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TEARDOWNS
TEARDOWNS
About the Author
Bryan Bergeron (Brookline, Mass.) is editor of Nuts & Volts Magazine and Servo
Magazine and the author of several hundred articles, two dozen books, and several
patents. He teaches in the HST Division of Harvard Medical School and MIT.
His company, Archetype Technologies, Inc., develops intelligent systems for the
military.
New Y
ork Chicago San Francisco Lisbon
ork Chicago San Francisco Lisbon
London Madrid Mexico City Milan New Delhi
London Madrid Mexico City Milan New Delhi
San Juan Seoul Singapore Sydney Toronto
San Juan Seoul Singapore Sydney Toronto
TEARDOWNS
Learn How Electronics Work
By Taking Them Apart
Bryan Bergeron
Copyright © 2010 by Bryan Bergeron. All rights reserved. Except as permitted under the United States Copyright Act of 1976, no
part of this publication may be reproduced or distributed in any form or by any means, or stored in a database or retrieval system,
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ISBN: 978-0-07-171335-1
MHID: 0-07-171335-2
The material in this eBook also appears in the print version of this title: ISBN: 978-0-07-171334-4,
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work, even if any of them has been advised of the possibility of such damages. This limitation of liability shall apply to any claim
or cause whatsoever whether such claim or cause arises in contract, tort or otherwise.
For Fred Marshall, my first mentor in the world of science.
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vii
Contents at a Glance
PART I Around the Home
1

Dual-sensor Smoke Alarm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2
Motion-activated LED Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3
Digital Bathroom Scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4
Surge Protective Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5
Electronic Pedometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
6
Compact Fluorescent Lamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
7
Ultrasonic Humidifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
8
Digital Hygro Thermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
9
Stereo Power Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
PART II For Tinkerers
10
Analog Volt-Ohm-Meter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
11
Laser-guided Sonic Distance Measurer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
PART III For Musicians
12
Electric Guitar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
13
Effects Pedal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
14
Vacuum Tube Guitar Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
PART IV Appendixes

A
Component Markings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
B
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
This page intentionally left blank
ix
Contents
Foreword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxi
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii
PART I Around the Home
Chapter 1
Dual-sensor Smoke Alarm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Ionization-based Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Ionization Sensor IC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Photoelectric Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Photoelectric Sensor IC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Piezoelectric Transducer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

C8050 Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
External Alarms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
New Application Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Chapter 2
Motion-activated LED Light . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
x
Contents
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
TL0001S (BIS0001) IC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Passive Infrared Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Fresnel Lens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
CDS Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
7130 Voltage Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
NPN Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
LEDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Narrowed Trigger Zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
External Device Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Adjustable Light Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Chapter 3
Digital Bathroom Scale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Microcontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Strain Gauges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Piezoelectric Transducer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
J3Y Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
LCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Enhanced Triggering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Create External Load Cells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Chapter 4
Surge Protective Devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Surge Suppressors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Joule Rating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Contents
xi
Response Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Transient Suppression Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Suppression LG/LN/GN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
UL 1449 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Thermal Circuit Breaker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
MOVs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Thermal Fuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Rocker Switch Neon Lamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Circuit Board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Cord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Power Conditioner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Mini-Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
MOVs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Thermal Fuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Thermal Circuit Breaker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Inductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
LEDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Rocker Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Circuit Board . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
TMOV Upgrade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
xii
Contents
Add Neutral and Ground MOVs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Component Deletions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Chapter 5
Electronic Pedometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Pendulum Sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Microcontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Microcontroller Support ICs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Crystal Oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
SMT Potentiometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
LCD Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Silicone-Carbon Elastomeric Buttons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Alternative Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Add a Third Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Chapter 6
Compact Fluorescent Lamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Fluorescent Lamp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Transistors and Heat Sinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Toroidal Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
Inductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Chapter 7
Ultrasonic Humidifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Contents
xiii
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Piezoelectric Transducer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Bicolor Red/Green LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Magnetic Reed Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
SPST Rocker Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
RF Inductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Heat Sink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Fuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Power Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Brushless DC Motor and Fan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

Closed Loop System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Chapter 8
Digital Hygro Thermometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Thermistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Humidity Sensor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Microcontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Crystal Oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
LCD Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Adding Calibration Capabilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Chapter 9
Stereo Power Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
Frequency Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
SNR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
xiv
Contents
THD+N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Power Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Power Consumption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

Auto-On . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Auto-Input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Form Factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
TDA7294 Power ICs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Extruded Aluminum Heat Sink . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
5532D and 4558D Operational Amplifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
C2235 NPN Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Toroidal Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Stacked Potentiometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Relay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Fuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Disconnect the Switching Circuitry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
Create a Beefier Power Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
PART II For Tinkerers
Chapter 10
Analog Volt-Ohm-Meter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Significance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Precision Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Galvanometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
Rotary Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Battery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
MOVs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Contents
xv
Fuse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Electromagnetic Buzzer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
DC Voltmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Battery Tester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
AC Voltmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Ammeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
Ohmmeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
Audible Continuity Tester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Chapter 11
Laser-guided Sonic Distance Measurer . . . . . . . . . . . . . . . . 203
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Operating Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Humidity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Aperture Angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
Laser Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Ultrasonic Transducer and Horn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Thermistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Laser Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
LCD Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
Microcontroller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
7130 Positive Fixed Voltage Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
LM317LM Positive Adjustable Voltage
Regulator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
ST274C Quad CMOS Operational Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
Transistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Crystal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Inductors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Operational View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220

Functional View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
xvi
Contents
PART III For Musicians
Chapter 12
Electric Guitar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
EMI Shield . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Wiring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
Potentiometers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Audio Jack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
Switches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Passive Magnetic Pickups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Magnetic Pickup Mini-Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
More Pickup Switching Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Compensated Volume Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Functional Tone Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Pickup Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

A MIDI Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Chapter 13
Effects Pedal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
Circuit Board and Enclosure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Operational Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
Connectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
Clipping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Impedance Matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
Contents
xvii
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
Change Diode Configuration and Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
Tone Switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
Add True Bypass Switching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Try Different Operational Amplifiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Chapter 14
Vacuum Tube Guitar Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275

Highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Teardown . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Tools and Instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Step by Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Vacuum Tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Transformers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Printed Circuit Boards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Speaker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
Fuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Resistors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Wiring and Cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
LED Power Indicator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Capacitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Silicon Power Diodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
EMI Shielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
How It Works . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Mods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Convenient Fuse Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Improved EMI Shielding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Larger Speaker and Cabinet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
Improved Thermal Management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
Cleaner, Safer Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
Gain Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Change the Cathode Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
More Efficient Audio Output Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Permanent Speaker Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

Higher Quality Tubes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Try an Upgrade Kit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
PART IV Appendixes
A
Component Markings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
B
Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
This page intentionally left blank
xix
Foreword
Most electronics books for novices and hobbyists either teach the basics or present
a set of do-it-yourself projects. This book breaks the rules by reverting back to what
most of us did long before we even read an electronics magazine or book. We took
things apart to find out how they worked. And that’s precisely what Bryan Bergeron,
the editor of Nuts & Volts magazine, has so expertly done in this remarkably
interesting, nicely illustrated, and fun-to-read book.
While Teardowns is appropriately subtitled How Electronics Work by Taking
Them Apart, the book is much more than this. It begins with an introduction that
summarizes the keys to working with basic electronic circuits in only 13 fast moving
pages, each of which is packed with practical tips and advice based on the author’s
extensive experience with hands-on electronics. The book then jumps straight to
a series of commercially available electronic products that the author opens, pries
into, disassembles, and photographs one step at a time.
The text is written as if Dr. Bergeron, who is a highly experienced electronics
practitioner, is speaking directly to the reader with a point-by-point commentary
about each teardown, complete with clear explanations of the operation and function
of every component. By the time the product is completely disassembled, the reader
understands the design tricks, component selection, and packaging choices that
enabled the product to reach the market.

The teardowns are divided into three sections. Electronic products commonly
found around the home are disassembled first, including a smoke alarm, motion-
activated light, digital scale, ultrasonic humidifier, and five others. A section
for tinkerers includes an intriguing teardown of an analog volt-ohm meter that
effortlessly teaches more about Ohm’s law than most college textbooks. A closing
section on electronic music takes the reader inside a Fender guitar, an effects pedal,
and even a vacuum tube audio amplifier. Along the way, Bergeron suggests various
improvements, modifications, and enhancements that can be added to many of
the products. He also explores the operation of the various sensors in many of the
products he investigates, including those that detect light, pressure, sound, and the
vibration of a metal guitar string.
The high quality of the many close-up photographs and circuit diagrams greatly
enhances the value of this book. Considerable time was obviously devoted to the
photographs, which are crystal clear with excellent lighting and depth of field. Want
xx
Foreword
to know if your solder connections are well done? Just compare yours with the
examples of sloppy and good connections in the photos. Want to see the different
layout methods manufacturers use to install surface-mount components and
conventional parts equipped with pins and wire leads? Just browse through the crisp
photos of exposed product circuit boards in the first section.
In the end, the author’s top-down approach to explaining electronics provides
a unique learning experience and a user-friendly reference for both novices and
experienced circuit builders. The book is also a useful teaching tool for electronics
instructors. Old timers will wonder why we didn’t think of this terrific book idea
before the prolific Bryan Bergeron arrived on the scene.
Forrest M. Mims III Geronimo Creek Observatory, Texas www.forrestmims.org
The author of 60 books and a long-time contributor to Nature, Scientific American, Sky & Telescope,
Popular Mechanics, IEEE Spectrum, and many other magazines and journals, Forrest Mims is
the most widely read electronics author in the world. His clients have included the National

Geographic Society, the National Science Teachers Association, and NASA’s Goddard Space Flight
Center. In 1993, he was named a Laureate in the Rolex Awards for Enterprise.
Forrest M. Mims III
Geronimo Creek Observatory, Texas
www.forrestmims.org
Acknowledgments
Every book starts as a spark that sets matter into motion. Roger Stewart, editorial
director at McGraw-Hill Professional, provided the spark for this book. Special
thanks to Joya Anthony, acquisitions coordinator, for her energetic, day-to-day
support throughout the publishing process.
xxi
This page intentionally left blank
Introduction
Teardowns: Learn How Electronics Work by Taking Them Apart takes a unique, fun
approach to learning about electronics by first guiding you through the disassembly
process of popular electronic devices and then discussing the uncovered components
and circuitry. That old, broken amplifier or electric guitar in your garage can be
transformed from a dust collector into the perfect basis for tutorials on learning
the principles of electronics. As such, you can follow the projects discussed in this
book as the basis for your own teardowns, even if you are on a restricted budget.
Moreover, Teardowns is designed as a stand-alone reference, so that you can follow
and learn from the photographs and descriptions of teardowns without having access
to a shop, tools, or specific devices.
As each device is disassembled, the interaction and function of the components
are discussed, providing an immediate working context for otherwise abstract
concepts. Moreover, this is much more than a “way things work” book, because
the teardown process illustrates the physical nature of device construction and
provisions for mechanical stability, heat transfer, radio frequency interference
prevention, safety, and design for serviceability—information you won’t find on a
schematic or specifications sheet. In addition, when appropriate, an improvement or

modification is made to the device and the results are discussed. In this way, that old
amp rescued from the garage serves as a vehicle for learning and enjoys a second life.
The inspiration for this book stems in part from human nature and in part from
my early experiences in electronics. You can probably recall a time when a toy
or appliance broke and you followed your natural curiosity and disassembled the
device, sometimes discovering a fix for the problem, but always learning about how
the device was constructed. In my experience, the texts and booklets on beginning
electronics provide the theoretical basis for electronics, and necessarily use over-
simplified, easily digested circuits, often without a discussion of practical design
considerations.
In contrast with my readings of texts and magazine articles, my most memorable
early encounters with electronics were at the workbench, working under the tutelage
of an experienced technician. I had informal lessons in diagnostics, around whatever
piece of equipment he happened to be repairing. But among the more enjoyable
experiences was the teardown. We’d start with a ridiculously inexpensive piece of
xxiii
xxiv
Introduction
nonfunctional equipment from a local flea market and either repair it or disassemble
it for components and spare parts.
I learned to look for hidden treasures. For example, Tektronix used to include
a length of silver solder hidden away in its oscilloscopes for repairs. I also learned
what components tended to fail first in different equipment. Through repeated
quizzing from my mentor, I learned to differentiate between various types of
capacitors, inductors, and solid-state components.
The problem with unguided teardowns is that, without knowledgeable guidance,
it’s easy for a novice to miss subtle design considerations, such as the mechanical
stability of electromagnetic interference (EMI) shielding, component placement that
facilitates convection cooling, or the usefulness of knowing the pinouts of a standard
transistor package. By providing virtual handholding to virtual teardowns, this book

serves as a necessary adjunct to the numerous theory-based books and web sites.
Assumptions
In developing this book, I’ve made a few assumptions about you, the reader. If you’re
strictly reading along with the teardowns, I assume that you
have read at least one introductory book on electronics.•
can recognize basic active and passive components.•
have some experience building basic circuits, either from a kit or a web/•
magazine article.
have a natural and insatiable inquisitiveness.•
In addition, if you plan to use this book as a field guide of sorts to real
teardowns, I assume that, in addition to the above, you
have access to and know how to use the basic tools of the trade: screwdrivers, •
cutting and needle-nose pliers, soldering iron, desoldering tools, and a
multimeter.
are aware of basic electrical safety issues.•
have and use eye protection. Odds are, if you get shocked by a charged capacitor •
or cut yourself with a screwdriver, you’ll live and soon forget about it. However,
if you happen to launch a piece of wire into your eyes with diagonal cutters,
your vision could be permanently degraded—at least until bionic implants are
available. Protect your eyes.
Goals
I have done my best to insure that, after reading this book, you will
have a better understanding of the electronics underlying common electronics •
devices. The teardowns should give you mental anchor points for an otherwise
abstract theory of electronics.