Electronics: a systems approach, Fourth Edition

Cover
......Page 1
Electronics - A Systems Approach, Fourth Edition......Page 4
ISBN: 9780273719182......Page 5
Brief Contents......Page 6
Contents......Page 8
Preface......Page 13
Electrical Circuits and Components......Page 18
Introduction......Page 20
Système International units......Page 21
Electrical circuits......Page 22
Resistors, capacitors and inductors......Page 25
Ohm’s law......Page 26
Kirchhoff’s laws......Page 27
Resistors in series......Page 29
Resistors in parallel......Page 30
Resistive potential dividers......Page 31
Sinusoidal quantities......Page 33
Circuit symbols......Page 34
Exercises......Page 35
Exercises continued......Page 36
Introduction......Page 38
Sine waves......Page 39
Square waves......Page 46
Measuring voltages and currents......Page 47
Analogue ammeters and voltmeters......Page 49
Oscilloscopes......Page 53
Key points......Page 57
Exercises......Page 59
Exercises continued......Page 60
Current and charge......Page 62
Voltage sources......Page 63
Resistance and Ohm’s law......Page 64
Resistors in series and parallel......Page 65
Kirchhoff’s laws......Page 66
Thévenin’s theorem and Norton’s theorem......Page 69
Superposition......Page 73
Nodal analysis......Page 76
Mesh analysis......Page 79
Solving simultaneous circuit equations......Page 82
Choice of techniques......Page 83
Key points......Page 84
Exercises......Page 85
Exercises continued......Page 86
Exercises continued......Page 87
Capacitors and capacitance......Page 88
Capacitors and alternating voltages and currents......Page 90
Electric field strength and electric flux densit......Page 92
Capacitors in series and in parallel......Page 94
Relationship between voltage and current in a capacitor......Page 96
Sinusoidal voltages and currents......Page 98
Energy stored in a charged capacitor......Page 99
Circuit symbols......Page 100
Exercises......Page 101
Exercises continued......Page 102
Electromagnetism......Page 104
Reluctance......Page 108
Inductance......Page 109
Inductors......Page 110
Inductors in series and in parallel......Page 112
Relationship between voltage and current in an inductor......Page 113
Sinusoidal voltages and currents......Page 115
Energy storage in an inductor......Page 116
Mutual inductance......Page 117
Transformers......Page 118
Circuit symbols......Page 119
The use of inductance in sensors......Page 120
Key points......Page 121
Exercises......Page 122
Exercises continued......Page 123
Introduction......Page 124
Relationship between voltage and current......Page 125
Reactance of inductors and capacitors......Page 126
Phasor diagrams......Page 129
Impedance......Page 135
Complex notation......Page 137
Key points......Page 143
Exercises......Page 144
Exercises continued......Page 145
Power dissipation in resistive components......Page 146
Power in capacitors......Page 147
Power in circuits with resistance and reactance......Page 148
Active and reactive power......Page 150
Power factor correction......Page 152
Three-phase systems......Page 153
Power measurement......Page 154
Key points......Page 155
Exercises......Page 156
Two-port networks......Page 158
The decibel (dB)......Page 160
network......Page 163
network......Page 168
network......Page 171
networks......Page 173
Bode diagrams......Page 175
Combining the effects of several stages......Page 176
circuits and resonance......Page 178
Filters......Page 184
Stray capacitance and inductance......Page 188
Key points......Page 189
Exercises......Page 190
Exercises continued......Page 191
Charging of capacitors and energising of inductors......Page 192
Discharging of capacitors and de-energising of inductors......Page 196
Generalised response of first-order system......Page 198
Second-order systems......Page 204
Exercises Higher-order systems......Page 206
Exercises continued......Page 207
Electronic Systems......Page 208
Introduction......Page 210
A systems approach to engineering......Page 211
System inputs and outputs......Page 212
Physical quantities and electrical signals......Page 214
System block diagrams......Page 215
Key points......Page 217
Exercises......Page 218
Introduction......Page 220
Describing sensor performance......Page 221
Temperature sensors......Page 223
Light sensors......Page 225
Force sensors......Page 226
Displacement sensors......Page 227
Motion sensors......Page 233
Sound sensors......Page 234
Sensor interfacing......Page 235
Sensors – a summary......Page 237
Key points......Page 239
Exercises......Page 240
Light actuators......Page 242
Force, displacement and motion actuators......Page 245
Sound actuators......Page 248
Actuators – a summary......Page 249
Exercises......Page 251
Exercises continued......Page 252
Introduction......Page 254
Electronic amplifier......Page 256
Sources and loads......Page 258
Equivalent circuit of an amplifie......Page 259
Output power......Page 263
Power gain......Page 266
Frequency response and bandwidth......Page 267
Differential amplifier......Page 269
Simple amplifier......Page 271
Exercises......Page 272
Exercises continued......Page 273
Introduction......Page 274
Open-loop and closed-loop systems......Page 275
Automatic control systems......Page 276
Feedback systems......Page 278
Negative feedback......Page 280
The effects of negative feedback......Page 285
Negative feedback – a summary Key points......Page 288
Exercises......Page 289
Exercises continued......Page 290
Introduction......Page 292
Some basic operational amplifier circuit......Page 294
Some other useful circuits......Page 299
Real operational amplifier......Page 308
Selecting component values for op-amp circuits......Page 313
The effects of feedback on op-amp circuits......Page 314
Key points......Page 318
Exercises......Page 319
Exercises continued......Page 320
Electrical properties of solids......Page 322
Semiconductors......Page 323
junctions......Page 326
Diodes......Page 329
Semiconductor diodes......Page 330
Special-purpose diodes......Page 338
Diode circuits......Page 342
Exercises......Page 348
Exercises continued......Page 349
Exercises continued......Page 350
An overview of field-effect transistors......Page 352
Insulated-gate field-effect transistors......Page 354
Junction-gate field-effect transistors......Page 357
FET characteristics......Page 358
FET amplifier......Page 366
Other FET applications......Page 391
FET circuit examples......Page 397
Key points......Page 400
Exercises......Page 401
Exercises continued......Page 402
Exercises continued......Page 403
An overview of bipolar transistors......Page 404
Bipolar transistor operation......Page 406
A simple amplifie......Page 409
Bipolar transistor characteristics......Page 410
Bipolar amplifier circuits......Page 420
Bipolar transistor applications......Page 460
Circuit examples......Page 463
Key points......Page 465
Exercises......Page 467
Exercises continued......Page 468
Introduction......Page 470
Bipolar transistor power amplifier......Page 471
Classes of amplifie......Page 475
Power amplifier......Page 478
Four-layer devices......Page 484
Power supplies and voltage regulators......Page 489
Key points......Page 494
Exercises......Page 495
Introduction......Page 496
Bipolar operational amplifier......Page 497
CMOS operational amplifier......Page 502
BiMOS operational amplifier......Page 506
Key points......Page 507
Exercises continued......Page 508
Introduction......Page 510
Noise sources......Page 511
Representing noise sources within equivalent circuits......Page 514
Noise in bipolar transistors......Page 515
Signal-to-noise ratio......Page 516
Designing for low-noise applications......Page 517
Electromagnetic compatibility......Page 519
Designing for EMC......Page 524
Key points......Page 533
Exercises......Page 534
Exercises continued......Page 535
Oscillators......Page 536
Stability......Page 544
Key points......Page 548
Exercises......Page 549
Binary quantities and variables......Page 550
Logic gates......Page 554
Boolean algebra......Page 558
Combinational logic......Page 560
Boolean algebraic manipulation......Page 565
Algebraic simplificatio......Page 568
Karnaugh maps......Page 571
Automated methods of minimisation......Page 578
Propagation delay and hazards......Page 579
Number systems and binary arithmetic......Page 581
Numeric and alphabetic codes......Page 593
Examples of combinational logic design......Page 598
Key points......Page 605
Exercises......Page 606
Introduction......Page 608
Bistables......Page 609
Monostables or one-shots......Page 619
Astables......Page 621
Timers......Page 622
Memory registers......Page 623
Shift registers......Page 624
Counters......Page 627
Key points......Page 637
Exercises......Page 638
Introduction......Page 640
Gate characteristics......Page 642
Logic families......Page 649
TTL......Page 660
CMOS......Page 671
Interfacing TTL and CMOS or logic using different supply voltages......Page 679
Noise and EMC in digital systems......Page 682
Key points......Page 689
Exercises......Page 690
Exercises continued......Page 691
Introduction......Page 692
Array logic......Page 693
Microprocessors......Page 714
Selecting an implementation method......Page 747
Key points......Page 748
Exercises......Page 749
Exercises continued......Page 750
Sampling......Page 752
Data converters......Page 754
Multiplexing......Page 762
Key points......Page 765
Exercises......Page 766
Design methodology......Page 768
Choice of technology......Page 771
Electronic design tools......Page 775
Key points......Page 779
Exercises continued......Page 780
Appendices
......Page 781
Symbols......Page 782
SI units and prefies......Page 785
Op-amp circuits......Page 787
Complex numbers......Page 792
The complex conjugate......Page 793
Complex arithmetic......Page 794
Answers to selected exercises......Page 795
Index......Page 800