У.Титце и К. Шенка  Полупроводниковая схемотехника Том I   2007 год,

У.Титце и К. Шенка Полупроводниковая схемотехника Том I 2007 год,

Turbobit.net:Скачать
DepositFiles:Скачать

Описание:

Техническая книга представляемая вам это классика литературы по электронике, в ней собрано большое количество различных схем сгруппированных по принципу действия и функциональности. Все модульные схемы объединяет один сходный элемент это полупроводники: микросхемы, транзисторы, диоды. Описание приводится совместно с предлагаемыми примерами расчетов принципов построения схем. Техническую литературу подобного характера принято считать справочной, однако она несет в себе и обучающий фактор. Используя её как учебник можно самостоятельно рассчитать и сконструировать всевозможные схемы. Это первый том, двухтомника.

Содержание:

 

1. Диоды ............................................................................................................17

 

1.1      Свойства диодов................................................................................... 18

 

1.1.1       Характеристики......................................................................... 18

 

1.1.2       Описание диода с помощью уравнений.............................................. 19

 

1.1.3       Режим переключения................................................................... 22

 

Режим переключения при омической нагрузке........................................... 22

 

Режим переключения при омическо-индуктивной нагрузке....................... 24

 

1.1.4       Режим малых сигналов........................................................................................ 25

 

1.1.5       Предельные параметры и токи запирания........................................................ 25

 

Предельные напряжения ...............................................................................  25

 

Предельные токи............................................................................................. 26

 

Ток запирания.................................................................................................. 26

 

Максимальная мощность рассеяния.............................................................. 26

 

1.1.6       Тепловые свойства.............................................................................................. 27

 

1.1.7       Температурная зависимость параметров диодов............................................. 27

 

1.2      Устройство диода............................................................................................................. 28

 

1.2.1      Дискретные диоды............................................................................................... 28

 

Внутренняя структура................................................................................... 29

 

Корпус.............................................................................................................. 29

 

1.2.2       Интегральные диоды........................................................................................... 30

 

Внутренняя структура................................................................................... 30

 

Диод-подложка................................................................................................ 30

 

Интегральный диод с p-n переходом и диод Шоттки................................... 30

 

1.3      Модель диода................................................................................................................... 31

 

1.3.1       Статический режим.............................................................................................. 31

 

Диапазон средних значений прямых токов ..................................................  31

 

Дополнительные эффекты............................................................................... 32

 

Эффект сильного тока..................................................................................... 32

 

Ток утечки ......................................................................................................  32

 

Пробой.............................................................................................................. 33

 

Прямое сопротивление ..................................................................................  34

 

1.3.2      Динамическая характеристика ..........................................................................  34

 

Барьерная емкость........................................................................................... 35

 

Диффузионная емкость .................................................................................  36

 

Полная модель диода....................................................................................... 36

 

1.3.3       Модель диода в режиме малых сигналов.......................................................... 38

 

Статическая модель режима малых сигналов................................................ 38

 

Динамическая модель диода в режиме малых сигналов................................ 40

 

1.4      Специальные диоды и их применение............................................................................. 40

 

1.4.1       Стабилитроны...................................................................................................... 41

 

1.4.2      pin-диод................................................................................................................ 44

 

1.4.3       Варикапы.............................................................................................................. 45

 

1.4.4       Мостовые выпрямители..................................................................................... 48

 

1.4.5       Смесители ...........................................................................................................  49

 

Литература................................................................................................................................ 51

 

2. Биполярные транзисторы                                                                                                       52

 

2.1      Свойства биполярных транзисторов.............................................................................. 53

 

2.1.1       Характеристики транзисторов........................................................................... 53

 

2.1.2        Описание транзистора с помощью уравнений.................................................. 55

 

2.1.3       Зависимость усиления по току........................................................................... 56

 

2.1.4        Рабочая точка и характеристики транзистора в режиме малых сигналов....... 58

 

Уравнения и параметры режима малых сигналов......................................... 60

 

Эквивалентная схема режима малых сигналов............................................... 62

 

Матрицы, описывающие четырехполюсники................................................ 63

 

Границы применимости концепции режима малых сигналов....................... 64

 

2.1.5        Предельные параметры и обратные токи.......................................................... 64

 

Пробивные напряжения................................................................................. 65

 

Пробой второго рода ....................................................................................  66

 

Предельные токи ...........................................................................................  66

 

Токи отсечки.................................................................................................... 66

 

Максимальная рассеиваемая мощность......................................................... 67

 

Допустимый рабочий диапазон....................................................................... 67

 

2.1.6       Тепловые свойства транзисторов....................................................................... 69

 

Тепловые характеристики в статическом режиме .......................................  71

 

Тепловые характеристики в импульсном режиме .......................................  71

 

2.1.7       Температурная зависимость параметров транзистора..................................... 73

 

2.2      Устройство биполярного транзистора........................................................................... 74

 

2.2.1       Дискретные транзисторы................................................................................... 74

 

2.2.2        Интегральные транзисторы................................................................................ 76

 

2.3      Модели биполярных транзисторов................................................................................ 78

 

2.3.1        Статические свойства ........................................................................................  78

 

Модель Эберса-Молла................................................................................... 78

 

Транспортная модель ....................................................................................  81

 

Дополнительные эффекты............................................................................... 82

 

Усиление по току в нормальном режиме .....................................................  85

 

Диоды-подложки.............................................................................................. 87

 

Объемные сопротивления............................................................................... 87

 

2.3.2       Динамические характеристики ..........................................................................  89

 

Барьерные емкости.......................................................................................... 89

 

Диффузионные емкости ................................................................................  91

 

Модель Гуммеля-Пуна................................................................................... 93

 

2.3.3        Модель транзистора для режима малых сигналов........................................... 96

 

Статическая модель транзистора для режима малых сигналов.................... 96

 

Динамическая модель транзистора для режима малых сигналов................. 98

 

Граничные частоты в режиме малых сигналов............................................ 100

 

Сводка параметров для режима малых сигналов........................................ 104

 

2.3.4        Шумы................................................................................................................. 105

 

Спектральная плотность шумов................................................................... 105

 

Источники шумов биполярного транзистора............................................. 107

 

Эквивалентные источники шумов ..............................................................  108

 

Эквивалентный источник шума и коэффициент шума............................... 109

 

Коэффициент шума биполярного транзистора........................................... 111

 

Определение объемного сопротивления базы............................................. 118

 

2.4      Типовые схемы................................................................................................................ 118

 

2.4.1 Схема с общим эмиттером.................................................................................... 119

 

Передаточная характеристика схемы с общим эмиттером......................... 120

 

Характеристики режима малых сигналов схемы с общим эмиттером .. 122

 

Отрицательная обратная связь по току в схеме с общим эмиттером........ 125

 

Схема с общим эмиттером и ООС по напряжению..................................... 131

 

Частотная характеристика и верхняя граничная частота............................ 147

 

Заключение..................................................................................................... 154

 

2.4.2       Схема усилителя с общим коллектором........................................................... 156

 

Передаточная характеристика схемы с общим коллектором..................... 156

 

Характеристики схемы с общим коллектором в режиме малых

 

сигналов ........................................................................................................  159

 

Установка рабочей точки.............................................................................. 163

 

Частотная характеристика и верхняя граничная частота............................ 165

 

Преобразование импеданса посредством схемы с общим коллектором.... 172

 

2.4.3       Схема с общей базой.......................................................................................... 173

 

Передаточная характеристика схемы с общей базой................................... 174

 

Режим малых сигналов схемы с общей базой............................................... 177

 

Установка рабочей точки.............................................................................. 180

 

Частотная характеристика и верхняя граничная частота............................ 182

 

2.4.4       Схема Дарлингтона............................................................................................ 186

 

Характеристики транзистора Дарлингтона................................................. 187

 

Описание с помощью уравнений.................................................................. 189

 

Зависимость усиления по току от тока коллектора.................................... 189

 

Параметры режима малых сигналов............................................................. 191

 

Режим коммутации......................................................................................... 193

 

Литература............................................................................................................................. 194

 

3. Полевые транзисторы                                                                                                            196

 

3.1      Свойства полевых транзисторов.................................................................................. 199

 

3.1.1       Характеристики ...............................................................................................  199

 

3.1.2        Описание транзистора с помощью уравнений................................................ 202

 

3.1.3        Полевой транзистор в качестве управляемого резистора............................. 207

 

3.1.4       Рабочая точка и режим малых сигналов........................................................... 209

 

Рабочая точка................................................................................................. 209

 

Уравнения и параметры режима малых сигналов....................................... 210

 

Эквивалентная схема полевого транзистора для режима малых

 

сигналов ........................................................................................................  212

 

Матрицы, описывающие четырехполюсники.............................................. 212

 

Границы применимости концепции малых сигналов................................... 213

 

3.1.5        Граничные параметры и обратные токи.......................................................... 213

 

Напряжения пробоя...................................................................................... 214

 

Граничные токи.............................................................................................. 215

 

Обратные токи............................................................................................... 216

 

Максимальная мощность рассеяния............................................................ 216

 

Область устойчивой работы......................................................................... 217

 

3.1.6       Тепловые свойства............................................................................................. 218

 

3.1.7       Температурная зависимость параметров полевых транзисторов................. 218

 

МОП транзистор........................................................................................... 218

 

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом................................. 220

 

3.2      Устройство полевого транзистора.............................................................................. 221

 

3.2.1        Интегральные МОП транзисторы................................................................... 221

 

3.2.2       Дискретные МОП транзисторы .....................................................................  223

 

3.2.3        Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом................................. 226

 

3.2.4        Корпус ..............................................................................................................  227

 

3.3      Модели полевых транзисторов..................................................................................... 227

 

3.3.1        Статические свойства ......................................................................................  227

 

Модель МОП транзистора Уровня 1......................................................... 228

 

Объемные сопротивления............................................................................. 233

 

Вертикальные мощные МОП транзисторы................................................ 234

 

Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом.............................. 236

 

3.3.2       Динамический режим .......................................................................................  237

 

Модель МОП транзистора Уровня 1......................................................... 241

 

Модель полевого транзистора с управляющим p-n переходом................ 246

 

3.3.3        Модель МОП транзистора для режима малых сигналов.............................. 247

 

Статическая модель МОП транзистора для режима малых

 

сигналов в области насыщения ...................................................................  247

 

Динамическая модель МОП транзистора для режима малых

 

сигналов в области насыщения ...................................................................  249

 

Граничные частоты при режиме малых сигналов........................................ 251

 

Сводный перечень параметров МОП транзистора для малых сигналов  253

 

3.3.4        Шумы................................................................................................................. 256

 

Источники шумов полевого транзистора.................................................... 256

 

Эквивалентные источники шумов ..............................................................  257

 

Коэффициент шума полевого транзистора ................................................  258

 

Упрощенное описание .................................................................................  261

 

Сопоставление коэффициентов шума полевых и биполярных транзисторов  262

 

3.4      Типовые схемы ..............................................................................................................  262

 

3.4.1        Схема с общим истоком ...................................................................................  263

 

Передаточные характеристики схемы с общим истоком............................. 264

 

Режим схемы с общим истоком для малых сигналов .................................  265

 

Схема с общим истоком и отрицательной обратной связью по току ......  268

 

Схема с общим истоком и обратной связью по напряжению..................... 272

 

Установка рабочей точки.............................................................................. 277

 

Частотная зависимость и граничная частота................................................ 279

 

Заключение..................................................................................................... 285

 

3.4.2        Схема с общим стоком .....................................................................................  286

 

Передаточная характеристика схемы с общим стоком................................ 286

 

Режим малых сигналов схемы с общим стоком............................................ 288

 

Установка рабочей точки.............................................................................. 290

 

Частотная зависимость и граничная частота................................................ 291

 

3.4.3        Схема с общим затвором .................................................................................  296

 

Передаточная характеристика схемы с общим затвором............................ 297

 

Режим малых сигналов схемы с общим затвором ......................................  299

 

Установка рабочей точки.............................................................................. 301

 

Частотная характеристика и граничная частота.......................................... 301

 

Литература.............................................................................................................................. 304

 

4. Усилители                                                                                                                                 305

 

4.1 Схемы ...............................................................................................................................  308

 

4.1.1 Источники тока и токовое зеркало...................................................................... 314

 

Принцип действия токового зеркала........................................................... 314

 

Простые источники тока для схем на дискретных элементах..................... 318

 

Простые схемы токового зеркала................................................................. 319

 

Токовое зеркало на основе каскодной схемы ............................................  332

 

Каскодное токовое зеркало .........................................................................  335

 

Токовое зеркало Вильсона........................................................................... 342

 

Динамический режим ...................................................................................  344

 

Токовые зеркала и источники тока других типов .....................................  345

 

4.1.2       Каскодная схема................................................................................................. 353

 

Режим малых сигналов каскодной схемы ...................................................  355

 

Частотная зависимость усиления и граничная частота каскодной схемы.. 358

 

4.1.3       Дифференциальный усилитель......................................................................... 368

 

Передаточная характеристика n-p-n дифференциального

 

усилителя ......................................................................................................  372

 

Дифференциальный усилитель с активной нагрузкой............................... 383

 

Напряжение смещения нуля дифференциального усилителя.................... 385

 

Дифференциальный усилитель в режиме малых сигналов .......................  387

 

Установка рабочей точки.............................................................................. 406

 

Частотная характеристика и граничные частоты

 

дифференциального усилителя.................................................................... 415

 

Краткие выводы ...........................................................................................  432

 

4.1.4       Преобразователь полного сопротивления...................................................... 433

 

Однокаскадный преобразователь полного сопротивления....................... 433

 

Многокаскадные преобразователи полного сопротивления..................... 434

 

Комплементарный преобразователь полного сопротивления .................  438

 

4.1.5       Схемы для установки рабочей точки............................................................... 444

 

Источник опорного тока, использующий напряжение UBE...................... 445

 

Источник опорного тока, пропорционального температуре..................... 450

 

Температурно-независимые источники опорного тока.............................. 455

 

Источники опорного тока на МОП схемах.................................................. 456

 

Источники тока с насыщением...................................................................... 457

 

Установка рабочей точки в интегральных схемах усилителей .................  458

 

4.2 Свойства и параметры усилителя................................................................................... 459

 

4.2.1       Характеристики усилителя.............................................................................. 460

 

4.2.2       Малосигнальные параметры............................................................................ 463

 

Рабочая точка................................................................................................. 463

 

Малосигнальные переменные....................................................................... 464

 

Линеаризация ...............................................................................................  464

 

Малосигнальные параметры......................................................................... 464

 

Малосигнальная эквивалентная схема усилителя....................................... 465

 

Усилители с обратной связью...................................................................... 468

 

Расчет малосигнальных параметров с помощью малосигнальной

 

эквивалентной схемы..................................................................................... 470

 

Последовательное включение усилителей .................................................  473

 

4.2.3       Нелинейные параметры..................................................................................... 478

 

Разложение передаточной характеристики в ряд в рабочей точке ..........  479

 

Выходной сигнал при синусоидальном входном сигнале .........................  480

 

Коэффициент нелинейных искажений .........................................................  483

 

Точка сжатия.................................................................................................. 486

 

Интермодуляция и точки перехвата............................................................. 486

 

Последовательное включение усилителей................................................... 491

 

4.2.4       Шумы................................................................................................................. 495

 

Источник и плотность шумов усилителя ...................................................  495

 

Эквивалентный источник шумов и коэффициент шума ...........................  496

 

Оптимальный коэффициент шума

 

и оптимальное внутреннее сопротивление источника ..............................  500

 

Коэффициент шума последовательной цепочки усилителей ....................  503

 

Оптимизация коэффициента шума .............................................................  507

 

Эквивалентные источники шума типовых схем........................................... 516

 

Средний коэффициент шума и отношение сигнал-шум ............................  536

 

Литература.............................................................................................................................. 540

 

5. Операционные усилители                                                                                                     541

 

5.1      Общие сведения.............................................................................................................. 541

 

5.1.1        Типы операционных усилителей...................................................................... 543

 

5.1.2        Принцип обратной связи.................................................................................. 546

 

Неинвертирующий усилитель...................................................................... 547

 

Инвертирующий усилитель .......................................................................  549

 

5.2      Стандартные операционные усилители........................................................................ 551

 

5.2.1        Принцип действия ...........................................................................................  552

 

5.2.2        Универсальный усилитель .............................................................................  554

 

5.2.3        Напряжения питания......................................................................................... 557

 

5.2.4        Усилитель с одним источником питания ........................................................  558

 

Инверсия фазы............................................................................................... 559

 

5.2.5        Усилитель с размахом, равным напряжению питания.................................... 561

 

5.2.6        Широкополосные операционные усилители .................................................  565

 

5.2.7        Коррекция частотной характеристики............................................................. 571

 

Основные положения..................................................................................... 571

 

Универсальная коррекция частотной характеристики............................... 574

 

Расщепление полюсов ..................................................................................  575

 

Согласованная коррекция частотной характеристики ..............................  577

 

Скорость нарастания выходного напряжения............................................. 577

 

Емкостная нагрузка....................................................................................... 581

 

Внутренняя коррекция нагрузки................................................................ 584

 

Двухполюсная коррекция частотной характеристики................................ 585

 

5.2.8        Параметры операционных усилителей............................................................ 586

 

Усиление разностного и синфазного сигналов ..........................................  589

 

Входное напряжение смещения нуля........................................................... 592

 

Входные токи ................................................................................................  594

 

Входные сопротивления ..............................................................................  596

 

Выходное сопротивление ............................................................................  598

 

Примеры статических погрешностей .........................................................  599

 

Ширина полосы пропускания....................................................................... 601

 

Шумы ............................................................................................................  603

 

5.3      Усилитель крутизны...................................................................................................... 606

 

5.3.1        Внутреннее устройство.................................................................................... 607

 

5.3.2        Типовые применения......................................................................................... 610

 

5.4      Усилитель полного сопротивления............................................................................... 611

 

5.4.1        Внутреннее устройство.................................................................................... 611

 

5.4.2        Частотные характеристики................................................................................ 615

 

5.4.3        Типовые применения......................................................................................... 618

 

5.5      Усилитель тока............................................................................................................... 619

 

5.5.1 Внутреннее устройство......................................... 620 5.5.2 Типовые применения            622

 

Использование схем с обратной связью по току ......................................  622

 

Использование обратной связи по напряжению........................................ 630

 

5.6 Сопоставления .................................................................................................................  633

 

5.6.1        Практические применения............................................................................... 639

 

5.6.2       Разновидности операционных усилителей....................................................... 642

 

Классификация............................................................................................... 657

 

Литература............................................................................................................................. 659

 

  1. Релаксационные схемы                                                                                                     660

 

6.1      Транзистор как элемент цифровой схемы.................................................................... 660

 

Динамические свойства ................................................................................  662

 

6.2      Релаксационные схемы с насыщенными транзисторами ............................................  663

 

6.2.1       Бистабильные релаксационные схемы ............................................................  664

 

Триггер .........................................................................................................  664

 

Триггер Шмитта............................................................................................ 666

 

6.2.2       Моностабильные релаксационные схемы........................................................ 667

 

6.2.3       Астабильная релаксационная схема.................................................................. 668

 

6.3      Релаксационные схемы на транзисторах с эмиттерной связью................................... 669

 

6.3.1       Триггер Шмитта с эмиттерной связью............................................................ 669

 

6.3.2       Мультивибратор с эмиттерной связью........................................................... 670

 

6.4      Релаксационные схемы на логических элементах......................................................... 671

 

6.4.1       Триггеры ..........................................................................................................  672

 

6.4.2       Одновибратор.................................................................................................... 672

 

6.4.3       Мультивибратор .............................................................................................  673

 

6.5      Релаксационные схемы на компараторах ....................................................................  675

 

6.5.1       Компараторы ....................................................................................................  675

 

Двухпороговый компаратор .......................................................................  677

 

6.5.2       Триггер Шмитта................................................................................................ 677

 

Инвертирующий триггер Шмитта............................................................... 677

 

Неинвертирующий триггер Шмитта........................................................... 678

 

Прецизионный триггер Шмитта .................................................................  680

 

6.5.3       Мультивибраторы............................................................................................ 680

 

Мультивибратор с прецизионным триггером Шмитта.............................. 682

 

6.5.4       Одновибраторы................................................................................................. 683

 

Одновибратор с послезапуском .................................................................  684

 

Литература............................................................................................................................. 685

 

  1. Основы цифровой техники                                                                                               686

 

7.1      Основные логические функции.................................................................................... 686

 

7.2      Составление логических функций ..............................................................................  689

 

7.2.1 Таблица Карно....................................................................................................... 691

 

7.3      Основные производные функции ...............................................................................  693

 

7.4      Схемотехническая реализация основных логических функций ................................  694

 

7.4.1       Резисторно-транзисторная логика................................................................... 696

 

7.4.2       Диодно-транзисторная логика.......................................................................... 697

 

7.4.3       Медленнодействующая помехоустойчивая логика........................................ 697

 

7.4.4       Транзисторно-транзисторная логика............................................................... 698

 

Выходы с открытым коллектором............................................................... 699

 

Трехстабильные выходы............................................................................... 701

 

7.4.5       Эмиттерно-связанная логика.................................

Похожие книги: