ebook Podstawy elektroniki Augustyn Chwaleba, Bogdan Moeschke, Grzegorz Płoszajski, Piotr Majdak, Piotr Świstak

Spis treści ebooka Podstawy elektroniki

1. Wprowadzenie 11
1.1. Rozwój elektroniki 12
1.2. Sygnały elektryczne 17
1.3. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 25
2. Właściwości wybranych materiałów elektronicznych 27
2.1. Właściwości materiałów półprzewodnikowych 28
2.1.1. Budowa krystaliczna półprzewodników 28
2.1.2. Model pasmowy 30
2.1.3. Półprzewodniki niedomieszkowane (samoistne) 32
2.1.4. Półprzewodniki domieszkowane (niesamoistne) 32
2.1.5. Przepływ prądu w półprzewodniku domieszkowanym 36
2.1.6. Szumy w półprzewodnikach 39
2.2. Budowa i właściwości grafenu, fosforu czarnego i molibdenitu 40
2.3. Właściwości materiałów piezoelektrycznych 44
2.3.1. Wprowadzenie 44
2.3.2. Materiały piezoelektryczne ceramiczne 45
2.3.3. Właściwości materiałów piezoelektrycznych foliowych 49
2.4. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 50
3. Elementy bierne układów elektronicznych 53
3.1. Wprowadzenie 54
3.2. Rezystory 54
3.3. Kondensatory 57
3.4. Cewki indukcyjne 61
3.5. Elementy piezoelektryczne 64
3.6. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 68
4. Elementy półprzewodnikowe układów elektronicznych 69
4.1. Wprowadzenie 70
4.2. Bezzłączowe elementy półprzewodnikowe 70
4.2.1. Warystory 70
4.2.2. Termorezystory 71
4.2.3. Elementy galwanomagnetyczne 74
4.3. Diody półprzewodnikowe 78
4.3.1. Wprowadzenie 78
4.3.2. Właściwości złączy PN 79
4.3.3. Rodzaje i parametry diod 84
4.4. Tranzystory bipolarne 93
4.4.1. Wprowadzenie 93
4.4.2. Zasada działania 94
4.4.3. Właściwości i parametry 96
4.5. Tranzystory unipolarne 105
4.5.1. Wprowadzenie 105
4.5.2. Tranzystory złączowe JFET 105
4.5.3. Tranzystory z izolowaną bramką MOSFET 110
4.6. Półprzewodnikowe elementy przełączające 116
4.6.1. Wprowadzenie 116
4.6.2. Tyrystory 116
4.6.3. Inne elementy przełączające 120
4.7. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 122
5. Układy scalone 129
5.1. Wprowadzenie 130
5.2. Układy monolityczne 132
5.3. Układy hybrydowe 136
5.4. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 137
6. Elementy optoelektroniczne 139
6.1. Wprowadzenie 140
6.2. Półprzewodnikowe detektory promieniowania 142
6.2.1. Wiadomości podstawowe 142
6.2.2. Fotorezystory 142
6.2.3. Fotodiody 145
6.2.4. Ogniwa fotoelektryczne 147
6.2.5. Fototranzystory 149
6.2.6. Fotodetektory scalone 150
6.3. Półprzewodnikowe źródła promieniowania 152
6.3.1. Wiadomości podstawowe 152
6.3.2. Diody elektroluminescencyjne 152
6.3.3. Lasery 156
6.3.3.1. Wiadomości podstawowe 156
6.3.3.2. Budowa i zasada działania wybranych typów laserów 157
6.4. Transoptory 160
6.5. Wyświetlacze 162
6.5.1. Wiadomości wstępne 162
6.5.2. Wyświetlacze ciekłokrystaliczne 162
6.5.3. Wyświetlacze plazmowe 165
6.5.4. Wyświetlacze półprzewodnikowe 167
6.6. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 169
7. Układy prostownicze 173
7.1. Wprowadzenie 174
7.2. Prostowniki niesterowane 175
7.2.1. Prostowniki z obciążeniem rezystancyjnym 175
7.2.2. Prostowniki z obciążeniem pojemnościowym i indukcyjnym 179
7.3. Prostowniki sterowane 184
7.4. Filtry prostownicze 188
7.5. Powielacze napięcia 191
7.6. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 193
8. Wzmacniacze 195
8.1. Wprowadzenie 196
8.2. Charakterystyki i parametry wzmacniaczy 196
8.3. Sprzężenie zwrotne we wzmacniaczach 202
8.4. Podstawowe układy wzmacniające 208
8.4.1. Układy pracy tranzystorów we wzmacniaczach 208
8.4.2. Właściwości podstawowych układów wzmacniających z tranzystorami bipolarnymi 210
8.4.3. Właściwości podstawowych układów wzmacniających z tranzystorami unipolarnymi 217
8.4.4. Zasilanie i stabilizacja punktu pracy tranzystorów bipolarnych 220
8.4.5. Zasilanie i stabilizacja punktu pracy tranzystorów unipolarnych 228
8.5. Wzmacniacze różnicowe 230
8.6. Wzmacniacze napięciowe wielostopniowe 234
8.6.1. Wzmacniacze o sprzężeniu pojemnościowym 234
8.6.2. Wzmacniacze o sprzężeniu bezpośrednim 239
8.6.3. Wzmacniacze z przetwarzaniem 242
8.7. Wzmacniacze operacyjne 246
8.7.1. Właściwości i parametry 246
8.7.2. Typy i struktura 249
8.7.3. Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych w układach liniowych 251
8.7.4. Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych w układach nieliniowych 260
8.8. Wzmacniacze mocy 270
8.9. Wzmacniacze selektywne 278
8.9.1. Wprowadzenie 278
8.9.2. Wzmacniacze rezonansowe 279
8.9.3. Amplifiltry 283
8.10. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 287
9. Generatory 299
9.1. Wprowadzenie 300
9.2. Generatory z rezystancją ujemną 301
9.3. Generatory przebiegów sinusoidalnych ze sprzężeniem zwrotnym 302
9.3.1. Wstęp 302
9.3.2. Generatory LC 303
9.3.3. Generatory RC 308
9.3.4. Generatory piezoelektryczne 311
9.3.5. Modulacja i demodulacja amplitudy, fazy i częstotliwości 313
9.4. Generatory przebiegów niesinusoidalnych 338
9.4.1. Wstęp 338
9.4.2. Generatory przebiegów prostokątnych 339
9.4.3. Generatory przebiegów liniowych 345
9.5. Generatory uniwersalne 350
9.6. Generatory sterowane 352
9.7. Generatory cyfrowe 356
9.8. Pętla fazowa PLL 359
9.9. Generatory mocy 361
9.10. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 362
10. Stabilizatory napięcia i prądu stałego 367
10.1. Wprowadzenie 368
10.2. Parametry stabilizatorów 368
10.3. Stabilizatory parametryczne 372
10.4. Stabilizatory kompensacyjne o działaniu ciągłym 375
10.5. Stabilizatory impulsowe 381
10.6. Stabilizatory scalone 386
10.7. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 387
11. Układy i urządzenia cyfrowe 391
11.1. Wprowadzenie 392
11.2. Operacje logiczne 392
11.2.1. Pojęcia podstawowe 392
11.2.2. Zależności logiczne wyrażane w języku 393
11.2.3. Zależności logiczne w działaniu urządzeń technicznych 393
11.2.4. Podejście formalne – Rachunek zdań 394
11.3. Systemy zapisu liczb. Operacje arytmetyczne 396
11.3.1. Systemy dwójkowe zapisu liczb 396
11.3.2. Operacje arytmetyczne w dwójkowych systemach zapisu liczb 400
11.3.2.1. Dodawanie liczb dodatnich 400
11.3.2.2. Odejmowanie liczb dodatnich 402
11.3.2.3. Mnożenie liczb dodatnich 403
11.3.2.4. Dzielenie liczb dodatnich 404
11.3.2.5. Dodawanie liczb o dowolnym znaku 404
11.3.2.6. Odejmowanie liczb o dowolnym znaku. Zmiana znaku 405
11.3.2.7. Mnożenie i dzielenie liczb o dowolnym znaku 405
11.3.2.8. Obliczanie funkcji 406
11.3.2.9. Nadmiar 406
11.4. Proste układy logiczne 407
11.4.1. Cechy fizyczne układów logicznych 407
11.4.2. Podstawowe techniki realizacyjne 411
11.4.2.1. Układy TTL 411
11.4.2.2. Układy MOS, CMOS 413
11.4.2.3. Układy BiCMOS 414
11.4.3. Elementy kombinacyjne 415
11.4.3.1. Wprowadzenie 415
11.4.3.2. Bramki 417
11.4.3.3. Bramki trójstanowe – magistrale 417
11.4.3.4. Iloczyn galwaniczny 418
11.4.4. Układy sekwencyjne. Przerzutniki 419
11.4.4.1. Układy sekwencyjne 419
11.4.4.2. Przerzutniki 420
11.4.4.3. Przerzutnik prosty RS 420
11.4.4.4. Przerzutniki synchroniczne 422
11.4.5. Elementy pomocnicze 427
11.4.5.1. Układy sprzęgające wejściowe 427
11.4.5.2. Układy sprzęgające wyjściowe 429
11.4.5.3. Układy czasowe 429
11.5. Bloki funkcjonalne i układy specjalizowane 430
11.5.1. Wiadomości podstawowe 430
11.5.2. Rejestry 431
11.5.3. Liczniki 433
11.5.4. Bloki arytmetyczne 436
11.5.4.1. Sumator 436
11.5.4.2. Komparator cyfrowy 438
11.5.4.3. Jednostka arytmetyczno-logiczna 439
11.5.5. Układy komutacyjne 439
11.5.5.1. Multiplekser 439
11.5.5.2. Demultiplekser 441
11.5.5.3. Dekoder 441
11.5.5.4. Koder 441
11.5.6. Pamięci 442
11.5.7. Układy sprzęgające z urządzeniami analogowymi 445
11.6. Urządzenia cyfrowe 446
11.6.1. Konstruowanie urządzeń cyfrowych 446
11.6.2. Układy sterowania i procesory 448
11.6.3. Mikroprocesory. Mikrokomputery 455
11.6.4. Układy cyfrowe programowane 458
11.6.5. Mikrokomputery jednoukładowe 461
11.7. Informacja cyfrowa 462
11.7.1. Przetwarzanie informacji cyfrowej 462
11.7.2. Kontrola poprawności przesyłania informacji 465
11.7.3. Przechowywanie informacji cyfrowej. Uwagi 468
11.8. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 470
12. Wprowadzenie do elektronicznej techniki pomiarowej 477
12.1. Podstawowe pojęcia metrologii 478
12.1.1. Obiekt fizyczny i wielkości fizyczne 478
12.1.2. Jednostki miar i układy jednostek miar 478
12.1.3. Urządzenia pomiarowe 479
12.1.4. Metody pomiarowe 481
12.1.5. Błąd a niepewność pomiaru 483
12.2. Elementy techniki eksperymentu 485
12.2.1. Planowanie i przeprowadzanie pomiarów 485
12.2.2. Ocena dokładności pomiaru 487
12.2.3. Opracowanie wyników pomiarów 489
12.3. Aparatura pomiarowa 492
12.3.1. Wprowadzenie 492
12.3.2. Analogowe przetworniki do kondycjonowania sygnałów 497
12.3.3. Przetworniki cyfrowo-analogowe C/A i analogowo -cyfrowe A/C 506
12.3.4. Woltomierze i multimetry cyfrowe 519
12.3.5. Oscyloskopy 525
12.3.6. Systemy pomiarowe i przyrządy wirtualne 531
12.4. Pomiary i analiza sygnałów oraz elementów elektronicznych 541
12.4.1. Pomiary napięcia i natężenia prądu 541
12.4.2. Pomiary mocy 545
12.4.3. Pomiary częstotliwości, przedziału czasu i przesunięcia fazowego 547
12.4.4. Wyznaczanie wielkości charakteryzujących przebiegi impulsowe 552
12.4.5. Zasady analizy widmowej 554
12.4.6. Pomiary parametrów R, L, C 557
12.5. Wybrane urządzenia elektroniczne do pomiaru wielkości fizycznych 565
12.5.1. Wprowadzenie 565
12.5.2. Czujniki i przetworniki piezorezystywne 567
12.5.3. Czujniki i przetworniki piezoelektryczne 571
12.5.4. Światłowodowe czujniki optoelektroniczne 576
12.5.5. Dalmierze laserowe 579
12.5.6. Skanery 3D 580
12.5.7. Kamery termowizyjne 582
12.5.8 Kamery hiperspektralne 591
12.6. Przykładowe pytania i zadania kontrolne 593
13. Zasady bezpiecznego użytkowania i badania urządzeń elektronicznych 601
Rozwiązania wybranych zadań rachunkowych i testowych 605
Literatura 641