Содержание
1.
Системы постоянного тока
Основные величины и основные законы
Электрический заряд
Электрический ток
Напряжение и потенциал
Закон Ома
Сопротивление и проводимость
Температурная зависимость сопротивления
Индуктивность
Емкость
Идеальный источник напряжения
Идеальный источник тока
Законы Кирхгофа
Первый закон Кирхгофа (о сумме токов)
Второй закон Кирхгофа (о сумме напряжений)
Мощность и энергия
Энергия и мощность резистора
Мощность катушки индуктивности
Мощность конденсатора
Коэффициент полезного действия (КПД)
Передача максимальной энергии
Основные схемы
Реальные источники тока и напряжения
Реальный источник напряжения
Реальный источник тока
Преобразование источника тока в источник напряжения и наоборот
Параллельное и последовательное соединение элементов схемы
Последовательное соединение резисторов
Параллельное соединение резисторов
Последовательное соединение проводимостей
Параллельное соединение проводимостей
Последовательное соединение индуктивностей
Параллельное соединение индуктивностей
Последовательное соединение емкостей
Параллельное соединение емкостей
Преобразование схем звезда-треугольник
Делители тока и напряжения
Делитель напряжения
Делитель тока
Делители емкости и индуктивности
RС и RL – цепи
Схема из последовательного соединения R и С и источника напряжения
Схема из последовательного соединения R и С и источника тока
Схема из параллельного соединения R и С и источника тока
Схема из параллельного соединения R и С и источника напряжения
Схема из последовательного соединения R и L и источника напряжения
Схема из последовательного соединения R и L и источника тока
Схема из параллельного соединения R и L и источника напряжения
Схема из параллельного соединения R и L и источника тока
RLС – цепи
Последовательное соединение R, L и С
Вычислительные методы для линейных цепей
Правило знаков
Расчет схем по контурам и узлам
Суперпозиция
Анализ цепей методом контурных токов
Анализ цепей по узлам схемы
Эквивалентные схемы (теорема Тевенина и Нортона)
Расчет тока в нагрузке по теореме Тевенина
Расчет тока внутри цепи
Условные обозначения
Дополнительная литература
2.
Электрические поля
Электростатические поля
Закон Кулона
Определение напряженности электрического поля
Напряжение и потенциал
Электростатическая индукция
Электрическая индукция
Диэлектрики
Кулоновское поле
Электростатический закон Гаусса
Емкость
Электростатическое поле на границе раздела
Обзор: поля и емкости различных геометрических конфигураций
Мощность электростатического поля
Силы в электростатическом поле
Силы, действующие на заряд
Силы на границе раздела
Обзор: характеристики электростатического поля
Отношения между физическими величинами, описывающими электростатическое поле
Установившийся электрический ток
Напряжение и потенциал
Ток
Напряженность электрического поля
Плотность тока
Удельное сопротивление и удельная проводимость
Сопротивление и проводимость
Законы Кирхгофа
Первый закон Кирхгофа (закон токов)
Второй закон Кирхгофа (закон контуров)
Установившийся электрический ток на границах раздела
Обзор: поля и сопротивления различных геометрических конфигураций
Мощность и энергия установившегося электрического тока
Обзор: характеристики установившегося электрического тока
Отношения между физическими величинами, описывающими установившийся электрический ток
Магнитные поля
Силы, действующие на движущийся заряд
Определение плотности магнитного потока
Закон Био-Савара
Напряженность магнитного поля
Магнитный поток
Напряжение магнитного поля и закон Ампера
Магнитное сопротивление, емкость и индуктивность
Поведение материалов в магнитном поле
Ферромагнитные материалы
Магнитные поля на границах раздела
Магнитные цепи
Постоянный магнит
Обзор: индуктивности различных геометрических конфигураций
Индукция
Индукция в движущемся электрическом проводнике
Закон Фарадея
Самоиндукция
Взаимная индукция
Принцип действия трансформатора
Мощность магнитного поля
Мощность магнитной цепи с воздушным зазором
Силы, действующие в магнитном поле
Силы, действующие на проводник с током
Силы на границах раздела
Обзор: характеристики, описывающие магнитное поле
Отношения между величинами, описывающими магнитное поле
Уравнения Максвелла
Условные обозначения
Дополнительная литература
3.
Системы переменного тока
Математические основы для описания переменного тока
Функции синуса и косинуса
Сложение синусоидальных сигналов
Комплексные числа
Арифметические действия с комплексными числами
Представление комплексных чисел
Переход между разными представлениями комплексных чисел
Операции с комплексными числами
Сложение и вычитание комплексных чисел
Умножение комплексных чисел
Обзор: арифметические операции с комплексными числами
Экспоненциальная функция в комплексном виде
Экспоненциальная функция с мнимым показателем
Экспоненциальная функция с комплексным показателем
Тригонометрические функции в комплексном виде
Переход от синусоидальных сигналов к векторам
Амплитуда сигнала в комплексном виде
Взаимосвязь синусоидальных сигналов и векторов
Сложение и вычитание векторов
Синусоидальные сигналы
Характеристики синусоидальных сигналов
Характеристики несинусоидальных сигналов
Полное сопротивление и проводимость в комплексном виде
Полное сопротивление
Полное сопротивление пассивных элементов
Резисторы
Катушки индуктивности
Конденсаторы
Полная проводимость
Полная проводимость пассивных элементов
Обзор: полное сопротивление в комплексном виде
Полное сопротивление пассивных элементов
Комбинации пассивных элементов
Последовательные цепи
Общий случай
Последовательное соединение резистора и катушки индуктивности
Последовательное соединение резистора и конденсатора
Последовательное соединение резистора, катушки индуктивности и конденсатора
Параллельные цепи
Общий случай
Параллельное соединение резистора и катушки индуктивности
Параллельное соединение резистора и конденсатора
Параллельное соединение резистора, катушки индуктивности и конденсатора
Обзор последовательных и параллельных цепей
Преобразование цепей
Преобразование параллельных цепей в последовательные и наоборот
Преобразования звезда – треугольник и треугольник – звезда
Парные схемы
Простые цепи
Деление тока и напряжения в комплексном виде
Делитель напряжения в комплексном виде с нагрузкой
Согласование входных и выходных импедансов
Делитель напряжения с известными входными и выходными сопротивлениями
Фазовращатели
RС-фазовращатели
Другие схемы фазовращателей
Мосты переменного тока
Условия баланса мостов
Применение мостовых схем в измерительной технике
Мощность в цепях переменного тока
Мгновенная мощность
Мощность сопротивления
Мощность реактивного элемента
Средняя мощность
Активная мощность
Реактивная мощность
Полная мощность
Мощность в комплексном виде
Обзор: мощность цепей переменного тока
Компенсация реактивной составляющей тока
Трехфазные схемы
Многофазные системы
Трехфазные системы
Свойства комплексного оператора а
Генераторы, включенные по схеме треугольник
Генераторы, включенные по схеме звезда
Обзор: симметричные трехфазные системы
Мощность трехфазной системы
Условные обозначения
4.
Измерение тока, напряжения и мощности
Приборы для измерения электрических величин
Магнитоэлектрический измерительный прибор
Магнитоэлектрический измеритель отношений
Электродинамический прибор
Электромагнитный прибор
Другие приборы
Обзор: приборы для измерения электрических величин
Измерение постоянного тока и напряжения
Магнитоэлектрический прибор
Расширение диапазона измерения тока
Расширение диапазона измерения напряжения
Защита от перегрузок
Систематические ошибки при измерении тока и напряжения
Измерение переменного тока и напряжения
Магнитоэлектрический прибор с выпрямителем
Электромагнитные приборы
Расширение диапазона измерений при помощи измерительного трансформатора
Измерение среднеквадратичных значений
Измерение мощности
Измерение мощности в цепи постоянного тока
Измерение мощности в цепи переменного тока
Метод трех вольтметров
Измерение коэффициента мощности
Измерение мощности в многофазной системе
Измерение активной мощности многофазной системы
Измерение реактивной мощности многофазной системы
Погрешности измерений
Систематические и случайные погрешности
Доверительный интервал
Обзор: условные обозначения измерительных приборов
Обзор: методы измерений
Условные обозначения
Дополнительная литература
5.
Частотные цепи
Линейные системы
Передаточная функция, АЧХ и ФЧХ
Фильтры
Низкочастотный фильтр
Высокочастотный фильтр
Полосовой фильтр
Заграждающий фильтр
Фазовый фильтр
Простые фильтры
Низкочастотный фильтр
Время нарастания
Частотная нормализация
Аппроксимация АЧХ
Высокочастотный фильтр
Аппроксимация АЧХ
Фильтр более высокого порядка
Полосовой фильтр
Расчет фильтров
Условные обозначения
Дополнительная литература
6.
Сигналы и системы
Сигналы
Определения
Свойства симметрии сигналов
Ряды Фурье
Тригонометрическая форма
Свойства симметрии
Амплитудно-фазовая форма
Экспоненциальная форма
Свойства симметрии
Обзор: представление рядов Фурье
Полезные интегралы для вычисления коэффициентов Фурье
Полезные ряды Фурье
Применение рядов Фурье
Спектр прямоугольного сигнала
Спектр пилообразного сигнала
Спектр сложного сигнала
Системы
Свойства систем
Линейные системы
Системы с обратной связью
Системы, инвариантные во времени
Стационарные системы
Системы LTI
Элементарные сигналы
Ступенчатая функция
Прямоугольный импульс
Треугольный импульс
Импульс Гаусса
Импульсная функция (дельта-функция)
Сдвиг и масштабирование временных сигналов
Реакция системы
Реакция на импульс
Реакция на ступенчатый перепад
Реакция системы на входные сигналы произвольной формы
Правила свертки
Передаточная функция
Расчет реакции системы в интервале частот
Расчет реакции системы на импульсный и ступенчатый сигнал
Нормализация схем
Реакция систем первого порядка на импульсный и ступенчатый сигнал
Реакция систем второго порядка на импульсный и ступенчатый сигнал
Идеальные системы
Системы без искажений
Идеальный низкочастотный фильтр
Идеальный полосовой фильтр
Преобразования Фурье
Принципы
Определение
Представление преобразования Фурье
Свойства симметрии
Обзор: свойства преобразования Фурье
Преобразования Фурье элементарных сигналов
Спектр дельта функции
Спектр знаковой и ступенчатой функции
Спектр прямоугольного импульса
Спектр треугольного импульса
Спектр импульса Гаусса
Спектр гармонического сигнала
Резюме о преобразованиях Фурье
Нелинейные системы
Определение
Характеристика нелинейных систем
Характеристическое уравнение
Искажение гармонических сигналов
Отношение сигнал/шум
Условные обозначения
Дополнительная литература
7.
Расчет аналоговых схем
Аналитический метод
Линеаризация в рабочей точке
Эквивалентная схема
Входной и выходной импеданс
Определение входного импеданса
Определение выходного импеданса
Разновидности двухполюсных цепей
Четырехполюсные цепи
Уравнение четырехполюсников
Гибридные параметры (h-параметры)
Параметры полной проводимости (y-параметры)
Структурные схемы
Правила построения структурных схем
График Боде
Кремниевые и германиевые диоды
Вольтамперная характеристика кремниевых и германиевых диодов
Температурная зависимость порогового напряжения
Динамическое сопротивление (дифференциальное сопротивление)
Усилители малых сигналов на биполярных транзисторах
Характеристики транзистора
Обозначение, напряжения и токи биполярных транзисторов
Выходные характеристики
Передаточная характеристика
Входные характеристики
Статический коэффициент усиления по току b DС
Дифференциальный коэффициент усиления по току b
Проводимость gm
Температурный дрейф напряжения
Дифференциальное входное сопротивление rВЕ
Дифференциальное выходное сопротивление rСЕ
Коэффициент обратной передачи по напряжению Аr
Единичный коэффициент усиления и характерные частоты
Эквивалентные схемы
Эквивалентная схема для постоянного тока
Эквивалентная схема для переменного тока
Эквивалентная схема Гиаколетто
Составной транзистор (схема Дарлингтона)
Комплементарная схема Дарлингтона
Основные схемы на биполярных транзисторах
Схемы с общим эмиттером
Уравнения для четырехполюсных схем с общим эмиттером
Эквивалентная схема с общим эмиттером для переменного тока
Входной импеданс схемы с общим эмиттером
Выходной импеданс схемы с общим эмиттером
Коэффициент усиления по переменному напряжению для схем с общим эмиттером
Смещение рабочей точки
Стабилизация рабочей точки
Нагрузочная линия
Высокочастотные схемы с общим эмиттером
Схемы с общим коллектором (эмиттерные повторители)
Эквивалентная схема с общим коллектором для переменного тока
Входной импеданс схемы с общим коллектором
Выходной импеданс схемы с общим коллектором
Коэффициент усиления по переменному току для схем с общим коллектором
Высокочастоные схемы с общим коллектором
Схемы с общей базой
Эквивалентная схема с общей базой для переменного тока
Входной импеданс схемы с общей базой
Выходной импеданс схемы с общей базой
Коэффициент усиления по переменному напряжению для схем с общей базой
Высокочастоные схемы с общей базой
Обзор: схемы на биполярных транзисторах
Источники тока на биполярных транзисторах
Дифференциальные усилители на биполярных транзисторах
Коэффициент усиления дифференциального сигнала
Коэффициент усиления синфазного сигнала
Коэффициент подавления синфазного сигнала
Входной импеданс дифференциального усилителя
Выходной импеданс дифференциального усилителя
Напряжение смещения дифференциального усилителя
Ток смещения дифференциального усилителя
Дрейф входного напряжения разбаланса
Примеры дифференциальных усилителей
Обзор: дифференциальные усилители на биполярных транзисторах
Схема стабилизации тока (токовое зеркало)
Варианты схем стабилизации тока
Усилители малых сигналов на полевых транзисторах
Характеристики транзисторов и справочные данные
Обозначение, напряжения и токи полевых транзисторов
Характеристические кривые полевого транзистора с p-n переходом
Характеристические кривые полевого транзистора с изолированным затвором
Проводимость
Динамическое выходное сопротивление
Входной импеданс
Эквивалентная схема
Эквивалентная схема для низких частот
Эквивалентная схема для высоких частот
Характерная частота проводимости
Основные схемы на полевых транзисторах
Схемы с общим истоком
Параметры четырехполюсных схем с общим истоком
Эквивалентная схема четырехполюсника с общим истоком по переменному току
Входной импеданс схемы с общим истоком
Выходной импеданс схемы с общим истоком
Коэффициент усиления по переменному напряжению
Смещение рабочей точки
Схема с общим стоком, истоковый повторитель
Эквивалентная схема четырехполюсника с общим стоком по переменному току
Входной импеданс схемы с общим стоком
Выходной импеданс схемы с общим стоком
Коэффициент усиления по напряжению схемы с общим стоком
Высокочастотные схемы с общим стоком
Схемы с общим затвором
Входной импеданс схемы с общим затвором
Выходной импеданс схемы с общим затвором
Коэффициент усиления по напряжению схемы с общим затвором
Обзор: основные схемы на полевых транзисторах
Источник тока на полевых транзисторах
Дифференциальные усилители
Коэффициент усиления дифференциального сигнала
Коэффициент усиления синфазного сигнала
Коэффициент подавления синфазного сигнала
Входной импеданс
Выходной импеданс
Обзор: дифференциальные усилители на полевых транзисторах
Регулируемый резистор на полевых транзисторах
Отрицательная обратная связь
Топология обратной связи
Влияние отрицательной обратной связи на входной и выходной импеданс
Входной и выходной импеданс четырех типов схем с обратной связью
Влияние отрицательной обратной связи на частотные характеристики
Устойчивость систем с отрицательной обратной связью
Операционные усилители
Характеристики операционных усилителей
Размах выходного напряжения
Напряжение смещения
Дрейф напряжения смещения
Размах входного синфазного сигнала
Коэффициент усиления дифференциального сигнала
Коэффициент усиления синфазного сигнала
Коэффициент подавления синфазного сигнала
Коэффициент подавления сетевых наводок
Входной импеданс
Выходной импеданс
Входной ток смещения
Произведение коэффициента усиления на ширину полосы (Частота, при которой коэффициент усиления равен 1)
Характерные частоты
Скорость нарастания выходного напряжения
Эквивалентная схема операционного усилителя
Частотная компенсация
Компараторы
Схемы с операционными усилителями
Повторитель
Неинвертирующий усилитель
Инвертирующий усилитель
Суммирующий усилитель
Дифференциальный усилитель
Измерительный усилитель
Источник тока, управляемый напряжением
Интегратор
Дифференциатор
Усилитель переменного напряжения с однополярным питанием
Установка напряжения с заданной скоростью нарастания
Триггер Шмитта
Генератор сигналов прямоугольной и треугольной формы
Мультивибратор
Генератор пилообразного сигнала
Модулятор ширины импульсов
Активные фильтры
Низкочастотные фильтры
Теоретические основы низкочастотных фильтров
Расчет низкочастотных фильтров
Схемы низкочастотных фильтров
Высокочастотные фильтры
Теоретические основы высокочастотных фильтров
Схемы высокочастотных фильтров
Полосовые фильтры
Полосовые фильтры второго порядка
Схемы полосовых фильтров второго порядка
Полосовые фильтры четвертого и более высоких порядков
Универсальные фильтры
Фильтры с переключаемым конденсатором
Генераторы
RС-генераторы
Генератор на основе колебательного контура с высокой добротностью
Генератор на основе моста Вина
LС-генераторы
Генератор Майсснера
Генератор Хартли
Генератор Колпитца
Кварцевые генераторы
Генератор Пирса
Кварцевый генератор на ТТЛ-ключах
Мультивибраторы
Нагрев и охлаждение
Надежность и долговечность
Расчет температуры
Термосопротивление
Теплоемкость
Мгновенный термоимпеданс
Усилители мощности
Эмиттерный повторитель
Комплементарный эмиттерный повторитель в режиме В
Комплементарный эмиттерный повторитель в режиме С
Характеристические кривые для разных режимов работы
Комплементарный эмиттерный повторитель в режиме АВ
Установка напряжения смещения в режиме АВ
Комплементарный эмиттерный повторительпо схеме Далингтона
Комплементарный эмиттеный повторитель со схемой ограничения тока
Схемы предварительных усилителей напряжения
Предварительное усиление напряжения с помощью дифференциального усилителя
Предварительное усиление напряжения с помощью оптопары
Управляемые усилители
Условные обозначения
Дополнительная литература
8.
Цифровая электроника
Логическая алгебра
Логические переменные и логические переключатели
Инверсия
Функция “И”
Функция “ИЛИ”
Логические функции и их обозначения
Инвертор
Логический элемент “И”
Логический элемент “ИЛИ”
Логический элемент “И-НЕ”
Логический элемент “ИЛИ-НЕ”
Логический элемент “исключающее ИЛИ”
Логические преобразования
Законы пересечений
Законы объединений
Распределительные законы
Законы инвертирования (правила Де-Моргана)
Обзор: логические преобразования
Анализ логических схем
Сумма произведений и произведение сумм
Сумма произведений
Произведение сумм
Минимизация логических функций
Карты Карно
Метод Квин-Макласки
Разработка комбинационных схем
Комбинационные схемы с использованием только элементов “И-НЕ”
Комбинационные схемы с использованием только элементов “ИЛИ-НЕ”
Схемотехника логических цепей
Электрические характеристикм
Логические уровни напряжений
Передаточные характеристики
Нагрузочная способность
Помехоустойчивость
Задержка распространения сигнала
Время нарастания сигнала
Потребляемая мощность
Минимальная скорость нарастания
Совместимость логических схем
Обзор: условные обозначения в различных спецификациях
Семейство ТТЛ-устройств
ТТЛ-устройства
Основные ТТЛ-схемы
Семейство КМОП-устройств
Сравнение ТТЛ- и КМОП-устройств
Другие семейства логических схем
Особенности отдельных схем
Выходы схем с открытым коллектором
Монтажные “И” и “ИЛИ”
Трехуровневые выходы
Входы триггера Шмитта
Комбинационные схемы и последовательная логика
Логические блок-схемы
Обзор: логические блок-схемы
Обозначения схем комбинационной и последовательной логики
Примеры комбинационных схем
Дешифратор (1:n)
Мультиплексор и демультиплексор
Обзор схем
Триггеры и защелки
Применение триггеров
RS-триггер
D-триггер
Ведущий и ведомый триггера
JK-триггер
Управление триггерами
Спецификация обозначений триггеров
Обзор: триггеры
Обзор: триггеры, запускаемые по фронту
Разработка триггерных схем, запускаемых по фронту
Обзор: триггерные схемы
Запоминающие устройства
Устройство схем памяти
Доступ к ячейкам памяти
Статические и динамические запоминающие устройства
Варианты запоминающих устройств
Постоянные запоминающие устройства
Программируемые логические устройства
Принцип действия
Программируемые логические матрицы
Выходы схем
Регистры и сдвиговые регистры
Счетчики
Асинхронные счетчики
Двоичный счетчик
Десятичный счетчик
Вычитающий счетчик
Реверсивный счетчик
Программируемый счетчик
Синхронные счетчики
Каскадное включение синхронных счетчиков
Обзор: ТТЛ и КМОП- счетчики
ТТЛ счетчики
КМОП счетчики
Разработка схем последовательной логики
Дополнительная литература
9.
Силовая электроника
Силовые трансформаторы
Выпрямление и фильтрация
Различные схемы выпрямителей
Аналоговые стабилизаторы напряжения
Стабилизация напряжения при помощи стабилитронов
Аналоговые стабилизаторы на транзисторах
Регулировка напряжения
Интегрированные регуляторы напряжения
Силовые переключатели
Разработка индукторов и высокочастотных трансформаторов
Расчет индукторов
Расчет высокочастотных трансформаторов
Управление коэффициентом мощности
Ток, напряжение и мощность устройств, управляющих коэффициентом мощности
Управление коэффициентом мощности
Условные обозначения
Дополнительная литература
Приложение А
Математические основы
А.1 Тригонометрические функции
А.1.1 Свойства
А.1.2 Сумма и разность тригонометрических функций
А.1.3 Сумма и разность аргументов
А.1.4 Перемножение аргументов
А.1.5 Ряды тригонометрических функций
А.1.6 Произведение тригонометрических функций
А.1.7 Кубы тригонометрических функций
А.1.8 Возведение в степень тригонометрических функций
А.1.9 Тригонометрические функции комплексных аргументов
А.2 Обратные тригонометрические функции
А.3 Гиперболические функции
А.4 Дифференцирование
А.4.1 Основы дифференцирования
А.4.2 Производные элементарных функций
А.5 Интегрирование
А.5.1 Основы интегрирования
А.5.1.1 Интегралы элементарных функций
А.5.2 Интегрирование тригонометрических функций
А.5.3 Интегрирование экспоненциальных функций
А.5.4 Интегрирование обратных тригонометрических функций
А.5.5 определенные интегралы
А.6 Интеграл стандартного нормального распределения
Приложение Б
Таблицы
В.1 Международная система единиц (СИ)
В.1.1 Десятичные префиксы
В.1.2 Электро-технические единицы СИ
В.2 Константы
В.3 Греческий алфавит
В.4 Определение основных физических величин и их единицы
В.5 Британские и американские единицы
В.6 Другие единицы
В.7 Кривые заряда и разряда
В.8 Стандартные ряды номиналов
В.9 Цветовая кодировка резисторов
В.10 Параллельное соединение резисторов
В.11 Выбор размерности электрического тока
В.12 Американские проволочные датчики
В.13 Аккумуляторы
В.14 Радиочастотные диапазоны
В.15 Коэффициенты
В.15.1 Абсолютные уровни напряжений
В.15.1.1 Преобразование коэффициентов напряжения и мощности
В.15.2 Относительные уровни
В.16 Интерфейс V.24
В.17
В.18 Коды АSСII
В.19 Разрешающая способность и кодирование АЦП
В.20 Химические элементы
В.21 Материалы
D Обозначение схем
Указатель