電子設計

概念から現実へ

電子設計

概念から現実へ
電子デザイン - 概念から現実へ、4th電子版

電子デザイン - 概念から現実へ
マーティンS.ローデン、ゴードンL.カーペンターとウィリアムR.ウィーザーマン
4th電子版

この優秀な本は、21st世紀の工学の学生と実践の専門家に効率的な電子回路とシステムを分析して設計するのに必要なツールを与えます。 それはDesignSoftによって出版された本の電子版からマウスのクリックによってTINAで現在利用可能である多くの回路例を含みます。

目次

章1:基本コンセプト

章2:理想的なオペアンプ

章3:半導体ダイオード回路解析

第4章:バイポーラ接合トランジスタ回路

第5章:バイポーラ接合トランジスタ・アンプ

章6:電界効果トランジスタ増幅器

チャプター7:トランジスターアンプのバイアス安定性

章8:パワーアンプと電源

章9:実用的なオペアンプ

章10:トランジスターアンプの頻度行動

章11:フィードバックと安定性

チャプター12:アクティブフィルタ

チャプター13:準線形回路

章14:パルス波形とタイミング回路

章15:デジタル論理ファミリー

章16:デジタル統合回路

章1 - 基本コンセプト
1.0はじめに
1.1の歴史、1
1.2ソリッドステート回路モデル、3
1.3線形および非線形回路要素、4
1.4アナログ対デジタル信号、6
1.5依存ソース、7
1.6周波数エフェクト、8
1.7分析とデザイン、10
設計と解析の1.7.1、10
1.7.2設計要件の起源、10
1.7.3「オープンエンド」と「トレードオフ」の意味は?、11
1.8コンピューターシミュレーション、13
設計プロセスの1.9コンポーネント、14
1.9.1デザインの原則、15
1.9.2問題定義、16
問題を細分化する1.9.3、17
1.9.4ドキュメント、17
1.9.5スケマティックダイアグラム、18
1.9.6パーツリスト、18
1.9.7ランニングリストとその他のドキュメント、19
文書を使用する1.9.8、20
1.9.9設計チェックリスト、20
1.9.10回路のプロトタイピング、21
サマリー、23
章2 - 理想的なオペアンプ
2.0の紹介、24
2.1理想オペアンプ、25
2.1.1依存ソース、25
2.1.2オペアンプ等価回路、27
2.1.3分析メソッド、30
2.2反転アンプ、30
2.3非反転アンプ、33
オペアンプ回路の2.4入力抵抗、41
2.5反転および非反転入力、44
オペアンプ回路の2.6設計、46
2.7その他のオペアンプアプリケーション、52
2.7.1負性インピーダンス回路、52
2.7.2従属電流ジェネレータ、53
2.7.3電流 - 電圧コンバータ、54
2.7.4電圧 - 電流コンバータ、55
インピーダンス付き2.7.5反転アンプ、56
2.7.6アナログコンピュータアプリケーション、57
2.7.7非反転ミラー積分器、59
サマリー、60
問題、60
章3 - 半導体ダイオード回路解析
3.0の紹介、70
3.1半導体の理論、71
材料における3.1.1伝導、73
半導体材料における3.1.2伝導、75
3.1.3結晶構造、76
3.1.4の生成と電子と正孔の再結合、78
3.1.5ドープ半導体、79
3.1.6 n型半導体、80
3.1.7 p型半導体、80
3.1.8キャリア濃度、80
3.1.9超過キャリア、82
3.1.10組換えと過剰キャリアの生成、82
3.1.11電流トランスポート、83
3.1.12キャリアの拡散、83
3.1.13電場のドリフト、84
3.2半導体ダイオード、87
3.2.1ダイオード構造、89
ダイオード電流とダイオード電圧の間の3.2.2関係、90
3.2.3ダイオード動作、92
3.2.4温度効果、93
3.2.5ダイオード等価回路モデル、95
3.2.6ダイオード回路解析、96
グラフィカル分析、96
区分線形近似、99
3.2.7パワーハンドリング機能、103
3.2.8ダイオード容量、104
3.3整流、104
3.3.1半波長整流、105
3.3.2全波整流、106
3.3.3フィルタリング、107
3.3.4電圧ダブリング回路、110
3.4ツェナーダイオード、112
3.4.1ツェナーレギュレータ、113
3.4.2実用ツェナーダイオードとパーセント規制、117
3.5クリッパーとクランパー、119
3.5.1クリッパーズ、119
3.5.2クランパー、124
ダイオードを含む3.6オペアンプ回路、127
3.7ダイオードの代替タイプ、129
3.7.1ショットキーダイオード、129
3.7.2発光ダイオード(LED)、130
3.7.3フォトダイオード、131
3.8メーカーの仕様、132
サマリー、133
問題、134
章4 - バイポーラ接合トランジスタ回路
4.0の紹介、149
バイポーラトランジスタの4.1構造、149
4.2大信号BJTモデル、153
小信号の4.3導出 ac モデル、154
4.4 2ポート小信号 ac モデル、156
4.5特性曲線、158
4.6メーカーのBJT用データシート、160
コンピュータシミュレーションのための4.7 BJTモデル、161
4.8シングルステージアンプ構成、164
単段アンプの4.9バイアス、166
4.10の電源に関する考慮事項、169
4.10.1による電力方程式の導出、170
4.11電圧アンプバイアス回路の解析と設計、172
4.11.1分析手順、172
4.11.2デザイン手順、177
4.11.3アンプ電源、183
コンポーネントの4.11.4選択、184
電流アンプバイアス回路の4.12解析と設計、184
バイポーラ接合トランジスタの非線形性4.13
BJT回路の4.14オンオフ特性190
4.15集積回路製造、192
4.15.1トランジスタとダイオード、192
4.15.2レジスタ、193
4.15.3コンデンサ、193
4.15.4ラテラルトランジスタ、194
サマリー、194
問題、195

章5 - バイポーラ接合トランジスタ・アンプ
5.0の紹介、207
5.1コモンエミッタアンプ、208
5.1.1ゲインインピーダンス式、208
5.1.2入力抵抗、Rin、209
5.1.3電流ゲイン、Ai、210
5.1.4電圧ゲイン、Av、210
5.1.5出力抵抗、Ro、211
5.2 エミッタ抵抗付きコモンエミッタ(エミッタ抵抗アンプ)、213
5.2.1入力抵抗、Rin、213
5.2.2電流ゲイン、Ai、215
5.2.3電圧ゲイン、Av、215
5.2.4出力抵抗、Ro、215
5.3コモンコレクタ(エミッタフォロワ)アンプ、224
5.3.1入力抵抗、Rin、224
5.3.2電流ゲイン、Ai、225
5.3.3電圧ゲイン、Av、225
5.3.4出力抵抗、Ro、226
5.4コモンベースアンプ、230
5.4.1入力抵抗、Rin、231
5.4.2電流ゲイン、Ai、231
5.4.3電圧ゲイン、Av、232
5.4.4出力抵抗、Ro、232
5.5トランジスタアンプアプリケーション、236
5.6フェーズスプリッタ、237
5.7アンプカップリング、238
5.7.1容量カップリング、238
5.7.2ダイレクトカップリング、238
5.7.3トランスカップリング、241
5.7.4光カップリング、243
5.8多段アンプ解析、245
5.9カスコード構成、250
5.10電流源とアクティブ負荷、252
5.10.1単純な電流源、252
5.10.2ワイドラー電流源、253
5.10.3ウィルソン電流源、256
カレントミラーを使用した5.10.4複数電流源、258
サマリー、259
問題、262
章6 - 電界効果トランジスタ増幅器
6.0の紹介、277
6.1 FETの長所と短所、278
6.2金属酸化膜半導体FET(MOSFET)、279
6.2.1エンハンスメントモードMOSFET端子特性、281
6.2.2空乏モードMOSFET、284
6.2.3大信号等価回路、287
6.2.4 MOSFETの小信号モデル、287
6.3接合型電界効果トランジスタ(JFET)、290
6.3.1 JFETゲート - ソース間電圧変動、293
6.3.2 JFETの伝達特性、293
6.3.3 JFET小信号 ac モデル、296
6.4 FETアンプの構成とバイアス、299
6.4.1ディスクリートコンポーネントMOSFETバイアス、299
6.5 MOSFET集積回路、302
MOSFET集積回路の6.5.1バイアス、303
6.5.2ボディエフェクト、305
6.6 MOSFETとJFET、306の比較
計算機シミュレーション用の6.7 FETモデル、308
6.8 FETアンプ - Canonical Configurations、312
6.9 FETアンプ解析、314
6.9.1 CS(およびソース抵抗)アンプ、314
6.9.2 CGアンプ、319
6.9.3 CD(SF)アンプ、323
6.10 FETアンプ設計、326
6.10.1 CSアンプ、326
6.10.2 CDアンプ、336
6.10.3 SFブートストラップアンプ、340
6.11その他の機器、343
6.11.1金属半導体バリア接合トランジスタ、343
6.11.2 VMOSFET、344
6.10.3その他のMOSデバイス、344
サマリー、345
問題、346
章7 - トランジスタアンプのバイアス安定性
7.0の紹介、358
7.1タイプのバイアス、358
7.1.1電流フィードバックバイアス、359
7.1.2電圧および電流バイアス、360
パラメータ変更の7.2効果 - バイアス安定性、362
7.2.1 CE構成、363
7.2.2 EF構成、369
7.3ダイオード補償、372
BJTアンプバイアス安定性のための7.4設計、374
7.5 FET温度効果、375
7.6温度変化を減らす、377
サマリー、379
問題、380

章8 - パワーアンプと電源

8.0の紹介、384
8.1クラスのアンプ、384
8.1.1クラスA操作、385
8.1.2クラスB操作、385
8.1.3クラスAB操作、387
8.1.4クラスC操作、388
8.2パワーアンプ回路 - クラスA動作、389
8.2.1誘導結合アンプ、389
8.2.2トランス結合パワーアンプ、391
8.3パワーアンプ回路 - クラスB動作、395
8.3.1相補型対称クラスBおよび-ABパワーアンプ、395
8.3.2ダイオード補償相補型クラスBパワーアンプ(CSDC)、398
クラスBプッシュプル増幅器8.3.3の401電力計算
8.4ダーリントンサーキット、408
パワートランジスタを使用した8.5電源、413
ディスクリート部​​品を使用した8.5.1電源、413
ICレギュレータ(3端子レギュレータ)を使用した8.5.2電源、417
3端子可変レギュレータ8.5.3を使用した421電源
8.5.4大電流レギュレータ、422
8.6スイッチングレギュレータ、423
スイッチングレギュレータの8.6.1効率、425
サマリー、425
問題、426

章9 - 実用的なオペアンプ
9.0の紹介、437
9.1差動アンプ、438
9.1.1 dc 伝達特性、438
9.1.2コモンモードゲインとディファレンシャルモードゲイン、439
9.1.3定電流源付き差動アンプ、442
シングルエンド入出力付き9.1.4差動アンプ、445
9.2レベルシフタ、451
9.3標準オペアンプ、454
9.3.1包装、455
9.3.2の電源要件、456
9.3.3 741オペアンプ、456
バイアス回路、457
短絡保護、457
入力ステージ、458
中間ステージ、458
出力段、458
9.4メーカーの仕様、459
9.5実用オペアンプ、459
9.5.1開ループ電圧利得(G)、460
9.5.2修正オペアンプモデル、461
9.5.3入力オフセット電圧(Vio)、461
9.5.4入力バイアス電流(Ibias)、463
9.5.5コモンモード除去、467
9.5.6電源除去比、467
9.5.7出力抵抗、468
オペアンプ回路の9.6計算機シミュレーション、471
9.7非反転アンプ、473
9.7.1入力および出力抵抗、473
9.7.2電圧ゲイン、475
9.7.3多入力アンプ、478
9.8反転アンプ、479
9.8.1入力および出力抵抗、479
9.8.2電圧ゲイン、480
9.8.3マルチ入力アンプ、482
9.9差分合計、485
バランスのとれた入力または出力を持つ9.10アンプ、489
複数入力間の9.11カップリング、492
9.12パワーオーディオオペアンプ、493
9.12.1ブリッジパワーオペアンプ、494
9.12.2インターホン、495
サマリー、496
問題、496
章10 - トランジスターアンプの頻度行動
10.0の紹介、509
10.1アンプの低周波応答、513
エミッタ抵抗増幅器10.1.1の低周波応答
与えられた周波数特性のための10.1.2設計、518
コモンエミッタアンプ10.1.3の低周波応答
コモンソースアンプ10.1.4の低周波応答
コモンベースアンプ10.1.5の低周波応答
10.1.6エミッタフォロワアンプ529の低周波応答
10.1.7ソースフォロアアンプ530の低周波応答
10.2高周波トランジスタモデル、532
10.2.1ミラー定理、533
10.2.2高周波BJTモデル、534
10.2.3高周波FETモデル537
10.3アンプの高周波応答、538
コモンエミッタアンプ10.3.1の高周波応答
10.3.2コモンソースアンプ542の高周波応答
コモンアンプ10.3.3の高周波応答
10.3.4エミッタフォロワアンプ546の高周波応答
10.3.5コモンドレイン(SF)アンプの高周波応答548
10.3.6カスコードアンプ、549
10.4高周波アンプ設計、550
オペアンプ回路の10.5周波数応答、550
10.5.1開ループオペアンプレスポンス554
10.5.2位相シフト、557
10.5.3スルーレート、557
複数のオペアンプを使用した10.5.4設計アンプ、560
10.5.5 101アンプ、567
サマリー、570
問題、571
章11 - フィードバックと安定性
11.0の紹介、585
11.1フィードバックアンプの考慮事項、586
11.2フィードバックの種類、587
11.3フィードバックアンプ、588
11.3.1電流フィードバック - ディスクリートアンプ用電圧減算、588
11.3.2電圧フィードバック - ディスクリートアンプの電流減算、592
11.4多段フィードバックアンプ、594
オペアンプでの11.5フィードバック、595
フィードバックアンプの安定性、11.6
11.6.1システムの安定性と周波数応答、601
11.6.2ボード線図とシステム安定性、605
11.7周波数応答 - フィードバックアンプ、610
11.7.1単極アンプ、610
11.7.2 2極アンプ、611
鉛等化器付き3極アンプ11.8の617設計
11.9位相遅れイコライザー、623
容量性負荷の11.10効果、624
11.11オシレータ、625
コルピッツとハートレイ発振器、11.11.1
11.11.2ウィーンブリッジオシレータ、626
位相シフト発振器、11.11.3
水晶発振器、11.11.4
11.11.5タッチトーンジェネレータ、631
サマリー、631
問題、633
章12 - アクティブフィルタ
12.0の紹介、641
12.1積分器および微分器、641
12.2アクティブネットワークデザイン、645
12.3アクティブフィルタ、648
12.3.1フィルタのプロパティと分類、649
12.3.2 1次アクティブフィルタ、655
12.4シングルアンプ - 一般的なタイプ、666
12.5クラシックアナログフィルター、668
12.5.1バターワースフィルター、669
12.5.2チェビシェフフィルタ、672
12.6変換、674
12.6.1ローパスからハイパスへの変換、674
12.6.2ローパスからバンドパスへの変換、675
バターワースおよびチェビシェフフィルタの12.7設計、676
12.7.1ローパスフィルター設計、677
12.7.2フィルタ次数、677
12.7.3パラメータスケールファクタ、680
12.7.4ハイパスフィルター、688
12.7.5バンドパスおよびバンドストップフィルター設計、690
12.8集積回路フィルタ、694
12.8.1スイッチトキャパシタフィルタ、695
12.8.2 6次スイッチトキャパシタバターワースローパスフィルタ、697
12.9おわりに、699
サマリー、699
問題、700
章13 - 準線形回路
13.0の紹介、706
13.1整流器、706
13.2フィードバックリミッター、717
13.3コンパレータ、731
13.4シュミットトリガ、735
13.4.1シュミットトリガーリミッター、738
13.4.2集積回路シュミットトリガ、744
アナログとデジタル間の13.5変換、746
13.5.1デジタル - アナログコンバータ、746
13.5.2アナログ - デジタルコンバータ、747
サマリー、751
問題、752

章14 - パルス波形とタイミング回路
14.0の紹介、760
14.1ハイパス RC ネットワーク、762
14.1.1パルス列に対するハイパスネットワークの定常応答766
14.2定常応答ローパス RC パルス列車へのネットワーク、771
14.3ダイオード、777
14.3.1パルス列に対するダイオード回路の定常応答777
14.4トリガ回路、781
14.4.1パルス列応答、782
14.5 555タイマー、783
リラクゼーションオシレータ、14.5.1
14.5.2オシレータとしての555、787
14.5.3単安定回路としての555、794
サマリー、796
問題、797

章15 - デジタル論理ファミリ
15.0の紹介、805
15.1デジタルロジックの基本概念、805
15.1.1状態の定義 - 正論理と負論理、806
15.1.2時間非依存または非ロック論理、807
15.1.3時間依存またはクロックロジック、807
15.1.4基本ロジック関数、807
15.1.5ブール代数、811
15.2 ICの構造および包装、812
デジタルデザインにおける15.3の実際的な考慮事項、814
BJTのデジタル回路特性15.4
15.5バイポーラロジックファミリ、818
15.6トランジスタトランジスタロジック(TTL)、818
15.6.1オープンコレクタ設定、820
15.6.2アクティブプルアップ、823
15.6.3 H-TTLおよびLP-TTLゲート、828
15.6.4ショットキーTTLゲート、828
15.6.5トライステートゲート、829
15.6.6デバイスリスト、831
15.7エミッタ結合ロジック(ECL)、832
15.7.1デバイスリスト、834
15.8 FETのデジタル回路特性、835
15.8.1 nチャネル強化MOSFET、835
15.8.2 p-チャンネルエンハンスメントMOSFET、835
15.9 FETトランジスタファミリ、836
15.9.1 n- チャネルMOS、836
15.9.2 p- チャネルMOS、836
15.10コンプリメンタリMOS(CMOS)、837
15.10.1 CMOSアナログスイッチ、841
15.10.2 CMOSデバイスリストおよび使用規則、843
ロジックファミリの15.11比較、845
サマリー、847
問題、848

章16 - デジタル統合回路
16.0の紹介、856
16.1デコーダとエンコーダ、857
16.1.1データセレクタ/マルチプレクサ、860
16.1.2キーボードエンコーダ/デコーダ、862
16.1.3パリティ発生器/チェッカー、864
16.2ドライバと関連システム、864
16.2.1液晶ディスプレイ(LCD)、867
16.3フリップフロップ、ラッチ、およびシフトレジスタ、868
16.3.1フリップフロップ、870
16.3.2ラッチとメモリ、875
16.3.3シフトレジスタ、877
16.4カウンター、879
16.4.1周波数測定、886
16.5クロック、889
16.5.1電圧制御発振器、889
16.6メモリーズ、892
16.6.1シリアルメモリ、892
16.6.2ランダムアクセスメモリ(RAM)、895
16.6.3 ROMおよびPROM、896
16.6.4 EPROM、897
16.7より複雑な回路、899
16.7.1算術論理演算装置(ALU)、899
16.7.2全加算器、900
16.7.3先読みキャリージェネレータ、900
16.7.4マグニチュードコンパレータ、902
16.8プログラマブルアレイロジック(PAL)、903
16.9問題の概要、903
乱数を生成する16.9.1、904
16.9.2による機械的速度角の測定、904
16.9.3ホール効果スイッチ、905
16.9.4タイミングウィンドウの使用、906
16.10おわりに、907
問題、908

付録
A.マイクロキャップ SPICE、929
B.標準コンポーネント値、944
製造元データシート、946
D.選択した問題への回答、985