內容簡介
《電子綫路圖繪製與PCB製作》是“十二五”職業教育國傢規劃教材,經全國職業教育教材審定委員會審定。
《電子綫路圖繪製與PCB製作》適用任務驅動的項目教學法,理論知識與實踐操作相結閤,突齣實用性和技能性。
《電子綫路圖繪製與PCB製作》主要介紹電子綫路圖繪製與印製電路闆設計,包括5個項目:繪製直流穩壓電源電路原理圖、繪製LED流水燈電路原理圖、設計直流穩壓電源印製電路闆、設計LED流水燈印製電路闆、製作倒計時定時器。
《電子綫路圖繪製與PCB製作》最後附有常用元件名稱、封裝對照錶,以及綜閤模擬訓練,具有較強的實用性。
為方便教學,《電子綫路圖繪製與PCB製作》配套PPT課件、操作錄屏、互動練習等教學資源,其中部分資源以二維碼形式在教材中呈現。
《電子綫路圖繪製與PCB製作》適閤作為高等職業院校應用電子技術、通信技術、電氣自動化技術、機電一體化技術等專業的教材,也可以作為電子行業中高級工程技術人員和自學讀者的參考用書。
內頁插圖
目錄
概述
1.常用電子設計自動化軟件介紹
2.Altium Designer 16.1 軟件
3.思考題
項目一 繪製直流穩壓電源電路原理圖
1.1 項目要求
1.2 項目任務
任務一 建立工程與原理圖文件
任務二 原理圖編輯器與圖紙環境設置
任務三 操作原理圖元件庫
任務四 繪製電路原理圖
1.3 知識拓展
知識點一電路原理圖設計流程
知識點二原理圖工具介紹
知識點三原理圖編輯器的係統管理
1.4 項目練習
項目二 繪製LED流水燈電路原理圖
2.1 項目要求
2.2 項目任務
任務一 建立文件和設置圖紙環境
任務二 製作新元件
任務三 製作PCB元件封裝
任務四 LED流水燈電路原理圖繪製
任務五 完成電路編譯檢查及報錶生成
2.3 知識拓展
知識點一 利用嚮導創建元件封裝
知識點二 繪圖工具欄的使用
知識點三 復雜電路的設計
2.4 項目練習
項目三 設計直流穩壓電源印製電路闆
3.1 項目要求
3.2 項目任務
任務一 新建PCB文件
任務二 設定PCB編輯器的環境
任務三 規劃印製電路闆的工作層麵
任務四 直流穩壓電源印製電路闆的布局
3.3 知識拓展
知識點一 印製電路闆基本知識
知識點二 元件布局原則與規則
知識點三 PCB編輯器的“應用程序”工具欄和窗口管理
3.4 項目練習
項目四 設計LED流水燈印製電路闆
4.1 項目要求
4.2 項目任務
任務一 用PCB嚮導功能建立PCB文件
任務二 PCB環境參數設置
任務三 LED流水燈印製電路闆布綫
任務四 設計規則檢查及報錶生成
4.3 知識拓展
知識點一 PCB布綫優化
知識點二 PCB集成元件庫操作
知識點三 印製電路闆文件的CAM輸齣
4.4 項目練習
項目五 製作倒計時定時器
5.1 項目要求
5.2 項目任務
任務一 倒計時定時器電路功能和工作原理
任務二 繪製倒計時定時器電路原理圖
任務三 設計倒計時定時器印製電路闆
任務四 安裝調試倒計時定時器
5.3 知識拓展
知識點 印製電路闆的抗乾擾設計
5.4 項目練習
附錄
附錄1 Altium Designer 16.1 軟件安裝
附錄2 常用SCH元件對照錶
附錄3 常用PCB元件封裝對照錶
附錄4 綜閤模擬訓練一
附錄5 綜閤模擬訓練二
參考文獻
前言/序言
本書是“十二五”職業教育國傢規劃教材,經全國職業教育教材審定委員會審定。
隨著電子工業突飛猛進地發展,電子産品的應用已越來越普遍,對電路設計工作提齣瞭新的要求,電子CAD技術已經廣泛應用於PCB設計與製作中。利用計算機設計軟件能夠快速、高效地進行電子産品的設計與開發,提高産品質量與生産效率,因此掌握計算機設計軟件的使用是非常必要的。
本書從實用角度齣發,介紹瞭電子綫路圖繪製與PCB製作,以及電子CAD行業的新技術。本著“易學、夠用”的原則,本書精選5個項目,以任務驅動的模式編寫,每個項目包含項目要求、項目任務、知識拓展和項目練習,本書以電子設計自動化軟件Altium Designer16.1為載體,介紹Altium Designer16.1軟件的基本組成、文件管理、設計操作環境、常用功能、使用方法與技巧等,具有較強的科學性和實用性。本書的特色與創新如下:
(1)任務驅動,項目導嚮。理論知識與實踐操作相結閤,通過完成項目訓練來達到教學目的。
(2)工學結閤,實用性強。項目設計滿足教學的需要,項目任務來自工廠企業,實現學習與工作的對接。
(3)目標明確,難易適中。項目的安排由簡單到復雜,每個項目中有若乾任務,列齣瞭詳細的操作步驟,兼顧教師教學和學生自學的需求。
(4)符閤國傢職業技能鑒定要求。教學內容與CAD認證考試要求相結閤,使學生在校期間熟練掌握職業知識和技能,實現雙證融通。
(5)培養學生創新實踐能力。通過項目訓練,培養學生發現問題、解決問題的能力,掌握實際電路設計的相關知識。
(6)為方便教學,本書配套PPT課件、操作錄屏、互動練習等教學資源,其中部分資源以二維碼形式在教材中呈現,方便讀者隨時隨地使用移動設備掃描觀看。
建議本書的教學課時為64學時,具體分配見下錶(打*項目可以作為選學內容)。
《電磁波的奧秘:從理論到應用》 簡介 在信息爆炸的時代,無綫通信、雷達探測、醫學成像、能源傳輸等諸多前沿科技都離不開一個共同的基礎——電磁波。電磁波,作為一種神奇的能量傳播形式,以其無形的穿透力和高速的傳播速度,深刻地改變著我們的生活,並不斷推動著科學技術的進步。然而,電磁波的奧秘並非僅僅停留在概念層麵,它蘊含著豐富的物理原理和廣闊的應用前景。本書《電磁波的奧秘:從理論到應用》旨在為讀者揭開電磁波神秘的麵紗,從基礎理論齣發,深入探討其傳播特性、生成機製,並詳細介紹其在現代科技中的多元化應用,帶領讀者構建起對電磁波這一 fundamental 現象的係統性認知。 本書內容緊密圍繞電磁波的理論構建、生成機製、傳播規律以及在不同領域的實際應用展開,力求深入淺齣,既滿足專業人士對嚴謹理論的需求,也為初學者提供清晰易懂的學習路徑。我們不涉及任何關於綫路圖繪製或PCB製作的圖紙、製版流程、元器件選型等具體硬件操作內容。本書的焦點完全集中在電磁波本身,以及如何理解和利用它。 第一章:電磁波的誕生——麥剋斯韋方程組的魅力 本章將從電磁學的基石——麥剋斯韋方程組入手,闡述電磁波的産生原理。我們將深入剖析四個基本方程(高斯磁定律、高斯電定律、法拉第電磁感應定律、安培-麥剋斯韋定律)是如何巧妙地將電場和磁場聯係在一起,並預示瞭電磁波的存在。通過對這些方程的推導和解釋,讀者將理解為何變化的電場會産生磁場,而變化的磁場又會産生電場,這種交替演化的過程正是電磁波得以産生的根本原因。我們將討論電磁場的散度和鏇度,以及它們在電磁波傳播中的作用。同時,還會簡要介紹赫茲等早期科學傢通過實驗驗證電磁波存在的曆史意義,讓讀者體會到理論預言到實驗證實的神奇過程。本章將重點聚焦於電磁場的數學描述和方程的物理意義,而非任何實際的電路連接或物理元件的布局。 第二章:電磁波的傳播——速度、方嚮與極化 一旦電磁波産生,它們將如何在空間中傳播?本章將深入探討電磁波的傳播特性。我們將從波動的基本概念齣發,介紹電磁波的速度,即光速(c),以及它在不同介質中的變化。通過對波動方程的分析,我們將理解電磁波的傳播方嚮是由其電場和磁場的方嚮決定的。更重要的是,本章將詳細介紹電磁波的極化現象。我們將區分綫極化、圓極化和橢圓極化,並解釋不同極化方式對電磁波應用的影響。讀者將瞭解極化如何影響信號的接收和傳輸效率,例如在天綫設計中如何利用極化匹配來增強信號強度。此外,我們還將探討電磁波在自由空間、導體錶麵以及不同介質界麵傳播時可能遇到的反射、摺射和衍射現象,並用惠更斯原理等經典理論進行解釋,從而為理解雷達、無綫通信等應用打下堅實基礎。本章內容將完全側重於電磁波的數學模型和物理行為,絕不涉及任何關於信號産生或傳輸的硬件實現細節。 第三章:不同頻段的電磁波——從無綫電波到伽馬射綫 電磁波的頻譜是極其廣闊的,涵蓋瞭從低頻的無綫電波到高能的伽馬射綫。本章將對電磁波譜進行係統性的梳理和介紹,重點關注不同頻段電磁波的特性及其對應的應用領域。我們將從無綫電波開始,介紹其在廣播、電視、移動通信、Wi-Fi等領域的廣泛應用,並探討不同無綫電頻段(如AM、FM、微波)的特性差異。接著,我們將進入紅外綫領域,瞭解其在熱成像、遙控、光縴通信中的作用。可見光部分將重點介紹顔色、光譜以及其在照明、顯示技術中的應用。紫外綫則會涉及其殺菌消毒、熒光效應等特性。X射綫和伽馬射綫作為高能電磁波,我們將介紹其在醫學成像(如X光片、CT掃描)、癌癥治療以及天體物理學研究中的重要地位。本章旨在讓讀者對不同電磁波的能量、波長、頻率及其引發的現象有直觀的認識,並瞭解它們在自然界和人類社會中的不同角色。本章將專注於電磁波的物理特性和應用場景,不涉及任何電路設計或硬件製造。 第四章:電磁波的生成機製——振蕩與輻射 本章將深入探討電磁波是如何被“製造”齣來的。我們將從電荷的運動齣發,解釋為何隻有加速運動的電荷纔能輻射齣電磁波。通過對不同電荷運動狀態的分析,如靜止電荷、勻速運動電荷和加速運動電荷,我們將明確電磁輻射的必要條件。我們將重點介紹周期性變化的電流,即振蕩電流,是産生電磁波的根本。例如,天綫中的振蕩電流如何通過感應電場和磁場,並將能量以電磁波的形式嚮外輻射齣去。我們將討論天綫的輻射阻抗、方嚮性圖和效率等概念,但僅僅是從理論層麵理解其作為電磁波發射體的功能,而不涉及任何實際的天綫製作和電路連接。同時,我們還會簡要介紹非周期性變化的電流(如脈衝信號)如何産生瞬時電磁輻射。本章將集中於電磁波的産生原理,其數學模型和物理機製,絕不觸及任何實際的電子元件的布綫或焊接。 第五章:電磁波的相互作用——吸收、透射與散射 當電磁波遇到物質時,會發生怎樣的相互作用?本章將詳細闡述電磁波與物質的幾種主要相互作用方式。我們將首先介紹電磁波的吸收現象,解釋物質如何吸收電磁波的能量,並將其轉化為熱能或其他形式的能量,例如微波爐加熱食物的原理。接著,我們將討論電磁波的透射,即電磁波穿過物質的能力,並解釋材料的介電常數和磁導率如何影響其透射特性,例如玻璃對可見光的透射。然後,我們將重點講解電磁波的散射,即電磁波在傳播過程中遇到不均勻介質時嚮不同方嚮偏離的現象,例如天空呈現藍色的瑞利散射,以及在雷達係統中利用散射來探測目標。我們還將討論當電磁波遇到導體時發生的反射,以及在光學和射電天文學中利用反射原理的例子。這些相互作用的理解是深入理解電磁波應用的關鍵。本章內容純粹是關於電磁波與介質的物理交互,不包含任何硬件製作或組裝的細節。 第六章:電磁波在通信領域的應用——無處不在的信號 通信是電磁波最核心、最廣泛的應用之一。本章將深入探討電磁波在各種通信係統中的角色。我們將從基礎的無綫電廣播和電視信號傳輸開始,講解載波的概念以及如何通過調製(調幅AM、調頻FM、調相PM)將信息疊加到載波上進行遠距離傳輸。隨後,我們將聚焦於現代移動通信技術,如2G、3G、4G、5G,介紹它們如何利用不同的頻段和先進的調製解調技術實現高速、可靠的語音和數據通信。Wi-Fi技術也將被詳細介紹,闡述其如何在短距離內提供無綫網絡連接。此外,我們還將探討衛星通信、藍牙技術以及無綫傳感網絡等,揭示電磁波如何構建起一個互聯互通的世界。本章將側重於通信原理、信號的編碼與解碼、傳輸效率等理論,以及不同通信係統對電磁波特性的利用,完全不涉及任何信號産生、接收或處理的具體電子設備製作。 第七章:電磁波在探測與成像領域的應用——洞察未見之物 電磁波以其穿透力和對不同物質的不同響應,成為瞭強大的探測和成像工具。本章將詳細介紹電磁波在這些領域的應用。我們將首先介紹雷達係統,解釋它如何通過發射電磁波並接收迴波來探測目標的位置、速度和形態,以及在氣象、航空、軍事等領域的應用。然後,我們將深入醫學成像領域,講解X射綫成像(X光片、CT)、核磁共振成像(MRI)以及超聲波成像(盡管超聲波是機械波,但其成像原理與電磁波成像有共通之處,為便於理解,在此作為對比提及,但重點仍是電磁波成像)的原理,揭示它們如何利用電磁波的特性來“看見”人體內部的結構。此外,我們還將探討紅外熱成像技術在安防、工業檢測和科學研究中的應用,以及射電天文學如何利用射電望遠鏡接收來自宇宙深處的電磁波信號,揭示宇宙的奧秘。本章聚焦於電磁波與被探測對象的相互作用,以及如何通過分析接收到的信號來獲取信息,不包含任何硬件設備的圖紙、製作方法或組件選擇。 第八章:電磁波在能源與醫療領域的應用——賦能現代生活 除瞭通信和探測,電磁波還在能源傳輸和醫療領域發揮著不可或缺的作用。本章將重點介紹這些應用。我們將探討無綫能量傳輸技術,從近場感應式到遠場輻射式,分析其原理、效率和潛在的挑戰,以及其在消費電子、電動汽車充電等領域的應用前景。在醫療領域,我們將詳細介紹電磁波在治療中的應用,例如利用微波加熱來治療腫瘤(微波消融),利用X射綫進行放射治療,以及利用激光在外科手術中的應用(激光手術)。此外,我們還會提及電磁場在生物體內的作用,以及相關的研究進展。本章將深入理解電磁波如何被用於傳遞能量和實現治療目的,其核心是能量的轉化和利用,與具體的電路搭建和PCB製作無關。 第九章:電磁波安全與防護——理解與應對 隨著電磁波應用的日益廣泛,公眾對於電磁波的安全性也日益關注。本章將從科學的角度齣發,對電磁波的生物效應進行客觀的評估。我們將介紹目前主流的科學研究結論,探討非電離輻射(如射頻、微波)和電離輻射(如X射綫、伽馬射綫)對人體可能産生的影響,並區分它們之間的關鍵差異。我們將引用權威機構(如世界衛生組織WHO)的指南和建議,介紹電磁場暴露的標準和限值。同時,我們還將探討一些常見的誤區和傳言,幫助讀者建立科學的認知。本章的內容旨在提供一個理性、科學的視角來理解電磁波的安全性,以及在必要時如何采取適當的防護措施,例如閤理使用電子設備、瞭解設備的安全認證等,而絕不涉及任何與電子設備設計或製造相關的技術細節。 第十章:未來展望——電磁波的新邊界 電磁波的研究和應用從未停止探索的腳步。本章將展望電磁波領域的未來發展趨勢。我們將探討新興的電磁波技術,例如太赫茲技術在安檢、通信和科學研究中的潛力,以及其獨特的光譜特性。我們還將關注電磁波在量子通信、超材料(metamaterials)等前沿領域的應用,這些材料能夠以全新的方式操控電磁波,為實現前所未有的功能提供可能。此外,我們還將討論電磁波與人工智能、大數據等技術的融閤,如何催生齣更智能、更高效的係統。本章旨在激發讀者對電磁波未來發展的想象和興趣,鼓勵對該領域進行更深入的探索。本書的結尾將不會提及任何關於電路闆布局、焊接技術或元器件購買的建議,而是聚焦於電磁波理論和應用的未來圖景。 《電磁波的奧秘:從理論到應用》是一本麵嚮廣泛讀者的科普與專業讀物。無論您是電子工程、通信工程、物理學等相關專業的學生,還是對電磁波現象充滿好奇的愛好者,亦或是希望深入瞭解現代科技背後原理的讀者,都能從中受益。本書將為您開啓一扇通往電磁波奇妙世界的大門,讓您在理解其奧秘的同時,也能感受到它為人類文明進步帶來的無限可能。