Основы аналоговой электроники изложены доступным для начинающих способом – путем создания на макетной плате простых устройств, которые сразу после сборки начинают работать, не требуя пайки и программирования. Набор необходимых деталей сведен к минимуму. Рассмотрены аналоговые сигналы и их свойства, простейшие усилительные схемы на транзисторах, законченные устройства на транзисторах и микросхемах, усилители, генераторы и фильтры. По ходу изложения даны необходимые теоретические сведения о работе полупроводниковых приборов, а также вопросы для самопроверки и задания на самостоятельную разработку схем с ответами и решениями в конце глав.
Электронный архив на сайте издательства содержит обучающие видеоролики по теме книги.
Для интересующихся электроникой
ТЕОРИЯ, ПРАКТИКА, ЗАДАЧИ И ИДЕИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ТВОРЧЕСТВА
Простым и доходчивым языком изложены основы аналоговой электроники – от создания на макетной плате простейших усилителей на отдельных транзисторах до забавных и познавательных устройств на микросхемах.
В начале каждой главы приведен перечень необходимых деталей для всех рассмотренных схем. При этом набор компонентов сведен к минимуму, как по количеству наименований, так и по стоимости.
Рассмотрены только такие устройства, которые сразу начинают работать после сборки на макетной плате, не требуя пайки или программирования. Даны начальные сведения по отладке электроники с помощью доступной начинающим измерительной аппаратуры.
Работа аппаратной части современных аналоговых устройств раскрыта наглядно на примерах, который каждый может легко повторить. Во многих случаях рассказано, как одну и ту же задачу можно решить разными способами. По ходу изложения даны вопросы для самопроверки и задания на самостоятельную разработку схем с ответами и решениями в конце глав.
Прочитав книгу и собрав схемы, вы не только хорошо поймете работу типичных электронных устройств, но сможете самостоятельно проектировать свои собственные. А еще вы узнаете, как это все используется в реальной жизни.
Книгу “Нецифровая электроника для начинающих” можно купить в нашем интенет-магазине.
Предисловие…………………………………………………………………………………………….. 7
Что ждет читателя в книге: теория, практика и идеи для самостоятельного творчества……… 7
Как работать с этой книгой?………………………………………………………………………………………………………. 9
Благодарности……………………………………………………………………………………………………………………………… 9
Глава 1. Приступаем к освоению электроники………………………………………. 11
Что предстоит изучать?…………………………………………………………………………………………………………….. 11
Напряжения, токи и резисторы…………………………………………………………………………………………………. 12
Параллельное и последовательное включение резисторов…………………………………………………… 17
Электрическая мощность………………………………………………………………………………………………………….. 19
Что необходимо для сборки схем из этой книги?……………………………………………………………………. 21
Как собирать схемы на плате?…………………………………………………………………………………………………. 24
Измерительная аппаратура………………………………………………………………………………………………………. 25
Закон Ома в «железе»………………………………………………………………………………………………………………… 26
Первые измерения………………………………………………………………………………………………………………………. 31
Внутреннее сопротивление источника питания……………………………………………………………………… 31
Ответы на задания для самопроверки……………………………………………………………………………………… 33
Глава 2. Конденсаторы и катушки индуктивности в электронике…………. 35
Накопители заряда……………………………………………………………………………………………………………………. 35
Параметры и виды конденсаторов…………………………………………………………………………………………… 37
Последовательное и параллельное включение конденсаторов……………………………………………. 39
Заряд и разряд конденсатора через резистор…………………………………………………………………………. 41
Гармонические колебания………………………………………………………………………………………………………… 44
Как нарисовать синусоиду колебаний маятника?………………………………………………………………….. 50
Переменный ток…………………………………………………………………………………………………………………………. 50
Магнитные явления……………………………………………………………………………………………………………………. 52
Электромагнетизм……………………………………………………………………………………………………………………… 53
Генератор переменного тока……………………………………………………………………………………………………. 58
Самоиндукция и взаимная индукция……………………………………………………………………………………….. 60
Гармонические сигналы в электронике…………………………………………………………………………………… 61
Гармонические сигналы и разные электронные компоненты……………………………………………….. 65
Ответы на задания для самопроверки……………………………………………………………………………………… 69
Глава 3. Транзисторы — основа основ…………………………………………………… 71
Полупроводники — что это такое и какие они бывают?……………………………………………………….. 71
n-полупроводник + р-полупроводник = диод………………………………………………………………………….. 75
Вольт-амперная характеристика резистора и диода…………………………………………………………….. 77
Разновидности диодов………………………………………………………………………………………………………………. 79
Транзисторы биполярные…………………………………………………………………………………………………………. 81
…и их первое применение на практике…………………………………………………………………………………….. 86
Как выбрать подходящие для экспериментов биполярные транзисторы?…………………………… 91
Транзисторы полевые (униполярные)……………………………………………………………………………………… 92
Разновидности полевых транзисторов…………………………………………………………………………………….. 97
Первый практический усилитель на МОП-транзисторе………………………………………………………. 100
Какие МОП-транзисторы подойдут для наших экспериментов?………………………………………… 103
Область безопасной работы транзисторов…………………………………………………………………………… 105
Ответы на задания для самопроверки……………………………………………………………………………………. 106
Глава 4. Первые транзисторные схемы: усилитель, генератор и настольная игра 107
Что такое рабочая точка и обратная связь?………………………………………………………………………….. 107
Как подать на усилитель меняющийся сигнал?……………………………………………………………………. 110
Осциллограф — весьма нужный прибор……………………………………………………………………………….. 113
Усилитель с заданным коэффициентом усиления………………………………………………………………… 114
Из усилителя — генератор да еще с отрицательными напряжениями!………………………………. 116
Использование осциллографа………………………………………………………………………………………………… 120
Делитель и повторитель напряжения…………………………………………………………………………………….. 122
Усиление переменных сигналов…………………………………………………………………………………………….. 127
Общий эмиттер, общий коллектор и общая база………………………………………………………………….. 131
Еще раз о путях для постоянного и переменного тока…………………………………………………………. 132
Усилители на МОП-транзисторах…………………………………………………………………………………………. 134
Игра «Кто быстрее?» на двух транзисторах…………………………………………………………………………. 135
Ответы на задания для самопроверки……………………………………………………………………………………. 138
Глава 5. Основные строительные блоки аналоговой электроники………. 141
Характеристики биполярного транзистора………………………………………………………………………….. 141
Характеристики МОП-транзистора……………………………………………………………………………………….. 144
Входные и выходные сопротивления…………………………………………………………………………………….. 145
Согласование сопротивлений………………………………………………………………………………………………… 147
Входные и выходные сопротивления схем на биполярных транзисторах………………………… 148
Входные и выходные сопротивления схем на МОП-транзисторах……………………………………. 152
Составные транзисторы………………………………………………………………………………………………………….. 153
Следящая обратная связь как способ увеличить входное сопротивление…………………………. 155
Усилители мощности………………………………………………………………………………………………………………. 157
Дифференциальные усилители………………………………………………………………………………………………. 161
Ответы на задания для самопроверки……………………………………………………………………………………. 169
Глава 6. Такая полезная отрицательная связь……………………………………… 171
Обратная связь в окружающем мире……………………………………………………………………………………… 171
Обратная связь в электронике………………………………………………………………………………………………… 173
Про паразитные связи……………………………………………………………………………………………………………… 175
Стабилизирующее действие отрицательной обратной связи……………………………………………… 176
Обратная связь в транзисторных усилителях……………………………………………………………………….. 177
Усилитель звука с обратной связью………………………………………………………………………………………. 179
Подача питания на усилитель с мощным двухтактным каскадом……………………………………… 184
Пусть зазвучит музыка!…………………………………………………………………………………………………………… 185
Микросхемы операционных усилителей………………………………………………………………………………. 188
Первые схемы на операционных усилителях……………………………………………………………………….. 191
Расчет коэффициента усиления схем на операционных усилителях…………………………………. 195
Амплитудно-частотная характеристика усилителей…………………………………………………………… 197
Основные параметры операционных усилителей………………………………………………………………… 202
Усилитель мощности на ОУ……………………………………………………………………………………………………. 204
Ответы на задания для самопроверки……………………………………………………………………………………. 207
Глава 7. Фильтруй сигнал!…………………………………………………………………… 209
Фильтры для электричества……………………………………………………………………………………………………. 209
Идеальные фильтры………………………………………………………………………………………………………………… 211
…и фильтры реальные……………………………………………………………………………………………………………… 212
RC-фильтр верхних частот……………………………………………………………………………………………………… 216
Простейший полосовой и режекторный фильтры………………………………………………………………… 217
Преобразуем звук в цвет………………………………………………………………………………………………………….. 218
Связь между фильтрами и устойчивостью усилителей………………………………………………………… 221
Ответы на задания для самопроверки……………………………………………………………………………………. 224
Глава 8. Положительная обратная связь и генераторы………………………… 225
Положительная обратная связь……………………………………………………………………………………………… 225
Как оседлать волну?……………………………………………………………………………………………………………….. 226
Как нарисовать меандр?…………………………………………………………………………………………………………. 231
Мерцающие в темноте глаза…………………………………………………………………………………………………… 236
Сравниваем напряжения…………………………………………………………………………………………………………. 238
Не дрожать и не дребезжать!………………………………………………………………………………………………….. 242
Ответы на задания для самопроверки……………………………………………………………………………………. 247
Глава 9. Без хорошего питания — никуда……………………………………………. 249
Безопасность — главная ценность…………………………………………………………………………………………. 249
Вокально-инструментальный ансамбль «Выпрямитель»……………………………………………………. 250
Стабилитроны: когда пробой диода бывает на пользу……………………………………………………….. 255
Стабилитрон + транзистор = мощный источник…………………………………………………………………… 257
Регулируемый блок питания…………………………………………………………………………………………………… 258
Микросхемы питания………………………………………………………………………………………………………………. 262
Импульсные источники и преобразователи питания…………………………………………………………… 265
«Импульсники»: повышающие, понижающие и инвертирующие……………………………………….. 267
Ответы на задания для самопроверки……………………………………………………………………………………. 271
Заключение………………………………………………………………………………………….. 273
Приложение 1. Список дополнительной литературы……………………………. 275
Приложение 2. Цоколевки транзисторов и микросхем,
применяемых в схемах этой книги……………………………………………………….. 277
Приложение 3. Цветовая маркировка резисторов…………………………………. 279
Приложение 4. Сводная таблица используемых компонентов……………… 281
Приложение 5. Описание электронного архива……………………………………. 283
Предметный указатель…………………………………………………………………………. 285
