Онлайн переводчик http://translate.meta.ua
поменять
По-русски

СЕРИЯ «УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ»

Эрл Д. Гейтс

ВВЕДЕНИЕ В ЭЛЕКТРОНИКУ

ПРАКТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

Издательство «ФЕНИКС» Ростов-на-Дону 1998

ББК 22.3 Я 72

Г 29

Перевод Синдеева Ю.Г.

Эрл Д.Гейтс

Г 29 Введение в электронику. Серия «Учебники и учебные пособия». Ростов-на-Дону: «Феникс», 1998. — 640 с.

Книга известного американского специалиста в простой и доступной форме знакомит с основами современной электро¬ники. Основная ее цель — теоретически подготовить будущих специалистов — электриков и электронщиков — к практичес¬кой работе, поэтому кроме детального изложения принципов работы измерительных и полупроводниковых приборов, интег¬ральных микросхем рассмотрены общие вопросы физики диэ¬лектриков и полупроводников.

Обсуждение общих принципов микроэлектроники, описание алгоритмов цифровой обработки информации сопровождается примерами практической реали¬зации устройств цифровой обработки сигналов, описаны прин¬ципы действия и устройство компьютера. Книга снабжена боль¬шим количеством примеров, задач и упражнений, выполнение которых помогает пониманию и усвоению материала.

Предназ¬начена для учащихся старших курсов средних специальных учебных заведений радиотехнического профиля, а также будет полезна самостоятельно изучающим основы электроники.

18ЕШ 5-222-00417-1 ББК 22.3 Я 72

© 1997 Ьу Ое1таг, А Отзтп оГ 1п{егпа{1опа1

ТЬотзоп РиЬПзЫп^ 1пс. АЬЬ КЮНТ5 КЕЗЕКУЕО. N0 рагС о{ (Ы5 Ьоок тау Ье гергойисес! ог {гапзтШес! т апу Гогт ог Ьу апу теапз, е1ес{гошс ог тесЬашса1, тс1исПп§; рЬо1осорут§;, гесогсПп§;, ог апу тГогтаНоп з!ог- а§;е апс! ге!пеуа1 5у51ет, \уНЬои! реггшззюп, т 'А'гШп^, !гот 1:Ье РиЬНзЬег. © Перевод: Синдеев Ю.Г., 1998 © Изд-во «Феникс», оформление, 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 5

Техника безопасности 8

РАЗДЕЛ 1.

Цепи постоянного тока 11

Глава 1. Основы электричества 14

Глава 2. Ток 26

Глава 3. Напряжение 36

Глава 4. Сопротивление 56

Глава 5. Закон Ома 80

Глава 6. Электрические измерения —

измерительные приборы 96

Глава 7. Мощность 116

Глава 8. Цепи постоянного тока 123

Глава 9. Магнетизм 140

Глава 10. Индуктивность 163

Глава 11. Емкость 172

РАЗДЕЛ 2.

Цепи переменного тока 183

Глава 12. Переменный ток 186

Глава 13. Измерения переменного тока 199

Глава 14. Резистивные цепи переменного тока 214

Глава 15. Емкостные цепи переменного тока 224

Глава 16. Индуктивные цепи переменного тока 235

Глава 17. Резонансные цепи 244

Глава 18. Трансформаторы 257

РАЗДЕЛ 3.

Полупроводниковые приборы 271

Глава 19. Основы полупроводников 275

Глава 20. Диоды на основе р-п перехода 288

Глава21. Стабилитроны ...302

Глава 22. Биполярные транзисторы ...311

Глава 23. Полевые транзисторы 325

Глава 24. Тиристоры 344

Глава 25. Интегральные микросхемы 359

Глава 26. Оптоэлектронные устройства 370

РАЗДЕЛ 4.

Линейные электрические цепи 383

Глава 27. Источники питания 386

Глава 28. Усилители 416

Глава 29. Генераторы 457

Глава 30. Цепи формирования сигнала 472

РАЗДЕЛ 5.

Цифровые электронные цепи 487

Глава 31. Двоичная система счисления 490

Глава 32. Основные логические элементы 501

Глава 33. Простые логические цепи 512

Глава 34. Последовательные логические цепи 518

Глава 35. Комбинационные логические схемы 538

Глава 36. Основы микрокомпьютеров 557

Словарь специальных терминов 571

Приложения 589

Ответы на вопросы самопроверки 600

ПРЕДИСЛОВИЕ

Создание этой книги началось с написания обзора, кото¬рый я завершил несколько лет назад. Тогда я рассмотрел около двадцати специальностей в электронной промышлен¬ности и попытался ответить на следующие вопросы:

1. Какой должна быть подготовка студентов, начина¬ющих работать в области электроники после оконча¬ния учебного заведения?

2. Соответствуют ли цели и приоритеты используемых в настоящее время программ высшей школы по элек¬тронике изменениям в промышленности?

Исследование показало, что промышленности нужен выпускник по специальности «электроника», который сможет обнаружить неисправности, провести измерения с помощью различного тестирующего оборудования, особен¬но с помощью осциллографа, он должен уметь паять, знать, где найти информацию и ориентироваться в справочной литературе по электронике.

Я обнаружил также, что промышленность больше ценит в студентах способность делать, чем способность знать. Короче говоря, я пришел к выводу, что обучению теории надо посвящать времени меньше, а практике — больше.

Второе издание Введения в электронику продолжает давать студентам основные знания по электронике, в ко¬торых нуждается промышленность. Текст книги тщательно проработан с целью сделать процесс обучения более легким и эффективным. Курс рассчитан на один год и сосредото¬чен на привитии исследовательских навыков, а не на обу¬чении мастерству. Предполагается в первом семестре изу¬чать цепи постоянного и переменного тока, во втором — полупроводники и линейные цепи, в третьем — цифровые устройства.

Предисловие

6

Ниже приведены некоторые основные особенности из¬ложения материала:

• Главы книги очень короткие и посвящены узким воп¬росам.

• В начале каждой главы указаны дели обучения.

• Для улучшения восприятия материала в книге широ¬ко используются иллюстрации.

• В каждой главе имеются обзорные вопросы для того, чтобы студент мог проверить себя.

• Математика в книге используется только для записи ос¬новных формул.

• Частые примеры показывают, как использовать мате¬матические формулы.

• В резюме после каждой главы перечислены наиболее важные вопросы.

• Каждую главу завершают вопросы для самопроверки.

При разработке книги было сделано все, чтобы она от¬вечала потребностям как студентов, так и преподавателей.

Структура книги такова, что материал в ней изложен в логической последовательности. Однако, поскольку каж¬дая глава является самостоятельной единицей, последова¬тельность изложения материала студентам может изме¬няться в зависимости от стиля преподавания.

Я пригласил преподавателя математики для проверки точности всех примеров и ответов на вопросы самопровер¬ки. Все примеры в книге подготовлены с помощью этого преподавателя. Благодаря такому подходу созданы приме¬ры, которые помогут студенту связать математику, изуча¬емую на уроках математики, с математикой, используемой в электронике.

Поскольку в лаборатории студенты применяют изучен¬ную в классе теорию на практике, я разработал руковод¬ство по лабораторным работам, которое удовлетворяет тре¬бованиям промышленности. Честолюбивые проекты под¬крепляют процесс обучения студентов и помогают им увидеть, как теория становится практикой.

7

Предисловие 7

Настоящий учебник и руководство по лабораторным работам помогут студентам расширить их знания в облас¬ти электроники. Я включил путеводитель по учебному пла¬ну в Путеводитель Инструктора, который служит основой для программ по электронике. Этот учебный план исполь¬зуется в нашем школьном округе несколько лет и успеш¬но себя зарекомендовал. Кроме того, путеводитель по учеб¬ному плану был представлен в Департамент Образования штата Нью-Йорк и одобрен там как один из вариантов тех¬нологических программ.

Мне хотелось бы поблагодарить двух людей, чья помощь и

По-украински

СЕРІЯ "ПІДРУЧНИКИ І НАВЧАЛЬНІ ПОСІБНИКИ"

Эрл Д. Гейтс

ВВЕДЕННЯ В ЕЛЕКТРОНІКУ

ПРАКТИЧНИЙ ПІДХІД

Видавництво "ФЕНІКС" Ростов-на-Дону 1998

ББК 22.3 Я 72

Г 29

Переклад Синдеева Ю.Г.

Эрл Д.Гейтс

Г 29 Введення в електроніку. Серія "Підручники і навчальні посібники". Ростов-на-Дону: "Фенікс", 1998. - 640 с.

Книга відомого американського фахівця в простій і доступній формі знайомить з основами сучасною електро¬ніки. Основна її мета - теоретично підготувати майбутніх фахівців - електриків і електронщиків - до практичес¬який роботі, тому окрім детального викладу принципів роботи вимірювальних і напівпровідникових приладів, интег¬ральных мікросхем розглянуті загальні питання фізики диэ¬лектриков і напівпровідників.

Обговорення загальних принципів мікроелектроніки, опис алгоритмів цифрової обробки інформації супроводжується прикладами практичної реали¬зации облаштувань цифрової обробки сигналів, описані прин¬ципы дії і облаштування комп'ютера. Книга забезпечена біль¬шим кількістю прикладів, завдань і вправ, виконання яких допомагає розумінню і засвоєнню матеріалу.

Предназ¬начена для старших курсів середніх спеціальних учбових закладів радіотехнічного профілю, що вчаться, а також буде корисна таким, що самостійно вивчає основи електроніки.

18ЕШ 5-222-00417-1 ББК 22.3 Я 72

© 1997 Ьу Ое1таг, А Отзтп оГ 1п{егпа{1опа1

ТЬотзоп РиЬПзЫп^ 1пс. АЬЬ КЮНТ5 КЕЗЕКУЕО. N0 рагС о{ (Ы5 Ьоок тау Ье гергойисес! ог {гапзтШес! т апу Гогт ог Ьу апу теапз, е1ес{гошс ог тесЬашса1, тс1исПп§; рЬо1осорут§;, гесогсПп§;, ог апу тГогтаНоп з!ог- а§;е апс! ге!пеуа1 5у51ет

ЗМІСТ

Передмова 5

Техніка безпеки 8

РОЗДІЛ 1.

Ланцюги постійного струму 11

Глава 1. Основи електрики 14

Глава 2. Струм 26

Глава 3. Напруга 36

Глава 4. Опір 56

Глава 5. Закон Ома 80

Глава 6. Електричні виміри -

вимірювальні прилади 96

Глава 7. Потужність 116

Глава 8. Ланцюги постійного струму 123

Глава 9. Магнетизм 140

Глава 10. Індуктивність 163

Глава 11. Місткість 172

РОЗДІЛ 2.

Ланцюги змінного струму 183

Глава 12. Змінний струм 186

Глава 13. Виміри змінного струму 199

Глава 14. Резистивні ланцюги змінного струму 214

Глава 15. Ємнісні ланцюги змінного струму 224

Глава 16. Індуктивні ланцюги змінного струму 235

Глава 17. Резонансні ланцюги 244

Глава 18. Трансформатори 257

РОЗДІЛ 3.

Напівпровідникові прилади 271

Глава 19. Основи напівпровідників 275

Глава 20. Діоди на основі р-п переходу 288

Глава21. Стабілітрони ...302

Глава 22. Біполярні транзистори ...311

Глава 23. Польові транзистори 325

Глава 24. Тиристори 344

Глава 25. Інтегральні мікросхеми 359

Глава 26. Оптоелектронні пристрої 370

РОЗДІЛ 4.

Лінійні електричні ланцюги 383

Глава 27. Джерела живлення 386

Глава 28. Підсилювачі 416

Глава 29. Генератори 457

Глава 30. Ланцюги формування сигналу 472

РОЗДІЛ 5.

Цифрові електронні ланцюги 487

Глава 31. Двійкова система числення 490

Глава 32. Основні логічні елементи 501

Глава 33. Прості логічні ланцюги 512

Глава 34. Послідовні логічні ланцюги 518

Глава 35. Комбінаційні логічні схеми 538

Глава 36. Основи мікрокомп'ютерів 557

Словник спеціальних термінів 571

Додатки 589

Відповіді на питання самоперевірки 600

ПЕРЕДМОВА

Створення цієї книги розпочалося з написання огляду, кото¬рый я завершив кілька років тому. Тоді я розглянув близько двадцяти спеціальностей в електронній промисловий¬ности і спробував відповісти на наступні питання:

1. Якій має бути підготовка студентів, начина¬ющих працювати в області електроніки після оконча¬ния учбового закладу?

2. Чи відповідають цілі і пріоритети використовуваних нині програм вищої школи по элек¬тронике змінам в промисловості?

Дослідження показало, що промисловості потрібний випускник за фахом "электроника", який зможе виявити несправності, провести виміри за допомогою різного тестуючого устаткування, осібний¬але за допомогою осцилографа, він повинен уміти паяти, знать, де знайти інформацію і орієнтуватися в довідковій літературі по електроніці.

Я виявив також, що промисловість більше цінує в студентах здатність робити, чим здатність знати. Коротше кажучи, я дійшов висновку, що навчанню теорії потрібно присвячувати часу менше, а практиці - більше.

Друге видання Введення в електроніку продовжує давати студентам основні знання по електроніці, в до¬торых має потребу промисловість. Текст книги ретельно пропрацював з метою зробити процес навчання легшим і ефективнішим. Курс розрахований на один рік і сосредото¬чен на привитии дослідницьких навичок, а не на обу¬чении майстерності. Передбачається в першому семестрі изу¬чать ланцюга постійного і змінного струму, в другому - напівпровідники і лінійні ланцюги, в третьому - цифрові пристрої.

Передмова

6

Нижче приведені деякі основні особливості з¬ложения матеріалу:

- Глави книги дуже короткі і присвячені вузьким воп¬росам.

- На початку кожної глави вказані діли навчання.

- Для поліпшення сприйняття матеріалу в книзі широ¬до використовуються ілюстрації.

- В кожній главі є оглядові питання для того, щоб студент міг перевірити себе.

- Математика в книзі використовується тільки для запису ос¬новных формул.

- Часті приклади показують, як використати маті¬матические формули.

- В резюме після кожної глави перераховані найбільш важливі питання.

- Кожну главу завершують питання для самоперевірки.

При розробці книги було зроблено усе, щоб вона від¬вечала потребам як студентів, так і викладачів.

Структура книги така, що матеріал в ній викладений в логічній послідовності. Проте, оскільки каж¬дая глава є самостійною одиницею, последова¬тільність викладу матеріалу студентам може ізмі¬няться залежно від стилю викладання.

Я запросив викладача математики для перевірки точності усіх прикладів і відповідей на питання самопровер¬ки. Усі приклади в книзі підготовлені за допомогою цього викладача. Завдяки такому підходу створені примі¬ры, які допоможуть студентові зв'язати математику, изуча¬емую на уроках математики, з математикою, використовуваною в електроніці.

Оскільки в лабораторії студенти застосовують вивчений¬ную в класі теорію на практиці, я розробив руковод¬ство по лабораторних роботах, яке задовольняє тре¬бованиям промисловості. Честолюбні проекти під¬крепляют процес навчання студентів і допомагають їм побачити, як теорія стає практикою.

7

Передмова 7

Справжній підручник і керівництво по лабораторних роботах допоможуть студентам розширити їх знання в облас¬ти електроніки. Я включив путівник по учбовому пла¬ну в Путівник Інструктора, який служить основою для програм по електроніці. Цей учбовий план исполь¬зуется в нашому шкільному окрузі декілька років і успеш¬але себе зарекомендував. Крім того, путівник по навчань¬ному плану був представлений до Департаменту Утворення штату Нью-Йорк і схвалений там як один з варіантів тих¬нологических програм.

Мені хотілося б подякувати двох людей, чия допомога і