Хоровиц и хилл. Бюджет погрешностей схемы
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 ).
П. Хорвиц, У. Хилл «Искусство схемотехники» Бином, 2014 год, 706 стр. (31,2 мб. pdf)
Это объединенное (1т. и 2т.) издание выходившего ранее трехтомника. В книгу вошли наиболее важные материалы публиковавшиеся в трехтомнике. Книга представляет собой учебное пособие по разработке электронных схем. В руководстве приводится информация по основам электроники (физические законы и работа основных компонентов элементной базы), модельным аналогиям и компоновке схем электронных полупроводниковых приборов (транзисторы и полевые ).
Рассмотрена работа операционных усилителей, построение схем и подробный анализ их работы, схемы активных фильтров и генераторов, а также стабилизаторов напряжения и схемы источников питания. Для разработчиков электронной аппаратуры представлен материал по цифровым схемам с использованием элементов логики и разработке прецизионных схемотехнических решений. Весь материал данного издания переработан с учетом современных тенденций развития радиоэлектронной элементной базы. В конце каждой главы приводятся упражнения для самостоятельной учебной работы. Новое издание отвечает требованиям всех читателей, от студентов до инженеров практиков.
ISBN 978-5-9518-0351-1
ГЛАВА 1.
Перевод О. А. Соболевой 8
Введение 8
Напряжение, ток и сопротивление 8
Сигналы 22
Конденсаторы и цепи переменного тока 27
Индуктивности и трансформаторы 35
Полное и реактивное сопротивление 36
Диоды и диодные схемы 50
Другие пассивные компоненты 61
Дополнительные упражнения 66
ГЛАВА 2. Транзисторы
Перевод О. А. Соболевой 68
Введение 68
Некоторые основные транзисторные схемы 70
Модель Эберса — Молла для основных транзисторных схем 87
Некоторые типы усилительных каскадов 99
Некоторые типичные транзисторные схемы 114
Схемы, не требующие пояснений 116
Дополнительные упражнения 120
ГЛАВА 3. Полевые транзисторы
Перевод Б. Н. Брони на 121
Введение 121
Основные схемы на полевых транзисторах 132
Ключи на полевых транзисторах 149
Схемы, не требующие пояснений 180
ГЛАВА 4. Обратная связь и операционные усилители
Перевод О. Л. Соболевой 181
Введение 181
Основные схемы включения операционных усилителей 184
Калейдоскоп схем на операционных усилителях 190
Подробный анализ работы операционных усилителей 196
Подробный анализ работы некоторых схем на операционных усилителях 227
Диэлектрическое поглощение 233
Работа операционного усилителя с одним источником питания 240
Компараторы и триггер Шмитта 245
Обратная связь и усилители с конечным усилением 248
Некоторые типичные схемы с операционными усилителями 255
Частотная коррекция усилителей с обратной связью 260
Схемы, не требующие пояснений 268
Дополнительные упражнения 268
ГЛАВА 5. Активные фильтры и генераторы
Перевод М Н. Микшиса 278
Активные фильтры 278
Схемы активных фильтров 288
Генераторы 300
Схемы, не требующие пояснений 321
Дополнительные упражнения 323
ГЛАВА 6. Стабилизаторы напряжения и источники питания
Перевод АЖ Коротова 324
Базовые схемы стабилизаторов на основе классической ИМС 723 324
Проектирование теплоотвода мощных схем 329
Нестабилизированные источники питания 343
Источники опорного напряжения 349
Трехвыводные и четырехвыводные стабилизаторы 360
Источники питания специального назначения 389
Схемы, не требующие пояснений 405
Дополнительные упражнения 411
ГЛАВА 7. Прецизионные схемы и малошумящая аппаратура
Перевод Б.Н. Бронина 412
Разработка прецизионной аппаратуры на операционных усилителях 412
Дифференциальные и измерительные усилители 445
Шумы усилителей 454
Измерение шума и источники шума 473
Помехи: экранирование и заземление 479
Схемы, не требующие пояснений 489
Дополнительные упражнения 493
ГЛАВА 8. Цифровые схемы
Перевод Ю. В. Чечеткина 495
Основные логические понятия 495
Логические уровни 497
ТТЛ и КМОП 507
Комбинационная логика 515
Последовательностная логика 529
Моностабильные мультивибраторы 540
Последовательностные функции, реализуемые на стандартных ИМС 547
Некоторые типовые цифровые схемы 567
Патология в логических схемах 574
Схемы, не требующие пояснений 580
Дополнительные упражнения 583
ГЛАВА 9. Сопряжение цифровых и аналоговых сигналов
Перевод Л. В. Поспелова 590
Сопряжение логических КМОП и ТТЛ-элементов 590
Цифровые сигналы и длинные линии 626
Ан алого цифровое преобразование 640
Примеры А/Ц-преобразования 664
Схемы фазовой автоподстройки частоты 671
Псевдослучайные двоичные последовательности и генераторы шума 684
Схемы, не требующие пояснений 697
Дополнительные упражнения 700
Annotation
Широко известная читателю по предыдущим изданиям монография известных американских специалистов посвящена быстро развивающимся областям электроники. В ней приведены наиболее интересные технические решения, а также анализируются ошибки разработчиков аппаратуры; внимание читателя сосредоточивается на тонких аспектах проектирования и применения электронных схем.
На русском языке издается в трех томах. Том 1 содержит сведения об элементах схем, транзисторах, операционных усилителях, активных фильтрах, источниках питания, полевых транзисторах.
Для специалистов в области электроники, автоматики, вычислительной техники, а также студентов соответствующих специальностей вузов.
Хоровиц Пауль, Хилл Уинфилд
Предисловие
Предисловие к первому изданию
Ввведение
Напряжение, ток и сопротивление
Конденсаторы и цепи переменного тока
Индуктивности и трансформаторы
Полное и реактивное сопротивление
Диоды и диодные схемы
Другие пассивные компоненты
Дополнительные упражнения
Введение
Некоторые основные транзисторные схемы
Модель Эберса-Молла для основных транзисторных схем
Некоторые типы усилительных каскадов
Некоторые типичные транзисторные схемы
Схемы, не требующие пояснений
Дополнительные упражнения
Введение
Основные схемы на ПТ
Ключи на ПТ
Схемы, не требующие пояснений
Введение
Основные схемы включения операционных усилителей
Калейдоскоп схем на операционных усилителях
Подробный анализ работы операционных усилителей
Подробный анализ работы некоторых схем на ОУ
Работа ОУ с одним источником питания
Компараторы и триггер Шмитта
Обратная связь и усилители с конечным усилением
Некоторые типичные схемы с операционными усилителями
Частотная коррекция усилителей с обратной связью
Схемы, не требующие пояснений
Дополнительные упражнения
Активные фильтры
Схемы активных фильтров
Генераторы
Схемы, не требующие пояснений
Дополнительные упражнения
Базовые схемы стабилизаторов на основе классической ИМС 723
Проектирование теплоотвода мощных схем
Нестабилизированные источники питания
Источники опорного напряжения
Трехвыводные и четырехвыводные стабилизаторы
Источники питания специального назначения
Схемы, не требующие пояснений
Дополнительные упражнения
Хоровиц Пауль, Хилл Уинфилд
«Искусство схемотехники»
Том 1
(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 ).
