内容简介
《电子电路的仿真测量/中等职业教育电子与信息技术专业系列教材》力适应工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式,依据教育部最新颁布的教学大纲,结合劳动社会保障部颁布的职业标准编写而成,是以就业为导向、学生为中心的一体化教材。
本书包括5个项目:走进虚拟电子实验室,电工电路的仿真测量,模拟电路的仿真测量,数字电路的仿真测量,综合电子电路的仿真测量。利用NIMuhsim10仿真软件在计算机上建造一间虚拟电子实验室,以“搭建电路和仿真测量电路”为主线,项目引领,任务驱动、图文并茂地阐述电子信息专业典型实习项目,同时递进式地介绍了NIMultisim10的使用方法。
本书是中等职业学校电子与信息技术类专业必修教材,同时也是电子工程技术人员的参考用书。
内页插图
目录
项目一 走进虚拟电子实验室
任务一 电路的搭建
任务二 电路的测量
项目二 电工电路的仿真测量
任务一 欧姆定律的仿真测量
任务二 电阻串联、并联电路的仿真测量
任务三 基尔霍夫定律的仿真测量
任务四 电阻性电路故障的仿真测量
任务五 电容器充放电电路的仿真测量
任务六 正弦交流电路的仿真测量
项目三 模拟电路的仿真测量
任务一 二极管整流电路的仿真测量
任务二 单管放大电路的仿真测量
任务三 负反馈放大电路的仿真测量
任务四 集成运算放大电路的仿真测量
任务五 低频功率放大器的仿真测量
任务六 信号产生电路的仿真测量
任务七 直流稳压电源的仿真测量
项目四 数字电路的仿真测量
任务一 门电路的仿真测量
任务二 3人表决器的仿真测量
任务三 编码器和译码显示器的仿真测量
任务四 时序逻辑电路的仿真测量
任务五 555集成定时电路的仿真测量
项目五 综合电子电路的仿真测量
任务一 音调控制电路的仿真测量
任务二 彩灯循环控制器的仿真测量
任务三 智力抢答器的仿真测量(选学)
任务四 交通信号灯控制器的仿真测量
参考文献
前言/序言
本书以Multism10仿真软件为工具,在虚拟的电子电工实验室搭建电子电工电路,使用虚拟的仪器仪表测量电路参数及工作过程,从根本上改变了硬件实验的传统做法,其准确性、灵活性、可重复性、低维修率远远超过实际电子实验室。在中职电子实验室中,虚拟电子实验室应大力提倡。
本书是配合《电工技术基础和技能》《电子技术基础和技能》《电子测量技术》等课程教学和竞赛而设计编写。
Muhisim10是美国NI(NationalInstruments)公司开发的EWB(Electron.1CSWorkbenchEDA)仿真软件,是早期EWB5.0、Multisim2001、Muhisim7、Multisim8、Multisim9等版本的升级换代产品。该软件基于PC平台,采用图形操作界面虚拟仿N了--A‘-~实际情况非常相似的电子电路实验工作台,它几乎可以完成在实验室进行的所有电子电路实验,应用于电子电路分析、设计、仿真等工作中,是目前世界上最为流行的电子电路全自动设计(EDA)软件之一,已被广泛应用于国内外的教育界和电子技术界。
随着电子技术的高速发展和计算机技术的普遍应用,电子虚拟仿真软件将作为电路设计、电路工作原理验证、电路调试、电路故障维修的有效工具和先进的电化教学方法,所以“电子电路的仿真测量”,将成为中职电子专业的一门重要课程。
本书突破传统教材模式,以具体的实践项目作为载体介绍软件的使用方法;改变以往教材按照理论知识递进的讲解编写方式,根据实践项目的需求将所需知识点进行有效组合,且遵循“够用、必需”的原则编写,培养学生分析电路、测量电路、维修电路和初步设计电路等能力。
全书有5个项目,24个任务,具体如下:
项目1有2个任务,通过介绍在仿真环境如何搭建电子电工电路和如何使用电子电工仪表测量电路,介绍电子仿真软件Muhisim10的使用方法。
项目2有6个任务,分别对欧姆定律、基尔霍夫定律进行验证,对电阻串并联电路的特点进行总结,对电阻性故障电路进行仿真维修,对电容器充电、放电过程进行观察,对RLC正弦交流串联电路的仿真测量交流电路中电流、电压大小与相位关系进行分析;介绍最常用的虚拟仪器仪表和如何使用仪表软件测量电工电路。
项目3有7个任务,分别对二极管伏安特性、二极管整流电路、二极管整流滤波电路、三极管放大电路、负反馈放大电路、集成运放、低频功率放大电路、振荡电路、稳压电源进行实验,对模拟电路的静态参数和动态性能进行测量;介绍如何使用仿真软件测量虚拟电路。
项目4有5个任务,分别对门电路、组合逻辑电路的设计方法和分析方法、编码器与译码显示器、时序逻辑电路、555定时器进行实验,并对数字电路的逻辑功能和工作波形进行测量;介绍如何使用仿真软件测量数字电路。
项目5有4个任务,列举了音响设备的音调控制电路、节日使用的彩灯循环控制器、节目竞赛用到的智力抢答器和十字交叉路口运用的交通信号控制器,综合应用了电工电路、模拟电路、数字电路知识,初步认识如何使用仿真软件设计综合应用电路系统,并在仿真环境调试电路。
本教材由重庆市渝北进修校聂广林担任总编,重庆市科能高级技工学校王毅担任主编,并负责全书统稿,刘晓书担任副主编。本书项目一、项目五由王毅主编,项目二、四由重庆市科能高级技工学校刘晓书、董杰、张新静编写,项目三由I~lJll富顺县职教中心陈永良编写。本书得到重庆市教科所、市中心教研组、重庆大学出版社以及邱绍峰博士的大力支持和帮助,在此一并致以衷心的感谢。由于编者水平所限,书中难免出现缺点和错误,恳请读者批评指正。
编者
2012年8月
《PCB设计与制造实战》 —— 精通专业级电路板从构思到成品的全流程 引言 在现代电子产品的研发与制造过程中,印刷电路板(PCB)扮演着至关重要的角色,它不仅是集成电路、元器件的载体,更是实现电路功能、保证信号传输质量、提升产品可靠性的关键。从最初的概念构思,到严谨的原理图设计,再到精密的PCB布局布线,最终实现高品质的成品制造,每一个环节都凝聚着技术与智慧。《PCB设计与制造实战》正是这样一本旨在为读者提供一套系统、全面、实用的PCB设计与制造解决方案的指导手册。本书并非仅仅停留在理论的介绍,而是深入到实践的每一个细节,力求让读者在掌握核心知识的同时,能够独立完成从设计到生产的全过程。 本书特色与价值 本书的最大特色在于其“实战”二字。我们深知,在快速发展的电子行业,仅仅掌握基础理论是远远不够的。真正的竞争力在于能够将理论知识转化为实际的生产力。因此,本书在内容编排上,紧密围绕实际项目需求,从工程师在实际工作中可能遇到的问题出发,提供行之有效的解决方案。 体系化学习路径: 本书遵循从易到难、从基础到进阶的学习逻辑,系统性地涵盖了PCB设计与制造的各个关键环节。读者可以按照章节顺序循序渐进地学习,也可根据自身需求选择性地阅读。 理论与实践深度融合: 每一项技术讲解都配以详细的案例分析和操作步骤。我们精选了业内广泛应用的EDA(Electronic Design Automation)软件,如Altium Designer、Eagle等,并通过实例演示其核心功能和高级技巧,确保读者能够真正掌握软件的使用,并能灵活应用于实际项目。 全面涵盖设计流程: 从元器件选型、原理图绘制,到PCB布局、布线规则设定,再到DRC(Design Rule Check)、Gerber文件的生成,以及后续的PCB制造工艺、贴片焊接、后期的测试与调试,本书力求做到面面俱到,让读者对整个流程有一个清晰的认知。 关注行业前沿技术: 除了基础的PCB设计,本书还将涉及一些前沿的PCB设计技术,例如高频高速PCB设计、阻抗匹配、差分信号处理、信号完整性分析等,帮助读者紧跟行业发展步伐,设计出更具竞争力的产品。 注重细节与经验分享: 在书中,我们不仅会讲解“怎么做”,更会深入探讨“为什么这么做”,并分享大量资深工程师在实际工作中的经验和技巧,帮助读者规避常见的设计陷阱,提高设计效率和产品良率。 本书内容概览 本书分为以下几个主要部分,层层递进,构建一个完整的PCB设计与制造知识体系。 第一部分:PCB设计基础与软件入门 电子元器件的识别与选择: 介绍常见电子元器件的型号、参数、封装以及选型原则,为后续设计打下基础。 EDA软件介绍与安装: 详细介绍主流PCB设计软件(以Altium Designer为例)的安装、界面布局、基本操作和快捷键。 原理图设计基础: 讲解原理图符号的创建与管理、导线连接、总线的使用、ERC(Electrical Rules Check)的检查等,使读者能够绘制出规范、准确的原理图。 第二部分:PCB布局与布线艺术 PCB封装库的建立与管理: 教授如何创建标准或自定义的PCB封装,以及如何高效管理元器件库,保证设计的一致性。 PCB布局原则与技巧: 深入分析元器件的摆放原则,包括信号流向、电源分配、散热考虑、射频器件布局等,讲解如何优化布局以提高信号完整性和降低EMI。 PCB布线策略与规则: 详细阐述差分信号布线、高频信号布线、电源/地平面处理、过孔的使用、蛇形线、走线长度匹配等关键技术。 DRC规则的设定与应用: 讲解如何根据制造工艺和设计要求,设定合理的DRC规则,并如何通过DRC检查发现和修正设计中的潜在错误。 第三部分:高级PCB设计技术与信号完整性 高频高速PCB设计: 探讨传输线理论、阻抗控制、串扰抑制、去耦电容的布局优化等,帮助读者设计满足高频信号传输要求的产品。 信号完整性(SI)基础: 介绍信号完整性的概念,包括反射、振铃、过冲、时序误差等,以及如何通过PCB设计来改善信号完整性。 电磁兼容性(EMC)设计: 讲解EMC的基本原理,介绍PCB设计中常用的EMC防护措施,如地线分割、滤波、屏蔽等。 多层板设计与信号层管理: 针对复杂项目,讲解多层板的结构设计、信号层与电源/地层的分配策略。 第四部分:PCB制造流程与质量控制 Gerber文件的生成与检查: 演示如何生成符合制造要求的Gerber文件,并介绍常用的Gerber文件查看与校验工具。 PCB制造工艺概述: 介绍PCB板材的选择、层压工艺、钻孔、电镀、阻焊、丝印等基本制造流程。 SMT(Surface Mount Technology)贴片与焊接: 讲解SMT贴片的基本流程、元器件的焊接方式、常见焊接问题与解决方法。 AOI(Automated Optical Inspection)与ICT(In-Circuit Test)测试: 介绍PCB成品出厂前的自动化光学检测和在线路测试,以及如何根据测试报告进行问题排查。 PCB可制造性设计(DFM): 强调在设计阶段就应考虑制造环节的可行性,分享DFM的最佳实践,以降低制造成本、提高良率。 第五部分:实战项目案例分析 本书将通过若干个不同复杂度的实际项目案例,贯穿以上所有设计与制造环节。这些案例涵盖了通用电子产品、嵌入式系统、小型通信模块等,旨在让读者在实践中巩固所学知识,提升解决实际问题的能力。每个案例都将详细展示从原理图到PCB输出的完整流程,并附带详细的设计思路和注意事项。 适用人群 电子工程专业学生: 为即将步入职场的学生提供扎实的PCB设计与制造技能。 初级电子工程师: 帮助快速掌握PCB设计流程,提升设计水平。 产品开发人员: 了解PCB设计与制造的关键环节,更好地与PCB工程师沟通协作。 创客与硬件爱好者: 为DIY项目提供专业的设计指导,实现创意产品。 结语 《PCB设计与制造实战》将是您在电子设计领域的得力助手。本书的目标是让您不仅能够理解PCB设计与制造的原理,更能够自信地将其应用于实际工作中,高效、高质量地完成您的电子产品设计项目。我们相信,通过本书的学习,您将能够精通专业级电路板从构思到成品的全流程,在电子设计的道路上走得更远、更稳健。