Elektronika dla informatyków i studentów kierunków nieelektrycznych - ebook

Wkrocz w fascynujący świat elektroniki!

Książka, napisana z myślą o początkujących, powstała na podstawie wykładów i zajęć laboratoryjnych prowadzonych przez autora dla studentów kierunków nieelektrycznych. Składa się z trzynastu rozdziałów zgrupowanych w trzech częściach: repetytoria, elektronika analogowa i elektronika cyfrowa.

Pierwszą, "powtórkową" część publikacji wypełniają niezbędne informacje z matematyki, wykraczające nieco poza program szkoły średniej. Celem jest przypomnienie takich zagadnień jak różniczkowanie, całkowanie, liczby zespolone, a także podstawowej wiedzy o prądzie elektrycznym, by przejść od fundamentalnych pojęć fizyki i elektrodynamiki do tych, które tworzą elementarny język elektrotechniki. Jest tu więc mowa o absolutnych podstawach elektroniki - prawach Kirchhoffa i Ohma w ujęciu zarówno mikro-, jak i makroskopowym.

To, co stanowi trzon drugiej części, czyli omówienie układów zawierających elementy czynne - tranzystory bipolarne i unipolarne, poprzedzono niezbędnymi do pełnego zrozumienia tych zagadnień podstawami elektrotechniki ze szczególną rolą sygnałów zmiennoprądowych i obwodów z elementami nieliniowymi. Nie mogło zabraknąć wstępu do uniwersalnej techniki scalonej, w tym tak ważnych układów ze wzmacniaczami operacyjnymi.

Ostatnia część jest poświęcona elektronice cyfrowej. Oprócz klasycznych układów kombinacyjnych i sekwencyjnych omówiono w niej główne idee i przykłady zastosowania systemów wbudowanych.
W zamyśle Marcina Olszewskiego podręcznik stanowi jedynie wprowadzenie w świat elektroniki. Trudniejsze kwestie autor pozostawił dla dociekliwych jako zadanie domowe.

Dzięki książce między innymi:

• zamienisz pojęcia znane z lekcji fizyki w szkole średniej na język elektrotechniki
• poznasz podstawy elektrotechniki w zakresie niezbędnym do rozumienia elektroniki
• zrozumiesz zasadę działania elementów czynnych i podstawowych układów tranzystorowych
• poznasz zastosowanie uniwersalnych układów scalonej techniki, w tym wzmacniaczy operacyjnych
• zdobędziesz podstawową wiedzę o pracy układów cyfrowych

Elektronika dla informatyków - od podstaw!

CZĘŚĆ I. Repetytoria

• Rozdział 1. Powtórka z matematyki
  • Rózniczkowanie i całkowanie
    • Fizyczna interpretacja pochodnych i całek
    • Obliczanie pochodnych
    • Obliczanie całek
    • Wzory przyblizone
  • Liczby zespolone
    • Liczby zespolone jako para
    • Postac kanoniczna
    • Graficzna prezentacja
    • Postac wykładnicza
    • Dzielenie liczb zespolonych
• Rozdział 2. Podstawowe informacje o prądzie elektrycznym
  • Od fizyki do elektroniki
  • Pierwotne pojęcia elektrodynamiki
    • Ładunki i pola
    • Natezenie pola elektrycznego
    • Potencjał pola elektrycznego
    • Przewodniki i izolatory
  • Prąd elektryczny
  • Prawo Ohma
  • Siła elektromotoryczna
  • Moc prądu elektrycznego
  • Prawa Kirchhoffa
    • I prawo Kirchhoffa
    • II prawo Kirchhoffa
  • Uwagi odnośnie do nazewnictwa
  • Podsumowanie

CZĘŚĆ II. Elektronika analogowa

• Rozdział 3. Minimum elektrotechniki
  • Elementy obwodów
  • Łączenie obwodów
  • Rezystory
    • Prawo Ohma dla elektroników
    • Wartosci i szeregi
    • Zapis skrótowy wartosci i kod paskowy
    • Moc strat
    • Inne parametry rezystorów
    • Potencjometry
  • Dwójniki i rezystancja zastępcza
    • Połaczenie szeregowe rezystorów
    • Połaczenie równoległe rezystorów
    • Połaczenie mieszane
  • Dzielnik napięcia
    • Nieobciazony dzielnik
    • Dzielnik regulowany
    • Dzielnik obciazony
    • Kompensacyjny pomiar napiecia*
    • Dwa dzielniki = mostek*
  • Zródła napięć i prądów
    • Zródła idealne
    • Symbole zródeł na schematach
    • Zasilanie i masa układu
    • Rzeczywiste zródła napiec i pradów
    • Modelowanie zródeł rzeczywistych
    • Równowaznosc zródeł pradowych i napieciowych
    • Charakterystyki wyjsciowe zródeł
    • Moc zródeł rzeczywistych
  • Twierdzenie Thevenina
    • Twierdzenie Nortona
    • Dzielnik obciazony raz jeszcze
    • Rezystancja wewnetrzna theveninowskiego zródła
    • Rezystancja wejsciowa i wyjsciowa
  • Pomiar wielkości elektrycznych
    • Dokładnosc przyrzadów pomiarowych
    • Rzeczywiste i idealne przyrzady pomiarowe
    • Techniczny pomiar rezystancji
  • Rozwiązywanie obwodów
    • Wykorzystanie praw Kirchhoffa
    • Wykorzystanie twierdzenia Thevenina
    • Przekształcanie zródeł
    • Elementarne składanie
    • Zasada superpozycji
    • Inne metody
  • Czwórniki - ogólniej*
  • Skale decybelowe
• Rozdział 4. Obwody prądów zmiennych
  • Sygnały
    • Sygnały okresowe
    • Charakterystyki sygnałów okresowych
    • Składowa stała
    • Sygnały nieokresowe
    • Szumy
    • Sygnały modulowane
  • Analiza fourierowska
    • Widmo sygnału
    • Znaczenie techniczne analizy fourierowskiej
    • Rozszerzenie na sygnały nieokresowe
  • Kondensatory i cewki
    • Fizyczna realizacja kondensatorów i cewek
    • Rzeczywiste parametry kondensatorów
    • Rzeczywiste parametry cewek
    • Elektrotechniczna definicja pojemnosci i indukcyjnosci
    • Ładowanie i rozładowanie kondensatora
    • Cewka w układach przełaczajacych
  • Cewki i kondensatory w obwodach prądów sinusoidalnych
    • Szeregowy obwód RLC
    • Liczby zespolone w analizie obwodów pradów sinusoidalnych
    • Uogólniony dzielnik napiecia
    • Moc w obwodach z kondensatorami i cewkami
  • Proste filtry
    • Rodzaje filtrów
    • Czestotliwosci graniczne
    • Filtr dolnoprzepustowy
    • Filtr górnoprzepustowy
    • Rzad filtru
    • Inne rodzaje filtrów
    • Układy całkujace i rózniczkujace
    • Pojemnosci i indukcyjnosci pasozytnicze
    • Kondensatory sprzegajace
    • Kondensatory blokujace
  • Transformatory
  • Przekaźniki
• Rozdział 5. Elementy nieliniowe
  • Charakterystyki statyczne elementów nieliniowych
  • Analiza obwodów z elementami nieliniowymi
    • Wykorzystanie praw Kirchhoffa
    • Metoda graficzna
    • Metody przyblizone
    • Parametry mało- i wielkosygnałowe
  • Moc w obwodach z elementami nieliniowymi
  • Dioda półprzewodnikowa
    • Niezbedna ilosc teorii
    • Dioda prostownicza
    • Wazne parametry diod
    • Dzielnik z dioda prostownicza
    • Diody elektroluminescencyjne
    • Dioda Zenera
    • Dzielnik napiecia z dioda tunelowa*
    • Inne diody w elektronice
  • Układy diodowe
    • Prostowniki
    • Detektory
    • Ogranicznik
    • Zabezpieczenie przeciwprzepieciowe
  • Zniekształcenia nieliniowe
• Rozdział 6. Tranzystory bipolarne
  • Podstawowy model tranzystora
    • Tranzystor dwójnikowo
    • Najprostszy tranzystor
    • Charakterystyki statyczne tranzystorów
    • Stany pracy tranzystora
    • Wazne parametry tranzystora
  • Najprostsze układy tranzystorowe
    • Obwód bazy i kolektora
    • Uwagi odnosnie do indeksowania napiec i pradów
    • Sterowanie obciazeniem
    • Tranzystorowe zródło pradowe
  • Wzmacniacz tranzystorowy
    • Układy pracy tranzystora
    • Ustalenie punktu pracy
    • Wtórnik emiterowy
    • Układ wspólnego emitera
  • Tranzystor dynamicznie
    • Pojemnosci złaczowe
    • Efekt Millera*
  • Parowanie tranzystorów
• Rozdział 7. Układy tranzystorowe
  • Zródła prądowe
    • Podstawowy układ z tranzystorem
    • Zródło pradowe z dioda Zenera
    • Zwierciadło pradowe
  • Zasilanie
    • Zwiekszanie obciazalnosci dzielnika napieciowego
    • Układ Darlingtona
    • Dzielnik z dioda Zenera
    • Stabilizator ze sprzezeniem zwrotnym
  • Wzmacniacz róznicowy
    • Mostek dwóch wzmacniaczy OE
    • Podstawowy układ wzmacniacza róznicowego
    • Asymetryczny wzmacniacz róznicowy
    • Wzmacniacz róznicowy ze zródłem pradowym
  • Wzmacniacz przeciwsobny
    • Wtórnik emiterowy z ujemnym zasilaniem
    • Wzmacniacz przeciwsobny klasy B
    • Wzmacniacz klasy AB
    • Kilka uwag o wzmacniaczach mocy
  • Sprzężenie zwrotne i generatory
    • Ogólnie o sprzezeniu zwrotnym
    • Ujemne sprzezenie zwrotne emiterowe i kolektorowe
    • Sprzezenie zwrotne w układach generacyjnych
  • Tranzystor bipolarny jako przełącznik
    • Inwerter
    • Multiwibrator astabilny
    • Przerzutnik Schmitta
• Rozdział 8. Tranzystory unipolarne
  • Podstawy działania tranzystorów unipolarnych
    • Fizyczne podstawy działania FET
    • Klasyfikacja i symbole tranzystorów unipolarnych
    • Charakterystyki tranzystorów unipolarnych
    • Parametry katalogowe tranzystorów polowych
  • Wzmacniacze z tranzystorami unipolarnymi
    • Punkt pracy
    • Wtórnik zródłowy
    • Wzmacniacz o wspólnym zródle
  • Układy przełączajace z tranzystorami polowymi
    • Sterowanie obciazeniem
    • Inwertery nMOS i CMOS
    • Mostek H
    • Sterowanie PWM
    • Klucze analogowe
• Rozdział 9. Technika scalona
  • Wzmacniacze operacyjne
    • Idealny wzmacniacz operacyjny
    • Podstawowe układy wzmacniajace
    • Wzmacniacz róznicowy
    • Sumator
    • Realizacja funkcji nieliniowych
    • Zródła pradowe
    • Układ całkujacy i rózniczkujacy
    • Praca z niesymetrycznym zasilaniem
    • Parametry rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych
  • Komparatory
    • Komparator drabinkowy
    • Komparator okienkowy
    • Przerzutnik Schmitta
  • Scalone trójkoncówkowe stabilizatory napięcia
    • Regulacja napiecia wyjsciowego
    • Zwiekszenie obciazalnosci
    • Zródło pradowe
  • Układ czasowy 555
    • Budowa wewnetrzna
    • Generator przebiegu prostokatnego
    • Układy scalone na schematach

CZĘŚĆ III. Elektronika cyfrowa

• Rozdział 10. Podstawy, techniki
  • Wprowadzenie
  • System binarny
    • Systemy liczenia
    • Dwójkowy system liczenia
    • Inne systemy liczbowe w elektronice cyfrowej
  • Kody liczbowe
    • Popularne kody
    • Kodery, dekodery, transkodery
    • Liczby ujemne*
    • Liczby stało- i zmiennoprzecinkowe*
  • Podstawy cyfrowej logiki
    • Zapis funkcji logicznych
    • Elementarne funktory
    • Podstawy algebry Boole'a
    • Bramki wielowejsciowe
  • Techniki wykonania układów cyfrowych
    • Wazne parametry bramek
    • Serie 7400 i 4000
    • Technika bipolarna
    • Technika unipolarna
    • Układy posredniczace
  • Klasyfikacja układów cyfrowej elektroniki
• Rozdział 11. Układy kombinacyjne
  • Zapis funkcji na podstawie tablicy stanów
    • Przykład projektowy
    • Optymalizacja układów kombinacyjnych
  • Multipleksery, demultipleksery
    • Przełacznik cyfrowy
    • Transmisja szeregowa
    • Realizacja dowolnych układów kombinacyjnych za pomoca multiplekserów
  • Złożone układy kombinacyjne
    • Implementacja za pomoca bloków funkcjonalnych
    • ALU
    • Układy programowalne
    • Hazard
    • Kontrola parzystosci
• Rozdział 12. Układy sekwencyjne
  • Przerzutniki
    • Jak zapamietac?
    • Przerzutnik RS
    • Tłumienie drgan styków
    • Przerzutniki synchroniczne
    • Przerzutnik JK
    • Przerzutnik D
    • Przekształcanie przerzutników
  • Pamięci
    • Rejestry
    • Pamieci o swobodnym dostepie
    • Klasyfikacja pamieci
  • Liczniki
    • Liczniki asynchroniczne
    • Liczniki synchroniczne
    • Projektowanie liczników
  • Ogólna charakterystyka układów sekwencyjnych
• Rozdział 13. Systemy wbudowane
  • Charakterystyka systemów wbudowanych
    • Architektura systemów wbudowanych
    • Układy mikroprocesorowe
    • Dwie główne metody programowania systemów wbudowanych
  • Przycisk maszynowy
    • Przykład Arduino
    • Przykład Raspberry Pi
  • Analogowy świat
    • Przetworniki AD i DA
    • Sterowanie jasnoscia swiecenia diody
• Indeks