עיצוב אלקטרוני

מתוך קונספט למציאות

עיצוב אלקטרוני

מתוך קונספט למציאות

קפיצה לדף הראשי של TINA ומידע כללי

ספר מעולה זה נותן לסטודנטים להנדסה ולאנשי מקצוע העוסקים בתחום של המאה ה - 21st את הכלים הדרושים לניתוח ועיצוב מעגלים אלקטרוניים ומערכות אלקטרוניים יעילים. הוא כולל דוגמאות מעגל רבים אשר זמינים כעת ב TINA על ידי קליק של העכבר מן המהדורה האלקטרונית של הספר שפורסם על ידי DesignSoft.

תוכן העניינים

פרק 1: מושגים בסיסיים

פרק 2: מגברים תפעוליים אידאליים

פרק 3: ניתוח מעגל מוליכים למחצה

פרק 4: מעגלי טרנזיסטור צומת דו-קוטבי

פרק 5: מגברי טרנזיסטור צומת דו-קוטבי

פרק 6: מגברי טרנזיסטור עם השפעת שדה

פרק 7: יציבות BIAS של מגברים טרנזיסטורים

פרק 8: מגברי כוח וספקי כוח

פרק 9: מגברים תפעוליים פרקטיים

פרק 10: התנהגות תדרים של מגברי טרנזיסטור

פרק 11: משוב ויציבות

פרק 12: פילטרים פעילים

פרק 13: מעגלים קוואזי-לינאריים

פרק 14: גלי גלישה ומעגלי תזמון

פרק 15: משפחות לוגיות דיגיטליות

פרק 16: מעגלים משולבים דיגיטליים

פרק 1 - מושגים בסיסיים

1.0 מבוא
1.1 היסטוריה, 1
1.2 מצב מוצק מודלים מעגלים, 3
1.3 ליניארי ולא לינארי אלמנטים מעגלים, 4
1.4 אנלוגי לעומת אותות דיגיטליים, 6
1.5 מקורות תלויים, 7
1.6 אפקטי תדר, 8
1.7 ניתוח ועיצוב, 10

1.7.1 השוואה של עיצוב וניתוח, 10
1.7.2 מקור דרישות עיצוב, 10
1.7.3 מה "פתוח סוף" ו "סחר כבוי" מתכוון ?, 11

1.8 סימולציות מחשב, 13
1.9 רכיבי תהליך העיצוב, 14

1.9.1 עקרונות העיצוב, 15
1.9.2 בעיה בהגדרה, 16
1.9.3 חלוקת הבעיה, 17
1.9.4 תיעוד, 17
1.9.5 תרשים סכמטי, 18
1.9.6 רשימת חלקים, 18
1.9.7 רשימות הפעלה ותיעוד אחר, 19
1.9.8 באמצעות מסמכים, 20
1.9.9 עיצוב רשימת הבדיקה, 20
1.9.10 אב טיפוס המעגל, 21

סיכום, 23

פרק 2 - מגברים מבצעיים אידאליים

2.0 מבוא, 24
2.1 אופציונלי Op-Amps, 25

2.1.1 מקורות תלויים, 25
2.1.2 מגבר תפעולי מעגל שווה, 27
2.1.3 שיטת ניתוח, 30

2.2 מגבר הפוכה, 30
2.3 מגבר ללא היפוך, 33
2.4 התנגדות קלט של מעגלים אופטיים, 41
2.5 משולב היפוך ו Inverting Inputs, 44
2.6 עיצוב מעגלים אופטיים, 46
2.7 יישומים נוספים של AMP, 52

2.7.1 מעגל התנגדות שלילית, 52
2.7.2 מחולל הנוכחי תלוי, 53
2.7.3 ממיר זרם-מתח, 54
2.7.4 ממיר מתח לזרם, 55
מגבר היפוך עם עכבות, 2.7.5
2.7.6 יישומי מחשב אנלוגי, 57
2.7.7 ללא היפוך מילר אינטגרטור, 59

סיכום, 60
בעיות, 60

פרק 3 - ניתוח מעגלי מוליכים למחצה

3.0 מבוא, 70
3.1 תורת מוליכים למחצה, 71

3.1.1 הולכה בחומרים, 73
3.1.2 מוליך בחומרים מוליכים למחצה, 75
3.1.3 מבנה גבישי, 76
3.1.4 דור רקומבינציה של אלקטרונים וחורים, 78
מסוממים 3.1.5 סמיקונדקטורים, 79
3.1.6 nסוג-מוליך למחצה, 80
3.1.7 pסוג-מוליך למחצה, 80
3.1.8 ריכוז הספק, 80
3.1.9 עודפי ספקים, 82
3.1.10 רקומבינציה ו דור של עודפי ספקים, 82
3.1.11 תחבורה של זרם חשמלי, 83
3.1.12 דיפוזיה של ספקים, 83
3.1.13 להיסחף בשדה חשמלי, 84

3.2 מוליכים למחצה דיודות, 87

3.2.1 דיודה בנייה, 89
3.2.2 הקשר בין זרם דיודה לבין דיודה מתח, 90
3.2.3 מבצע דיודה, 92
3.2.4 טמפרטורה אפקטים, 93
3.2.5 דיודה מודלים מעגלים שווה, 95
3.2.6 דיודה מעגל ניתוח, 96
ניתוח גרפי, 96
קירוב ליניארי בקירוב, 99
3.2.7 כוח טיפול יכולת, 103
קיבולת דיודה 3.2.8, 104

3.3 תיקון, 104

3.3.1 תיקון גל חצי, 105
3.3.2 תיקון מלא גל, 106
סינון 3.3.3, 107
3.3.4 מתח הכפלת מעגל, 110

3.4 דיודות זנר, 112

3.4.1 Zener הרגולטור, 113
3.4.2 Zener דיודות מעשיות ותקנה אחוז, 117

3.5 קליפרס ו Clampers, 119

3.5.1 קליפרס, 119
3.5.2 Clampers, 124

3.6 מעגלים אופטיים שמכילים דיודות, 127
סוגים חלופיים של דיודות, 3.7

3.7.1 דיודות שוטקי, 129
3.7.2 דיודות פולטות אור (LED), 130
3.7.3 תמונה דיודות, 131

3.8 מפרט התעשיינים, 132
סיכום, 133
בעיות, 134

פרק 4 - מעברי טרנזיסטור של יחידת ביפולאר

4.0 מבוא, 149
4.1 מבנה טרנזיסטורים דו קוטביים, 149
4.2 גדול אותות דגם BJT, 153
4.3 הגזירה של אותות קטנים ac מודלים, 154
4.4 אות שני יציאות קטנות ac מודלים, 156
4.5 מאפיין עקומות, 158
4.6 דפי נתונים של היצרנים עבור BJT, 160
4.7 BJT מודלים עבור סימולציות מחשב, 161
4.8 תצורות מגבר יחיד, שלב 164
4.9 תעדוף של מגברי שלב אחד, 166
שיקולי כוח 4.10, 169

4.10.1 גזירת משוואות הספק, 170

4.11 ניתוח ועיצוב של מגבר מתח מעגלים Bias, 172

4.11.1 ניתוח נוהל, 172
4.11.2 עיצוב נוהל, 177
4.11.3 מגבר מקורות צריכת חשמל, 183
4.11.4 בחירת רכיבים, 184

4.12 ניתוח ועיצוב של מגבר הנוכחי מעגלים Bias, 184
XNXX ליניאריות של צומת דו קוטבית טרנזיסטורים
4.14 On-Off מאפייני מעגלים BJT, 190
4.15 ייצור מעגלים משולבים, 192

XNXX טרנזיסטורים ודיודות, 4.15.1
4.15.2 נגדים, 193
4.15.3 קבלים, 193
טרנזיסטור לרוחב 4.15.4, 194

סיכום, 194
בעיות, 195

פרק 5 - מגברי טרנזיסטור של ביפולר

5.0 מבוא, 207
5.1 מגבר Emitter משותף, 208

5.1.1 רווח עכברוש הנוסחה, 208
5.1.2 התנגדות קלט, R_in, 209
5.1.3 רווח נוכחי, א_i, 210
5.1.4 מתח מתח, א_v, 210
התנגדות יציאת 5.1.5, R_o, 211

5.2. נפוץ emitter עם פולט נגד (מגבר resitter-emitter), 213

5.2.1 התנגדות קלט, R_in, 213
5.2.2 רווח נוכחי, א_i, 215
5.2.3 מתח מתח, א_v, 215
התנגדות יציאת 5.2.4, R_o, 215

5.3 מגבר קולט-קולט (פולט-מגבר), 224

5.3.1 התנגדות קלט, R_in, 224
5.3.2 רווח נוכחי, א_i, 225
5.3.3 מתח מתח, א_v, 225
התנגדות יציאת 5.3.4, R_o, 226

5.4 מגבר Base-Base, 230

5.4.1 התנגדות קלט, R_in, 231
5.4.2 רווח נוכחי, א_i, 231
5.4.3 מתח מתח, א_v, 232
התנגדות יציאת 5.4.4, R_o, 232

5.5 מגבר טרנזיסטור יישומים, 236
5.6 שלב ספליטר, 237
5.7 מגבר צימוד, 238

5.7.1 קיבולי קיבול, 238
5.7.2 צימוד ישיר, 238
5.7.3 צימוד שנאי, 241
5.7.4 צימוד אופטי, 243

5.8 ניתוח מגבר multistage, 245
5.9 תצורה Cascode, 250
5.10 מקורות שוטפים ועומסים פעילים, 252

5.10.1 מקור פשוט פשוט, 252
5.10.2 מקור זרם, 253
5.10.3 וילסון מקור נוכחי, 256
5.10.4 מקורות מרובים מרובים באמצעות מראות הנוכחי, 258

סיכום, 259
בעיות, 262

פרק 6 - מגברי טרנזיסטור הפועלים במגרש

6.0 מבוא, 277
6.1 יתרונות וחסרונות של FETs, 278
6.2 מתכת אוקסיד מוליך למחצה FET (MOSFET), 279

6.2.1 שיפור מצב MOSFET תכונות מסוף, 281
6.2.2 דלדול במצב MOSFET, 284
6.2.3 גדול אות שווה מעגל, 287
6.2.4 קטן אותות דגם של MOSFET, 287

6.3 צומת שדה אפקט טרנזיסטור (JFET), 290

6.3.1 JFET גיוון מתח אל מקור, 293
מאפייני העברה, 6.3.2
6.3.3 JFET קטן האות ac דגם, 296

6.4 FET מגבר תצורות ו תעדוף, 299

6.4.1 מעקוף חד צדדי של רכיבי MOSFET, 299

6.5 MOSFET מעגלים משולבים, 302

XTUMX תעדוף של מעגלים משולבים MOSFET, 6.5.1
6.5.2 אפקט גוף, 305

השוואה בין MOSFET ל JFET, 6.6
6.7 FET מודלים עבור סימולציות מחשב, 308
מגברי FET 6.8 - תצורות קנוניקל, 312
6.9 FET מגבר ניתוח, 314

6.9.1 מגבר (ומגבר מקור) מגבר, 314
6.9.2 מגבר CG, 319
6.9.3 מגבר התקליטור (SF), 323

6.10 FET מגבר עיצוב, 326

6.10.1 מגבר CS, 326
6.10.2 מגבר התקליטורים, 336
6.10.3 מגבר אתחול SF, 340

6.11 התקנים אחרים, 343

6.11.1 מתכת מוליכים למחצה גדר טרנזיסטור, 343
6.11.2 VMOSFET, 344
XNXX אחרים MOS התקנים, 6.10.3

סיכום, 345
בעיות, 346

פרק 7 - יציבות ביאס של מגברי טרנזיסטור

7.0 מבוא, 358
7.1 סוגי תעדוף, 358

7.1.1 משוב נוכחי Biasing, 359
7.1.2 מתח ותעדוף נוכחי, 360

7.2 השפעות שינויים בפרמטרים - יציבות הטיה, 362

7.2.1 תצורת CE, 363
7.2.2 תצורת EF, 369

פיצוי דיודות 7.3, 372
7.4 עיצוב עבור מגבר BJT יציבות יציבות, 374
7.5 FET טמפרטורה אפקטים, 375
7.6 צמצום וריאציות טמפרטורה, 377
סיכום, 379
בעיות, 380

פרק 8 - מגברי כוח ואספקת כוח

8.0 מבוא, 384
8.1 חוגים של מגברים, 384

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

8.2 מגברים מגבר הספק - Class-A מבצע, 389

8.2.1, מגבר מצמד, 389
8.2.2 מצמידים כוח מגבר, 391

8.3 מעגלים מגבר כוח - מבצע Class-B, 395

8.3.1 סימטריה משלימה Class-B ו- AB כוח מגבר, 395
8.3.2 פיצוי משולב דימטום סימטריה Class B-Amps (CSDC), 398
8.3.3 חישובי כוח עבור מגבר P-Pull Pull-Push, 401

8.4 דרלינגטון מעגל, 408
8.5 ספק כוח באמצעות טרנזיסטורים כוח, 413

8.5.1 ספק כוח באמצעות רכיבים נפרדים, 413
8.5.2 ספק כוח באמצעות רגולטור IC (שלוש מסוף הרגולטור), 417
8.5.3 ספק כוח באמצעות שלושה טרמינל מתכוונן רגולטור, 421
8.5.4, זרם גבוה יותר, 422

8.6 החלפת הרגולטורים, 423

8.6.1 יעילות של הרגולטורים מיתוג, 425

סיכום, 425
בעיות, 426

פרק 9 - מגברים מבצעיים מעשיים

9.0 מבוא, 437
מגברים דיפרנציאלים 9.1, 438

9.1.1 dc מאפייני העברה, 438
9.1.2 מצב משותף ו-הפרש מצב רווחים, 439
9.1.3 מגבר דיפרנציאלי עם מקור זרם קבוע, 442
9.1.4 מגבר דיפרנציאלי עם קלט חד פעמי ותפוקה, 445

משדרי רמת 9.2, 451
9.3 אופייני אופ-Amp, 454

9.3.1 אריזה, 455
9.3.2 דרישות צריכת חשמל, 456
9.3.3 741 אופ-Amp, 456
     מעגלי טיה, 457
     הגנת מעגלים קצרים, 457
     שלב קלט, 458
     שלב ביניים, 458
     שלב פלט, 458

9.4 מפרט התעשיינים, 459
9.5 אופציונלי Op-Amps, 459

9.5.1 רווח מתח לולאה פתוח (G), 460
9.5.2 שינוי דגם Op-Amp, 461
9.5.3 כניסת היסט אופסט (V_io), 461
9.5.4 קלט Bias הנוכחי (Ibias), 463
9.5.5 דחיית מצב משותף, 467
9.5.6 ספק כוח דחיית יחס, 467
התנגדות יציאת 9.5.7, 468

9.6 מחשב סימולציה של מעגלים אופטיים, 471
9.7 מגבר ללא היפוך, 473

9.7.1 קלט והתנגדות פלט, 473
9.7.2 מתח מתח, 475
9.7.3 מספר רב של מגבר קלט, 478

9.8 מגבר היפוך, 479

9.8.1 קלט והתנגדות פלט, 479
9.8.2 מתח מתח, 480
9.8.3 מגברים מרובים קלט, 482

9.9 דיפרנציאל סיכום, 485
מגברי 9.10 עם תשומות או תפוקות מאוזנות, 489
9.11 צימוד בין מספר כניסות, 492
9.12 אודיו Power-Amps, 493

9.12.1 כוח Power-Amp, 494
9.12.2 אינטרקום, 495

סיכום, 496
בעיות, 496

פרק 10 - התנהגות מקוונת של מגברים טרנזיסטורים

10.0 מבוא, 509
10.1 תגובה בתדר נמוך של מגברים, 513

10.1.1 תגובה נמוכה תדר של מגבר הנגד פולט, 513
10.1.2 עיצוב עבור תדירות נתון מאפיין, 518
10.1.3 תגובה נמוכה תדר של מגבר Emitter משותף, 522
10.1.4 תגובה נמוכה תדר של מגבר מקור משותף, 525
10.1.5 תגובה נמוכה תדר של מגבר Base-Base, 528
10.1.6 תגובה נמוכה תדר של מגבר פולט-פולט, 529
10.1.7 תגובת תדר נמוך של מגבר מקור-העוקב, 530

10.2 תדירות גבוהה טרנזיסטור מודלים, 532

משפט מילר, 10.2.1
10.2.2 תדר גבוה דגם BJT, 534
10.2.3 תדר גבוה דגם FET, 537

10.3 תגובה בתדר גבוה של מגברים, 538

10.3.1 תגובה בתדר גבוה של מגבר פולט משותף, 538
10.3.2 תגובה בתדר גבוה של מגבר מקור משותף, 542
10.3.3 תגובה בתדר גבוה של מגבר Base-Base, 544
10.3.4 תגובה בתדירות גבוהה של מגבר פולט פולט, 546
10.3.5 תגובה בתדר גבוה של מגבר נפוץ (SF), 548
מגברי קסוד 10.3.6, 549

10.4 מגבר בתדר גבוה, 550
תגובת תדר 10.5 של מעגלים אופטיים, 550

10.5.1 פתח את הלולאה OP-Amp Response554
10.5.2 שלב שינוי, 557
10.5.3 קצב שינוי, 557
10.5.4 עיצוב מגברים באמצעות Multi-Amps, 560
10.5.5 101 מגבר, 567

סיכום, 570
בעיות, 571

פרק 11 - משוב ויציבות

11.0 מבוא, 585
11.1 משוב מגבר שיקולים, 586
11.2 סוגי משוב, 587
11.3 משוב מגברים, 588

11.3.1 משוב זרם - חיסור מתח עבור מגברים בדידים, 588
11.3.2 משוב מתח - חיסור זרם עבור מגברים בדידים, 592

מגברים משוב
11.5 משוב במגברים תפעוליים, 595
11.6 יציבות מגברים משוב, 599

11.6.1 יציבות מערכת ותגובת תדר, 601
11.6.2 BOD מגרשים ויציבות המערכת, 605

11.7 תגובת תדרים - מגבר משוב, 610

11.7.1 מגבר חד קוטבי, 610
11.7.2 מגבר דו-קוטבי, 611

11.8 עיצוב של מגבר בעל שלושה מוטות עם אקולייזר עופרת, 617
11.9 שלב- LEG אקולייזר, 623
11.10 ההשפעות של טעינה קיבולי, 624
מתנדים 11.11, 625

11.11.1 קולפיטס ו מתנדים הארטלי, 625
XNXX גשר וינה מתנד, 11.11.2
11.11.3 שלב משמרת מתנד, 628
11.11.4 מתנד קריסטל, 629
11.11.5 מגע גנרטור, 631

סיכום, 631
בעיות, 633

פרק 12 - פילטרים פעילים

12.0 מבוא, 641
12.1 אינטגרטורים ו Differentiators, 641
12.2 Active Network עיצוב, 645
מסננים אקטיביים של 12.3, 648

12.3.1 מסנן מאפיינים סיווג, 649
12.3.2 מסננים פעילים מסדר ראשון, 655

12.4 מגבר יחיד - סוג כללי, 666
מסננים אנלוגיים קלאסיים, 12.5

מסנני 12.5.1 מסננים, 669
מסננים 12.5.2 Chebyshev, 672

12.6 טרנספורמציות, 674

12.6.1 נמוך לעבור גבוהה לעבור טרנספורמציה, 674
12.6.2 נמוך לעבור להמרת מעבר טרנספורמציה, 675

12.7 עיצוב של מסננים Butterworth ו Chebyshev, 676

12.7.1 נמוך לעבור מסנן עיצוב, 677
12.7.2 מסנן הזמנה, 677
12.7.3 סולם פקטור פקטור, 680
מסנן High-Pass 12.7.4, 688
12.7.5 הלהקה לעבור ו Band- עצור מסנן עיצוב, 690

מסנני מעגלים משולבים, 12.8

מסנני 12.8.1 - מסננים, 695
12.8.2 מסדר החלפת בקוטר נמוך מסדר, מס '6, מס' 697

12.9 הערות סיכום, 699
סיכום, 699
בעיות, 700

פרק 13 - מעגלים קצרים לינאריים

13.0 מבוא, 706
13.1 מיישרים, 706
13.2 משוב מגבילים, 717
13.3 השוואות, 731
13.4 שמיט Triggers, 735

13.4.1 Schmitt מפעילה עם מגבילים, 738
13.4.2 מעגל משולב Schmitt טריגר, 744

13.5 המרה בין אנלוגי דיגיטלי, 746

13.5.1 ממיר דיגיטלי ל אנלוגי, 746
13.5.2 ממיר אנלוגי ל - דיגיטלי, 747

סיכום, 751
בעיות, 752

פרק 14 - גלי גלישה ומעגלי תזמון

14.0 מבוא, 760
14.1 גבוהה לעבור RC רשת, 762

14.1.1 יציב תגובה המדינה גבוהה לעבור לרשת לדופק רכבת, 766

14.2 תגובה מצב יציב נמוך לעבור RC רשת לדופק רכבת, 771
14.3 דיודות, 777

14.3.1 תגובה מצב יציב של מעגל דיודה לדופק הרכבת, 777

14.4 מעגלים טריגר, 781

14.4.1 תגובה דופק הרכבת, 782

14.5 טיימר 555, 783

14.5.1 מתנד הרפיה, 784
14.5.2 555 כמו מתנד, 787
14.5.3 כמו מעגל מונוסטאבל, 555

סיכום, 796
בעיות, 797

פרק 15 - משפחות לוגיות דיגיטליות

15.0 מבוא, 805
15.1 מושגים בסיסיים של לוגיקה דיגיטלית, 805

15.1.1 הגדרות מדינה - לוגיקה חיובית ושלילית, 806
15.1.2 זמן עצמאי או Unclocked ההיגיון, 807
15.1.3 תלוי זמן או Loged Logic, 807
15.1.4 היסודות פונקציות לוגיות, 807
אלגברה בוליאנית 15.1.5, 811

15.2 IC בנייה ואריזה, 812
15.3 שיקולים מעשיים בעיצוב דיגיטלי, 814
תכונות מעגל דיגיטלי של BJTs, 15.4
15.5 משפחות ההיגיון הדו קוטבי, 818
15.6 טרנזיסטור טרנזיסטור לוגיקה (TTL), 818

15.6.1 Open Collector תצורות, 820
15.6.2 פעיל להרים, 823
15.6.3 H-TTL ו- LP-TTL גייטס, 828
XTUMX Schottky TTL גייטס, 15.6.4
15.6.5 Tri-State שערים, 829
15.6.6 רשימת מכשירים, 831

15.7 פליטה מצמידים לוגיקה (ECL), 832

15.7.1 רשימת מכשירים, 834

15.8 מאפיינים מעגלים דיגיטליים של FETs, 835

15.8.1 n-MannFET שיפור MANNFET, 835
15.8.2 p-שיפור ערוץ MOSFET, 835

15.9 FET משפחות טרנזיסטור, 836

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

15.10 משלימה MOS (CMOS), 837

מתג 15.10.1 CMOS אנלוגי, 841
15.10.2 רשימת מכשירי CMOS וכללי שימוש, 843

השוואה בין משפחות ההיגיון, 15.11
סיכום, 847
בעיות, 848

פרק 16 - מעגלים משולבים דיגיטליים

16.0 מבוא, 856
16.1 מפענחים ואנקודרים, 857

16.1.1 בורר נתונים / מרבב, 860
16.1.2 מקלדת אנקודרים / מפענחים, 862
16.1.3 זוגיות גנרטורים / דמקה, 864