Искусство схемотехники. Просто о сложном
| Автор | Гаврилов С. А. |
| Год | 2011 |
| Издательство | Наука и Техника |
| ISBN | 978-5-94387-850-3 |
Книга является путеводителем для радиолюбителя и начинающего разработчика в мир создания электронных схем на полупроводниковых элементах. Глубина рассмотрения сочетается с предельной доступностью, использованием наиболее простых и «прозрачных» методов синтеза схем и их анализа. Выдержан принцип пошагового рассмотрения – от простого к сложному.
Радиолюбителям эта уникальная книга поможет перейти от слепого копирования схем к созданию собственных конструкций. Создаются и сравниваются аналогичные конструкции на различной элементной базе.
Содержится интересный разбор частых заблуждений и ошибок, много полезного материала из практики разработчиков электронных схем.
Книга предназначена для радиолюбителей и начинающих разработчиков. В ряде случаев книга будет полезна профессиональным разработчикам и студентам радиотехнических специальностей: изложение ведется на достаточно серьезном уровне.
| Заказать книгу можно в интернет-магазине издательства |
 |
Содержание
|
Введение для радиолюбителей
|
||
|
Предисловие для профессионалов
|
||
|
Шаг 1.
|
Транзисторы биполярные и полевые
|
|
|
1.1.
|
||
|
Характеристики транзисторов и ламп
|
||
|
Биполярный транзистор
|
||
|
Крутизна прямой передачи
|
||
|
Коэффициент передачи тока базы
|
||
|
Германиевые транзисторы
|
||
|
Полевые транзисторы
|
||
|
Крутизна полевого транзистора
|
||
|
1.2.
|
||
|
Стабилизация величины тока коллектора
|
||
|
«Паспортный режим»
|
||
|
Эмиттерная стабилизация
|
||
|
Коллекторная стабилизация
|
||
|
Делитель напряжения
|
||
|
«Токовое зеркало»
|
||
|
1.3.
|
||
|
Стабилизация тока стока
|
||
|
Принудительная стабилизация
|
||
|
Всегда ли стабилизировать ток?
|
||
|
1.4.
|
||
|
1.5.
|
||
|
Дрейф входного напряжения
|
||
|
Нестабильность потенциала базы
|
||
|
Трансформированное сопротивление
|
||
|
Ток утечки
|
||
|
Особенности коллекторной стабилизации
|
||
|
Стабилизация схемы с делением напряжения
|
||
|
Вспомогательный ток
|
||
|
Компенсация дрейфа
|
||
|
«Сверхстабильность»
|
||
|
Шаг 2.
|
Линейные каскады для слабых сигналов
|
|
|
2.1.
|
Обратная связь в линейных каскадах
|
|
|
Исходные предпосылки
|
||
|
Эмиттерный повторитель
|
||
|
Выходное сопротивление
|
||
|
Преобразователь напряжения в ток
|
||
|
Преобразователь тока в напряжение
|
||
|
Преобразователь тока в ток
|
||
|
Сложение токов
|
||
|
Масштабный усилитель
|
||
|
2.2.
|
Анализ эмиттерного повторителя
|
|
|
Входное сопротивление
|
||
|
«Трансформатор сопротивлений»
|
||
|
2.3.
|
«Обычные» линейные каскады
|
|
|
Коэффициент передачи
|
||
|
Входное сопротивление
|
||
|
Выходное сопротивление
|
||
|
Ошибка с емкостью
|
||
|
2.4.
|
Дифференциальные схемы
|
|
|
Дифференциальный преобразователь напряжения в ток
|
||
|
Обеспечение режима
|
||
|
Максимальное усиление
|
||
|
Балансная схема
|
||
|
Разбаланс дифференциальной схемы
|
||
|
Синфазное напряжение
|
||
|
2.5.
|
Вопросы из практики
|
|
|
2.6.
|
Дополнение для любознательных
|
|
|
Динамическая нагрузка
|
||
|
Динамическая нагрузка в дифференциальном каскаде
|
||
|
Положительная обратная связь
|
||
|
Шаг 3.
|
Линейные каскады на высоких частотах
|
|
|
3.1.
|
Необычные свойства обычных схем
|
|
|
Пример высокочастотного усилителя
|
||
|
Емкость нагрузки
|
||
|
Емкость база-эмиттер
|
||
|
Сюрприз с входной емкостью
|
||
|
3.2.
|
Схемотехника широкополосных каскадов
|
|
|
Широкополосные схемы
|
||
|
Паразитная обратная связь
|
||
|
Каскодный усилитель
|
||
|
Дифференциальный усилитель
|
||
|
Повторитель напряжения
|
||
|
Преобразователь тока в напряжение
|
||
|
К подсчетам емкостей каскада
|
||
|
К подсчетам входного сопротивления
|
||
|
«Граничные частоты»
|
||
|
3.3.
|
Схемотехника резонансных каскадов
|
|
|
Вносимое затухание
|
||
|
Самовозбуждение резонансного усилителя
|
||
|
Неполная связь
|
||
|
Параллельное включение
|
||
|
Последовательное включение по входу
|
||
|
Последовательное включение по выходу
|
||
|
3.4.
|
Вопросы из практики
|
|
|
3.5.
|
Дополнение для любознательных
|
|
|
Сопряжение моделей
|
||
|
Отрицательное сопротивление
|
||
|
Шаг 4.
|
Линейные каскады при больших сигналах
|
|
|
4.1.
|
Уровни напряжений
|
|
|
Выбора режимов активных элементов
|
||
|
Резистивная нагрузка в коллекторе
|
||
|
Потенциал коллектора
|
||
|
Без ООС
|
||
|
Резистивная нагрузка в эмиттере
|
||
|
4.2.
|
Схемы с внешней нагрузкой
|
|
|
Куда делся динамический диапазон?
|
||
|
Не повторяющий повторитель
|
||
|
Фундаментальное условие
|
||
|
Трансформаторные каскады
|
||
|
4.3.
|
Дополнение для любознательных
|
|
|
Вольтодобавка
|
||
|
Реактивная нагрузка
|
||
|
Емкость нагрузки
|
||
|
Реактивный ток
|
||
|
Параллельная индуктивность
|
||
|
Двухтактные структуры
|
||
|
4.4.
|
Электронная регулировка уровня
|
|
|
Управление крутизной усилителя
|
||
|
Диапазон регулирования
|
||
|
«Вариант АРУ»
|
||
|
Секрет формы характеристики
|
||
|
Многокаскадное регулирование
|
||
|
«Вариант РРУ»
|
||
|
Управление распределением токов
|
||
|
Управляемый аттенюатор
|
||
|
4.5.
|
Вопросы из практики
|
|
|
Шаг 5.
|
Полупроводниковые ключи
|
|
|
5.1.
|
Ключ напряжения
|
|
|
Схемы автоматики и коммутации
|
||
|
Ключи напряжения
|
||
|
Управление ключом напряжения
|
||
|
Кремниевые и германиевые транзисторы
|
||
|
Преобразование уровней
|
||
|
Полевые ключи
|
||
|
Двухполярный ключ
|
||
|
«Сквозной» ток
|
||
|
5.2.
|
Ключ тока
|
|
|
Управление ключом тока
|
||
|
Диодные ключи
|
||
|
Ответвление тока
|
||
|
5.3.
|
Дополнение для любознательных
|
|
|
Импульсные схемы
|
||
|
Аналоговые ключи
|
||
|
Ключ структуры МОП
|
||
|
Аналоговый мультиплексор
|
||
|
5.4.
|
Вопросы из практики
|
|
|
Первая составляющая. Остаточное напряжение
|
||
|
Вторая составляющая. Падение напряжения
|
||
|
Третья составляющая. Сопротивление коллектора
|
||
|
Скорость переключения
|
||
|
Барьерная емкость
|
||
|
Время включения
|
||
|
Время рассасывания
|
||
|
Перезаряд емкости нагрузки
|
||
|
Идеальные фронты
|
||
|
Ключ тока
|
||
|
Точность передачи аналоговых ключей
|
||
|
Скорость переключения
|
||
|
Сопротивление в цепи затвора
|
||
|
Шаг 6.
|
Нелинейные каскады
|
|
|
6.1.
|
Амплитудное детектирование
|
|
|
Диодный детектор
|
||
|
Хитрости смещенного диода
|
||
|
Параллельный детектор
|
||
|
Детектор «с удвоением»
|
||
|
Эмиттерный детектор
|
||
|
«Линейный» и «квадратичный» детекторы
|
||
|
6.2.
|
Анализ. Мнимо простой амплитудный детектор
|
|
|
Искажения в детекторе
|
||
|
Полоса модулирующих частот
|
||
|
Путаница с «входным сопротивлением»
|
||
|
«Обратное сопротивление»
|
||
|
Чувствительность детектора
|
||
|
Истоковый детектор
|
||
|
6.3.
|
Перемножение колебаний
|
|
|
Крутизна преобразования
|
||
|
Амплитуда колебаний гетеродина
|
||
|
Закон управления
|
||
|
Сложение колебаний
|
||
|
Каскад с развязкой
|
||
|
Страховка от неточности
|
||
|
«Сильный» сигнал
|
||
|
Балансный смеситель
|
||
|
Ключевые смесители
|
||
|
6.4.
|
Анализ. Амплитудное ограничение
|
|
|
Дифференциальный ограничитель
|
||
|
Апертура ограничения
|
||
|
Парадокс входного сопротивления
|
||
|
6.5.
|
LC-генераторы
|
|
|
«Баланс амплитуд»
|
||
|
Насыщение транзистора
|
||
|
Автоматическое смещение
|
||
|
Ограничение в петле
|
||
|
Снова дифференциальный ограничитель
|
||
|
Две цепи обратной связи
|
||
|
6.6.
|
Кварцевая стабилизация частоты
|
|
|
Параллельный резонанс
|
||
|
Последовательный резонанс
|
||
|
Низкоомный вход и выход
|
||
|
Универсальная дифференциальная схема
|
||
|
Мощность, рассеиваемая кварцем
|
||
|
6.7.
|
Вопросы из практики
|
|
|
6.8.
|
Дополнение для любознательных
|
|
|
Обращение схем
|
||
|
Детектор тока
|
||
|
Управление по подложке
|
||
|
Четырехквадрантный перемножитель
|
||
|
Смеситель с управляемым сопротивлением
|
||
|
Шаг 7.
|
Многотранзисторные схемные структуры
|
|
|
7.1.
|
||
|
Обратная связь по режиму
|
||
|
Транзисторное кольцо
|
||
|
Пути для токов
|
||
|
Главный секрет
|
||
|
Слабое звено
|
||
|
7.2.
|
||
|
В чем ценность сложных схем с общей ООС
|
||
|
Усилитель постоянного тока
|
||
|
Повторитель напряжения
|
||
|
Масштабный усилитель
|
||
|
Преобразователь тока в напряжение
|
||
|
Смещение нуля
|
||
|
Усилитель переменного напряжения
|
||
|
Операционные усилители
|
||
|
7.3.
|
||
|
Напряжение ошибки
|
||
|
Компенсирующий транзистор
|
||
|
Согласование режима пары
|
||
|
7.4.
|
||
|
Проблема синфазного напряжения
|
||
|
Уровни выхода
|
||
|
Сдвиг уровня
|
||
|
Балластный ток
|
||
|
Ток нагрузки
|
||
|
Двухполярные каскады
|
||
|
7.5.
|
||
|
7.6.
|
||
|
Стабилизированный усилитель
|
||
|
Разрабатываем интегральную схему
|
||
|
Физический эталон
|
||
|
Шаг 8.
|
Анализ многотранзисторных схем с ООС
|
|
|
8.1.
|
Точность измерительных схем
|
|
|
Показатели качества
|
||
|
Анализ напряжения ошибки
|
||
|
Разброс коллекторных резисторов
|
||
|
Различие коллекторных напряжений
|
||
|
Ответвление тока
|
||
|
Парадокс «выходного сопротивления»
|
||
|
8.2.
|
Устойчивость схем с ООС
|
|
|
Комплексный коэффициент передачи тока
|
||
|
Потенциальная неустойчивость
|
||
|
Реальная неустойчивость
|
||
|
Предельная частота усиления по току
|
||
|
Звено первого порядка
|
||
|
Виртуальный транзистор
|
||
|
8.3.
|
Частотные свойства схем
|
|
|
Звено с ограничением
|
||
|
Низкочастотный выходной транзистор
|
||
|
Температура и предельная частота
|
||
|
По страницам старых журналов
|
||
|
Схемы с коррекцией
|
||
|
Мифы «полосы пропускания»
|
||
|
8.4.
|
Динамические свойства схем
|
|
|
Скорость нарастания
|
||
|
Заряд емкости нагрузки
|
||
|
Разряд емкости нагрузки
|
||
|
Быстродействие выходного транзистора
|
||
|
Бросок тока нагрузки
|
||
|
8.5.
|
Аналоговая стабилизация напряжения
|
|
|
Сетевой выпрямитель
|
||
|
Коэффициент полезного действия
|
||
|
Опорное напряжение
|
||
|
Стабильность опоры
|
||
|
Дрейф напряжения ошибки
|
||
|
Уровень пульсаций
|
||
|
Коммутация нагрузки
|
||
|
8.6.
|
Вопросы из практики
|
|
|
Шаг 9.
|
Многокаскадные аналоговые схемы
|
|
|
9.1.
|
Совместимость по информации
|
|
|
Система и подсистемы
|
||
|
«Согласование» каскадов
|
||
|
Информационные электрические величины
|
||
|
Связь напряжение-напряжение
|
||
|
Связь ток-ток
|
||
|
Связи напряжение-ток и ток-напряжение
|
||
|
Разветвления
|
||
|
Объединения
|
||
|
9.2.
|
Неконтролируемые связи в схемах
|
|
|
Паразитные параметры общих шин
|
||
|
Конструкции общих шин
|
||
|
Защищенные междукаскадные связи
|
||
|
Связь напряжение-напряжение
|
||
|
Индуктивная междукаскадная связь
|
||
|
Чередование структур
|
||
|
«Токовое зеркало»
|
||
|
Дифференциальный усилитель
|
||
|
Путаница с развязкой
|
||
|
Связь ток-ток
|
||
|
Цепи смещения
|
||
|
9.3.
|
Вопросы из практики
|
|
|
9.4.
|
Дополнение для любознательных
|
|
|
Согласование по шумам
|
||
|
Шум биполярного транзистора
|
||
|
Шаг 10.
|
Надежность полупроводниковых схем
|
|
|
10.1.
|
Надежность электрического режима
|
|
|
Ошибка в справочнике?
|
||
|
Лавинный пpoбой
|
||
|
Граничное напряжение
|
||
|
Напряжение переворота фазы
|
||
|
Питание базы фиксированным током
|
||
|
Конечное сопротивление в цепи базы
|
||
|
Сопротивление в цепи эмиттера
|
||
|
Сопротивление в цепях базы и эмиттера
|
||
|
Схема Дарлингтона
|
||
|
Каскодное включение
|
||
|
10.2.
|
Тепловая устойчивость аналоговых схем
|
|
|
Особенность схем с общей ООС
|
||
|
Тепловые токи
|
||
|
Вытеснение тока базы
|
||
|
Балластный ток
|
||
|
10.3.
|
Разбор ошибок
|
|
|
Шаг 11.
|
Практика: создаем конструкции на различной элементной базе | |
| 11.1. | Готовимся к созданию собственных радиолюбительских конструкций | |
| 11.2. | Первая конструкция: «бегущие огни» | |
| 11.3. | Вторая конструкция: усилитель низкой частоты | |
| Приложение | ||
| Структура обозначений элементов в схемах | ||
| Однобуквенные коды видов элементов | ||
| Двухбуквенные коды | ||
| Буквенные коды функций элементов | ||
| Перечень условных обозначений элементов в схемах | ||
|
Заключение.
|
||
|
Литература
|
||
