i I I I mi

10 100

4, мЛ

1000

Рис. Ж.4.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

/:С-ФИЛЬТРЫ БАТТЕРВОРТА

Активные фильтры, как мы установили в гл. 4, очень удобно использовать на низких частотах, но на радиочастотах они неприменимы из-за условий, которые они предъявляют к ОУ в отношении скорости нарастания и ширины полосы пропускания. На частотах порядка 100 кГц и выше (а часто и на более низких частотах) лучше всего использовать фильтры, состоящие из индуктивностей и конденсаторов. Конечно, на СВЧ и микроволновых частотах вместо этих ламповых фильтров используют полосковые линии и резонаторы.

Для LC-филътров, так же как и для активных фильтров, существуют различные методы анализа, различные характеристики. Например, можно использовать классические фильтры Баттерворта, Чебышева, Бесселя в качестве фильтров низких частот, высоких частот, полосовых и заграждающих фильтров. Оказывается, что проще всего разработать фильтр Баттерворта и на одной-двух страницах можно изложить всю информацию, необходимую для разработки НЧ- и ВЧ- LC-фильтров Баттерворта и даже привести примеры. Для получения более полной информации мы рекомендуеч прекрасное руководство Зверева, указанное в библиографии. В табл 3.1 приведены значения нормализованных индуктивгюстей и емкостей для фильтров НЧ различного порядка. С помощью этой таблицы определяют действительные значения емкостей а индуктивностей по формулам для соответствующих фильтров. Формулы для фильтров НЧ:

(действ.) = (табл.)/й, С„ (действ.) = С„ (табл.)/©?,

где Яд - сопротивление нагрузки, о) - угловая частота.

В табл. 3.1 приведены нормализованные значения для 2-8-полюсных фильтров НЧ для двух наиболее общих случаев, а именно: (а) сопротивления источника и нагрузки равны; (б) одно из сопротивлений, источника или нагрузки, значительно больше другого. Прежде чем прибегать к помощи таблицы, решите, используя характеристику Баттерворта (графики приведены в разд. 4 05 и 4.07), сколько полюсов вам нужно иметь. Затем, используя приведенные выше уравнения, определите конфигурацию фильтра (Т- или П-образная, см. рис. 3 1) и величины компонентов. Для одинаковых сопротивлений источника и нагрузки подходит любая конфигурация: П-об-разные фильтры предпочтительнее, так как для них требуется меньшее количество индуктивностей. Если сопротивление нагрузки значительно выше (ниже), чем сопротивление источника, то следует использовать Т-образный (П-образный) фильтр.

Таблица 3.1

Низкочастотные фильтры Баттерворта' (/?я = 1 Ом)

Величины Сд соответствуют нагрузке 1 Ом и частоте среза (-3 дБ) i рад/с. Правила преобразования см в тексте

10 л

/7- чгтноа

-начетное

10>л

Рис 3.1.

/7-четное

П-нечетное

При разработке фильтра высоких частот воспользуйтесь описанной процедурой для того, чтобы выбрать конфигурацию фильтра и определить необходимое число по-люсов. Затем проделайте универсальное преобразование фильтра НЧ в фильгр ВЧ, показанное на рис, 3.2. Оно заключается в простой замене индуктивностей конденса-

(табп.)

С(действ)

--11-

С (табло

нормализов, НЧ

А (действ)

Действ. ВЧ

(действ)

Рис. 3.2.

торами и наоборот. Действительные величины компонентов определяются по табл. 3.1 с помощью формул: Формулы для ВЧ:

L (дeйcтв.)=?н/o)C (табл.), C (дeйcтв.)=l/? (oL (табл.).

Приведенные ниже примеры показывают, как использовать табличные значения при разработке фильтров НЧ и ВЧ.

Пример [. Требуется разработать 5-полюсный фильтр НЧ при условии, что сопротивления нагрузки и источника равны 75 0м, а частота среза (-3 дБ) составляет 1 МГц.

Для уменьшения числа индуктивностей выберем П-образный фильтр. С помощью формул преобразования получим:

С1 = С5 = 0,618/2я-10б.75=1310 пФ, Lg L4 = 75-1,618/2я-10 = 19,3 мкГ,

Сз = 2/2я. 106.75 = 4240 пФ.

Полная схема фильтра показана на рис. 3.3. Отметим, что все фильтры с одинаковыми сопротивлениями источника и нагрузки имеют симметричную конфигурацию.

75 Ом

19,3 мкГ

1310 пФ

4240 пФ

19,3 мкГ

5. J31D пф

750м

Рис, 3.3,

Пример П. Требуется разработать 3-полюсный фильтр НЧ при условии, что импеданс источника равен 50 Ом, сопротивление нагрузки равно 10 кОм, а частота среза составляет 100 кГц,

В связи с тем, что Rk<Rh> выберем Г-образную конфигурацию. Воспользуемся формулами преобразования, учитывая, что /?н=10 кОм:

Li=10* 1,5/2я-1П' = 23,9 мГ, 1,3333/2я-10-10*==2!2 пФ, Lз=Ю*.0,5/2я 10 = 7,96 мГ.

Полная схема фильтра показана на рис. 3.4,

50 Ом

Рпв. 3.4

14 м62

Пример iii. Требуется разработать 4-полюсиый фильтр НЧ при условии, что сопротивление источника (напряжения) равно нулю, сопротивление нагрузки равно 75 Ом, а частота среза составляет 10 МГц.

Как и в предыдущем примере, выберем Т-образную конфигурацию, так как Лян- Воспользуемся формулами преобразования:

/-1 = 75-1,5307/2я. 107= 1,83 кГ, Cj = 1,5772/2я. 10.75 = 335 пФ, La = 75-l,0824/2n-107= 1,29 Г, С4 = 0,3827/2я-107.75 = 81,2 пФ.

- О 1,83 мкГ 1.29 мкГ

Рис. 3.5.

Пример IV. Требуется разработать 2-полюсиый фильтр НЧ при условии, что в качестве источника используется источник тока, сопротивление нагрузки равно 1 кОм, а частота среза составляет 10 кГц

Выберем П-образную конфигурацию, так как /?я?н- Воспользуемся формулами преобразования:

Ci= 1,4142/2я-10*-103 = 0,0225 мкФ, 10 .0,7071/2я-10 = 11,3 мГ.

Полная схема фильтра показана иа рис. 3. 6.

11,3 мГ

0,0225 мкФ 1 кОм

i Рис. 3.6.

Пример V. Требуется разработать 3-полюсный фильтр ВЧ при условии, что сопротивление источника и нагрузки равно 52 Ом, а частота среза составляет 6 МГц,

Возьмем Т-образный фильтр и заменим индуктивности на конденсаторы и наоборот:

1 = Сз=1/52-2л-6.10*. 1,0 = 510 пФ, /.2 = 52/2я-6-10.2,0 = 0,690 мкГ. Полная схема фильтра показана на рис. 3.7.

Хотелось бы подчеркнуть, что разработка пассивных фильтров представляет собой обширный предмет, включающий в себя множество разнообразных вопросов, и он, коо^чно, не исчерпывается простой таблицей фильтров Баттерворта,

52 Ом 610 пФ 510 пФ

Рис. 3.7.

Журналы и периодические икания по электронике 419

ПРИЛОЖЕНИЕ И

ЖУРНАЛЫ И ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕi>

В этом приложении в нескольких разделах мы представляем журналы по sjteKTpo-нике, о которых должен знать разработчик. Звездочкой отмечены те журналы, которые, по нашему мнению, являются основными в соответствующих разделах электроники. Все журналы, предназначенные для широкого круга читателей, снабжены приложениями, рекламирующими характеристики и достоинства новых ИМС, приборов ИТ. п., они служат хорошим источником информации о новых изделиях фирм, они не скучны и не однообразны, что присуще приложениям к обычным газетам и журналам. В конце журнала всегда помещается информационная карточка читателя , на которой зарубежный специалист может отметить номера тех объявлений, которые его заинтересовали. Более подробную информацию он получит по почте через несколько недель. Эта система зарекомендовала себя очень хорошо.

Журналы для профессионалов, общие вопросы

♦Electronics EDN

♦Electronic Design Electronic Products

Хотя бы один из этих четырех журналов нужно обязательно читать для того, чтобы быть в курсе появления новых компонентов и новых подходов к разработки .электронных схем. Рекламная информация имеет не меньшее значение, чем статьи. Журнал Electronics распространяется только по подписке, другие журналы иногда предоставляются специалистам бесплатно, а в остальных случаях - по подписке (один из авторов этой книги в течение целого года тщетно пытался добиться права на бесплатное получение журнала Electronic Design).

electronic Business. Еженедельная деловая газета по электронике (своего рода Электронная неделя ).

Electronic News. Самая хорошая газета по электронной промышленности. Spectrnm (IEEE) Журнал по электронике для широкого круга читателей, издается Иистйтутом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. Содержит хорошие обзорные статы^ по широкому кругу вопросов.

Журналы для профессионалов, связь

CATJ. Основное внимание уделяется кабелям и сателлитным телевизионным системам.

Microwave Journal. Основное внимание уделяется компонентам для СВЧ. Содержит хорошие технические статьи.

Microwave Systems News. Подобен журналу Microwave Journal. Microwaves. Подобен журналу Microwave Journal. Telecommunications. Основное внимание уделяется системам связи.

Авторы делят журналы на Тгаёе journals* (для профессионалов), НоЬЬу magazines* (для любителей) и Professional journals* (специальные для научных работников).- Прим. ред.

* Журнал Электроника выходит в русском переводе в издательстве Мир .- Прим. перев.

IEEE - Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике.- Прим,

riepee.

Журналы для профессионалов, вычислительная техника

Computer (IEEE). Можно было бы назвать его Вычислительная техника и жизнь . *Computer Design. Журнал посвящается вопросам аппаратного и программного обеспечения цифровой техники для больших вычислительных систем. Datamation. Ориентация на большие вычислительные системы. Mini-Micro Systems. Специализированный журнал по микропроцессорам и мини-А1ашинам.

Журналы для профессионалов, приборы

Actuator Systems. Основное внимание уделяется гидравлическим, пневматическим, электрическим и механическим приводам.

* Industrial Research and Development. Ежемесячный журнал по общетехиическим вопросам.

Instrument and Apparatus News. Газета по приборам общего назначения и сенсорным приборам

Measurement and Control News. Включает в себя биомедицинские и химические приборы.

Журналы для профессионалов, производство

Circuits Manufacturing Предназначен для тех, кто занят производством электрон-, ных систем и компонентов.

Electronics Test Осногл ое внимание уделяется испытательному оборудованию. Insulation Circuits Основное внимание уделяется печатным платам и межсоединениям.

Журналы для профессионалов, оптика

Electro-optical Systems Design (EOSD). Рассматриваются вопросы оптической техники.

Laser Focus. Рассматриваются вопросы оптической технологии. Optical Spectra. Рассматриваются вопросы оптической технологии.

Журналы для любителей, звуковая аппаратура

Audio. Некоторые технические статьи.

The Audio Ama

eur. Адресован экспериментаторам и создателям электронных схем.

Журналы для любителей, связь

CQ. Адресован радиолюбителям и тем, кто вообще интересуется электроникой. *Нат Radio. Наиболее строгий технический журнал из всех изданий, предназиачен-ных для любителей.

*QST. Охватывает широкий круг вопросов, публикуется Американской лигой радиолюбителей.

73 . Адресован радиолюбителям и тем, кто вообще интересуется электроникой.

Журналы для любителей, вычислительная техника

*Byte. Первый массовый журнал по вычислительной технике. Содержит хорошие рекомендации по широкому кругу вопросов, касающихся применения вычислительных машин

Creative Qjinputing Осшаное внимание уделяется использованию ЭВМ в процессе обучения; журнал развлекательного характера - в нем описываются игры и . ,

Dr. Dobbs Journal. Адресован программистам Основное внимание уделяется программным системам и разработке программ

* Interface Age. Содержит хорошие обзоры нового периферийного оборудования и программного обеспечения.

Kilobaud Microcomputing (раньше назывался Kilobaud). Ориентирован на самые миниатюрные микропроцессорные системы (например, TRS-80). Включает статьи по аппаратной части и по программированию на ассемблере.

Personal Computing. Ориентирован на изучение основ вычислительной техники. Рекламирует BASIC.

Журналы для любителей, общие вопросы

Popular Electronics. Массовый журнал для любителей. Radio Electronics. Массовый журнал для любителей.

Wireless World. Популярный английский журнал по электронике для специалистов и любителей.

Специальные журналы

Journal of the Audio Engineering Society. Журнал no вопросам радио и электроакустики.

Journal of Solid State Circuits (IEEE). Рассматриваются вопросы разработки схем и новые ИС.

*Nuclear Instruments and Methods. Рассматриваются научные приборы, основное внимание уделяется элементарным частицам, рентгеновскому излучению, гамма-излучению и ядерной физике.

**Proceedings of the lEEE*. Содержит хорошие обзорные и другие технические статьи для инженеров.

Review of Scientific Instruments 2. Рассматриваются научные приборы. Studio Sound. Специальный английский журнал по вопросам радио.

Кроме того, многочисленные Труды (по направлениям) публикует Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE Transaction): Acoustics, Speech and Signal Processing; Audio; Bюmedical Engineering; Broadcasting; Circuit Theory; Circuits and Systems; Communicatic ;s; Computers; Electron Devices; Instrumentation and Measurement; Microwave Theory and Techniques.

ПРИЛОЖЕНИЕ К

ТИПЫ ИМС

Рассмотрим такой пример; необходимо заменить ИМС или по крайней мере узнать о ней какие-либо данные. Схема имеет следующую маркировку:

DM805N 7410 NS

и располагается в 16-контактиом корпусе с двухрядным расположением выводов (DIP) Что же из этого следует? Номер 7410 кажется вам знакомым, и вы заказываете несколько микросхем типа 7410. Через неделю вы получаете заказ, но оказывается, что ИМС расположены в 14-контактных корпусах с двухрядным расположением выводов!

1) Журнал Труды Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике ( ТИИЭР ) выходит в русском переводе в изд-ве Мир .- Прим. перев.

2) Журнал Приборы для научных исследований выходит в русском переводе а изд-ве Мир ,- Прим, перев.

Для того, чтобы не попадать в такие глупые ситуации, нужно иметь перечень номеров ИМС, суффиксов и приставок, используемых в их маркировке. В этом приложении мы попытались навести порядок в этом вопросе. Мы не претендуем на полноту и точность, тем более что список пополняется каждый день. Кстати, та загадочная ИМС, которую мы так неудачно опознали, представляет собой ИМС типа 8095 фирмы National Semiconductor, она выполняет функции ТТЛ-буферного усилителя и была изготовлена на 10-й неделе 1974 г.

Названия фирм в маркировке ИМС

Различные фирмы-изготовители используют, как правило, определенные приставки перед номером серии ИС, даже если они изготавливают ИС одного типа. В нашем примере приставка DM означает, что это цифровая однокристальная ИМС фирмы National Semiconductor (на фирму указывают также буквы NS). Далее приводится список употребляемых сейчас приставок.

Приставка (приставки)

AD Am

AY, GIG. GP С, I

СА, CD, CDP СА, TDC, MPY

CMP, DAC. MAT, OP, PM, REF, SSS

DM, LF, LFT, LH, LM, NH

F, tiA, uL, \Jnx

FSS, ZLD

HEP, MC, MCC, MCM, MFC, MM, MWM iCH, ICL, ICM, IM ITT, MIC L, LD

MCS MIL

§m

MN, SL, SP

N, NE, S, SE, SP

R, RAY. RC, RM

SN, TMS

TAA. TBA TVR

ULN, ULS uPB, jiPD WC, WM {Ш-пппп

Фирма-изготовитель Analog Devices

Advanced Micro Devices (AMD)

General Instrument (Gl)

Intel

Precision Monolithics

National Semiconductor (NSC)

Fairchild (FSC)

Ferranti

Harris

Motorola

Intersil

Siliconix Fujitsu

MOS Technology Microsystems International Mostek

Teledyne-Amelco, Monolithic

Memories, Motorola

Plessey

Signetics

Philco - Ford (старое обозн.)

Raytheon

ESMF

Silicon General

Texas Instruments (TI)

Stewart Warner

AEG, Amperex, SGS, Siemens,

Telefunken

Transitron

Union Carbide, Solitron

Westinghouse Hewlett-Packard (HP)

Серийные номера линейных ИМС

Серийный номер строится последующему принципу: п означает цифру, х-букву В скобках указывается необязательная цифра или буква. АОЪпп САЗппп

СМРяп, МАТпп, ОРпп, PMn/m. ЯЕРпп ИА2ппп, НМппп, НМ>ппп LMlnnn, LM2nn, LM3nn, LF\ппп, LF2nnn,

LF3n/m MCI nnn

NE5nn, NESnnn, SE5nn, ЗЕЪппп ЯС4ппп TLOnn

Inn л Зппп 8nn 9nnn

Серийные номера цифровых ИМС

Analog Devices RCA

Precision Monolithics Harris

National Semiconductor

Motorola Signetics Raytheon

Texas Instruments Fairchild

Teledyne-Philbrick Burr-Brown Teiedyne-Amelco Optical Electronics (OEI)

В области цифровых новых и новых элементов

Юппп \4nnn (п) 18пп 2ппп

2Ъпп{п), 2bLSnn{n)

Зпп

Зпп

S8nn

Аппп [п) *

54---

65пп 68пп {п) 7пп

7ппп, 7Lnnn, TLSnnn 7Ann {п) 74ALSnn (п) 74ASnn (n) 74Fnn (n)

74Hnn in) 74L/m [n) 74LSnn (n) 75Snn (n) 75nn Snn Snn

Ъппп, SLnnn, SLSnnn

bnnn

ИС царит хаос, который усугубляется появлением все и микропроцессоров (МП). ЭСЛ

КМОП фирмы Motorola МП фирмы RCA память

ТТЛ фирмы AMD

МП фирмы Signetics

МП фирмы AMD

логическая ИС фирмы Signetics

логическая ИС фирмы Teledyne HNIL

КМОП фирмы Motorola (старое обозначение)

МП фирмы Fairchild

ТТЛ фирмы Motorola (старое обозначение) КМОП

военный вариант 74

МП фирмы MOS Technology

МП фирмы Motorola

РТЛ фирмы Motorola

ТТЛ фирмы National

ТТЛ

улучшенные маломощные ТТЛ с диодами Шоттки

улучшенные ТТЛ с диодами Шоттки

быстрая ТТЛ (быстродействующая ТТЛ на основе

улучшенной технологии Шоттки фирмы Fairchild) Высокоскоростная ТТЛ маломощная ТТЛ

маломощная ТТЛ с диодами Шоттки

ТТЛ Шотгки

интерфейсная ИС

РТЛ фирмы Motorola

ДТЛ

ТТЛ фирмы National МП фирмы Intel ТТЛ фирмы Signetics интерфейсная ИС фирмы Signetics

9пп ДТЛ

9nnn ТТЛ военного назначения фирмы Signetics

ппп, 9nLnn, QnLSnn ТТЛ фирмы Fairchild 95 п МП фирмы AMD

Суффиксы

Суффикс указывает на тип корпуса и температурный интервал. Существуют 3 стандартных интервала температур: военный (от -55 до --125°С), промышленный (от -25 до --85°С ) и коммерческий (от О до 70°С). Последний интервал подходит для систем, которые используются в помещениях с нормальными условиями эксплуатации. По собственной прихоти каждая фирма-изготовитель устанавливает для себя собственные суффиксы и часто их изменяет. Мы не стремились привести здесь все суффиксы, так как это едва ли поможет при идентификации ИС. (Однако, прежде чем заказывать ИС. следует найти и указать правильный суффикс.)

Указание даты в маркировке. На большинстве ИС и транзисторов и на многих других электронных компонентах проставляется четырехзначная дата изготовления: первые две цифры указывают год, а последние две - неделю года. В приведенном выше примере число 7410 означает, что ИС была изготовлена во вторую неделю марта месяца 1974 г. Иногда эти цифры полезны, так как позволяют определить возраст компонентов имеющих ограниченный срок службы (к числу таких компонентов относятся, например, электролитические конденсаторы); к сожалению, компоненты с наиболее коротким сроком службы (батареи) специально маркируют так, что нельзя определить дату изготовления. Если вам попадется партия ИС с необычно высоким уровнем отказов (в большинстве случаев на предприятии проверяется только некоторая выборка из партии; как правило, 1% поступающих в продажу ИС не отвечает паспортным данным), то лучше не заменять их схемами с такой же датой изготовления. Дата, указанная в маркировке, позволяет также определять дату изготовления коммерческого оборудования. Так как ИС не черствеют подобно хлебу, нет смысла отказываться от ИС со старой датой изготовления.

Замечание: как показал рассмотренный в начале этого приложения пример, 1974 г. оказался неудачным для производства ИС, так как ИС с датой изготовления 7400 стали очень походить по маркировке на ТТЛ-серию 7400. В течение нескольких последующих лет даже поставщики путали эти ИС1

ПРИЛОЖЕНИЕ Л

ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАСПОРТА НА ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

В этом приложении мы привели шесть паспортов на элементы в том виде, в каком их предоставляет фирма-изготовитель. Мы выбрали подходящие для примера или широко распространенные элементы особое внимание при отборе было обращено на то, чтобы паспорта были четкими и понятными.

На последующих страницах помещены паспорта на следующие элементы; 1N914 Универсальный сигнальный диод (приводится по 3-му изданию книги GE Semiconductor Handbook). (С разрешения отдела полупроводниковых элементов фирмы General Electric.)

2N4400-4401 Популярный сигнальный транзистор (по изданию Motorola Semiconductor Library, I, I9i4). (С разрешения фирмы Motorola Semiconductor Products Inc.) LM194-394 Согласованная транзисторная пара со сверхвысоким коэффициентом Й21э (по изданию National Semiconductor Linear Data Book, 1978), (С разрешения фирмы National Semiconductor Corp.)

LF355-357 Популярная серия ОУ на полевых транзисторах с рп-переходом (печатается по изданию National Semiconductor Linear Data Book, 1978). (С разрешения фирмы National Semiconductor Corp.)

LM317 Регулируемый 3-выводной стабилизатор положительного напряжения (печатается по изданию National Semiconductor Linear Data Book, 1978), (С разрешения фирмы National Semiconductor Corp.)

96LS02 Высококачественный сдвоенный ждущий мультивибратор на основе ТТЛ. (С разрешения фирмы Fairchild Camera and Instrument Corp.)