前言
随着通信技术、信息技术的高速发展,在要求模拟电路的电气特性飞跃发展的今天,当然也要求与之相对应的各种半导体设备的高性能化。
比如通过高频段使用的OP放大器、对应数百MHz的超高速AD/DA变换器、千兆赫频段的RF单片IC等的出现,使得电路板设计技术者的劳动正在显著减少,剩下的是技术者如何利用这些高性能化的电子设备的技能。但是,这些高性能设备能像以往那样,仅连接IC、LSI间的端子就能使其稳定动作吗?
观察实际的产品化的电路图,会发现在教科书的电路以外,实际安装了很多元件,如铁氧体磁心、电阻、电容等。这是由于伴随着高性能化、高频率化的发展,仅标准的电路技术已经不能解决问题,除基本的电子电路技术以外,还要求元件的知识、安装技术等。
要想了解电路的动作、电气特性,必须首先实际搭建出评估电路,然后输入信号,变化负载、温度、电源电压等,评估其电气特性、动作如何变化。
现实中经常有技术人员以没有时间为理由,在设计、制作印制线路板后,还会进行电路参数的变更、图形的更换,在不易察觉的地方又安装上电容等。
本书正是为这些没有时间的技术人员而准备的,采用大量波形照片,即使没有搭建电路,也能从视觉上把握其动作、特性,并介绍提高基本电路性能的技巧。
从第1章到第3章介绍电子电路中最重要的电阻、电容,即RC电路的有效使用方法,这看起来似乎很简单,但却是最核心、重要的部分。
第4章到第6章针对线圈(电感)的电路技术、电源线路用滤波器技术、模拟电路和高速逻辑电路混合电路板的噪声对策技术进行了解说。
第7章和第8章阐述了OP放大器电路及周边电路,并针对几个电路例子进行了介绍。现在,使用OP放大器就能很简单地实现高性能的模拟电路。OP放大器的“反馈技术”,即通过外加反馈电路,就能很容易地实现具有各种各样特性的电路。
第9章针对二极管的使用方法、整流、箝位电路、高速绝对值电路、PIN二极管电路进行了解说。
第10章介绍了晶体管、功率MOSFET等的分立电路的高性能化及其基本事项。
第11章介绍了作者的实验经验,可使读者深切感受到电阻、电容的分类使用的重要性。
本书的波形照片、测量数据,都是实验电路的实测值,会随着测量条件、元件的偏差而发生变化,因此,不能以测量波形中表示的测量数据为依据而进行设计。
本书使用的主要测量仪器如下:
· 示波器——索尼公司的TDS350P及2465
· 频谱分析仪——ADVANTEST公司的TR4171
· 阻抗增益/相位分析仪——安捷伦公司的HP4194A
· 信号发生器、脉冲发生器——安捷伦公司的33120A,安立公司的MG443B,MG418A
· 电流探测器——索尼公司的AM503
本书是对CQ出版株式会社的月刊《晶体管技术》1997年1月号~1998年9月号连载的“Live Studiot”的再编辑和撰写。
最后衷心感谢在出版过程中给予本书极大支持的CQ出版株式会社编辑局长蒲生良治先生。
目录
第1章 活用RC基本特性的电路实验 1
1
RC低通滤波器的响应特性 1
2 高速化RC低通滤波器的上升响应 3
3 用RC低通滤波器防止振荡 5
4 利用RC产生积极的延迟电路 8
5 接通延迟电路和断开延迟电路的应用 10
6 波形边沿检测电路的应用 12
7 电力开关中不可缺少的死区时间发生电路 14
8 保护CMOS数字IC的输入 15
第2章 高频波中电阻的动作和特性的影响
19
9
注意电流检测用电阻的频率特性 19
10 电阻分割中浮游电容、放大器输入电容的影响 22
11 分压比由开关切换的增益控制器 24
12 输入电阻10MΩ,100:1的增益控制器 27
13 高频用低阻抗增益控制器 30
【专栏】示波器100∶1探头的实际情况 31
第3章 用于电源稳定化的电容效果的实验
33
14
电源旁路电容的必要性 33
15 电源旁路电容的电容特性 36
16 模拟电路的电源去耦装置的效果 40
17 加大平滑电容容量的纹波滤波器 43
18 稳压二极管的噪声和抑制 44
19 AC电源线路的噪声对策电容 46
第4章 电源中使用扼流线圈的效果实验
51
20
使用扼流线圈时应注意高频带中的共振 51
21 电源线路滤波器中的π形低通滤波器 53
22 低噪声宽带放大器的电源线路滤波器 54
23 以阻止信号为目的的扼流线圈 56
24 附加在接地线路上的噪声不能除去 57
25 在电源线路中插入对称π形滤波器 59
26 理解铁氧体磁珠的特性 60
第5章 LC滤波器和匹配电路的特性及效果的实验
65
27
测定阻抗匹配的重要性…1段π形滤波器 65
28 2段π形低通滤波器的特性 67
29 3段π形低通滤波器的特性 69
30 测定用视频滤波器的特性 72
31 由LC组成的阻抗匹配电路 73
32 π形阻抗匹配电路 75
第6章 自作并充分理解使用环形铁心的电路的实验
79
33
制作环形铁心 79
34 由环形铁心组成的1∶1变压器的动作 81
35 共模扼流圈…平衡不平衡变压器的活用 82
36 平衡不平衡变压器应用于平衡输出变压器 85
37 由3绕线变压器组成的平衡输出电路 87
38 由单绕线变压器组成的50Ω/75Ω的阻抗变换电路 89
39 使用平衡不平衡变压器的4∶1(1∶4)的阻抗变换电路 91
40 由3绕线变压器组成的1∶9(9∶1)的阻抗变换电路 93
41 高频用90°相位移相器 95
42 应用于信号分配的混合电路 98
43 测定阻抗匹配的反射损耗桥式电路 99
44 反射损耗桥式电路的制作 100
45 应用于高频CT时的输入阻抗 102
46 高频变压器的漏电感 104
47 漏电感…1∶1变压器 105
48 漏电感…1∶2变压器 107
49 漏电感…脉冲变压器 109
第7章 在OP放大器电路中有效使用RC的实验
113
50
OP放大器电路…使用于输入的电阻值的选择方法 113
51 在宽频带、低噪声的OP放大器中使用低电阻 116
52 补偿OP放大器的电容负载的特性 118
53 抑制高速、宽带电路的高频峰值的电容 121
54 扩大宽带放大器频带的信号校正电容 122
55 光电微小电流输入的前置放大器的反馈电阻值 124
56 光电二极管用前置放大器的频率特性 126
57 电流互感器的低域补偿电路 129
58 选择峰值保持用电容器 132
59 积分电路选择薄膜电容 135
第8章 应用OP放大器于滤波器的实验
139
60
复习RIAA补偿放大器 139
61 NF型调制控制电路 143
62 图形均衡器电路 145
63 粉红噪声发生用的-3dB/oct滤波器 148
64 用同一常数电容构成的-12dB/oct的有源滤波器 150
65 用同一常数电容构成的-18dB/oct的有源滤波器 153
66 低通滤波器的脉冲响应 156
67 只改变相位的RC移相电路 158
68 同轴电缆均衡器 162
69 由文氏电桥构成的陷波滤波器 164
70 改善陷波滤波器的对称型双T电路 168
71 减少陷波滤波器的元件的桥式T电路 170
第9章 有效使用二极管的电路实验 175
72
研究二极管的开关特性 175
73 OP放大器电路的输入保护的应用 178
74 限制信号幅度的常用的限幅器 181
75 由OP放大器组成的非反相型理想的二极管电路 182
76 反相型理想二极管电路 185
77 使用理想化二极管的绝对值的全波整流电路 187
【专栏】OP放大器的开环频率特性 189
78 高速化的绝对值电路 190
79 使用差动放大器的高速绝对值电路 192
【专栏】针对输出波形的不平衡 193
80 利用平衡输出变压器的高频响应的全波整流电路 195
81 使用肖特基二极管的DBM电路的构成 197
82 使用DBM的调制解调电路的实验 199
83 由PIN二极管组成的高频开关的构成 201
84 T形PIN二极管衰减器的构成 204
85 继电器的反冲电压的限制 205
第10章 提高晶体管、功率MOSFET电路性能的实验
209
86
稳定化射极跟随器的电阻 209
87 自举提高射极跟随器的输入阻抗 211
88 晶体管开关电路的加速电容器 213
89 MOSFET中加速二极管的效果 215
90 150W级功率MOSFET的门驱动电路 217
91 250W级功率MOSFET的门驱动电路 219
92 开路集电极时的功率MOSFET的驱动 222
93 射极跟随器时的功率MOSFET的驱动 224
94 由晶体管组成的功率MOSFET驱动的高速化 226
95 使用驱动功率MOSFET栅极的专用IC 229
96 使用脉冲变压器的绝缘驱动电路 230
第11章 实践经验 233
97
抑制电源接通时的冲击电流的限制电阻 233
98 高频信号传送时的终端电阻的效果 235
99 降低并联共振电路Q的Q减振电阻的效果 237
100 不消耗功率的电抗衰减器 238
101 实测市场上出售的信号发生器的噪声频谱 240