E-book details

Podstawy elektroniki i techniki cyfrowej

Podstawy elektroniki i techniki cyfrowej

Roman Krasowski

Ebook

Lekko, łatwo i przyjemnie o sprawach nie zawsze prostych

Książka powstała z myślą o studentach informatyki i o każdym, kto przygotowuje się do pracy w zawodzie związanym z programowaniem i administrowaniem sieciami. A także z innymi obszarami, w których wiedza i umiejętności z zakresu informatyki są kluczowe, ale w których niebagatelne znaczenie ma również znajomość podstaw elektroniki. Ponieważ problemy elektryki, a także elektroniki analogowej i cyfrowej nie zawsze są proste do zrozumienia, nawet na bazowym poziomie, autor postanowił zaprezentować je w możliwie najprzystępniejszy sposób.

Czytelnik znajdzie więc w książce wiele rysunków i schematów wyjaśniających poglądowo kolejne tematy. Została ona pomyślana tak, by stymulować wyobraźnię odbiorcy w kierunku samodzielnego zrozumienia, co dany układ czy schemat przedstawia i jak działa. Przewodnik zawiera wiedzę o elektronice w zakresie, w jakim powinien ją opanować każdy przyszły absolwent informatyki, który chce się legitymować wykształceniem technicznym na solidnym, wartościowym dla pracodawców poziomie.

  • Poznaj prawa, elementy i sygnały stosowane w elektronice
  • Dowiedz się, jak działają elementy półprzewodnikowe, diody, tranzystory
  • Zrozum rolę wzmacniaczy i kompaktorów
  • Przyjrzyj się najważniejszym układom, na których bazuje elektronika
Wstęp

Rozdział 1. Podstawowe wiadomości o prawach, elementach i sygnałach używanych w elektronice

  • 1.1. Podstawowe wiadomości o prawach stosowanych w elektronice
  • 1.2. Źródła sygnałów
    • 1.2.1. Źródło napięciowe
    • 1.2.2. Źródło prądowe
  • 1.3. Sygnały
    • 1.3.1. Sygnały sinusoidalne
    • 1.3.2. Inne sygnały
    • 1.3.3. Częstotliwości graniczne i czas narastania
    • 1.3.4. Porównanie sygnałów
    • 1.3.5. Źródła sygnałów
    • 1.3.6. Transmisja mocy - dopasowanie energetyczne obciążenia
  • 1.4. Uogólnione prawo Ohma
  • 1.5. Elementy bierne używane w elektronice
    • 1.5.1. Rezystor
    • 1.5.2. Kondensator
    • 1.5.3. Cewka
  • 1.6. Czwórnikowa reprezentacja obwodu kształtującego
  • 1.7. Dzielnik napięcia zależny od częstotliwości
    • 1.7.1. Wprowadzenie
    • 1.7.2. Filtr dolnoprzepustowy
    • 1.7.3. Filtr górnoprzepustowy

Rozdział 2. Elementy półprzewodnikowe

  • 2.1. Podstawowe własności półprzewodników
    • 2.1.1. Poziomy energetyczne w atomie
    • 2.1.2. Złącze p-n
    • 2.1.3. Charakterystyka prądowo-napięciowa złącza
    • 2.1.4. Wybrane właściwości złącza
  • 2.2. Technologia wytwarzania monolitycznych układów półprzewodnikowych

Rozdział 3. Diody

  • 3.1. Modele diod
    • 3.1.1. Model diody idealnej
    • 3.1.2. Model diody z uwzględnieniem napięcia progowego (dyfuzyjnego)
    • 3.1.3. Model z uwzględnieniem napięcia progowego i rezystancji szeregowej złącza
  • 3.2. Rodzaje diod
    • 3.2.1. Diody prostownicze
    • 3.2.2. Diody uniwersalne
    • 3.2.3. Diody Zenera
    • 3.2.4. Diody pojemnościowe - warikapy
    • 3.2.5. Diody tunelowe
    • 3.2.6. Diody Schottky'ego
    • 3.2.7. Fotodiody
    • 3.2.8. Fototranzystory
    • 3.2.9. Diody elektroluminescencyjne LED (ang. Light-Emitting Diode)

Rozdział 4. Przyrządy półprzewodnikowe objętościowe

  • 4.1. Hallotrony
  • 4.2. Termistory
  • 4.3. Fotorezystory

Rozdział 5. Układy diodowe

  • 5.1. Podstawowe układy pracy (wybrane rozwiązania)
    • 5.1.1. Prostowniki sieciowe
    • 5.1.2. Stabilizatory napięcia
    • 5.1.3. Układy automatycznego strojenia częstotliwości
  • 5.2. Diody przełączające
  • 5.3. Diodowe układy obcinające (przykłady)
  • 5.4. Ogniwa fotowoltaiczne
  • 5.5. Optoizolatory

Rozdział 6. Tranzystory

  • 6.1. Tranzystory bipolarne
    • 6.1.1. Konfiguracje pracy tranzystora
    • 6.1.2. Charakterystyki statyczne
    • 6.1.3. Modele tranzystorów
  • 6.2. Tranzystory polowe - unipolarne
    • 6.2.1. Tranzystor polowy złączowy
    • 6.2.2. Tranzystor polowy z izolowaną bramką

Rozdział 7. Klasyfikacja wzmacniaczy

  • 7.1. Wzmacniacz napięciowy
  • 7.2. Wzmacniacz prądowy
  • 7.3. Wzmacniacz transkonduktancyjny
  • 7.4. Wzmacniacz transrezystancyjny
  • 7.5. Wzmacniacz wielostopniowy

Rozdział 8. Układy tranzystorowe

  • 8.1. Zastosowanie parametrów h do analizy wzmacniacza tranzystorowego
  • 8.2. Właściwości wzmacniaczy z tranzystorami bipolarnymi w różnych konfiguracjach
    • 8.2.1. Wzmacniacz w układzie wspólnego emitera (OE)
    • 8.2.2. Wzmacniacz w układzie wspólnego kolektora (OC) - wtórnik emiterowy
    • 8.2.3. Wzmacniacz w układzie wspólnej bazy (OB)

Rozdział 9. Właściwości wzmacniaczy z tranzystorami polowymi

  • 9.1. Układ ze wspólnym źródłem OS (WS)
  • 9.2. Układ ze wspólnym drenem (wtórnik źródłowy) OD (WD)
  • 9.3. Układ ze wspólną bramką
  • 9.4. Układy zasilania tranzystorów unipolarnych

Rozdział 10. Ciekawe układy tranzystorowe

  • 10.1. Tranzystor jako źródło prądowe
  • 10.2. Układ Darlingtona

Rozdział 11. Wzmacniacze szerokopasmowe

  • 11.1. Układ kaskodowy

Rozdział 12. Wzmacniacze różnicowe

  • 12.1. Definicja CMRR (ang. common mode rejection ratio) współczynnik tłumienia sygnału wspólnego
  • 12.2. Wejściowe napięcie niezrównoważenia
  • 12.3. Tranzystory polowe we wzmacniaczu różnicowym

Rozdział 13. Wzmacniacze mocy

  • 13.1. Wtórnik emiterowy
  • 13.2. Komplementarne wtórniki emiterowe pracujące w klasie B
  • 13.3. Komplementarne wtórniki emiterowe w klasie AB
  • 13.4. Wzmacniacze mocy klasy C oraz D
  • 13.5. Stopień mocy we wzmacniaczach operacyjnych

Rozdział 14. Sprzężenie zwrotne - feedback

  • 14.1. Wzmacniacz ze sprzężeniem zwrotnym
  • 14.2. Wpływ ujemnego sprzężenia zwrotnego na właściwości wzmacniaczy

Rozdział 15. Wzmacniacze operacyjne

Rozdział 16. Zastosowanie wzmacniaczy operacyjnych

  • 16.1. Wzmacniacz odwracający fazę
  • 16.2. Wzmacniacz nieodwracający fazy
  • 16.3. Sumator
  • 16.4. Układ odejmujący
  • 16.5. Układ mnożący napięcie przez stały współczynnik
  • 16.6. Generator funkcji - układ logarytmujący
  • 16.7. Generator funkcji wykładniczej
  • 16.8. Źródło prądowe sterowane napięciem
  • 16.9. Źródło prądowe z wykorzystaniem tranzystora
    • 16.9.1. Źródło prądowe sterowane prądem - wtórnik prądowy (lustro prądowe)
  • 16.10. Integrator - układ całkujący
    • 16.10.1. Integrator nieodwracający
  • 16.11. Układy różniczkujące

Rozdział 17. Komparatory

Rozdział 18. Filtry aktywne

  • 18.1. Realizacja filtrów pierwszego rzędu
  • 18.2. Filtry drugiego rzędu
  • 18.3. Filtry pasmowo-przepustowe

Rozdział 19. Układy zasilające

  • 19.1. Transformatory sieciowe
  • 19.2. Prostowniki sieciowe
  • 19.3. Stabilizatory
    • 19.3.1. Stabilizatory impulsowe
    • 19.3.2. Modulator szerokości impulsów - Pulse Width Modulator (PWM)

Rozdział 20. Przetworniki analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe

  • 20.1. Przetwarzanie - pojęcia podstawowe
    • 20.1.1. Parametry przetwarzania
    • 20.1.2. Źródła błędów
    • 20.1.3. Efekt aliasingu
  • 20.2. Przetworniki analogowo-cyfrowe ADC
    • 20.2.1. Przetworniki typu flash
    • 20.2.2. Przetworniki licznikowe
    • 20.2.3. Przetworniki typu delta-sigma ?? jednobitowe
    • 20.2.4. Przetworniki z podwójnym całkowaniem
  • 20.3. Przetworniki cyfrowo-analogowe DAC
    • 20.3.1. Przetworniki typu ważone R
    • 20.3.2. Przetworniki typu R-2R

Rozdział 21. Układy cyfrowe - podstawowe pojęcia, definicje

  • 21.1. System binarny i algebra Boole'a
  • 21.2. Układy cyfrowe
  • 21.3. Sygnał cyfrowy
  • 21.4. Podstawowe parametry układu cyfrowego
    • 21.4.1. Szybkość działania
    • 21.4.2. Moc pobierana/rozpraszana
    • 21.4.3. Odporność na zakłócenia
    • 21.4.4. Elastyczność łączeniowa
    • 21.4.5. Skala integracji

Rozdział 22. Podstawowe funktory logiczne

  • 22.1. Negacja - NOT, NIE; inwerter, negator
  • 22.2. Suma logiczna - OR, LUB
  • 22.3. Suma logiczna zanegowana (negacja sumy logicznej) - NOR, LUB-NIE
  • 22.4. Iloczyn logiczny - AND, I
  • 22.5. Iloczyn logiczny zanegowany (negacja iloczynu logicznego) - NAND, I-NIE
  • 22.6. Suma modulo - XOR, EXCLUSIVE-OR, WYŁĄCZNIE-LUB

Rozdział 23. Funkcje większej ilości zmiennych

Rozdział 24. Upraszczanie funkcji metodą tablic Karnaugha

Rozdział 25. Podstawowe techniki realizacji

  • 25.1. DTL (ang. Diode-Transistor Logic) / RTL (ang. Resistor-Transistor Logic)
  • 25.2. TTL - Transistor Transistor Logic
    • 25.2.1. Inne funktory logiczne realizowane w technologii TTL
    • 25.2.2. Różne ciekawe rozwiązania powstałe na bazie technologii TTL
    • 25.2.3. Zasady sterowania i układy sprzęgające
  • 25.3. Technologia MOS - Metal Oxide Semiconductor
    • 25.3.1. Realizacja podstawowych funktorów logicznych w technologii MOS
    • 25.3.2. Realizacja podstawowych funktorów logicznych w technologii CMOS
    • 25.3.3. Porównanie struktur wykonanych w technologii TTL oraz CMOS

Rozdział 26. Przerzutniki

  • 26.1. Przerzutniki bistabilne
    • 26.1.1. Przerzutniki typu RS
    • 26.1.2. Przerzutniki typu D
    • 26.1.3. Przerzutniki typu JK
    • 26.1.4. Realizacja różnych odmian
    • 26.1.5. Podsumowanie wiadomości o przerzutnikach bistabilnych
  • 26.2. Przerzutniki monostabilne
    • 26.2.1. Detektor zbocza impulsu jako najprostsza realizacja
    • 26.2.2. Realizacja umożliwiająca kształtowanie długości impulsu
    • 26.2.3. Realizacja jako układ scalony
    • 26.2.4. Timer 555
  • 26.3. Przerzutniki astabilne - generatory fali prostokątnej
    • 26.3.1. Przerzutniki astabilne - realizacja na kondensatorze
    • 26.3.2. Przerzutniki astabilne - realizacja z użyciem bramek zlinearyzowanych
    • 26.3.3. Realizacja stabilnego generatora drgań z użyciem kwarcu
    • 26.3.4. Generator przebiegu prostokątnego stabilizowany rezonatorem kwarcowym

Rozdział 27. Złożone, sekwencyjne układy cyfrowe

  • 27.1. Liczniki
    • 27.1.1. Liczniki asynchroniczne
    • 27.1.2. Liczniki synchroniczne
    • 27.1.3. Liczniki zliczające do dowolnego n
  • 27.2. Liczniki rewersyjne
    • 27.2.1. Mikrooperacja
  • 27.3. Wybrane scalone liczniki firmowe
  • 27.4. Generator sekwencji
  • 27.5. Detektor sekwencji

Rozdział 28. Hazard

Rozdział 29. Automaty stanów skończonych FSM

  • 29.1. Automaty Moore'a oraz Mealy'ego
    • 29.1.1. Automat Moore'a
    • 29.1.2. Automat Mealy'ego
  • 29.2. Projekt detektora sekwencji 110
    • 29.2.1. Realizacja projektu jako automat Moore'a
    • 29.2.2. Realizacja projektu jako automat Mealy'ego

Rozdział 30. Rejestry

  • 30.1. Rejestry przesuwne
    • 30.1.1. Rejestr SISO
    • 30.1.2. Rejestr SIPO
    • 30.1.3. Rejestr PISO
    • 30.1.4. Rejestry równoległe PIPO
  • 30.2. Rejestry uniwersalne

Rozdział 31. Multipleksery

Rozdział 32. Demultipleksery/dekodery

Rozdział 33. Konwertery kodów

Rozdział 34. Złożone kombinacyjne układy cyfrowe - przykłady

  • 34.1. Klawiatura 64-stykowa
  • 34.2. Sekwencyjne wyświetlanie cyfr

Rozdział 35. Układy arytmetyczne

  • 35.1. Sumatory
    • 35.1.1. Sumator dwójkowy - półsumator
    • 35.1.2. Pełny sumator
  • 35.2. Subtraktory (układy odejmujące)
  • 35.3. Sumowanie wielobitowe - metody przyspieszania sumowania
    • 35.3.1. Antycypowanie przeniesień
    • 35.3.2. Sumowanie szeregowe

Rozdział 36. Kody zapisu liczb ze znakiem

  • 36.1. Komplementer (układ realizujący przeniesienie do jeden U1)
  • 36.2. Komplementer do dwóch U2

Rozdział 37. Układy stosowane w jednostkach wykonawczych procesorów

  • 37.1. Sumator dziesiętny BCD
  • 37.2. Komparatory
  • 37.3. Układy generowania i kontroli parzystości
  • 37.4. Jednostki arytmetyczno-logiczne ALU

Rozdział 38. Programowalne struktury logiczne - układy PLD (ang. Programmable Logic Devices)

  • 38.1. Układy SPLD
  • 38.2. Układy CPLD
  • 38.3. FPGA - Field programmable Gate Array - programowalne matryce bramkowe
    • 38.3.1. Konfigurowalne bloki logiczne
    • 38.3.2. Moduły logiczne
  • 38.4. Programowanie za pomocą języków opisu sprzętu - HDL (ang. Hardware Description Language)
  • 38.5. Podstawowe elementy - jednostki projektowe VHDL
  • 38.6. Przykład kompletnego opisu
  • 38.7. Diagram przepływu
    • 38.7.1. Symulacja funkcjonalna
    • 38.7.2. Synteza
    • 38.7.3. Programowa realizacja - Software Implementation
    • 38.7.4. Symulacja czasowa (ang. timing simulation)
    • 38.7.5. Device programming (downloading)

Literatura

Skorowidz

  • Title: Podstawy elektroniki i techniki cyfrowej
  • Author: Roman Krasowski
  • ISBN: 978-83-289-2569-4, 9788328925694
  • Date of issue: 2024-12-31
  • Format: Ebook
  • Item ID: poelte
  • Publisher: Helion