БУДК 621.38.01
БК 32.85
К35
К35 Занимательная электроника. Электронные схемы / Танака Кэнъити
(автор), Такаяма Яма (худож.) ; пер. с яп. Клионского А. Б. — М. : ДМК
Танака Кэнъити
Пресс, 2016. — 184 с. : ил. — (Серия «Образовательная манга»). — Доп. тит.
л. яп.
ISBN 978-5-97060-353-6.
Электронные схемы основаны на обычных электрических цепях, однако, в отлисчие
от последних, содержат полупроводниковые элементы, такие как диоды, транзитторы,
а по мере усложнения превращаются в интегральные схемы. Именно элекронные
схемы лежат в основе электронных приборов, окружающих нас в быту.
Чтобы объяснить принципы работы электронных схем «с нуля», в этой книге
пр используется транзисторный радиоприёмник – в доступной форме описываются
слтся с описания простейшего усилителя, а затем постепенно переходят к более
ала, то есть описать процесс, начинающийся с выбора нужного канала из
принимаемых антенной радиоволн и заканчивающийся воспроизведением звука.
Чтобы процесс обучения был ещё увлекательнее, в Манге вам составят компанию
два персонажа – ученики старшей школы Сидэн Тору и Эрэки Ая.
Простота изложения и увлекательный сюжет о любви старшеклассников помоэжет
начинающим любителям электроники получить базовые знания по теории
Б УДК 621.38.01БК 32.85
лектронных схем.
Manga de Wakaru Denshi Kairo (Manga Guide: Electronic Circuits)
By Kenichi Tanaka (Author), Yama Takayama (Illustrator) and
Trend-Pro Co., Ltd. (Producer)
Published by Ohmsha, Ltd.
Original Japanese edition
Russian language edition copyright © 2016 by DMK Press
3-1 Kanda Nishikicho, Chiyodaku, Tokyo, Japan
Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена в любой
к форме или любыми средствами, электронными или механическими, включая фотографирование,
азрешения издательства.
ISBN 978-5-97060-353-6 (рус.) © Перевод, оформление, издание, ДМК Пресс, 2016
Copyright © 2009 by Kenichi Tanaka and Trend-Pro Co., Ltd
рсерокопирование или иные средства копирования или сохранения информации, без письменного
ISBN 978-4-274-06777-8 (яп.)
оцессы преобразования принимаемых антенной радиоволн, заканчивающиеся
ю воспроизведением звука. Обычно многие учебники по радиоэлектронике начинания
сигножным схемам. Однако в этой книге автор решил взять за основу путь прохожде
Стр.5
СОСОДЕРЖАНИЕ
Пролог.
БЕСПОКОЙНЫЙ НОВИЧОК ......................................................1
Глава 1.
1.2. РАЗЛИЧНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ.................................. 13
Усилители .......................................................................................................... 13
Генераторы ......................................................................................................... 14
Модуляторы ....................................................................................................... 15
Демодуляторы ................................................................................................... 16
Фильтры ............................................................................................................... 16
Операционные усилители ............................................................................ 18
Логические схемы ........................................................................................... 19
Источники питания .......................................................................................... 21
1.3. ПРОСТЕЙШИЙ ПРИМЕР РАДИОПРИЁМНИКА ....................23
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .............................................27
Операционный усилитель – совершенная схема усиления .............. 27
Логические схемы ...........................................................................................28
Глава 2.
УСТРОЙСТВО ТРАНЗИСТОРА ...................... 31
2.1. ЧТО ТАКОЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ? ........................................34
Ковалентные связи между атомами кремния ..........................................36
Полупроводники p-типа ................................................................................38
Полупроводники n-типа ................................................................................39
2.2. ДИОДЫ C p-n-ПЕРЕХОДОМ .....................................................40
Напряжение смещения.................................................................................... 41
Выпрямитель .....................................................................................................43
ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ? А ЧТО ЭТО ТАКОЕ? ...9
1.1. ЧТО ТАКОЕ ЭЛЕКТРОННАЯ СХЕМА ........................................11
VI
СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ
Стр.7
2.3. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ..............................................44
Транзисторы p-n-p-типа .................................................................................46
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .............................................54
Устройство и принцип работы ПТУП (J-FET) .......................................54
ПТ МОП (MOS-FET) .......................................................................................55
Отличия между биполярными и полевыми транзисторами ..............56
Глава 3.
СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ ......... 57
3.1. ПРАВИЛА КИРХГОФА ..................................................................62
Анализ цепей .....................................................................................................62
Первое и второе правила Кирхгофа ..........................................................63
3.2. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ RLC-ЦЕПИ ...................................................65
3.3. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА С h-ПАРАМЕТРАМИ ................67
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .............................................75
Источники напряжения и источники тока ................................................75
Что такое коэффициент передачи по напряжению ..............................75
Коэффициент передачи тока ........................................................................76
Использование обозначений i и j в комплексных числах .................76
Глава 4.
РЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ...................... 77
4.1. ПРИНЦИП РАБОТЫ РЕЗОНАНСНОГО УСИЛИТЕЛЯ ........ 81
Что такое амплитудно-модулированная волна ......................................83
Форма амплитудно-модулированной волны ...........................................84
4.2. ОДНОЧАСТОТНЫЙ РЕЗОНАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ..........88
Закорачивание элементов .............................................................................90
Эквивалентная схема для высоких частот ............................................... 91
Паразитная ёмкость и эффект Миллера ..................................................92
Упрощение эквивалентной схемы для высоких частот .....................95
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .......................................... 101
Частотная характеристика коэффициента передачи тока для
резонансного усилителя ...............................................................................101
СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ
VII
Стр.8
Эквивалентная схема транзистора для высоких частот .....................103
Пересчёт импедансов ...................................................................................106
Глава 5.
ДЕМОДУЛЯТОР ....................................107
5.1. ДЕМОДУЛЯЦИЯ И ЛИНЕЙНЫЙ ДЕТЕКТОР ...................... 110
Демодуляция .................................................................................................... 111
Линейный детектор ........................................................................................ 111
Принцип линейного детектирования ...................................................... 112
5.2. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ОГИБАЮЩЕЙ ....................................... 114
5.3. ФИЛЬТРЫ ...................................................................................... 115
Фильтры нижних частот ................................................................................ 115
Фильтры верхних частот .............................................................................. 116
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ .......................................... 122
О частотной модуляции (ЧМ) .....................................................................122
Глава 6.
УСИЛИТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ ................125
6.1. ЧТО ТАКОЕ УСИЛИТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ ................ 130
Три типа усилителей .................................................................................... 131
6.2. УСИЛИТЕЛЬ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ ................................. 132
6.2.1. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА .........................................................133
6.2.2. ЦЕПЬ СМЕЩЕНИЯ ........................................................................134
Что такое рабочие точки ...............................................................................136
Оптимальная рабочая точка ........................................................................137
6.2.3. СХЕМА УСИЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА .........................138
Эквивалентная схема для переменного тока ........................................139
6.2.4. КОЭФФИЦИЕНТ УСИЛЕНИЯ ПО ТОКУ .................................. 141
Коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером .......143
Инверсия фазы ................................................................................................144
6.2.5. ВХОДНОЙ И ВЫХОДНОЙ ИМПЕДАНСЫ (1) .....................145
Входной импеданс Zвх (1) ...........................................................................145
Выходной импеданс Zвых (1) ....................................................................146
VIII
СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ
Стр.9
6.3. УСИЛИТЕЛЬ С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ ........................... 148
6.3.1. ЭМИТТЕРНЫЙ ПОВТОРИТЕЛЬ ...............................................148
Буферный каскад ............................................................................................148
6.3.2. РАСЧЁТ ЦЕПИ СМЕЩЕНИЯ .......................................................150
6.3.3. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ДЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ....151
6.3.4. КОЭФФИЦИЕНТЫ УСИЛЕНИЯ ПО НАПРЯЖЕНИЮ
Коэффициент И ТОКУ ................................................................................................. 155
Коэффициент усиления по напряжению ...............................................155
6.3.5. ВХОДНОЙ И ВЫХОДНОЙ ИМПЕДАНСЫ (2) .................... 157
усиления по току ...............................................................156
Входной импеданс Zвх (2) ..........................................................................157
Выходной импеданс Zвых (2) ....................................................................158
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ...........................................160
Связь с децибелами (дБ) ..............................................................................160
Зачем нужен эмиттерный повторитель? .................................................160
Что произойдёт при каскадном включении эмиттерного
повторителя? ....................................................................................................161
Каскадирование усилителей ......................................................................162
Характеристики усилителя на высоких частотах ................................164
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ................................................172
СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ
IX
Стр.10