Osnovni koncepti digitalne logike, 805

15.1.1 State Definitions - pozitivna i negativna logika, 806
15.1.2 Time-Independent ili Unclocked Logic, 807
15.1.3 Time-Dependent ili Clocked Logic, 807
15.1.4 Elementarne logičke funkcije, 807
15.1.5 Boolean Algebra, 811

15.2 IC Građevinarstvo i pakiranje, 812
15.3 praktična razmatranja u digitalnom dizajnu, 814
15.4 digitalni sklop karakteristika BJT, 817
Porodice 15.5 Bipolarne logike, 818
15.6 tranzistor-tranzistorska logika (TTL), 818

15.6.1 Open Collector Configurations, 820
15.6.2 Active Pull Up, 823
15.6.3 H-TTL i LP-TTL Gates, 828
15.6.4 Schottky TTL Gates, 828
15.6.5 Tri-State Gates, 829
15.6.6 Device Listings, 831

15.7 emiter-spregnuta logika (ECL), 832

15.7.1 Device Listings, 834

15.8 digitalni krug karakteristike FETs, 835

15.8.1 The n-Kanel Enhancement MOSFET, 835
15.8.2 The p-MOSFET, 835

15.9 FET tranzistorske porodice, 836

15.9.1 n-Kanel MOS, 836
15.9.2 p-Kanel MOS, 836

15.10 Komplementarni MOS (CMOS), 837

Analogni prekidač 15.10.1 CMOS, 841
15.10.2 CMOS oglasi i pravila upotrebe, 843

15.11 Poređenje logičkih porodica, 845
Sažetak, 847
Problemi, 848

POGLAVLJE 16 - DIGITALNI INTEGRISANI KRUGOVI

16.0 Uvod, 856
16.1 dekoderi i enkoderi, 857

16.1.1 Selektor / Multiplekser podataka, 860
16.1.2 Keyboard Encoders / Decoders, 862
16.1.3 paritetni generatori / kontroleri, 864

16.2 Drivers and Associated Systems, 864

16.2.1 Liquid Crystal Display (LCD), 867

16.3 Flip-Flops, kvačice i registre pomaka, 868

16.3.1 japanke, 870
16.3.2 Zasuni i uspomene, 875
16.3.3 Shift registri, 877

16.4 brojači, 879

16.4.1 mjerenje frekvencije, 886

16.5 Satovi, 889

16.5.1 kontrolirani oscilator napona, 889

16.6 Memorije, 892

16.6.1 Serial Memories, 892
16.6.2 Random Access Memory (RAM), 895
16.6.3 ROM i PROM, 896
16.6.4 EPROMs, 897

16.7 Više složenih krugova, 899

16.7.1 aritmetička logička jedinica (ALU), 899
16.7.2 Full Adders, 900
Generatori za nošenje 16.7.3 Look-Ahead, 900
16.7.4 Magnitude Comparator, 902

16.8 programabilni logički niz (PAL), 903
16.9 Uvod u probleme, 903

16.9.1 Generisanje slučajnih brojeva, 904
16.9.2 Merenje mehaničkog ugla brzine, 904
16.9.3 Prekidač Hall-Effect, 905
16.9.4 Upotreba vremenskih prozora, 906

16.10 Zaključne napomene, 907
Problemi, 908

PRILOZI
A. Micro-Cap i SPICE, 929
B. Standardne vrijednosti komponenti, 944
C. Tehnički listovi proizvođača, 946
D. Odgovor na odabrane probleme, 985