УДК 621.38.04
ББК 32.85-04
Б67
Б67
Бишоп, Оуэн.
Электронные схемы и системы / О. Бишоп ; пер. с англ. А. Н. Рабодзея. — 2-е изд.,
эл. — 1 файл pdf : 578 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader
XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-646-3
Эта книга была написана как пособие для начальных курсов по электронике. Ее содержание
тщательно согласовано с основными программами образования в Великобритании, но затрагиваемые
темы и глубина их рассмотрения были выбраны так, чтобы получившийся материал был
доступен для большинства студентов во всем мире. Единственным требуемым знанием являются
основы математики и физики уровня средней школы.
В книге рассмотрены следующие темы: основы электротехники и электроники, электронные
приборы, аналоговые схемы, микропроцессорные системы и их применение, системы управления
производственными процессами, микроконтроллеры и основы телекоммуникации, а также моделирование
электронных схем на персональном компьютере.
Особенностью книги является ее практическая направленность, имеющая целью побудить
читателей к конструированию и испытанию реальных электрических схем на практике.
В основной текст включены врезки с дополнительными материалами, которые студенты могут
по своему желанию изучать или пропускать. В тексте часто вставлены вопросы для самопроверки.
Издание подходит как для использования в качестве учебного пособия, так и для самообразования.
УДК
621.38.04
ББК 32.85-04
Электронное издание на основе печатного издания: Электронные схемы и системы / О. Бишоп ; пер. с англ.
А. Н. Рабодзея. — Москва : ДМК Пресс, 2016. — 576 с. — ISBN 978-5-97060-172-3. — Текст : непосредственный.
Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы
то ни было средствами без письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических ошибок все равно
существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых сведений. В связи с
этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.
В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских
прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.
ISBN 978-5-89818-646-3
© 2011, Owen Bishop. Published by Elsevier Ltd.
© Оформление, перевод, ДМК Пресс, 2016
Стр.5
Содержание
Предисловие ..................................................................................................................................17
Практические схемы и системы ............................................................................................18
I
Электрические схемы и цепи ..........................................................................................20
Введение....................................................................................................................................................21
Глава 1. Диоды ..............................................................................................................................24
Ток и напряжение ..................................................................................................................................24
Обратное смещение...............................................................................................................................25
Вопросы по схемам .......................................................................................................................30
Вопросы по диодам .......................................................................................................................30
Тесты ..................................................................................................................................................31
Глава 2. Транзисторные ключи ..............................................................................................32
Включение ламп .....................................................................................................................................32
Датчики .............................................................................................................................................33
Схема включения лампы с помощью фотодиода ...............................................................33
Варианты схемы фотореле .........................................................................................................35
Конструирование систем ............................................................................................................35
Сирена, включаемая датчиком освещенности .............................................................................35
Ключи на биполярных транзисторах .....................................................................................37
Схема для управления нагревателем ..............................................................................................38
Термисторы ......................................................................................................................................39
Защитный диод ..............................................................................................................................40
ЭДС ....................................................................................................................................................41
Индикация работы системы ......................................................................................................41
Предупреждение о перегреве .............................................................................................................42
Инверсная работа ..........................................................................................................................42
p-n-p или n-p-n? .............................................................................................................................42
Типы МОП-транзисторов ..........................................................................................................43
Триггер Шмитта .....................................................................................................................................43
Защелкивание .................................................................................................................................44
Гистерезис ........................................................................................................................................44
Управление логическими сигналами ..............................................................................................45
Практикум по транзисторным ключам ..................................................................................50
Вопросы по транзисторным ключам ......................................................................................50
Дополнительные вопросы ..........................................................................................................52
Тесты ..................................................................................................................................................52
Глава 3. Делители напряжения ..............................................................................................54
Ток и разность потенциалов ......................................................................................................54
Влияние нагрузки делителя напряжения .............................................................................55
Увеличение точности ...................................................................................................................56
Датчики .............................................................................................................................................57
Погрешности измерений .............................................................................................................57
Регулируемые делители напряжения ....................................................................................58
Внутреннее сопротивление ........................................................................................................58
Стр.6
6
содержание
Практикум по делителям напряжения ..................................................................................60
Вопросы по делителям напряжения .......................................................................................60
Глава 4. Конденсаторы ..............................................................................................................62
Емкость конденсатора .................................................................................................................62
Параллельное и последовательное соединения конденсаторов ..................................63
Выбор конденсаторов...................................................................................................................63
Применение конденсаторов для связи между каскадами ...............................................68
Применение конденсаторов для исключения паразитной связи между
каскадами (блокировки) .............................................................................................................69
Заряд конденсаторов ....................................................................................................................70
Разряд конденсаторов ..................................................................................................................72
Время .................................................................................................................................................72
Практикум по конденсаторам ...................................................................................................73
Вопросы по конденсаторам ........................................................................................................74
Дополнительные вопросы ..........................................................................................................75
Тесты ..................................................................................................................................................76
Вспомогательный веб-сайт ........................................................................................................77
Глава 5. Применение конденсаторов ...................................................................................78
Задержка времени .........................................................................................................................78
Одновибратор .................................................................................................................................78
Таймер на микросхеме семейства 555 ....................................................................................79
Мультивибратор ............................................................................................................................81
Переменное напряжение .............................................................................................................83
Фильтр нижних частот ................................................................................................................84
Сопротивление и реактанс ........................................................................................................85
Импеданс ..........................................................................................................................................85
Импеданс и частота.......................................................................................................................86
Амплитудно-частотная характеристика ................................................................................86
Частота среза ...................................................................................................................................88
АЧХ фильтра низкой частоты ...................................................................................................88
Фазовые соотношения .................................................................................................................89
Период и фазовый сдвиг .............................................................................................................90
Ток конденсатора ...........................................................................................................................91
Фазочастотная характеристика фильтра высокой частоты............................................92
Практикум по фильтрам .............................................................................................................92
Вопросы по применению конденсаторов ..............................................................................93
Глава 6. Поля .................................................................................................................................95
Электрическое поле ......................................................................................................................95
Магнитное поле ..............................................................................................................................95
Поля и движение ...........................................................................................................................96
Единицы измерения электрических полей ..........................................................................97
Единицы измерения магнитных полей ..................................................................................97
Ферромагнетики ............................................................................................................................99
Глава 7. Катушки индуктивности ....................................................................................... 102
Самоиндукция ............................................................................................................................. 102
Реактанс ......................................................................................................................................... 103
Типы компонентов электронных цепей с индуктивностью ........................................ 104
Передача энергии........................................................................................................................ 105
Стр.7
содержание
7
LC-цепи .......................................................................................................................................... 105
Фильтры с индуктивными элементами .............................................................................. 107
Вопросы по полям ...................................................................................................................... 110
Вопросы по катушкам индуктивности................................................................................ 110
Тесты ............................................................................................................................................... 111
Глава 8. Усилители на МОП-транзисторах .................................................................... 112
Усилитель с общим истоком ........................................................................................................... 112
Крутизна передаточной характеристики ........................................................................... 113
Смещение ...................................................................................................................................... 114
Разделительные конденсаторы .............................................................................................. 114
Выходное напряжение .............................................................................................................. 115
Выходное сопротивление ........................................................................................................ 115
Испытания усилителя .............................................................................................................. 116
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 116
Фазочастотная характеристика ............................................................................................. 117
Практикум по усилителю на МОП-транзисторе в схеме с общим истоком .......... 117
Практикум по крутизне МОП-транзисторов ................................................................... 118
Усилитель с общим стоком .............................................................................................................. 118
Коэффициент усиления по напряжению ........................................................................... 119
Согласование выхода с входом .............................................................................................. 119
Усиление по току и по мощности .......................................................................................... 120
Практикум по повторителям напряжения на МОП-транзисторах ......................... 120
Применение МОП-транзисторов ......................................................................................... 121
Вопросы по МОП-транзисторам .......................................................................................... 122
Тесты ............................................................................................................................................... 123
Дополнительные вопросы ....................................................................................................... 124
Глава 9. Усилители на биполярных транзисторах ....................................................... 125
Усилитель с общим эмиттером....................................................................................................... 125
Коэффициент усиления по току ........................................................................................... 125
Выходное напряжение .............................................................................................................. 126
Выходное сопротивление ........................................................................................................ 127
Смещение ...................................................................................................................................... 127
Сопротивление эмиттера ......................................................................................................... 127
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 128
Коэффициент усиления по напряжению ........................................................................... 128
Улучшение стабильности ......................................................................................................... 129
Входное сопротивление ........................................................................................................... 130
Коэффициент усиления по напряжению ........................................................................... 130
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 131
Шунтирующий конденсатор .................................................................................................. 131
Потребляемая мощность .......................................................................................................... 132
Практикум по усилителям на биполярных транзисторах ........................................... 132
Усилитель с общим коллектором .................................................................................................. 132
Коэффициент усиления по напряжению ........................................................................... 133
Коэффициент усиления по току и мощности .................................................................. 134
Амплитудно-частотная характеристика эмиттерного повторителя ......................... 134
Составной транзистор (схема Дарлингтона) ............................................................................ 134
Практикум по составным транзисторам ............................................................................ 135
Дифференциальный усилитель ..................................................................................................... 135
Практикум по дифференциальным усилителям ............................................................. 138
Стр.8
8
содержание
Резонансные усилители ................................................................................................................... 138
Добротность ................................................................................................................................. 140
Достоинства резонансных усилителей ............................................................................... 141
Практикум по резонансным усилителям ........................................................................... 141
Вопросы по биполярным транзисторам ............................................................................. 143
Тесты ............................................................................................................................................... 144
Глава 10. Усилители на полевых транзисторах с p-n-переходом .......................... 146
Крутизна передаточной характеристики ........................................................................... 147
Выходное сопротивление ........................................................................................................ 147
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 148
Практикум по усилителям на полевых транзисторах с p-n-переходом .................. 148
Практикум по крутизне полевых транзисторов с p-n-переходом ............................. 148
Вопросы по полевым транзисторам с p-n-переходом .................................................... 150
Тесты ............................................................................................................................................... 150
Глава 11. Операционные усилители .................................................................................. 151
Терминология .............................................................................................................................. 151
Корпуса .......................................................................................................................................... 152
Идеальный операционный усилитель ................................................................................ 152
ОУ на практике ............................................................................................................................ 152
Напряжение смещения нуля .................................................................................................. 153
Скорость нарастания выходного напряжения ................................................................. 153
Влияние частоты на коэффициент усиления ................................................................... 154
Компаратор напряжения .................................................................................................................. 155
Практикум по компараторам напряжения ........................................................................ 156
Равенство напряжений на входах ОУ ................................................................................. 156
Инвертирующий усилитель ............................................................................................................ 157
Виртуальная земля .................................................................................................................... 158
Входное сопротивление ........................................................................................................... 158
Расчет номинала резистора RB
для минимизации смещения нуля ОУ ................... 159
Практикум по смещению нуля .............................................................................................. 160
Практикум по амплитудно-частотным характеристикам ............................................ 161
Неинвертирующий усилитель ............................................................................................... 161
Повторитель напряжения ........................................................................................................ 162
Вопросы по операционным усилителям ............................................................................ 163
Параметры операционных усилителей ............................................................................... 164
Выбор ОУ ...................................................................................................................................... 165
Тесты ............................................................................................................................................... 165
Глава 12. Применение операционных усилителей ...................................................... 166
Сумматор ............................................................................................................................................... 166
Дифференциальный усилитель ..................................................................................................... 167
Входное сопротивление дифференциального усилителя ............................................ 168
Применение дифференциальных усилителей в медицинских исследованиях .... 168
Измерения с помощью мостовой схемы ............................................................................. 169
Интегратор ............................................................................................................................................ 171
Генераторы треугольных импульсов .................................................................................... 172
Инвертирующий триггер Шмитта ................................................................................................ 173
Работа триггера Шмитта .......................................................................................................... 173
Расчет пороговых напряжений .............................................................................................. 175
Проектирование инвертирующего триггера Шмитта ................................................... 176
Стр.9
содержание
9
Неинвертирующий триггер Шмитта ........................................................................................... 177
Пороговые напряжения ............................................................................................................ 179
Проектирование неинвертирующего триггера Шмитта ............................................... 179
Генераторы пилообразного напряжения и импульсов прямоугольной формы ............ 181
Генератор пилообразного напряжения ............................................................................... 182
Период следования импульсов, постоянная времени RC-цепи и гистерезис ....... 183
Вопросы по применению операционных усилителей ................................................... 183
Тесты ............................................................................................................................................... 185
Глава 13. Активные фильтры ............................................................................................... 187
Амплитудно-частотная характеристика ............................................................................. 188
Активный фильтр верхних частот первого порядка ...................................................... 189
Проектирование фильтров первого порядка .................................................................... 190
Активные фильтры второго порядка ................................................................................... 191
Полосовые фильтры .................................................................................................................. 192
Заградительные фильтры ........................................................................................................ 194
Практикум по активным фильтрам ..................................................................................... 195
Вопросы по активным фильтрам .......................................................................................... 196
Тесты ............................................................................................................................................... 196
Глава 14. Генераторы .............................................................................................................. 198
Генератор с фазосдвигающей цепью ............................................................................................ 198
Генератор Колпитца ........................................................................................................................... 199
Генератор с мостом Вина .................................................................................................................. 200
Практикум по генераторам ..................................................................................................... 201
Глава 15. Мощные усилители .............................................................................................. 202
Усилители тока ............................................................................................................................ 202
Усилители класса А.................................................................................................................... 203
Усилители класса В .................................................................................................................... 203
Устранение переходных искажений ..................................................................................... 205
Мощные усилители на МОП-транзисторах ..................................................................... 206
Проблемы отвода тепла ............................................................................................................ 206
Радиаторы ..................................................................................................................................... 207
Тепловое сопротивление .......................................................................................................... 208
Интегральные схемы усилителей звуковой частоты ..................................................... 210
Практикум по мощным усилителям .................................................................................... 212
Вопросы по мощным усилителям......................................................................................... 212
Тесты ............................................................................................................................................... 212
Глава 16. Тиристоры и триаки ............................................................................................. 214
Работа тиристора ........................................................................................................................ 214
Применение тиристоров при работе на постоянном токе ............................................ 215
Применение тиристоров при работе на переменном токе ........................................... 216
Рабочее напряжение .................................................................................................................. 217
Двухполупериодный управляемый выпрямитель .......................................................... 218
Триаки............................................................................................................................................. 219
Диаки .............................................................................................................................................. 220
Импульсы управления ............................................................................................................. 220
Ложные включения ................................................................................................................... 223
Электромагнитные помехи ..................................................................................................... 223
Включение при нулевом напряжении................................................................................. 224
Стр.10
10
содержание
Практикум по работе тиристоров ......................................................................................... 226
Практикум по управляемым выпрямителям .................................................................... 227
Вопросы по тиристорам и триакам ...................................................................................... 227
Тесты ............................................................................................................................................... 228
Глава 17. Источники питания .............................................................................................. 229
Выпрямление ............................................................................................................................... 230
Сглаживание ................................................................................................................................ 230
Выходное напряжение .............................................................................................................. 231
Двухполупериодный выпрямитель и стабилизатор напряжения на стабилитроне ...... 231
Мостовой выпрямитель ........................................................................................................... 231
Сглаживание ................................................................................................................................ 232
Расчет амплитуды пульсаций ................................................................................................ 233
Стабилизация напряжения ..................................................................................................... 234
Мощность стабилитрона .......................................................................................................... 235
Мощность балластного резистора ........................................................................................ 235
Выходное сопротивление источника питания ................................................................. 235
Работа с большими токами нагрузки .................................................................................. 235
Стабилизированный источник питания с двухполупериодным выпрямлением
и стабилизатором на микросхеме .................................................................................................. 236
Диодный мост в монолитном исполнении ........................................................................ 237
Применение микросхем для стабилизации напряжения ............................................. 237
Выходное сопротивление и коэффициент стабилизации ............................................ 238
Цепи защиты интегральных стабилизаторов напряжения .......................................... 238
Регулируемые интегральные стабилизаторы напряжения ......................................... 238
Практикум по источникам питания .................................................................................... 239
Вопросы по источникам питания ......................................................................................... 239
Глава 18. Логические микросхемы .................................................................................... 241
Работа элемента И ...................................................................................................................... 241
Элемент ИЛИ .............................................................................................................................. 242
Элемент НЕ .................................................................................................................................. 243
Элементы И-НЕ и ИЛИ-НЕ .................................................................................................. 243
Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ .................................................................................... 244
Семейства логических микросхем ........................................................................................ 245
Транзисторно-транзисторная логика .................................................................................. 245
КМОП-логика ............................................................................................................................. 246
Сравнение ТТЛ и КМОП ИС ................................................................................................ 247
Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ) .................................................................................. 250
Практикум по логическим уровням напряжения ........................................................... 250
Практикум по таблицам истинности ................................................................................... 251
Вопросы по логическим микросхемам ................................................................................ 252
Тесты ............................................................................................................................................... 253
Глава 19. Логические операции .......................................................................................... 254
Булевы символы ......................................................................................................................... 255
Определение состояния выходов.......................................................................................... 255
Схемы с четырьмя входами .................................................................................................... 258
Карты Карно ................................................................................................................................. 259
Разработка схем .......................................................................................................................... 260
Макетирование и моделирование ......................................................................................... 263
Работа с элементами И-НЕ и ИЛИ-НЕ ............................................................................. 264
Стр.11
содержание
11
Практикум по логическим операциям ................................................................................ 267
Практикум по использованию моделирования ............................................................... 268
Вопросы по логическим операциям ..................................................................................... 269
Тесты ............................................................................................................................................... 270
Глава 20. Комбинационные устройства .......................................................................... 271
Мажоритарная логика .............................................................................................................. 271
Полусумматор.............................................................................................................................. 272
Полный сумматор ....................................................................................................................... 273
Древовидная схема контроля по четности ........................................................................ 274
Схема сравнения по абсолютной величине ....................................................................... 275
Преобразователь десятичных чисел в двоичные ............................................................. 276
Преобразователь двоичных чисел в десятичные ............................................................. 276
Шифратор приоритетов ........................................................................................................... 277
Селектор данных ........................................................................................................................ 278
Распределитель данных ........................................................................................................... 279
Произвольные таблицы истинности ................................................................................... 280
Использование ПЗУ.................................................................................................................. 284
Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) ................................. 285
Выполнение логических операций программным путем ............................................. 285
Практикум по ИС средней степени интеграции ............................................................. 286
Вопросы по комбинационным устройствам ..................................................................... 286
Тесты ............................................................................................................................................... 287
Глава 21. Последовательностные логические схемы ................................................. 289
Триггеры ........................................................................................................................................ 289
Временны' е задержки ................................................................................................................ 291
Одновибраторы ........................................................................................................................... 293
Мультивибраторы на КМОП ИС ......................................................................................... 295
Защелки ......................................................................................................................................... 296
Тактируемая логика ................................................................................................................... 297
D-триггеры .................................................................................................................................... 297
Т-триггер ....................................................................................................................................... 298
J-K-триггеры ................................................................................................................................ 299
Практикум по триггерам .......................................................................................................... 300
Практикум по тактируемой логике ...................................................................................... 301
Вопросы по схемам с последовательностной логикой .................................................. 301
Тесты ............................................................................................................................................... 302
Глава 22. Счетчики и регистры ............................................................................................ 303
Деление и счет ............................................................................................................................. 303
JK-счетчики .................................................................................................................................. 305
Суммирующие и вычитающие счетчики ........................................................................... 305
Счетчики со сквозным переносом ........................................................................................ 306
Синхронные счетчики .............................................................................................................. 308
Двоично-десятичные счетчики .............................................................................................. 308
Счетчики до n............................................................................................................................... 310
Декодирование состояний выходов ..................................................................................... 310
Регистры данных ........................................................................................................................ 311
Регистры сдвига .......................................................................................................................... 312
Счетчики Джонсона .................................................................................................................. 313
Статические оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) .................................. 317
Стр.12
12
содержание
Динамические оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) .............................. 317
Флеш-память ............................................................................................................................... 318
Управление памятью ................................................................................................................. 319
Практикум по счетчикам и регистрам ................................................................................ 320
Вопросы по счетчикам и регистрам ..................................................................................... 321
Тесты ............................................................................................................................................... 322
Глава 23. Дисплеи ..................................................................................................................... 323
Светодиоды .................................................................................................................................. 323
7-сегментные светодиодные дисплеи .................................................................................. 324
14-сегментные дисплеи ............................................................................................................ 326
Матричные дисплеи .................................................................................................................. 326
Жидкокристаллические дисплеи ......................................................................................... 327
Практикум по светодиодным дисплеям ............................................................................. 328
Вопросы по светодиодам и дисплеям .................................................................................. 330
Тесты ............................................................................................................................................... 330
Глава 24. Преобразователи сигналов ............................................................................... 332
Аналого-цифровые преобразователи .......................................................................................... 332
Параллельный АЦП .................................................................................................................. 332
АЦП с последовательным приближением ........................................................................ 335
АЦП интегрирующего типа .................................................................................................... 338
Сигма-дельта АЦП ..................................................................................................................... 339
Цифроаналоговые преобразователи ............................................................................................ 340
Сумматор на операционном усилителе .............................................................................. 340
ЦАПы на матрице R-2R ........................................................................................................... 342
Практикум по АЦП ................................................................................................................... 344
Практикум по ЦАПам .............................................................................................................. 344
Вопросы по преобразователям сигналов ........................................................................... 344
Тесты ............................................................................................................................................... 345
Глава 25. Интегральные схемы ........................................................................................... 346
ИС с низким уровнем интеграции ....................................................................................... 346
ИС для импульсных преобразователей напряжения .................................................... 348
Фильтры на переключаемых конденсаторах .................................................................... 349
Схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)........................................................ 350
Практикум по ИС ....................................................................................................................... 351
II
Системы ............................................................................................................................ 352
Глава 26. Аудио- и видеосистемы ..................................................................................... 353
Системы ......................................................................................................................................... 353
Входная часть ............................................................................................................................... 353
Радиотюнер ................................................................................................................................... 354
CD/DVD-плеер ........................................................................................................................... 354
Жесткий диск ............................................................................................................................... 356
Флеш-память ............................................................................................................................... 357
Микрофоны .................................................................................................................................. 357
Компьютер как источник аудио- и видеосигналов ......................................................... 358
Аналоговые аудиосистемы .............................................................................................................. 359
Обработка сигналов ................................................................................................................... 359
Стр.13
содержание
13
Звуковой смеситель ................................................................................................................... 360
Эквалайзер .................................................................................................................................... 360
Выходной усилитель ................................................................................................................. 362
Громкоговорители ...................................................................................................................... 362
Звуковые колонки ...................................................................................................................... 364
Вопросы по аудио- и видеосистемам ................................................................................... 364
Другие вопросы ........................................................................................................................... 365
Тесты ............................................................................................................................................... 365
Глава 27. Шумы ........................................................................................................................ 367
Источники шумов ...................................................................................................................... 367
Электромагнитные помехи ..................................................................................................... 367
Механические источники помех ........................................................................................... 368
Шумы в электрических цепях ............................................................................................... 368
Обработка сигналов ................................................................................................................... 370
Отношение сигнал–шум .......................................................................................................... 370
Уменьшение шумов.................................................................................................................... 371
Шумы в телекоммуникациях ................................................................................................. 372
Вопросы по шумам ..................................................................................................................... 373
Тесты ............................................................................................................................................... 373
Глава 28. Телекоммуникационные системы .................................................................. 375
Несущая частота и модуляция ............................................................................................... 377
Импульсная модуляция ........................................................................................................... 379
Частотная манипуляция .......................................................................................................... 381
Передача цифровых данных ................................................................................................... 382
Частотное уплотнение .............................................................................................................. 383
Временно' е уплотнение ............................................................................................................. 384
Скорость передачи данных ..................................................................................................... 384
Дрожание (джиттер) ................................................................................................................. 385
Форма импульсов ....................................................................................................................... 386
Сравнение аналоговых и цифровых систем передачи данных ................................... 387
Сети телекоммуникации .......................................................................................................... 388
RS-232 ............................................................................................................................................. 388
Код ASCII ...................................................................................................................................... 390
Соединение и переключение цепей ..................................................................................... 391
Коммутация сообщений ........................................................................................................... 392
TCP/IP ........................................................................................................................................... 393
Вопросы по телекоммуникациям ......................................................................................... 395
Тесты ............................................................................................................................................... 396
Глава 29. Линии передачи ..................................................................................................... 397
Типы линий связи ...................................................................................................................... 397
Линии передачи .......................................................................................................................... 398
Характеристический импеданс.............................................................................................. 400
Передатчики и приемники ...................................................................................................... 400
Перекрестные помехи ............................................................................................................... 403
Практикум по линиям передач .............................................................................................. 403
Практикум по трансформаторному включению линии передачи ............................ 404
Практикум по передатчикам и приемникам ..................................................................... 404
Вопросы по линиям передач ................................................................................................... 405
Тесты ............................................................................................................................................... 405
Стр.14
14
содержание
Глава 30. Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) ........................................... 407
Оптическое волокно .................................................................................................................. 407
Источники света ......................................................................................................................... 409
Приемники света ........................................................................................................................ 409
Преимущества ВОЛС ............................................................................................................... 410
Вопросы по ВОЛС ..................................................................................................................... 411
Тесты ............................................................................................................................................... 411
Глава 31. Радиотехнические системы связи ................................................................. 413
Спектр электромагнитных волн ............................................................................................ 413
Радиовещание .............................................................................................................................. 414
Околоземная волна .................................................................................................................... 414
Ионосферные радиоволны ...................................................................................................... 416
Антенны ......................................................................................................................................... 418
Антенны направленного действия ....................................................................................... 420
Радиопередающие устройства ............................................................................................... 421
Радиоприемные устройства .................................................................................................... 423
Супергетеродинные радиоприемники ................................................................................ 425
Мобильные телефоны ............................................................................................................... 427
Практикум по радиоприемникам ......................................................................................... 429
Практикум по биениям ............................................................................................................ 430
Вопросы по радиотехническим системам связи .............................................................. 430
Тесты ............................................................................................................................................... 430
Глава 32. Измерительные системы .................................................................................... 432
Телеметрия .................................................................................................................................... 432
Измерение напряжения ........................................................................................................... 433
Датчики .......................................................................................................................................... 434
Датчики, генерирующие ЭДС ................................................................................................ 435
Резистивные датчики ................................................................................................................ 436
Датчики газового состава ........................................................................................................ 437
Емкостные датчики .................................................................................................................... 438
Индуктивные датчики .............................................................................................................. 439
Обработка сигналов и их использование ........................................................................... 440
Дисплеи измерительных приборов ...................................................................................... 441
Практикум по измерительным системам ........................................................................... 443
Вопросы по измерительным системам ............................................................................... 443
Глава 33. Электронные системы управления ................................................................ 444
Регуляторные системы и сервосистемы ............................................................................. 445
Управление температурой ....................................................................................................... 445
Обратная связь в термостате .................................................................................................. 446
Управление скоростью вращения вала электромотора ................................................. 446
Управление перемещением ..................................................................................................... 449
Практикум по системам управления ................................................................................... 451
Вопросы по системам управления ........................................................................................ 451
Глава 34. Системы управления производственными процессами ........................ 452
Пропорциональное управление ..................................................................................................... 452
Пропорционально-интегральное управление .......................................................................... 456
Пропорционально-интегрально-дифференциальное управление .................................... 458
Практикум по системам пропорционально-интегрально-дифференциального
управления .................................................................................................................................... 460
Стр.15
содержание
15
Глава 35. Отказы систем ........................................................................................................ 461
Причины отказов ........................................................................................................................ 461
Проявление отказа ..................................................................................................................... 462
Внешний осмотр ......................................................................................................................... 463
Предварительный анализ ........................................................................................................ 463
Наиболее часто встречающиеся причины отказов ......................................................... 464
Аналоговые схемы ...................................................................................................................... 465
Цифровые схемы ........................................................................................................................ 466
Программные неисправности ................................................................................................ 468
Испытания программ ................................................................................................................ 468
Вопросы по отказам систем .................................................................................................... 469
III
Микроэлектронные цифровые системы ......................................................... 471
Глава 36. Входы и выходы .................................................................................................... 472
Одноразрядный вход ................................................................................................................. 472
Многоразрядные входы ............................................................................................................ 474
Изолированные входы .............................................................................................................. 475
Одноразрядный выход ............................................................................................................. 476
Многоразрядные выходы ........................................................................................................ 477
Вопросы по входам и выходам ............................................................................................... 477
Тесты ............................................................................................................................................... 478
Глава 37. Обработка информации ..................................................................................... 479
От битов до терабайтов ............................................................................................................ 479
Шины .............................................................................................................................................. 480
Элементы компьютерной системы ....................................................................................... 481
Процессор ...................................................................................................................................... 482
Микроконтроллеры ................................................................................................................... 485
Программируемые логические контроллеры ................................................................... 488
Адресация ...................................................................................................................................... 489
Обработка данных ...................................................................................................................... 491
Практикум по контроллерам .................................................................................................. 493
Вопросы по обработке данных ............................................................................................... 494
Тесты ............................................................................................................................................... 494
Глава 38. Программирование .............................................................................................. 496
Блок-схема ............................................................................................................................................ 497
Инициализация ........................................................................................................................... 497
Арифметические и логические операции .......................................................................... 499
Временны' е подпрограммы ..................................................................................................... 501
Обращение с данными .............................................................................................................. 502
Подпрограммы ввода ................................................................................................................ 503
Подпрограммы вывода ............................................................................................................. 508
Прерывания .................................................................................................................................. 515
Прямая и косвенная адресация ...................................................................................................... 517
Стек .......................................................................................................................................................... 518
Заключение ........................................................................................................................................... 519
Практикум по программированию ....................................................................................... 519
Глава 39. Языки программирования ................................................................................. 521
Программирование в машинных кодах .............................................................................. 521
Стр.16
16
содержание
Программирование на ассемблере ....................................................................................... 522
Некоторые программы в ассемблере ................................................................................... 525
Сокращения, используемые в ассемблере ......................................................................... 525
Входы и выходы .......................................................................................................................... 527
Конфигурация выводов как выходов .................................................................................. 527
Программирование с входами и выходами ....................................................................... 528
Виртуальный микроконтроллер для оптического распознавания образов ........... 530
Программирование на языке BASIC ................................................................................... 530
Программирование в многоступенчатой логике ............................................................. 533
Тесты по ассемблеру .................................................................................................................. 536
Тесты по BASIC’у ....................................................................................................................... 537
Тесты по многоступенчатой логике ..................................................................................... 538
Глава 40. Роботизированные системы ............................................................................. 540
Роботы в промышленности ..................................................................................................... 540
Источники питания ................................................................................................................... 541
Робот как система ....................................................................................................................... 542
Достоинства программного обеспечения ........................................................................... 542
Датчики роботов ......................................................................................................................... 542
Датчики света............................................................................................................................... 542
Датчики касания ......................................................................................................................... 543
Микрофон ..................................................................................................................................... 545
Датчики магнитного поля ....................................................................................................... 546
Исполнительные механизмы роботов ................................................................................. 546
Глава 41. Нейронные сети ..................................................................................................... 549
Математические модели .......................................................................................................... 550
Распознавание образов ............................................................................................................. 553
Аналоговые входы и выходы .................................................................................................. 554
Вопросы по нейронным сетям ............................................................................................... 555
Тесты ............................................................................................................................................... 555
Приложение А. Полезная информация .......................................................................... 557
Электрические величины и единицы их измерения ...................................................... 557
Законы электрических цепей ................................................................................................. 559
Электрические цепи .................................................................................................................. 560
Цепи с конденсаторами ............................................................................................................ 560
Компоненты.................................................................................................................................. 561
Логические тождества .............................................................................................................. 565
Системы счисления ................................................................................................................... 565
Представление отрицательных чисел в двоичном коде ................................................ 566
Благодарности ............................................................................................................................. 567
Приложение Б. Ответы к вопросам для самопроверки ............................................ 568
Предметный указатель ........................................................................................................... 570
Стр.17