內容簡介
《電子電路的仿真測量/中等職業教育電子與信息技術專業係列教材》力適應工學結閤、校企閤作、頂崗實習的人纔培養模式,依據教育部最新頒布的教學大綱,結閤勞動社會保障部頒布的職業標準編寫而成,是以就業為導嚮、學生為中心的一體化教材。
本書包括5個項目:走進虛擬電子實驗室,電工電路的仿真測量,模擬電路的仿真測量,數字電路的仿真測量,綜閤電子電路的仿真測量。利用NIMuhsim10仿真軟件在計算機上建造一間虛擬電子實驗室,以“搭建電路和仿真測量電路”為主綫,項目引領,任務驅動、圖文並茂地闡述電子信息專業典型實習項目,同時遞進式地介紹瞭NIMultisim10的使用方法。
本書是中等職業學校電子與信息技術類專業必修教材,同時也是電子工程技術人員的參考用書。
內頁插圖
目錄
項目一 走進虛擬電子實驗室
任務一 電路的搭建
任務二 電路的測量
項目二 電工電路的仿真測量
任務一 歐姆定律的仿真測量
任務二 電阻串聯、並聯電路的仿真測量
任務三 基爾霍夫定律的仿真測量
任務四 電阻性電路故障的仿真測量
任務五 電容器充放電電路的仿真測量
任務六 正弦交流電路的仿真測量
項目三 模擬電路的仿真測量
任務一 二極管整流電路的仿真測量
任務二 單管放大電路的仿真測量
任務三 負反饋放大電路的仿真測量
任務四 集成運算放大電路的仿真測量
任務五 低頻功率放大器的仿真測量
任務六 信號産生電路的仿真測量
任務七 直流穩壓電源的仿真測量
項目四 數字電路的仿真測量
任務一 門電路的仿真測量
任務二 3人錶決器的仿真測量
任務三 編碼器和譯碼顯示器的仿真測量
任務四 時序邏輯電路的仿真測量
任務五 555集成定時電路的仿真測量
項目五 綜閤電子電路的仿真測量
任務一 音調控製電路的仿真測量
任務二 彩燈循環控製器的仿真測量
任務三 智力搶答器的仿真測量(選學)
任務四 交通信號燈控製器的仿真測量
參考文獻
前言/序言
本書以Multism10仿真軟件為工具,在虛擬的電子電工實驗室搭建電子電工電路,使用虛擬的儀器儀錶測量電路參數及工作過程,從根本上改變瞭硬件實驗的傳統做法,其準確性、靈活性、可重復性、低維修率遠遠超過實際電子實驗室。在中職電子實驗室中,虛擬電子實驗室應大力提倡。
本書是配閤《電工技術基礎和技能》《電子技術基礎和技能》《電子測量技術》等課程教學和競賽而設計編寫。
Muhisim10是美國NI(NationalInstruments)公司開發的EWB(Electron.1CSWorkbenchEDA)仿真軟件,是早期EWB5.0、Multisim2001、Muhisim7、Multisim8、Multisim9等版本的升級換代産品。該軟件基於PC平颱,采用圖形操作界麵虛擬仿N瞭--A‘-~實際情況非常相似的電子電路實驗工作颱,它幾乎可以完成在實驗室進行的所有電子電路實驗,應用於電子電路分析、設計、仿真等工作中,是目前世界上最為流行的電子電路全自動設計(EDA)軟件之一,已被廣泛應用於國內外的教育界和電子技術界。
隨著電子技術的高速發展和計算機技術的普遍應用,電子虛擬仿真軟件將作為電路設計、電路工作原理驗證、電路調試、電路故障維修的有效工具和先進的電化教學方法,所以“電子電路的仿真測量”,將成為中職電子專業的一門重要課程。
本書突破傳統教材模式,以具體的實踐項目作為載體介紹軟件的使用方法;改變以往教材按照理論知識遞進的講解編寫方式,根據實踐項目的需求將所需知識點進行有效組閤,且遵循“夠用、必需”的原則編寫,培養學生分析電路、測量電路、維修電路和初步設計電路等能力。
全書有5個項目,24個任務,具體如下:
項目1有2個任務,通過介紹在仿真環境如何搭建電子電工電路和如何使用電子電工儀錶測量電路,介紹電子仿真軟件Muhisim10的使用方法。
項目2有6個任務,分彆對歐姆定律、基爾霍夫定律進行驗證,對電阻串並聯電路的特點進行總結,對電阻性故障電路進行仿真維修,對電容器充電、放電過程進行觀察,對RLC正弦交流串聯電路的仿真測量交流電路中電流、電壓大小與相位關係進行分析;介紹最常用的虛擬儀器儀錶和如何使用儀錶軟件測量電工電路。
項目3有7個任務,分彆對二極管伏安特性、二極管整流電路、二極管整流濾波電路、三極管放大電路、負反饋放大電路、集成運放、低頻功率放大電路、振蕩電路、穩壓電源進行實驗,對模擬電路的靜態參數和動態性能進行測量;介紹如何使用仿真軟件測量虛擬電路。
項目4有5個任務,分彆對門電路、組閤邏輯電路的設計方法和分析方法、編碼器與譯碼顯示器、時序邏輯電路、555定時器進行實驗,並對數字電路的邏輯功能和工作波形進行測量;介紹如何使用仿真軟件測量數字電路。
項目5有4個任務,列舉瞭音響設備的音調控製電路、節日使用的彩燈循環控製器、節目競賽用到的智力搶答器和十字交叉路口運用的交通信號控製器,綜閤應用瞭電工電路、模擬電路、數字電路知識,初步認識如何使用仿真軟件設計綜閤應用電路係統,並在仿真環境調試電路。
本教材由重慶市渝北進修校聶廣林擔任總編,重慶市科能高級技工學校王毅擔任主編,並負責全書統稿,劉曉書擔任副主編。本書項目一、項目五由王毅主編,項目二、四由重慶市科能高級技工學校劉曉書、董傑、張新靜編寫,項目三由I~lJll富順縣職教中心陳永良編寫。本書得到重慶市教科所、市中心教研組、重慶大學齣版社以及邱紹峰博士的大力支持和幫助,在此一並緻以衷心的感謝。由於編者水平所限,書中難免齣現缺點和錯誤,懇請讀者批評指正。
編者
2012年8月
《PCB設計與製造實戰》 —— 精通專業級電路闆從構思到成品的全流程 引言 在現代電子産品的研發與製造過程中,印刷電路闆(PCB)扮演著至關重要的角色,它不僅是集成電路、元器件的載體,更是實現電路功能、保證信號傳輸質量、提升産品可靠性的關鍵。從最初的概念構思,到嚴謹的原理圖設計,再到精密的PCB布局布綫,最終實現高品質的成品製造,每一個環節都凝聚著技術與智慧。《PCB設計與製造實戰》正是這樣一本旨在為讀者提供一套係統、全麵、實用的PCB設計與製造解決方案的指導手冊。本書並非僅僅停留在理論的介紹,而是深入到實踐的每一個細節,力求讓讀者在掌握核心知識的同時,能夠獨立完成從設計到生産的全過程。 本書特色與價值 本書的最大特色在於其“實戰”二字。我們深知,在快速發展的電子行業,僅僅掌握基礎理論是遠遠不夠的。真正的競爭力在於能夠將理論知識轉化為實際的生産力。因此,本書在內容編排上,緊密圍繞實際項目需求,從工程師在實際工作中可能遇到的問題齣發,提供行之有效的解決方案。 體係化學習路徑: 本書遵循從易到難、從基礎到進階的學習邏輯,係統性地涵蓋瞭PCB設計與製造的各個關鍵環節。讀者可以按照章節順序循序漸進地學習,也可根據自身需求選擇性地閱讀。 理論與實踐深度融閤: 每一項技術講解都配以詳細的案例分析和操作步驟。我們精選瞭業內廣泛應用的EDA(Electronic Design Automation)軟件,如Altium Designer、Eagle等,並通過實例演示其核心功能和高級技巧,確保讀者能夠真正掌握軟件的使用,並能靈活應用於實際項目。 全麵涵蓋設計流程: 從元器件選型、原理圖繪製,到PCB布局、布綫規則設定,再到DRC(Design Rule Check)、Gerber文件的生成,以及後續的PCB製造工藝、貼片焊接、後期的測試與調試,本書力求做到麵麵俱到,讓讀者對整個流程有一個清晰的認知。 關注行業前沿技術: 除瞭基礎的PCB設計,本書還將涉及一些前沿的PCB設計技術,例如高頻高速PCB設計、阻抗匹配、差分信號處理、信號完整性分析等,幫助讀者緊跟行業發展步伐,設計齣更具競爭力的産品。 注重細節與經驗分享: 在書中,我們不僅會講解“怎麼做”,更會深入探討“為什麼這麼做”,並分享大量資深工程師在實際工作中的經驗和技巧,幫助讀者規避常見的設計陷阱,提高設計效率和産品良率。 本書內容概覽 本書分為以下幾個主要部分,層層遞進,構建一個完整的PCB設計與製造知識體係。 第一部分:PCB設計基礎與軟件入門 電子元器件的識彆與選擇: 介紹常見電子元器件的型號、參數、封裝以及選型原則,為後續設計打下基礎。 EDA軟件介紹與安裝: 詳細介紹主流PCB設計軟件(以Altium Designer為例)的安裝、界麵布局、基本操作和快捷鍵。 原理圖設計基礎: 講解原理圖符號的創建與管理、導綫連接、總綫的使用、ERC(Electrical Rules Check)的檢查等,使讀者能夠繪製齣規範、準確的原理圖。 第二部分:PCB布局與布綫藝術 PCB封裝庫的建立與管理: 教授如何創建標準或自定義的PCB封裝,以及如何高效管理元器件庫,保證設計的一緻性。 PCB布局原則與技巧: 深入分析元器件的擺放原則,包括信號流嚮、電源分配、散熱考慮、射頻器件布局等,講解如何優化布局以提高信號完整性和降低EMI。 PCB布綫策略與規則: 詳細闡述差分信號布綫、高頻信號布綫、電源/地平麵處理、過孔的使用、蛇形綫、走綫長度匹配等關鍵技術。 DRC規則的設定與應用: 講解如何根據製造工藝和設計要求,設定閤理的DRC規則,並如何通過DRC檢查發現和修正設計中的潛在錯誤。 第三部分:高級PCB設計技術與信號完整性 高頻高速PCB設計: 探討傳輸綫理論、阻抗控製、串擾抑製、去耦電容的布局優化等,幫助讀者設計滿足高頻信號傳輸要求的産品。 信號完整性(SI)基礎: 介紹信號完整性的概念,包括反射、振鈴、過衝、時序誤差等,以及如何通過PCB設計來改善信號完整性。 電磁兼容性(EMC)設計: 講解EMC的基本原理,介紹PCB設計中常用的EMC防護措施,如地綫分割、濾波、屏蔽等。 多層闆設計與信號層管理: 針對復雜項目,講解多層闆的結構設計、信號層與電源/地層的分配策略。 第四部分:PCB製造流程與質量控製 Gerber文件的生成與檢查: 演示如何生成符閤製造要求的Gerber文件,並介紹常用的Gerber文件查看與校驗工具。 PCB製造工藝概述: 介紹PCB闆材的選擇、層壓工藝、鑽孔、電鍍、阻焊、絲印等基本製造流程。 SMT(Surface Mount Technology)貼片與焊接: 講解SMT貼片的基本流程、元器件的焊接方式、常見焊接問題與解決方法。 AOI(Automated Optical Inspection)與ICT(In-Circuit Test)測試: 介紹PCB成品齣廠前的自動化光學檢測和在綫路測試,以及如何根據測試報告進行問題排查。 PCB可製造性設計(DFM): 強調在設計階段就應考慮製造環節的可行性,分享DFM的最佳實踐,以降低製造成本、提高良率。 第五部分:實戰項目案例分析 本書將通過若乾個不同復雜度的實際項目案例,貫穿以上所有設計與製造環節。這些案例涵蓋瞭通用電子産品、嵌入式係統、小型通信模塊等,旨在讓讀者在實踐中鞏固所學知識,提升解決實際問題的能力。每個案例都將詳細展示從原理圖到PCB輸齣的完整流程,並附帶詳細的設計思路和注意事項。 適用人群 電子工程專業學生: 為即將步入職場的學生提供紮實的PCB設計與製造技能。 初級電子工程師: 幫助快速掌握PCB設計流程,提升設計水平。 産品開發人員: 瞭解PCB設計與製造的關鍵環節,更好地與PCB工程師溝通協作。 創客與硬件愛好者: 為DIY項目提供專業的設計指導,實現創意産品。 結語 《PCB設計與製造實戰》將是您在電子設計領域的得力助手。本書的目標是讓您不僅能夠理解PCB設計與製造的原理,更能夠自信地將其應用於實際工作中,高效、高質量地完成您的電子産品設計項目。我們相信,通過本書的學習,您將能夠精通專業級電路闆從構思到成品的全流程,在電子設計的道路上走得更遠、更穩健。