Podstawy elektroniki

Podstawy elektroniki

rok wydania: 2021, wydanie pierwsze
ISBN: 978-83-01-21628-3
ilość stron: 650
format: 16,5x23,5
oprawa: miękka

Opis

Książka ma charakter podręcznika o bardzo szerokim zakresie tematycznym – od współczesnych materiałów elektronicznych przez elementy i układy elektroniczne analogowe i cyfrowe, elementy elektronicznej techniki pomiarowej, aż do najnowszych elektronicznych urządzeń pomiarowych – stosowanych w różnych dziedzinach (między innymi w ochronie środowiska).
Książkę charakteryzuje staranny dobór materiału oraz przystępny sposób prezentowania często trudnych zagadnień – od teorii aż do projektowania. Zaletą książki są pytania i zadania kontrolne, które pozwalają na bieżące sprawdzanie opanowania wiadomości.
Zespół autorski to połączenie doświadczenia dydaktycznego inżynierskiego (A. Chwaleba, B. Moeschke, G. Płoszajski) i młodości (P. Majdak i P. Świstak).
Z książki mogą nauczyć się podstaw elektroniki osoby z wykształceniem średnim, studenci wyższych uczelni, inżynierowie różnych specjalności i uczniowie techników oraz samoucy.

Spis treści

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