Кар Дж.
^21 Проектирование и изготовление электронной аппаратуры: Пер. с англ.— 2-е изд., стереотип., — М.: Мир, 1986.— 387 с., ил.
В книге американского специалиста в области электроники рассматриваются многочисленные схемы электронной автоматики. Основой этих устройств являются готовые микросхемы, которые выпускаются промышленностью. Наряду с описанием принципов действия основных электронных схем даны конкретные рекомендации по технологии изготовления и настройке аппаратуры, а также приведены примеры электронных устройств, разработанных и изготовленных автором.
Для инженеров и радиолюбителей.
Предисловие редактора перевода
В настоящее время электронная аппаратура с навесными транзисторами, конденсаторами, резисторами и другими дискретными элементами, т. е. аппаратура так называемого второго поколения, энергично вытесняется аппаратурой третьего поколения, использующей интегральные схемы, а в отдельных случаях — аппаратурой на больших интегральных схемах, принадлежащей уже к четвертому поколению. Этот процесс особенно заметен в низкочастотной и вычислительной аппаратуре, т. е. в автоматике, измерительной технике, аппаратуре телеуправления, вычислительных комплексах. Если раньше основными структурными элементами электронных схем, из которых конструировалось радиотехническое устройство, были транзистор, конденсатор, сопротивление и пр., то сейчас устройство собирается из структурных элементов, которые выполнены в виде интегральных схем. Теперь разработчику радиоэлектронной аппаратуры нет необходимости детально анализировать сложное внутреннее устройство интегральной схемы, а нужно знать в основном лишь ее входные и выходные параметры. Это, безусловно, упрощает создание электронной схемы и значительно расширяет круг людей, которым под силу создавать разнообразные электронные устройства и приборы.
Книга Дж. Кара является хорошим введением в практику разработки электронных устройств на интегральных схемах в автоматике и измерительной технике. Написанная ясным, живым языком, она доступна широкому кругу читателей, включая радиолюбителей. Думается, что она окажется полезной также радиоинженерам-профессионалам, которым приходится иметь дело с автоматикой и измерительной техникой. Поскольку на практике в процессе проектирования и монтажа схем потребуются сведения о выпускаемых отечественной промышленностью интегральных схемах и других компонентах, ниже приводится список некоторых работ советских авторов, который будет полезен читателю; радиолюбителям можно рекомендовать журналы «Радио» и «Моделист-конструктор>.
Перевод выполнен О. А. Соболевой (предисловие, гл. 1-11) и А. Е. Фридманом (гл. 12-23).
И. М. Тепляков
Предисловие
Принято считать, что электронную аппаратуру разрабатывают коллективы специалистов по электронной технике. Это, однако, не совсем так. Создание многих электронных устройств под силу и тем, у кого нет диплома инженера-электронщика.
Основное внимание в этой книге уделено научной и измерительной аппаратуре. Я полагаю, что вам известны основы электротехники и электроники, поэтому не буду объяснять, что такое U=IR. Надеюсь также, что вы знаете, что такое транзистор и что представляет собой интегральная схема. Если курс лекций, который вам довелось прослушать, не затрагивал вопросов, связанных с транзисторами, то материал гл. 4 поможет восполнить этот пробел в ваших знаниях.
Рекомендации, которые даются в книге, пожалуй, лучше всего охарактеризовать как практические. Там, где это возможно, я заменил сложные математические выводы упрощенными формулами и дал к ним пояснения. Я надеюсь, что таким образом мне удалось донести до вас основные понятия, избавив от нудных и сложных выкладок, которыми обычно изобилуют книги подобного рода.
Учитывая практический характер книги, я включил в нее несколько глав, которые на примерах должны показать, как создаются многие полезные вещи. Авторы большинства подобных книг забывают о том, что важно не только спроектировать устройство, но и воплотить свой проект в жизнь.
Я придерживаюсь мнения, что всякий человек, знакомый с основами электроники, в состоянии спроектировать простое электронное устройство (и даже устройство средней степени сложности) и реализовать свой проект. Круг читателей, на который рассчитана эта книга, включает радиолюбителей, начинающих энтузиастов, инженером, чья основная работа не связана с электроникой, а также студентов младших и старших курсов, специализирующихся в области электроники и электронной техники.
Свою книгу я в основном посвящаю студентам. Надеюсь, что она поможет им при работе над курсовыми проектами на старших курсах. Может быть, эта книга понравится профессорам и преподавателям и они будут рекомендовать ее в качестве пособия. Как бы там ни было, желаю вам удачи в работе! «
Дж. Кар
Оглавление
Предисловие редактора перевода........... 5
Предисловие................ 6
Глава 1. Операционные усилители.......... 7 '
Практические характеристики операционного усилителя ... 7
Простые инвертирующие повторители........ 11
Работа усилителя с одним источником питания...... 26
Глава 2. Цифровая электроника........... 20
Что значит цифровая?............. 20
Двоичная арифметика..... ...... 23
Логические вентили............. 25
КМОП-вентили и др.............. 32
КМОП против ТТЛ............ 35
КМОП-приборы и статическое электричество...... 37
Причины чувствительности КМОП-приборов к статическому электричеству .............., 38
Меры противодействия — все заземляйте!....... 39
Практические советы по работе с КМОП-схемами..... 41
Триггеры ................ 42
Глава 3. Специальные интегральные схемы........ 47
Таймеры и счетчики............. 47
Таймеры для больших интервалов времени....... 61
Аналоговые умножители на ИС.......... 64
Примеры интегральных умножителей........ 68
Процедура настройки умножителя......... 74
Схема AD533 фирмы Analog Devices........ 74
Компараторы............... 76
Модули специальных функций.......... 79
Глава 4. Транзисторы — для тех, кто просто не может без них обойтись 80
Элементарная теория полупроводников......... 80
р—п-переходы............... 83
Элементарный транзистор............ 84
Транзисторные усилители............ 85
Усиление по напряжению в транзисторах....... 87
Смещение................ 88
Типы усилителей.............. 92
Усилители переменного тока ........... 2* ' ~
Частотная характеристика............ 93
Транзисторы как переключатели.......... 94
Кремниевые управляемые вентили........• 100
Глава 5. Усилители постоянного тока с несимметричным выходом . . 103
Схемы инвертирующих повторителей.......• ЮЗ-:"
Многовходовые схемы............. 107 •-
Неинвертирующие повторители.......... Ю8.
Частотная характеристика ............ 101
Усилители постоянного тока со сверхвысоким значением коэффициента усиления............... 115
Глава 6. Усилители переменного тока......... 117
Почему их так называют?........... 117
Схемы усилителей переменного тока......... 118
Как можно изменять частотную характеристику..... 121
Глава 7. Дифференциальные усилители постоянного тока . . . . 124
Ослабление синфазной составляющей........ 124
Однокаскадные схемы операционных усилителей . .... 125
Процедура регулировки КОСС (R5)..... 127
Увеличение коэффициента усиления........ 127
Другие дифференциальные усилители постоянного тока . . . 130
Дифференциальные усилители тока........ 131
Операционные усилители проводимости....... 133
Глава 8. Устройства фазовой автоподстройки частоты..... 135
Теория ФАП............... 135
Демодуляция ЧМ-сигналов с помощью схемы ФАП .... 138 Демодуляция частотно-манипулированного сигнала с помощью
схемы ФАП............... 138
Тональный декодер на основе схемы ФАП....... 139
Глава 9. Некоторые полезные схемы (главным образом аналоговые) 141
Интегрирование.............. 141
Пассивный интегратор............ 141
Активные интеграторы.......<..... 143
Электромеханический способ интегрирования ...... 147
Дифференцирующие схемы........... 148
Пиковые детекторы............. 149
Схемы выборки и запоминания........., 152
Усилители абсолютного значения.......... 155
Маленькие хитрости с аналоговыми умножителями..... 155
Квадратор............... 156
Аналоговые делители........... 156
Устройство извлечения квадратного корня ...... 157
Векторное суммирование........... 158
Модуль специальной функции.......... 161
Глава 10. Датчики............... 165
Мост Уитстона.........., • 165
Датчики температуры.............. 166
Термопары................ 169
Термочувствительные транзисторные элементы...... 170
Калибровка . .............. 174
Датчики температуры на ИС...........• 176
Датчики положения............. 176
Преобразование данных............ 177
Тензометрические датчики............ 17"
Емкостные датчики............ }°2
Индуктивные датчики............ 1°3
Литература............... 1°*
Глава 11. Схемы возбуждения и усиления сигналов мостового датчика 185
Методы возбуждения сигналом постоянного тока..... 185
Защита от перенапряжения..........• }°7
Логометрические измерения.......... 1УО
385
Схемы возбуждения и усиления, работающие с сигналами переменного тока............... J92
Методы возбуждения сигналом переменного тока '. '. '. 193
Типичные детекторы............ 196
Схемы компенсации смещения нуля........ 196
Глава 12. Семейства цифровых схем.......... 200
Десятичные счетчики............. 200
Схема измерителя частоты..........' 205
Модель «Умник 1» — счетчик, который считает до N . . . 211
Регистры сдвига.............. 215
Статистические запоминающие устройства на интегральных схемах 216
Глава 13. Генераторы сигналов........... 220
Ждущие мультивибраторы (одновибраторы)...... 220
Автоколебательные мультивибраторы........ 224
Генераторы, управляемые напряжением........ 224
Генератор функций............. 228
Глава 14. Преобразователи информации......... 231
Методы решения проблем........... 231
Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)....... 232
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП)....... 236
Аналоговые сигналы и устройства......... 237
Преобразователи напряжение — частота........ 243
Аналого-цифровые преобразователи последовательного счета . . 243
Методы последовательных приближений....... 244
Применения ЦАП.............. 249
Компандеры............... 253
Глава 15. Оптоэлектроника............ 254
Фотоэлектрический эффект........... 254
Фотоэмиссия и светодиоды........... 255
Фотоустройства и схемы............ 257
Схемы на фототранзисторах и светодиодах....... 262
Глава 16. Методы построения аппаратуры........ 265
Типы аппаратуры.............. 265
Восприятие сигнала ....... ...... 266
Глава 17. Активные фильтры............ 275
Простые фильтры.......,...... 275
Некоторые основные математические соотношения..... 277
Улучшенные схемы активных фильтров........ 278
Фильтр нижних частот......,..... 279
Фильтр верхних частот............ 281
Полосовой фильтр............. 282
Глава 18. Некоторые схемотехнические вопросы...... 2S5
Смещение по постоянному току.......... 285
Самовозбуждение.............. 292
Температурный дрейф............. 293
Глава 19. Источники питания............ 295
Основы источников питания ........... 295
Типы выпрямителей............. 297
Схемы выпрямителей............. 297
386
Фильтрация............... 300
Некоторые цифры.............. 301
Стабилизация напряжения........... 303
Стабилизаторы тока............. 308
Точные эталоны напряжения........... 312
Дополнительные замечания........... 314
Глава 20. Практика конструирования.......... 319
Пайка................. 319
Выбор инструмента...... . . -..... 321
Проектная документация............ 327
Шасси для макетирования........... 327
Шасси, корпусы и кожухи........... 332
Отделка................ 333
Глава 21. Как работать над проектом........• 334
Основные принципы проектирования......... 334
Пополняйте свои знания........... 336
Глава 22. Примеры электронных устройств........ 338
Предварительные замечания........... 338
Предусилитель с одним выходом и небольшим усилением ... 339
Два аттенюатора............... 343
«Универсальный» операционный усилитель....... 346
Вольтметр нуля.............. 348
Усилитель с большим коэффициентом усиления..... ЗЬ2
Многоцелевая дифференцирующая схема....... 35Ь
Широкополосный усилительный блок........ ЗоО
Предусилитель сигналов датчиков......... 362
Универсальный (почти универсальный) Предусилитель .... ооз
Универсальный выходной каскад.......... ^w
Интегратор................ *?
«Универсальный» источник питания 1........ а/о
«Универсальный» источник питания 2........ 376
Источник питания +5 В на большие токи....... d'o
Глава 23. Дополнение: микропроцессоры.........379
Как появился микропроцессор..........379
Что такое микропроцессор...........™"
Совместимость микропроцессоров.........<:>ои
Цена: 150руб.
