內容簡介
《基於Multisim11的電子綫路仿真設計與實驗》是為配閤“電路基礎”、“電工學”(電工技術和電子技術)、“電路分析”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”、“電子測量”、“電子綫路設計”、“電子係統設計”等課程教學和電子設計製作競賽而編寫的專業基礎教材。
《基於Multisim11的電子綫路仿真設計與實驗》主要內容包括:第1章Multisim 11簡介與基本應用,第2章Mul-tisim11在電路分析基礎中的應用,第3章Multisim 11在模擬電子技術中的應用,第4章Multisim 11在數字電子技術中的應用,第5章Multisim 11電子電路綜閤設計等5章。
《基於Multisim11的電子綫路仿真設計與實驗》以Multisim 11電子電路仿真軟件為載體,以傳授知識、技能實訓、智力訓練、創新思維學習為目的,以培養學生的實踐動手能力、工程綜閤應用能力、創新意識和能力為目標,強調工程設計和實踐,注重方法和思想的討論,設計安排瞭一些科目的仿真設計實驗內容,展示瞭電子設計的全過程,可根據專業和教學進程的需要適當地選擇。
為配閤教學,使用本教材的教師可嚮高等教育齣版社索取全書主要Multisim 11仿真實例電路。
本書內容豐富,大量案例翔實可靠,與理論教學配閤相得益彰,生動直觀。本書深入淺齣,是一本適用麵廣、實用性強的課程教學、設計、實驗,實訓的專業基礎教材同時也是一本優秀的參考書和電子設計製作競賽指導書。本書可作為高等院校電類、機電類、計算機類等專業選作專業基礎教材,也可供有關的工程技術人員學習和參考。
內頁插圖
目錄
第1章 Multisim 11簡介與基本應用
1.1 Multisim 11概述
1.1.1 EWB(Electronics Workbench)仿真軟件簡介
1.1.2 Multisim 11的特點
1.1.3 安裝Multisim 11
1.2 Multisim 11軟件基本界麵
1.2.1 Multisim 11基本界麵簡介
1.2.2 Multisim 11菜單欄和工具欄簡介
1.2.3 Multisim 11界麵的定製
1.3 Multisim 11右鍵菜單功能
1.3.1 在仿真工作區空白處單擊鼠標右鍵彈齣的快捷菜單
1.3.2 在選中的元件或儀器上單擊鼠標右鍵彈齣的快捷菜單
1.3.3 在選中的連綫(電氣連綫)上單擊鼠標右鍵彈齣的快捷菜單
1.3.4 在選中的文本或圖形對象上單擊鼠標右鍵彈齣的快捷菜單
1.3.5 在選中的注釋或儀器探針上單擊鼠標右鍵彈齣的快捷菜單
1.4 建立電路基本操作
1.4.1 創建電路文件
1.4.2 在工作區中放置元件
1.4.3 元件布局
1.4.4 電路連綫
1.4.5 保存電路
1.4.6 子電路與層次電路的設計
1.5 元件庫與元件
1.5.1 Multisim 11元件庫的管理
1.5.2 Multisim 11元件庫
1.5.3 查找元件
1.5.4 在公司元器件庫或用戶元器件庫中添加或刪除某個元件係列
1.5.5 修改用戶使用標題
1.5.6 復製仿真元件
1.5.7 刪除仿真元件
1.5.8 編輯仿真元件
1.6 虛擬儀器儀錶的使用
1.6.1 常用虛擬仿真儀器的使用
1.6.2 模擬電子技術中常用虛擬仿真儀器的使用
1.6.3 數字電子技術中常用虛擬仿真儀器的使用
1.6.4 通信電子電路中常用虛擬仿真儀器的使用
1.6.5 安捷倫和泰剋仿真儀器的使用
1.7 仿真分析方法
1.7.1 常用基本分析方法
1.7.2 掃描相關分析方法
1.7.3 容差相關分析方法
1.7.4 噪聲相關分析方法
1.7.5 其他分析方法
第2章 Multisim 11在電路分析基礎中的應用
2.1 直流電路仿真
2.1.1 基爾霍夫定律仿真
2.1.2 網孔電流和節點電壓分析法仿真
2.1.3 疊加定理仿真
2.1.4 戴維南定理仿真
2.2 動態電路分析仿真實驗
2.2.1 RC一階動態電路仿真
2.2.2 RC二階動態電路仿真
2.3 正弦穩態交流電路仿真
2.3.1 KCL、KVL和VCR的相量形式仿真
2.3.2 提高功率因數的仿真
2.4 諧振電路仿真
2.4.1 RLC串聯諧振電路仿真
2.4.2 RLC並聯諧振電路仿真
2.5 三相交流電路仿真
2.5.1 星形負載三相電路仿真
2.5.2 三角形負載三相電路仿真
第3章 Multisim 11在模擬電子技術中的應用
3.1 二極管電路仿真
3.1.1 二極管參數測試仿真
3.1.2 二極管電路分析仿真
3.1.3 二極管雙嚮限幅電路分析仿真
3.2 基本放大電路仿真
3.2.1 單管共發射極放大電路仿真
3.2.2 單管共發射極放大電路靜態工作點設置仿真
3.2.3 單管共射、共集、共基放大電路仿真
……
第4章Multisim 11在數字電子技術中的應用
第5章Multisim 11電子電路綜閤設計
《精通PCB設計:原理、流程與實戰》 內容簡介 本書是一部麵嚮電子工程專業學生、工程師以及PCB設計愛好者的深度專業教程,全麵係統地闡述瞭印刷電路闆(PCB)的設計理論、工藝流程、軟件應用與實際工程案例。本書旨在幫助讀者掌握從概念到成品的全方位PCB設計技能,理解其背後的科學原理,熟悉業界主流的設計工具,並能夠獨立完成復雜、高性能的PCB項目。 第一部分:PCB設計基礎與理論 本部分將為您奠定堅實的PCB設計理論基礎。 第一章:印刷電路闆(PCB)概述 PCB的定義、發展曆程與重要性:深入探討PCB作為電子設備“骨架”和“神經網絡”的核心地位,追溯其從單層闆到多層、柔性、剛撓結閤等高級形態的發展脈絡,強調其在電子産品小型化、高性能化進程中的不可替代作用。 PCB的分類與結構:詳細介紹按層數(單層、雙層、多層)、基材(FR-4、CEM-1、鋁基、陶瓷等)、用途(通用、高頻、高密、電源、射頻等)劃分的PCB類型。闡述PCB的典型結構,包括基闆、導通層(銅箔)、絕緣層、阻焊層、絲印層等,並講解各層的功能與材質選擇。 PCB設計中的關鍵要素:引導讀者認識PCB設計中最重要的幾個方麵,如信號完整性、電源完整性、電磁兼容性(EMC)、散熱設計、可製造性(DFM)和可測試性(DFT),並為後續章節的深入講解埋下伏筆。 第二章:電子元器件及其封裝 元器件選型原則:講解在PCB設計中進行元器件選型的基本原則,包括功能性、性能參數、功耗、成本、封裝類型、可獲得性以及與PCB工藝的匹配度。 常用電子元器件的PCB封裝:詳細介紹錶麵貼裝(SMT)和通孔(Through-hole)器件的各類封裝,如電阻、電容、電感、二極管、三極管、MOSFET、IC(SOIC、QFP、QFN、BGA、SOP等)等。講解封裝尺寸、引腳定義、器件安裝方式等關鍵信息,並提供查看和理解元器件數據手冊(Datasheet)的指南。 特殊元器件的處理:探討大功率器件、連接器、高頻元件、傳感器等特殊元器件的選型與封裝考量,以及在PCB布局布綫時需要注意的特殊要求。 第三章:PCB設計規則與標準 基本設計規則:係統梳理PCB設計中必須遵守的基本規則,包括綫寬、綫距、過孔尺寸、焊盤大小、阻焊開窗、字符大小與位置等。解釋這些規則與信號傳輸、信號完整性、可製造性之間的關係。 信號完整性(SI)基礎:引入信號完整性的概念,講解信號失真(反射、振鈴、過衝、欠衝、串擾)産生的原因,如阻抗匹配、終端匹配、走綫長度、過孔影響等。介紹基本的SI分析方法和改善策略。 電源完整性(PI)基礎:闡述電源完整性的重要性,講解電源噪聲、壓降的來源,如電源綫阻抗、去耦電容的分布、電源平麵噪聲等。介紹PI分析的基本方法和常用技術,如閤理規劃電源/地平麵、優化去耦電容布局等。 電磁兼容性(EMC)基礎:介紹EMC的基本概念,包括電磁騷擾(EMI)和電磁敏感性(EMS),以及PCB在其中扮演的角色。講解常見的EMI/EMS問題,如輻射、傳導、串擾等,並提齣初步的PCB設計預防措施,如接地設計、走綫屏蔽、濾波等。 可製造性設計(DFM)與可測試性設計(DFT):深入講解DFM的原則,如避免齣現難以加工的結構(如銳角、盲孔/埋孔的限製、銅箔密度不均等),確保PCB能夠被可靠地製造。介紹DFT的概念,包括增加測試點、方便探針接觸等,以降低産品測試成本和提高測試效率。 行業標準與規範:介紹國際和國內通用的PCB設計相關標準(如IPC-2221、IPC-6012等),讓讀者瞭解行業規範,並理解其對設計的約束和指導意義。 第二部分:PCB設計流程與軟件應用 本部分將帶領您步入實際操作層麵,熟悉主流PCB設計軟件的使用,並掌握完整的PCB設計流程。 第四章:PCB設計軟件入門與基礎操作 軟件選擇與安裝:介紹目前市場上主流的PCB設計軟件,如Altium Designer、Cadence Allegro/OrCAD、Mentor Graphics PADS/Xpedition、Eagle等,分析它們的優缺點、適用範圍和學習麯綫。指導讀者進行軟件的安裝、配置和授權。 原理圖設計模塊:詳細講解原理圖編輯器的使用,包括元件庫的建立與管理、原理圖符號的繪製、元器件的放置與連接、導綫(Net)的繪製與命名、總綫(Bus)的運用、創建層次化原理圖、原理圖的校驗(ERC)等。 PCB布局布綫模塊:介紹PCB編輯器的基本界麵和操作,包括PCB文件的創建、PCB庫的建立與管理、PCB封裝的編輯、PCB闆框的繪製、單位設置、柵格設置等。 第五章:PCB設計實戰流程(以Altium Designer為例) 項目創建與設置:指導讀者如何在一個完整的工程項目中管理原理圖和PCB文件,設置項目選項、單位、格點等。 原理圖繪製與校驗:詳細演示如何根據設計需求繪製電子原理圖,包括添加元器件、連接導綫、設置網絡屬性、添加總綫、使用層次化設計等。重點講解原理圖校驗(ERC)的意義和常用檢查項。 PCB封裝生成與管理:指導讀者如何創建或導入PCB封裝庫,包括Pad、Via、Copper Pour、Solder Mask/Paste、Silkscreen等元素的設置。講解如何將原理圖元器件與其PCB封裝正確關聯。 PCB布局規劃:講解PCB布局的策略與技巧,包括元器件的初步擺放、關鍵元器件(如CPU、內存、電源、連接器、高頻器件)的擺放原則、分組擺放(功能模塊化)、散熱考量、信號流嚮優化、高低速信號分離等。 PCB布綫實踐:詳細介紹PCB布綫的方法和技巧,包括手動布綫、自動布綫(及優化)、單根信號綫布綫、差分對布綫、電源/地綫布綫、高頻綫布綫、避免蛇行綫、閤理使用過孔、處理多層闆布綫等。 平麵設計與覆銅:講解電源/地平麵的創建與管理,包括如何劃分平麵、設置銅箔屬性、進行覆銅操作、避免銅箔孤島、倒圓角處理、處理挖空等。 關鍵設計規則的設置與應用:指導讀者如何根據前麵章節的學習,在PCB設計軟件中設置和應用各種設計規則(Design Rules),如Electrical Rules(導綫、過孔、焊盤等)、Placement Rules(元器件擺放)、Routing Rules(布綫約束)、Manufacturing Rules(可製造性)等,並進行設計規則檢查(DRC)。 PCB後處理與輸齣:講解PCB設計完成後的檢查與優化,如DRC檢查、手工檢查、SI/PI/EMC預估檢查。重點介紹Gerber文件、鑽孔文件(NC Drill)、物料清單(BOM)、裝配圖(Assembly Drawing)、焊膏文件(Solder Paste Layer)等各類生産文件的生成與格式設置。 第六章:高級PCB設計技術 差分信號設計與布綫:深入講解差分信號的傳輸原理,差分對的識彆與匹配,差分綫布綫的要求(等長、等距、平行),以及在PCB設計軟件中的具體實現方法。 高速信號設計:針對GHz以上的高速信號,講解其傳輸特性,阻抗匹配的重要性,傳輸綫理論的應用,反射、串擾的詳細分析與抑製方法。 嵌入式PCB設計(HDI)與微過孔:介紹高密度互連(HDI)技術,包括微過孔(Microvia)、堆疊過孔(Staggered Via)、埋盲孔(Buried/Blind Via)的概念、設計規則和應用,以及其對PCB小型化和性能提升的貢獻。 阻抗控製設計:詳細講解PCB阻抗控製的原理,包括綫寬、綫距、闆厚、介電常數等因素對阻抗的影響。介紹阻抗計算工具的應用,以及在PCB設計中實現特定阻抗的要求。 RF/微波PCB設計:探討射頻和微波PCB設計的特殊性,包括傳輸綫模型(微帶綫、帶狀綫)、匹配網絡設計、接地技術、電磁屏蔽等。 柔性與剛撓結閤PCB設計:介紹柔性PCB(FPC)和剛撓結閤PCB的結構、材料、設計要點和製造工藝,以及其在現代電子産品中的應用。 第三部分:PCB生産、測試與案例分析 本部分將聚焦PCB的實際生産過程、質量控製與典型工程應用,幫助讀者將理論知識轉化為實踐能力。 第七章:PCB製造工藝流程 PCB廠工藝流程概述:從PCB製造商的角度,介紹PCB從設計文件到最終成品的全套生産流程,包括製版、鑽孔、電鍍、圖形轉移、蝕刻、阻焊、絲印、錶麵處理(OSP、沉金、噴锡等)、測試、切割等環節。 關鍵製造工藝詳解:詳細講解幾項核心的製造工藝,如外層圖形轉移(感光阻焊或乾膜)、內層圖形轉移、電鍍(沉銅、圖形電鍍)、蝕刻(化學蝕刻)、阻焊印刷(絲網印刷或光固化)、錶麵處理(金、銀、銅、锡等)。 PCB質量檢驗:介紹PCB齣廠前的各類質量檢驗項目,如外觀檢查、尺寸測量、阻抗測試、通斷測試、高壓測試等,以及常見的不良品(如開路、短路、銅箔脫落、虛焊、金手指氧化等)及其成因。 DFM和DFT在製造中的體現:結閤製造工藝,進一步強調DFM原則如何指導設計以降低製造成本和提高良率,以及DFT如何輔助生産過程中的測試。 第八章:PCB測試與調試 PCB測試方法:介紹PCB在生産和成品階段的各種測試方法,包括飛針測試(Flying Probe Test)、針床測試(Bed of Nails Test)、ICT(In-Circuit Test)、功能測試(Functional Test)、老化測試等。 元器件焊接與返修:講解SMT和通孔焊接的基本流程,焊膏印刷、貼片、迴流焊/波峰焊等關鍵步驟。介紹常見的焊接缺陷以及相應的返修技巧和設備。 PCB調試與故障排除:指導讀者在焊接完成後,如何進行初步的電路檢查,如何使用萬用錶、示波器、邏輯分析儀等工具進行電路調試。列舉一些常見的PCB調試問題和分析思路,幫助讀者快速定位和解決問題。 第九章:典型PCB設計案例分析 案例一:高性能電源闆設計 需求分析:介紹設計一款高性能電源闆(如開關電源、穩壓電源)的目標,包括電壓、電流、效率、紋波、散熱要求等。 原理圖設計:繪製電源核心電路的原理圖,包括拓撲選擇、主控IC選型、功率器件選型、濾波設計等。 PCB布局布綫:重點講解功率迴路的最小化、關鍵信號的隔離、發熱器件的散熱處理、EMI/EMC的考量。 關鍵設計規則:強調阻抗控製、走綫寬度、地平麵設計、濾波電容布局等。 案例二:中低速數字信號闆設計 需求分析:設計一塊包含微控製器、存儲器、通信接口的數字信號闆,關注信號時序、串擾、功耗。 原理圖設計:繪製微控製器係統、存儲器接口、通信模塊(如UART, SPI, I2C)的原理圖。 PCB布局布綫:重點講解時鍾信號的布綫、存儲器接口的布綫、通信接口的布綫,關注信號完整性。 關鍵設計規則:介紹時鍾綫處理、總綫布綫、電源/地平麵劃分、去耦電容的布局。 案例三:射頻(RF)/微波電路闆設計(選講) 需求分析:設計一個簡單的RF電路(如放大器、濾波器),重點關注阻抗匹配、射頻傳輸綫設計。 原理圖設計:繪製RF電路的原理圖,選擇閤適的RF元件。 PCB布局布綫:講解微帶綫/帶狀綫的布綫、阻抗匹配網絡的設計、RF接地技巧、電磁屏蔽。 關鍵設計規則:強調精確的綫寬、綫距控製,以及PCB基材的選擇。 附錄 常用電子元器件封裝尺寸速查錶 PCB設計常用術語匯編 PCB設計軟件快捷鍵參考 本書結構清晰,理論與實踐相結閤,配以豐富的圖例和實際案例,力求為讀者提供一個全麵、深入的學習體驗。通過學習本書,讀者將能夠獨立完成從概念到可製造的PCB設計,為從事電子産品研發、生産與創新打下堅實基礎。