内容简介
《基于Multisim11的电子线路仿真设计与实验》是为配合“电路基础”、“电工学”(电工技术和电子技术)、“电路分析”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电子测量”、“电子线路设计”、“电子系统设计”等课程教学和电子设计制作竞赛而编写的专业基础教材。
《基于Multisim11的电子线路仿真设计与实验》主要内容包括:第1章Multisim 11简介与基本应用,第2章Mul-tisim11在电路分析基础中的应用,第3章Multisim 11在模拟电子技术中的应用,第4章Multisim 11在数字电子技术中的应用,第5章Multisim 11电子电路综合设计等5章。
《基于Multisim11的电子线路仿真设计与实验》以Multisim 11电子电路仿真软件为载体,以传授知识、技能实训、智力训练、创新思维学习为目的,以培养学生的实践动手能力、工程综合应用能力、创新意识和能力为目标,强调工程设计和实践,注重方法和思想的讨论,设计安排了一些科目的仿真设计实验内容,展示了电子设计的全过程,可根据专业和教学进程的需要适当地选择。
为配合教学,使用本教材的教师可向高等教育出版社索取全书主要Multisim 11仿真实例电路。
本书内容丰富,大量案例翔实可靠,与理论教学配合相得益彰,生动直观。本书深入浅出,是一本适用面广、实用性强的课程教学、设计、实验,实训的专业基础教材同时也是一本优秀的参考书和电子设计制作竞赛指导书。本书可作为高等院校电类、机电类、计算机类等专业选作专业基础教材,也可供有关的工程技术人员学习和参考。
内页插图
目录
第1章 Multisim 11简介与基本应用
1.1 Multisim 11概述
1.1.1 EWB(Electronics Workbench)仿真软件简介
1.1.2 Multisim 11的特点
1.1.3 安装Multisim 11
1.2 Multisim 11软件基本界面
1.2.1 Multisim 11基本界面简介
1.2.2 Multisim 11菜单栏和工具栏简介
1.2.3 Multisim 11界面的定制
1.3 Multisim 11右键菜单功能
1.3.1 在仿真工作区空白处单击鼠标右键弹出的快捷菜单
1.3.2 在选中的元件或仪器上单击鼠标右键弹出的快捷菜单
1.3.3 在选中的连线(电气连线)上单击鼠标右键弹出的快捷菜单
1.3.4 在选中的文本或图形对象上单击鼠标右键弹出的快捷菜单
1.3.5 在选中的注释或仪器探针上单击鼠标右键弹出的快捷菜单
1.4 建立电路基本操作
1.4.1 创建电路文件
1.4.2 在工作区中放置元件
1.4.3 元件布局
1.4.4 电路连线
1.4.5 保存电路
1.4.6 子电路与层次电路的设计
1.5 元件库与元件
1.5.1 Multisim 11元件库的管理
1.5.2 Multisim 11元件库
1.5.3 查找元件
1.5.4 在公司元器件库或用户元器件库中添加或删除某个元件系列
1.5.5 修改用户使用标题
1.5.6 复制仿真元件
1.5.7 删除仿真元件
1.5.8 编辑仿真元件
1.6 虚拟仪器仪表的使用
1.6.1 常用虚拟仿真仪器的使用
1.6.2 模拟电子技术中常用虚拟仿真仪器的使用
1.6.3 数字电子技术中常用虚拟仿真仪器的使用
1.6.4 通信电子电路中常用虚拟仿真仪器的使用
1.6.5 安捷伦和泰克仿真仪器的使用
1.7 仿真分析方法
1.7.1 常用基本分析方法
1.7.2 扫描相关分析方法
1.7.3 容差相关分析方法
1.7.4 噪声相关分析方法
1.7.5 其他分析方法
第2章 Multisim 11在电路分析基础中的应用
2.1 直流电路仿真
2.1.1 基尔霍夫定律仿真
2.1.2 网孔电流和节点电压分析法仿真
2.1.3 叠加定理仿真
2.1.4 戴维南定理仿真
2.2 动态电路分析仿真实验
2.2.1 RC一阶动态电路仿真
2.2.2 RC二阶动态电路仿真
2.3 正弦稳态交流电路仿真
2.3.1 KCL、KVL和VCR的相量形式仿真
2.3.2 提高功率因数的仿真
2.4 谐振电路仿真
2.4.1 RLC串联谐振电路仿真
2.4.2 RLC并联谐振电路仿真
2.5 三相交流电路仿真
2.5.1 星形负载三相电路仿真
2.5.2 三角形负载三相电路仿真
第3章 Multisim 11在模拟电子技术中的应用
3.1 二极管电路仿真
3.1.1 二极管参数测试仿真
3.1.2 二极管电路分析仿真
3.1.3 二极管双向限幅电路分析仿真
3.2 基本放大电路仿真
3.2.1 单管共发射极放大电路仿真
3.2.2 单管共发射极放大电路静态工作点设置仿真
3.2.3 单管共射、共集、共基放大电路仿真
……
第4章Multisim 11在数字电子技术中的应用
第5章Multisim 11电子电路综合设计
《精通PCB设计:原理、流程与实战》 内容简介 本书是一部面向电子工程专业学生、工程师以及PCB设计爱好者的深度专业教程,全面系统地阐述了印刷电路板(PCB)的设计理论、工艺流程、软件应用与实际工程案例。本书旨在帮助读者掌握从概念到成品的全方位PCB设计技能,理解其背后的科学原理,熟悉业界主流的设计工具,并能够独立完成复杂、高性能的PCB项目。 第一部分:PCB设计基础与理论 本部分将为您奠定坚实的PCB设计理论基础。 第一章:印刷电路板(PCB)概述 PCB的定义、发展历程与重要性:深入探讨PCB作为电子设备“骨架”和“神经网络”的核心地位,追溯其从单层板到多层、柔性、刚挠结合等高级形态的发展脉络,强调其在电子产品小型化、高性能化进程中的不可替代作用。 PCB的分类与结构:详细介绍按层数(单层、双层、多层)、基材(FR-4、CEM-1、铝基、陶瓷等)、用途(通用、高频、高密、电源、射频等)划分的PCB类型。阐述PCB的典型结构,包括基板、导通层(铜箔)、绝缘层、阻焊层、丝印层等,并讲解各层的功能与材质选择。 PCB设计中的关键要素:引导读者认识PCB设计中最重要的几个方面,如信号完整性、电源完整性、电磁兼容性(EMC)、散热设计、可制造性(DFM)和可测试性(DFT),并为后续章节的深入讲解埋下伏笔。 第二章:电子元器件及其封装 元器件选型原则:讲解在PCB设计中进行元器件选型的基本原则,包括功能性、性能参数、功耗、成本、封装类型、可获得性以及与PCB工艺的匹配度。 常用电子元器件的PCB封装:详细介绍表面贴装(SMT)和通孔(Through-hole)器件的各类封装,如电阻、电容、电感、二极管、三极管、MOSFET、IC(SOIC、QFP、QFN、BGA、SOP等)等。讲解封装尺寸、引脚定义、器件安装方式等关键信息,并提供查看和理解元器件数据手册(Datasheet)的指南。 特殊元器件的处理:探讨大功率器件、连接器、高频元件、传感器等特殊元器件的选型与封装考量,以及在PCB布局布线时需要注意的特殊要求。 第三章:PCB设计规则与标准 基本设计规则:系统梳理PCB设计中必须遵守的基本规则,包括线宽、线距、过孔尺寸、焊盘大小、阻焊开窗、字符大小与位置等。解释这些规则与信号传输、信号完整性、可制造性之间的关系。 信号完整性(SI)基础:引入信号完整性的概念,讲解信号失真(反射、振铃、过冲、欠冲、串扰)产生的原因,如阻抗匹配、终端匹配、走线长度、过孔影响等。介绍基本的SI分析方法和改善策略。 电源完整性(PI)基础:阐述电源完整性的重要性,讲解电源噪声、压降的来源,如电源线阻抗、去耦电容的分布、电源平面噪声等。介绍PI分析的基本方法和常用技术,如合理规划电源/地平面、优化去耦电容布局等。 电磁兼容性(EMC)基础:介绍EMC的基本概念,包括电磁骚扰(EMI)和电磁敏感性(EMS),以及PCB在其中扮演的角色。讲解常见的EMI/EMS问题,如辐射、传导、串扰等,并提出初步的PCB设计预防措施,如接地设计、走线屏蔽、滤波等。 可制造性设计(DFM)与可测试性设计(DFT):深入讲解DFM的原则,如避免出现难以加工的结构(如锐角、盲孔/埋孔的限制、铜箔密度不均等),确保PCB能够被可靠地制造。介绍DFT的概念,包括增加测试点、方便探针接触等,以降低产品测试成本和提高测试效率。 行业标准与规范:介绍国际和国内通用的PCB设计相关标准(如IPC-2221、IPC-6012等),让读者了解行业规范,并理解其对设计的约束和指导意义。 第二部分:PCB设计流程与软件应用 本部分将带领您步入实际操作层面,熟悉主流PCB设计软件的使用,并掌握完整的PCB设计流程。 第四章:PCB设计软件入门与基础操作 软件选择与安装:介绍目前市场上主流的PCB设计软件,如Altium Designer、Cadence Allegro/OrCAD、Mentor Graphics PADS/Xpedition、Eagle等,分析它们的优缺点、适用范围和学习曲线。指导读者进行软件的安装、配置和授权。 原理图设计模块:详细讲解原理图编辑器的使用,包括元件库的建立与管理、原理图符号的绘制、元器件的放置与连接、导线(Net)的绘制与命名、总线(Bus)的运用、创建层次化原理图、原理图的校验(ERC)等。 PCB布局布线模块:介绍PCB编辑器的基本界面和操作,包括PCB文件的创建、PCB库的建立与管理、PCB封装的编辑、PCB板框的绘制、单位设置、栅格设置等。 第五章:PCB设计实战流程(以Altium Designer为例) 项目创建与设置:指导读者如何在一个完整的工程项目中管理原理图和PCB文件,设置项目选项、单位、格点等。 原理图绘制与校验:详细演示如何根据设计需求绘制电子原理图,包括添加元器件、连接导线、设置网络属性、添加总线、使用层次化设计等。重点讲解原理图校验(ERC)的意义和常用检查项。 PCB封装生成与管理:指导读者如何创建或导入PCB封装库,包括Pad、Via、Copper Pour、Solder Mask/Paste、Silkscreen等元素的设置。讲解如何将原理图元器件与其PCB封装正确关联。 PCB布局规划:讲解PCB布局的策略与技巧,包括元器件的初步摆放、关键元器件(如CPU、内存、电源、连接器、高频器件)的摆放原则、分组摆放(功能模块化)、散热考量、信号流向优化、高低速信号分离等。 PCB布线实践:详细介绍PCB布线的方法和技巧,包括手动布线、自动布线(及优化)、单根信号线布线、差分对布线、电源/地线布线、高频线布线、避免蛇行线、合理使用过孔、处理多层板布线等。 平面设计与覆铜:讲解电源/地平面的创建与管理,包括如何划分平面、设置铜箔属性、进行覆铜操作、避免铜箔孤岛、倒圆角处理、处理挖空等。 关键设计规则的设置与应用:指导读者如何根据前面章节的学习,在PCB设计软件中设置和应用各种设计规则(Design Rules),如Electrical Rules(导线、过孔、焊盘等)、Placement Rules(元器件摆放)、Routing Rules(布线约束)、Manufacturing Rules(可制造性)等,并进行设计规则检查(DRC)。 PCB后处理与输出:讲解PCB设计完成后的检查与优化,如DRC检查、手工检查、SI/PI/EMC预估检查。重点介绍Gerber文件、钻孔文件(NC Drill)、物料清单(BOM)、装配图(Assembly Drawing)、焊膏文件(Solder Paste Layer)等各类生产文件的生成与格式设置。 第六章:高级PCB设计技术 差分信号设计与布线:深入讲解差分信号的传输原理,差分对的识别与匹配,差分线布线的要求(等长、等距、平行),以及在PCB设计软件中的具体实现方法。 高速信号设计:针对GHz以上的高速信号,讲解其传输特性,阻抗匹配的重要性,传输线理论的应用,反射、串扰的详细分析与抑制方法。 嵌入式PCB设计(HDI)与微过孔:介绍高密度互连(HDI)技术,包括微过孔(Microvia)、堆叠过孔(Staggered Via)、埋盲孔(Buried/Blind Via)的概念、设计规则和应用,以及其对PCB小型化和性能提升的贡献。 阻抗控制设计:详细讲解PCB阻抗控制的原理,包括线宽、线距、板厚、介电常数等因素对阻抗的影响。介绍阻抗计算工具的应用,以及在PCB设计中实现特定阻抗的要求。 RF/微波PCB设计:探讨射频和微波PCB设计的特殊性,包括传输线模型(微带线、带状线)、匹配网络设计、接地技术、电磁屏蔽等。 柔性与刚挠结合PCB设计:介绍柔性PCB(FPC)和刚挠结合PCB的结构、材料、设计要点和制造工艺,以及其在现代电子产品中的应用。 第三部分:PCB生产、测试与案例分析 本部分将聚焦PCB的实际生产过程、质量控制与典型工程应用,帮助读者将理论知识转化为实践能力。 第七章:PCB制造工艺流程 PCB厂工艺流程概述:从PCB制造商的角度,介绍PCB从设计文件到最终成品的全套生产流程,包括制版、钻孔、电镀、图形转移、蚀刻、阻焊、丝印、表面处理(OSP、沉金、喷锡等)、测试、切割等环节。 关键制造工艺详解:详细讲解几项核心的制造工艺,如外层图形转移(感光阻焊或干膜)、内层图形转移、电镀(沉铜、图形电镀)、蚀刻(化学蚀刻)、阻焊印刷(丝网印刷或光固化)、表面处理(金、银、铜、锡等)。 PCB质量检验:介绍PCB出厂前的各类质量检验项目,如外观检查、尺寸测量、阻抗测试、通断测试、高压测试等,以及常见的不良品(如开路、短路、铜箔脱落、虚焊、金手指氧化等)及其成因。 DFM和DFT在制造中的体现:结合制造工艺,进一步强调DFM原则如何指导设计以降低制造成本和提高良率,以及DFT如何辅助生产过程中的测试。 第八章:PCB测试与调试 PCB测试方法:介绍PCB在生产和成品阶段的各种测试方法,包括飞针测试(Flying Probe Test)、针床测试(Bed of Nails Test)、ICT(In-Circuit Test)、功能测试(Functional Test)、老化测试等。 元器件焊接与返修:讲解SMT和通孔焊接的基本流程,焊膏印刷、贴片、回流焊/波峰焊等关键步骤。介绍常见的焊接缺陷以及相应的返修技巧和设备。 PCB调试与故障排除:指导读者在焊接完成后,如何进行初步的电路检查,如何使用万用表、示波器、逻辑分析仪等工具进行电路调试。列举一些常见的PCB调试问题和分析思路,帮助读者快速定位和解决问题。 第九章:典型PCB设计案例分析 案例一:高性能电源板设计 需求分析:介绍设计一款高性能电源板(如开关电源、稳压电源)的目标,包括电压、电流、效率、纹波、散热要求等。 原理图设计:绘制电源核心电路的原理图,包括拓扑选择、主控IC选型、功率器件选型、滤波设计等。 PCB布局布线:重点讲解功率回路的最小化、关键信号的隔离、发热器件的散热处理、EMI/EMC的考量。 关键设计规则:强调阻抗控制、走线宽度、地平面设计、滤波电容布局等。 案例二:中低速数字信号板设计 需求分析:设计一块包含微控制器、存储器、通信接口的数字信号板,关注信号时序、串扰、功耗。 原理图设计:绘制微控制器系统、存储器接口、通信模块(如UART, SPI, I2C)的原理图。 PCB布局布线:重点讲解时钟信号的布线、存储器接口的布线、通信接口的布线,关注信号完整性。 关键设计规则:介绍时钟线处理、总线布线、电源/地平面划分、去耦电容的布局。 案例三:射频(RF)/微波电路板设计(选讲) 需求分析:设计一个简单的RF电路(如放大器、滤波器),重点关注阻抗匹配、射频传输线设计。 原理图设计:绘制RF电路的原理图,选择合适的RF元件。 PCB布局布线:讲解微带线/带状线的布线、阻抗匹配网络的设计、RF接地技巧、电磁屏蔽。 关键设计规则:强调精确的线宽、线距控制,以及PCB基材的选择。 附录 常用电子元器件封装尺寸速查表 PCB设计常用术语汇编 PCB设计软件快捷键参考 本书结构清晰,理论与实践相结合,配以丰富的图例和实际案例,力求为读者提供一个全面、深入的学习体验。通过学习本书,读者将能够独立完成从概念到可制造的PCB设计,为从事电子产品研发、生产与创新打下坚实基础。