مقدمۀ نویسنده
این کتاب برای دروس فنآوری الکترونیک در دانشگاهها تدوین شدهاست. البته این کتاب میتواند مرجعی مفید برای تکنسینها و مهندسان الکترونیک در عمل باشد. در چند فصل اول این کتاب، مشخصات شکل موجهای پالس و مدارهای مقاومتی و خازنی تشریح میشود که قبل از مطالعۀ مدارهای پالس دانستن آنها ضروری است. سپس در فصول بعدی عملکرد دیود، ترانزیستور، FET و آیسی تقویتکنندۀ عملیاتی مطالعه میشود. این موضوعات منجر به تحلیل مدارهای معکوسکننده، اشمیت تریگر، نوسانسازهای چندحالته، مولدهای شیب، مولدهای تابع، و کاربردهای آنها در مدارهای مجتمع میشود. برای طراحی مدار، روش پیشنهادی روشی ساده و مرحله به مرحله است که بر اساس آن، خواننده دقیقاً میداند که هر مقدار اجزای مدار چگونه محاسبه میشود. در متن کتاب، مثالهای طراحی بسیاری وجود دارد؛ در طراحیها از ورقۀ اطلاعات سازندگان استفاده شده و مقادیر استاندارد انتخاب شده است. هنگامی که مدارهای مجزا شناخته شد، از آنها برای ساخت بلوکهایی بهمنظور توصیف شمارندههای دیجیتال، فرکانس مترهای دیجیتال، ولتمترهای دیجیتال، مبدلهای A به D و نیز D به A، مدولاسیون پالس و مولتی پلکس تقسیم زمانی استفاده میشود. تغییرات اساسی این کتاب نسبت به ویرایش دوم، وجود موضوعات اضافی دربارۀ آیسیهای تقویتکننده عملیاتی در مدارهای کلیدزنی، ADCها، DACها و آیسیهای مولد تابع است. پیشنهاداهای شما دربارۀ اصلاح ویرایشهای اول و دوم مایۀ خرسندیاست.این پیشنهادها در ویرایش سوم لحاظ خواهد شد.
دیوید- آ- بل
مقدمۀ مترجم
«به انسان آنچه را نمیدانست آموخت» (قرآن کریم، سوره علق)
بهطور معمول کتب تکنیک پالس در برگیرندۀ حالات گذرا و دائمی مدارهای الکترونیکیاند و تجزیهوتحلیل پیچیدهای دارند، بهطوری که درک مفاهیم تحلیلی آن عمدتاً دشوار است. اما نویسندۀ این کتاب توانسته است تجزیهوتحلیل مدارهای مختلف را با بیانی ساده ارائه کند، تا درک آن برای خواننده راحت باشد. دیگر ویژگی مهم این کتاب وجود مسائل متنوع و بخصوص کاربردی آن است که در کتب علمی کمتر دیده میشود. بهعبارت دیگر، این مدارهای طراحیشده را به سهولت میتوان در آزمایشگاه پیادهسازی کرد و همان پاسخ مورد انتظار را دریافت کرد. نکتۀ دیگر اکثر مثالها و مسائل کتاب بهصورت طراحی است و خواننده میتواند از موضوعات کتاب در طراحی مدار استفاده کند.
اولین ترجمۀ این کتاب در سال 1372 چاپ شد و تاکنون نیز به چاپ سوم رسیده است که نشاندهندۀ استقبال اساتید و دانشجویان از محتویات کتاب است. این موضوع باعث شد که با توجه به ویرایش جدیدکتاب، براساس مصوبه سال 1403 وزارت علوم، تحقیقات و فنآوری به چاپ مجدد آن اقدام کنم، البته با اضافاتی دیگر. با توجه به سابقۀ چندینسالۀ خود در این درس تصمیم گرفتم که اولاً برخی از مباحث کتاب را که در سرفصل مصوب شورای انقلاب فرهنگی نیست حذف کنم. ثانیاً با افزودن مثالهای کاربردی دیگر، بر غنای مطالب افزوده شده است. البته بعضی از مطالب در متن اصلی جابهجا شدهاست.
در فصل اول، مبانی و مفاهیم اولیۀ تکنیک پالس ارائه شدهاست. در فصل دوم به تحلیل مدارهای مقاومتی خازنی (RC) پرداخته شدهاست. در فصل سوم چگونگی استفاده از دیود بهعنوان یک کلید ارائه شدهاست. در فصل چهارم شیوۀ قطع و وصل ترانزیستور و استفاده از ترانزیستور در نواحی قطع و اشباع بهعنوان یک کلید ارائه شدهاست. در فصل پنجم، ابتدا ویژگیهای تقویتکنندۀ عملیاتی ارائه شدهاست و سپس به نحوۀ استفاده از آن بهعنوان معکوسکننده و نیز کلید قطع و وصل توضیح داده شدهاست. در فصل ششم، مدار کاربردی مهم اشمیت تریگر توصیف شدهاست. این مدار هم با ترانزیستور و هم با تقویتکنندۀ عملیاتی تجزیهوتحلیل شدهاست. در این فصل به تجزیهوتحلیل مقایسهکننده ولتاژ به دو صورت ترانزیستوری و تقویتکننده عملیاتی نیز پرداخته شدهاست. یکی از مدارهای پرکاربرد نوسانسازها هستند. در فصل هفتم به تجزیهوتحلیل و نیز طراحی دو نوسانساز یک حالته و نوسانساز ناپایدار پرداخته شدهاست. در فصل هشتم از آیسی زمانسنج 555 در طراحی مدارهای مختلف پالس استفاده شدهاست. در فصل نهم به تجزیهوتحلیل و نیز طراحی انواع مدارهای مولد شیب پالس و نیز مولدهای موج پرداخته شدهاست. نوسانسازهای دوحالته کاربرد فراوانی خصوصاً در مدارهای دیجیتال دارند. طراحی و تحلیل این نوع نوسانسازها در فصل دهم ارائه شدهاست. در فصل یازدهم چهار مفهوم مهم یعنی نمونهبرداری، تبدیل، مدولاسیون و مولتیپلکس و تجزیهوتحلیل و طراحی این مدارها ارائه شدهاست.
از آنجا که طراحی مدارهای پالس مستلزم دانستن اطلاعات قطعات مورد استفاده است، لذا در پایان کتاب در دو پیوست ورقه اطلاعات سازندگان در مورد قطعات استفادهشده و نیز اطلاعات لازم ارائه شدهاست.
در پایان، از سرکار خانم مهندس سپیده قاضیمغربی و سرکار خانم مهندس فاطمه قاضیمغربی که در تصحیح و ویرایش این کتاب کمک شایانی داشتهاند سپاسگزاری میشود. همچنین از مدیر و کارشناسان شریف مؤسسه انتشاراتی دانشبنیاد بابت تمام تلاشها و کمکهای صادقانه که در این مدت داشتهاند کمال تشکر را دارم.
سعید قاضیمغربی
s_ghazi2002@yahoo.com
پشت جلد
کتاب حاضر حاوی تجزیهوتحلیل و نیز طراحی مدارهای پالس به همراه مسائل متنوع کاربردی در موضوعات زیر است:
• کاربردهای مختلف مدارهای RC
• چگونگی استفاده از دیود، ترانزیستور و تقویتکنندۀ عملیاتی بهعنوان کلید قطع و وصل الکترونیکی
• مدارهای اشمیت تریگر و مقایسهکننده ولتاژ
• انواع نوسانسازهای یکحالته، ناپایدار و دوحالته
• کاربرد آیسی زمانسنج 555 در مدارهای پالس
• مولدهای شیب، پالس و مدارهای شکل موجهای مختلف
• نمونهبرداری، تبدیل، مدولاسیون و مولتی پلکس
فصل 1 : مبانی پالس 1
1.1 انواع شكل موج 2
1.2 مشخصات شكل موجهاي پالس 5
1.3 محتواي هارمونيكي شكل موجها 10
1.4 اعوجاج شكل موج شكل 13
فصل 2 : مدارهاي مقاومتي خازني (RC) 23
مقدمه 24
2.1 عملكرد مدار RC 24
2.2 منحني شارژ نرماليزه شده 27
2.3 معادلات مدار RC 28
2.4 پاسخ مدار RC به موجهاي مربّعي 35
2.5 مدارهاي انتگرالگير 38
2.6 مدارهاي مشتقگير 41
2.7 اثرات منبع، بار و قطببندي خازن 46
فصل 3 : قطع و وصل ديود 57
مقدمه 58
3.1 ديود بهعنوان كليد 58
3.2 ديود زنر 60
3.3 مدارهاي قطعكننده ديودي 61
3.4 مدارهاي قطعكننده موازي ديودي 63
3.5 مدارهاي محدودكننده ديودي 67
3.6 مدارهاي چند برابركننده ولتاژ 73
فصل 4 : قطع و وصل ترانزيستور 83
مقدمه 84
4.1 كليد ترانزيستوري ايدهآل 84
4.2 كليد ترانزيستوري عملي 85
4.3 زمانهاي قطع و وصل ترانزيستور 88
4.4 اصلاح زمانهاي قطع و وصل 91
4.5 معكوسكننده با اتصال مستقيم 95
4.6 مدارهاي معكوسكننده با كوپلاژ خازني 99
4.7 مدارهاي قطع و وصل با FET اتصالي 103
4.8 مدارهاي قطع و وصل با MOSFET 106
فصل 5 : آي سي تقويتكننده عملياتي در مدارهاي قطع و وصل 115
مقدمه 116
5.1 آيسي تقويتكنندههاي عملياتي 116
5.2 تقويتكنندههاي عملياتي بهعنوان تقويتكنندههاي خطي 117
5.3 تقويتكنندههاي عملياتي در مدارهاي قطع و وصل 120
5.4 معكوسكننده با تقويتكننده عملياتي 121
5.5 مدارهاي قطعكننده با تقويتكننده عملياتي 123
5.6 مشتقگير با تقويتكننده عملياتي 125
5.7 مدار انتگرالگير ميلر 127
فصل 6 :مدارهاي اشميت تريگر و مقايسهكنندههاي ولتاژ 137
مقدمه 138
6.1 عملكرد مدار اشميت تريگر 138
6.2 طراحي كردن با UTP 140
6.3 طراحي با UTP و LTP 142
6.4 خازن سريعكننده 143
6.5 مشخصات ورودي - خروجي 143
6.6 مدارهاي اشميت تريگر با تقويتكننده عملياتي 145
6.7 آيسي مدارهاي اشميت تريگر 150
6.8 آيسي مقايسهكننده ولتاژ 150
فصل 7: نوسانسازهاي يك حالته و ناپايدار 161
مقدمه 162
7.1 نوسانساز يك حالته با كلكتور متصل شده 162
7.2 طراحي نوسانساز يك حالته 165
7.3 تحريك نوسانسازهاي يك حالته 168
7.4 نوسانسازهاي يك حالته با اميتر متصل شده (كوپلاژ اميتري) 169
7.5 نوسانساز يك حالته با تقويتكننده عملياتي 170
7.6 آيسي نوسانساز يك حالته 172
7.7 نوسانساز ناپايدار 172
7.8 نوسانسازهاي ناپايدار با تقويتكننده عملياتي 176
7.9 مقايسهكننده ولتاژ به صورت نوسانساز يك حالته و ناپايدار 177
فصل 8 : مدارهاي آيسي زمانسنج 187
مقدمه 188
8.1 آيسي زمانسنج 555 188
8.2 آيسي 555 بهعنوان نوسانساز يكحالته 189
8.3 طراحي مدار يك حالته با 555 191
8.4 تغييرات در مدار يك حالته معمولي با آيسي 555 193
8.5 نوسانساز ناپايدار با 555 194
8.6 تغييرات در مدار ناپايدار پايه با آيسي 555 196
8.7 كاربردهاي ديگر زمانسنج 555 199
فصل 9 : مولدهاي شيب، پالس و مولدهاي موج 207
مقدمه 208
9.1 مولد شيب RC 208
9.2 مولدهاي شيب با جريان ثابت 209
9.3 نوسانسازهاي لَختي UJT 213
9.4 مولد شيب خود راهانداز ترانزيستوري 215
9.5 مولدهاي شيب آزادگرد 219
9.6 مولد شيب انتگرالگير ميلر 220
9.7 مولدهاي شكل موج مثلثي 221
9.8 مدار مولد پالس 223
9.9 مولد موج با تقويتكننده عملياتي 226
9.10 آيسي مولد موج 228
فصل 10 : نوسانسازهاي دو حالته (فليپ- فلاپ) 245
مقدمه 246
10.1 نوسانساز دوحالته با كلكتور متصلشده 247
10.2 نوسانساز دوحالته با اميتر متصلشده 251
10.3 راهاندازي (تحريك) نوسانساز دو حالته 251
فصل 11 : نمونهبرداري و مبدلها 265
مقدمه 266
11.1 گيتهاي نمونهبرداري 266
11.2 مدار نمونهبردار و نگهدار 270
11.3 تبديل ديجيتال به آنالوگ 272
11.4 تبديل آنالوگ به ديجيتال 275
پيوست1 281
پيوست2 307
واژهنامه فارسی به انگلیسی 311
