The Resource Handbook of ELECTRONICS

The  Resource  Handbook  of  ELECTRONICS

Preface

The  hallmark  of  the  CRC  Press  “Electronics  Engineering  Series”  of  books  is  their

depth  of  coverage  on  targeted  subjects.  Even  the  more  general-interest  publication  of

the  series—The  Electronics  Handbook—covers  the  entire  realm  of  electronics  in  exceptional

detail.

This  book  is  a  departure  from  those  that  have  gone  before  it.  The  Resource  Handbook

of  Electronics  is  intended  to  provide  quick  access  to  basic  information,  mostly

through  figures  and  tables.  For  each  of  the  20-plus  chapters,  a  broad-brush  overview  is

given,  followed  in  most  cases  by  extensive  tabular  data.  The  Resource  Handbook  of

Electronics  is  intended  for  readerswho  need  specific  data  at  their  fingertips,  accessible

in  a  convenient  format.

This  book  is  intended  for  engineers,  technicians,  operators,  and  technical  managers

involved  in  the  specification,  design,  installation,  operation,  maintenance,  and  management

of  electronics  facilities.  The  book  is  designed  to  be  a  hands-on  pocket  guide

that  holds  solutions  to  specific  problems.  In  this  regard,  it  is  a  companion  publication  to

The  Electronics  Handbook  and  the  other  books  in  the  series.  For  readers  who  need  extensive

background  on  a  given  subject,  The  Electronics  Handbook  and  its  relatedworks

provide  the  necessary  level  of  detail.  For  readerswho  need  a  broad  overviewof  the  subject

and  essential  data  relating  to  it,  The  Resource  Handbook  of  Electronics  is  the  ideal

publication.

This  book  is  organized  in  a  logical  sequence  that  begins  with  fundamental  electrical

properties  and  builds  to  higher  levels  of  sophistication  from  one  chapter  to  the  next.

Chapters  are  devoted  to  all  of  the  most  common  components  and  devices,  in  addition  to

higher-level  applications  of  those  components.

Amongthe  extensive  data  contained  in  The  Resource  Handbook  of  Electronics  are

•  Frequency  assignments—Acomplete  and  up-to-date  listing  of  frequencies  used

by  various  services  in  the  U.S.  and  elsewhere

•  Glossary  of  terms—An  extensive  dictionary  of  electronic  terms,  including  abbreviations

and  acronyms

•  Conversion  factors—Detailed  tables  covering  all  types  of  conversion  requirements

in  the  field  of  electronics

The  Resource  Handbook  of  Electronics  is  the  most  detailed  publication  of  its  kind.  I

trust  you  will  find  it  useful  on  the  job,  day  in  and  day  out.

Jerry  C.  Whitaker

Morgan  Hill,  California

Table  of  Contents

Chapter  1:  Fundamental  Electrical  Properties

Introduction

Electrical  Fundamentals

Conductors  and  Insulators

Direct  Current  (dc)

Alternating  Current  (ac)

Static  Electricity

Noise  in  Electronic  Circuits

References

Bibliography

Tabular  Data

Chapter  2:  International  Standards  and  Constants

Introduction

The  History  of  Modern  Standards

American  National  Standards  Institute  (ANSI)

Professional  Society  Engineering  Committees

References

Bibliography

Tabular  Data

Chapter  3:  Electromagnetic  Spectrum

Introduction

Operating  Frequency  Bands

Low-End  Spectrum  Frequencies  (1  to  1000  Hz)

Low-End  Radio  Frequencies  (1000  to  100  kHz)

Medium-Frequency  Radio  (20  kHz  to  2  MHz)

High-Frequency  Radio  (2  to  30  MHz)

Very  High  and  Ultrahigh  Frequencies  (30  MHz  to  3  GHz)

Microwaves  (3  to  300  GHz)

Infrared,  Visible,  and  Ultraviolet  Light

X-Rays

Radio  Wave  Propagation

Free  Space  Path  Loss

References

Bibliography

Tabular  Data

Chapter  4:  Frequency  Assignment  and  Allocations

Introduction

The  International  Telecommunication  Union  (ITU)

Purposes  of  the  Union

Structure  of  the  Union

©  2001  by  CRC  PRESS  LLC

The  Federal  Communications  Commission  (FCC)

National  Table  of  Frequency  Allocations

U.S.  Government  Table  of  Frequency  Allocations

Chapter  5:  Light,  Vision,  and  Photometry

Introduction

Sources  of  Illumination

The  Spectrum

Monochrome  and  Color  Vision

Luminosity  Curve

Luminance

Luminance  Discrimination

Perception  of  Fine  Detail

Sharpness

Response  to  Intermittent  Excitation

References

Bibliography

Tabular  Data

Chapter  6:  Circuit  Fundamentals

Introduction

Circuit  Analysis

AC  Circuits

Power  Relationship  in  AC  Circuits

Complex  Numbers

Phasors

Per  Unit  System

Principles  of  Resonance

Series  Resonant  Circuits

Parallel  Resonant  Circuits

Passive/Active  Circuit  Components

References

Bibliography

Chapter  7:  Resistors  and  Resistive  Materials

Introduction

Resistor  Types

Wire-Wound  Resistor

Metal  Film  Resistor

Carbon  Film  Resistor

Carbon  Composition  Resistor

Control  and  Limiting  Resistors

Resistor  Networks

Adjustable  Resistors

Attenuators

References

Bibliography

Tabular  Data

Chapter  8:  Capacitance  and  Capacitors

Introduction

Practical  Capacitors

Polarized/Nonpolarized  Capacitors

Operating  Losses

Film  Capacitors

Foil  Capacitors

Electrolytic  Capacitors

Ceramic  Capacitors

Polarized-Capacitor  Construction

Aluminum  Electrolytic  Capacitors

Tantalum  Electrolytic  Capacitors

Capacitor  Failure  Modes

Temperature  Cycling

Electrolyte  Failures

Capacitor  Life  Span

References

Bibliography

Chapter  9:  Inductors  and  Magnetic  Properties

Introduction

Electromagnetism

Magnetic  Shielding

Inductors  and  Transformers

Losses  in  Inductors  and  Transformers

Air-Core  Inductors

Ferromagnetic  Cores

Shielding

References

Bibliography

Tabular  Data

Chapter  10:  Filter  Devices  and  Circuits

Introduction

Filter  Type

Filter  Alignment

Filter  Order

Filter  Design  Implementation

LC  Filters

Electrical  Resonators

Stripline  technology

Electro-Mechanical  Filters

Quartz  Crystal  Resonators

Monolithic  Crystal  Filters

Ceramic  Filters

References

Chapter  11:  Thermal  Properties

Introduction

Heat  Transfer  Mechanisms

Conduction

Convection

Radiation

The  Physics  of  Boiling  Water

Application  of  Cooling  Principles

Forced-Air  Cooling  Systems

Air-Handling  System

References

Chapter  12:  Semiconductor  Devices

Introduction

The  pn  Junction

Zener  Diodes  and  Reverse  Breakdown

Current  Regulators

Varistor

Bipolar  Transistors

NPN  and  PNP  Transistors

Transistor  Impedance  and  Gain

Transistor  Configurations

Switching  and  Inductive-Load  Ratings

Noise

Field-Effect  Transistors

FET  Impedance  and  Gain

Integrated  Circuits

Digital  Integrated  Circuits

Linear  Integrated  Circuits

References

Bibliography

Tabular  Data

Chapter  13:  Analog  Circuits

Introduction

Single-Stage  Transistor/FET  Amplifier

Impedance  and  Gain

Common-Base  or  Common-Gate  Connection

Common-Collector  or  Common-Drain  Connection

Bias  and  Large  Signals

Operational  Amplifiers

References

Bibliography

Chapter  14:  Logic  Concepts  and  Devices

Introduction

Analog-to-Digital  (A/D)  Conversion

Digital-to-Analog  (D/A)  Conversion

©  2001  by  CRC  PRESS  LLC

Combinational  Logic

Boolean  Algebra

Logic  Device  Families

Diode-Transistor  Logic  (DTL)

Transistor-Transistor  Logic  (TTL)

NMOS  and  PMOS

Complementary  MOS  (CMOS)

Emitter-Coupled  Logic  (ECL)

Scaling  of  Digital  Circuit  Packages

Representation  of  Numbers  and  Numerals

Nibble

Byte

Word

Negative  Numbers

Floating  Point

Compare

Jump

Errors  in  Digital  Systems

Error  Detection  and  Correction

Error  Concealment

References

Bibliography

Chapter  15:  Amplitude  Modulation

Introduction

Fundamental  Principles

High-Level  AM  Modulation

Vestigial-Sideband  Amplitude  Modulation  (VSBAM)

Single-Sideband  Amplitude  Modulation  (SSBAM)

Quadrature  Amplitude  Modulation  (QAM)

References

Bibliography

Chapter  16:  Frequency  Modulation

Introduction

Modulation  Index

Phase  Modulation

Modifying  FM  Waves

Preemphasis  and  Deemphasis

Modulation  Circuits

Direct-FM  Modulator

VCO  Direct-FM  Modulator

References

Bibliography

Chapter  17:  Pulse  Modulation

Introduction

Digital  Modulation  Systems

Pulse  Amplitude  Modulation  (PAM)

©  2001  by  CRC  PRESS  LLC

Pulse  Time  Modulation  (PTM)

Pulse  Code  Modulation  (PCM)

Delta  Modulation  (DM)

Digital  Coding  Systems

Baseband  Digital  Pulse  Modulation

References

Bibliography

Chapter  18:  Network  Communications

Introduction

Physical  Layer

Installation  Considerations

Data  Link  Layer

Installation  Considerations

Network  Layer

Installation  Considerations

Transport  Layer

Installation  Considerations

Session  Layer

Installation  Considerations

Presentation  Layer

Installation  Considerations

Application  Layer

Installation  Considerations

Transmission  System  Options

System  Design  Alternatives

Frequency  Division  Multiplexing

Time  Division  Multiplexing

Wave(length)  Division  Multiplexing

Selecting  Cable  for  Digital  Signals

Data  Patch  Panel

Bibliography

Chapter  19:  Optical  Devices  and  Systems

Introduction

Types  of  Fibers

Step  Index  Multi-mode  Fiber

Step  Index  Single  (Mono)  -mode  Fiber

Graded  Index  Multi-mode  Fiber

Characteristics  of  Attenuation

Types  of  Cable

Breakout  Design

MFPT,  Central  Loose  Tube  Design

MFPT,  Stranded  Loose  Tube  Design

SFPT,  Stranded  Loose  Tube  Design

Star,  or  Slotted  Core,  Design

Tight  Tube,  or  Stuffed,  Design

Application  Considerations

Specifying  Fiber-Optic  Cable

©  2001  by  CRC  PRESS  LLC

Installation  Specifications

Environmental  Specifications

Fiber  Optic  Connectors

Connector  Properties

Performance  Considerations

Bibliography

Chapter  20:  System  Reliability

Introduction

Terminology

Quality  Assurance

Inspection  Process

Reliability  Evaluation

Parts-Count  Method

Stress-Analysis  Method

Failure  Analysis

Standardization

Reliability  Analysis

Statistical  Reliability

Roller-Coaster  Hazard  Rate

Environmental  Stress  Screening

Latent  Defects

Operating  Environment

Failure  Modes

Maintenance  Considerations

Common-Mode  Failure

Spare  Parts

ISO  9000  Series

References

Chapter  21:  Glossary  of  Terms

Chapter  22:  Abbreviations  and  Acronyms

Chapter  23:  Conversion  Factors

Standard  Units

Standard  Prefixes

Common  Standard  Units

Conversion  Reference  Data