Хоровиц Пауль, Хилл Уинфилд

«Искусство схемотехники»

(Главы 1–6)

Издание 4-е переработанное и дополненное

THE ART OF ELECTRONICS

Paul Horowitz Harvard University

Winfield Hill Rowland Institute for Science, Cambridge, Massachusetts

CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS

New York Port Chester Melbourne Sydney

Предисловие

Кэрол, Джекобу, Мише и Джинджер

Перевод О.А. Соболевой

За последние сорок лет в области электроники, может быть более, чем в любой другой области техники, наблюдалось стремительное развитие. В 1980 г., преодолев сомнения, мы приняли смелое решение создать полный курс обучения искусству схемотехники. Под «искусством» мы понимаем мастерство владения предметом, которое возникает на основе богатого опыта работы с настоящими схемами и устройствами, но не может возникнуть в результате некоего отвлеченного подхода, принятого во многих учебниках по электронике. Само собой разумеется, если дело касается столь стремительно прогрессирующей области, наш практический подход таит в себе и опасность - столь же стремительно «свежие» сегодня знания могут устареть.

Электронная техника не сбавляет темп своего развития! Не успели просохнуть чернила на листах первого издания нашей книги, как нелепыми стали слова о «классическом» стираемом программируемом постоянном ЗУ, СППЗУ типа 2716 (2 Кб), стоимостью 25 долл. «Классика» исчезла бесследно, уступив место СППЗУ, емкость которых стала больше в 64 раза, а стоимость вдвое уменьшилась. Основная доля исправлений в этом издании обусловлена появлением новых улучшенных элементов и методов разработки - полностью переписаны главы, посвященные микрокомпьютерам и микропроцессорам (на основе IBM PC и 68008), в значительной мере переработаны главы, посвященные цифровой электронике (включая программируемые логические приборы (PLD) и новые логические семейства НС и АС), операционным усилителям и разработкам на их основе (что отражает факт появления превосходных операционных усилителей с полевым транзистором на входе) и приемам конструирования (включая САПР/АСУТП). Были пересмотрены все таблицы и некоторые из них претерпели существенные изменения, например, в табл. 4.1 (операционные усилители) уцелели лишь 65 % от 120 имевшихся в таблице входов, при этом добавились сведения по 135 новым ОУ.

Мы воспользовались появившейся в связи с новым изданием возможностью откликнуться на пожелания читателей и учесть свои собственные замечания по первому изданию. В результате была переписана заново глава, посвященная полевым транзисторам (она была чересчур сложной), и помещена в другое место - перед главой по операционным усилителям (которые все в большей степени строятся на полевых транзисторах). Появилась новая глава по конструированию маломощных и микромощных схем (аналоговых и цифровых) - тема важная, но непопулярная в учебниках. Большая часть оставшихся глав существенно переработана. Появились новые таблицы, в том числе по аналого-цифровым и цифро-аналоговым преобразователям, цифровым логическим компонентам, маломощным устройствам, больше стало рисунков.

Теперь книга содержит 78 таблиц (они изданы также отдельной книгой, которая называется «Таблицы для выбора компонент Хоровица и Хилла») и более 1000 рисунков.

Перерабатывая текст, мы стремились сохранить неформальный подход, который обеспечил бы успех книге и как справочнику, и как учебнику. Трудности, с которыми сталкивается новичок, впервые взявшийся за электронику, всем известны: все вопросы сложно переплетаются друг с другом, и нет такого пути познания, пройдя по которому можно шаг за шагом преодолеть расстояние от неофита до компетентного специалиста. Вот почему в нашем учебнике появилось так много перекрестных ссылок, кроме того, мы расширили изданное отдельной книгой «Руководство по лабораторным работам» и теперь это - «Руководство для студента» («Руководство для студента к курсу «Искусство схемотехники», авторы Т. Хейес и П. Хоровиц ), дополненное примерами конструирования схем, объяснениями, заданиями по тексту основного учебника, лабораторными упражнениями и ответами к задачам. Благодаря такому приложению, предназначенному для студентов, нам удалось сохранить краткость изложения и множество примеров, что и требовалось для тех читателей, которые пользуются книгой прежде всего как справочником.

Надеемся, что новое издание отвечает требованиям всех читателей - как студентов, так и инженеров-практиков. Ваши предложения и замечания направляйте непосредственно П. Хоровицу по адресу: Physics Department, Harvard University, Cambridge, MA 02138 (Кембридж, MA 02138, Гарвардский университет, физический факультет, П. Хоровицу ).

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.

Характеристики транзисторов.
Начало промышленного выпуска плоскостных полупроводниковых триодов приходится на середину 50-х годов прошлого века. Тогдашним радиоинженерам, привыкшим работать с электронными лампами, новый усилительный прибор казался как бы «ухудшенной радиолампой».

Дело в том, что и принципы построения схемных конфигураций, и методы расчетов - по инерции оставались пронизанными «ламповым подходом», предполагавшим относительно надежное знание характеристик активного прибора. Вы и сами наверняка встречали в литературе методики расчетов транзисторных каскадов, связанные с отысканием рабочих точек на кривых, построением к ним касательных, и прочим подобным... В этой книге ничего такого не будет.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение для радиолюбителей
Предисловие для профессионалов
Шаг 1. Транзисторы биполярные и полевые
1.1. Транзисторы и их модели
1.2. Стабилизация режима
1.3. Режимы полевых транзисторов
1.4. Вопросы из практики
1.5. Анализ. Что влияет на стабильность
Шаг 2. Линейные каскады для слабых сигналов
2.1. Обратная связь в линейных каскадах
2.2. Анализ эмиттерного повторителя
2.3. «Обычные» линейные каскады
2.4. Дифференциальные схемы
2.5. Вопросы из практики:
2.6. Дополнение для любознательных
Шаг 3. Линейные каскады на высоких частотах
3.1. Необычные свойства обычных схем
3.2. Схемотехника широкополосных каскадов
3.3. Схемотехника резонансных каскадов
3.4. Вопросы из практики
3.5. Дополнение для любознательных
Шаг 4. Линейные каскады при больших сигналах
4.1. Уровни напряжений
4.2. Схемы с внешней нагрузкой
4.3. Дополнение для любознательных
4.4. Электронная регулировка уровня
4.5. Вопросы из практики
Шаг 5. Полупроводниковые ключи
5.1. Ключ напряжения
5.2. Ключ тока
5.3. Дополнение для любознательных
5.4. Вопросы из практики
5.5. Анализ. Точность и быстродействие
Шаг 6. Нелинейные каскады
6.1. Амплитудное детектирование
6.2. Анализ: мнимо простой диодный детектор
6.3. Перемножение колебаний
6.4. Анализ. Амплитудное ограничение
6.5. LC-генераторы
6.6. Кварцевая стабилизация частоты
6.7. Вопросы из практики
6.8. Дополнение для любознательных
Шаг 7. Многотранзисторные схемные структуры
7.1. Самостабилизирующиеся схемы
7.2. Стабилизация сигнальных параметров
7.3. Измерительные схемы
7.4. Диапазон уровней
7.5. Вопросы из практики
7.6. Дополнение для любознательных
Шаг 8. Анализ многотранзисторных схем с ООС
8.1. Точность измерительных схем
8.2. Устойчивость схем с OCX
8.3. Частотные свойства схем
8.4. Динамические свойства схем
8.5. Аналоговая стабилизация напряжения
8.6. Вопросы из практики
Шаг 9. Многокаскадные аналоговые схемы
9.1. Совместимость по информации
9.2. Неконтролируемые связи в схемах
9.3. Вопросы из практики
9.4. Дополнение для любознательных
Шаг 10. Надежность полупроводниковых схем
10.1. Надежность электрического режима
10.2. Тепловая устойчивость аналоговых схем
10.3. Разборошибок
Литература
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.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Искусство схемотехники, Просто о сложном, Гаврилов С.А., 2011 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Санкт-Петербург: Наука и Техника, 2011. — 352 с.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.Введение для радиолюбителей
Предисловие для профессионаловТранзисторы биполярные и полевые
Транзисторы и их модели.
Стабилизация режима.
Режимы полевых транзисторов.
Вопросы из практики.
Анализ. Что влияет на стабильность.Линейные каскады для слабых сигналов
Обратная связь в линейных каскадах.
Анализ эмиттерного повторителя.
«Обычные» линейные каскады.
Дифференциальные схемы.
Вопросы из практики.
Линейные каскады на высоких частотах
Необычные свойства обычных схем.
Схемотехника широкополосных каскадов.
Схемотехника резонансных каскадов.
Вопросы из практики.
Дополнение для любознательных.Линейные каскады при больших сигналах
Уровни напряжений.
Схемы с внешней нагрузкой.
Дополнение для любознательных.
Электронная регулировка уровня.
Вопросы из практики.Полупроводниковые ключи
Ключ напряжения.
Ключ тока.
Дополнение для любознательных.
Вопросы из практики.
Анализ. Точность и быстродействие.Нелинейные каскады
Амплитудное детектирование.
Анализ: мнимо простой диодный детектор.
Перемножение колебаний.
Анализ. Амплитудное ограничение.
LC-генераторы.
Кварцевая стабилизация частоты.
Вопросы из практики.
Дополнение для любознательных.Многотранзисторные схемные структуры
Самостабилизирующиеся схемы.
Стабилизация сигнальных параметров.
Измерительные схемы.
Диапазон уровней.
Вопросы из практики.
Дополнение для любознательных.Анализ многотранзисторных схем с ООС
Точность измерительных схем.
Устойчивость схем с ООС.
Частотные свойства схем.
Динамические свойства схем.
Аналоговая стабилизация напряжения.
Вопросы из практики.Многокаскадные аналоговые схемы
Совместимость по информации.
Неконтролируемые связи в схемах.
Вопросы из практики.
Дополнение для любознательных.Надежность полупроводниковых схем
Надежность электрического режима.
Тепловая устойчивость аналоговых схем.
Разбор ошибок.Практика: создаем конструкции на различной элементной базе
Готовимся к созданию собственных радиолюбительских конструкций.
Первая конструкция: «бегущие огни».
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.