硬件電路設(shè)計(jì)與電子工藝基礎(chǔ)

目 錄
第1章 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)概論 1
1．1 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本工作流程 1
1．2 分析設(shè)計(jì)任務(wù)、查找參考方案、擬定初步設(shè)計(jì)方案 2
1．3 單元電路仿真及系統(tǒng)集成仿真 2
1．4 設(shè)計(jì)電路PCB 4
1．5 元器件選型 5
1．6 加工、制作電路PCB 6
1．7 電路的裝配、焊接及調(diào)試 6
1．8 修改、升級(jí)原先的設(shè)計(jì)方案，整理并完成設(shè)計(jì)文檔 6
第2章 電子元器件的分類、功能及選型 7
2．1 元器件的分類、參數(shù)及封裝 7
2．1．1 元器件的參數(shù)標(biāo)稱值 7
2．1．2 元器件的型號(hào)及參數(shù)標(biāo)注 9
2．2 電阻器 13
2．2．1 電阻器的常見類型 14
2．2．2 電阻器的主要參數(shù) 16
2．2．3 電阻器的串聯(lián)與并聯(lián) 17
2．2．4 電阻器的選型 19
2．2．5 排阻 20
2．2．6 保險(xiǎn)管 21
2．2．7 熔斷電阻 22
2．2．8 敏感電阻 23
2．3 電位器 26
2．3．1 電位器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理 27
2．3．2 電位器的基本工作電路 27
2．3．3 常用電位器的分類 28
2．3．4 電位器的主要參數(shù) 32
2．3．5 電位器的選型 34
2．4 電容器 35
2．4．1 電容器的功能概述 36
2．4．2 電容器的主要種類 36
2．4．3 電容器的主要參數(shù) 44
2．4．4 電容器的串聯(lián)與并聯(lián) 46
2．4．5 電容器的選型 47
2．5 電感器 49
2．5．1 電感器的結(jié)構(gòu) 49
2．5．2 電感器的主要參數(shù) 52
2．5．3 電感器的串聯(lián)與并聯(lián) 55
2．5．4 常用電感器 56
2．5．5 電感器選型及注意事項(xiàng) 58
2．6 變壓器 58
2．6．1 變壓器的種類、特性及設(shè)計(jì) 59
2．6．2 變壓器的主要參數(shù) 59
2．6．3 變壓器的主要分類 60
2．7 晶振 62
2．7．1 無源晶振 62
2．7．2 有源晶振 63
2．7．3 常用的晶振頻率 63
2．8 電聲器件 63
2．8．1 麥克風(fēng) 63
2．8．2 揚(yáng)聲器 65
2．8．3 蜂鳴器 66
2．9 半導(dǎo)體二極管 67
2．9．1 二極管的結(jié)構(gòu)工藝及封裝 67
2．9．2 二極管的分類 68
2．9．3 二極管的參數(shù)及選型 71
2．9．4 二極管使用時(shí)的注意事項(xiàng) 71
2．10 發(fā)光二極管 72
2．10．1 LED的外形特征 72
2．10．2 LED應(yīng)用電路 72
2．11 三極管（雙極型晶體管） 73
2．11．1 三極管的常見類型 74
2．11．2 三極管型號(hào)的識(shí)別 75
2．11．3 三極管的選用原則及注意事項(xiàng) 75
2．12 場(chǎng)效應(yīng)管 75
2．12．1 場(chǎng)效應(yīng)管的分類 76
2．12．2 MOSFET的正確使用 76
2．13 集成芯片 76
2．13．1 常用集成芯片的基本分類及使用 77
2．13．2 集成芯片的型號(hào)命名規(guī)則 77
2．13．3 常用集成芯片的封裝及引腳排列規(guī)律 78
2．13．4 集成芯片的正確使用 79
2．14 接插件 80
2．14．1 排針與排插 81
2．14．2 排針與杜邦線 81
2．14．3 接插件的防呆工藝 82
2．14．4 集成芯片插座 82
2．14．5 其他常用接插件 84
2．15 開關(guān)與繼電器 84
2．15．1 翻轉(zhuǎn)開關(guān) 85
2．15．2 自復(fù)位按鈕 88
2．15．3 電磁繼電器 89
2．15．4 開關(guān)的機(jī)械抖動(dòng)與消抖 91
習(xí)題 93
第3章 模擬電路功能模塊設(shè)計(jì) 94
3．1 模擬電路設(shè)計(jì)概述 94
3．1．1 模擬電路的基本結(jié)構(gòu) 94
3．1．2 模擬電路的發(fā)展趨勢(shì) 95
3．2 集成運(yùn)放基礎(chǔ) 96
3．2．1 集成運(yùn)放電路的實(shí)用分析方法及步驟 96
3．2．2 集成運(yùn)放的電源供電 96
3．2．3 集成運(yùn)放的輸出調(diào)零 97
3．2．4 集成運(yùn)放的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力 98
3．3 電壓放大及轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 99
3．3．1 同相比例運(yùn)算放大電路 99
3．3．2 同相交流放大電路 100
3．3．3 反相比例運(yùn)算放大電路 101
3．3．4 反相交流放大電路 102
3．3．5 交流信號(hào)分配電路 102
3．3．6 反相加法電路 103
3．3．7 差動(dòng)減法電路 103
3．3．8 儀表放大器電路 105
3．3．9 反相積分電路 106
3．3．10 反相微分電路 106
3．3．11 峰值檢測(cè)電路 107
3．3．12 精密整流電路 108
3．3．13 電流-電壓轉(zhuǎn)換電路 109
3．3．14 電壓-電流轉(zhuǎn)換電路 110
3．4 電壓比較器電路設(shè)計(jì) 111
3．4．1 單限電壓比較 111
3．4．2 遲滯電壓比較 113
3．4．3 窗口電壓比較 114
3．5 功率放大電路設(shè)計(jì) 115
3．5．1 OTL功放 115
3．5．2 OCL功放 116
3．5．3 BTL功放 117
3．6 有源濾波電路設(shè)計(jì) 118
3．6．1 濾波電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 119
3．6．2 低通濾波電路（LPF） 122
3．6．3 高通濾波電路（HPF） 123
3．6．4 帶通濾波電路（BPF） 123
3．6．5 帶阻濾波電路（BEF） 124
3．7 波形發(fā)生器電路設(shè)計(jì) 125
3．7．1 正弦波振蕩電路 125
3．7．2 矩形波振蕩電路 127
3．7．3 三角波發(fā)生電路 128
3．8 晶體管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 129
3．8．1 晶體管反相驅(qū)動(dòng)電路 129
3．8．2 功率負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路 130
習(xí)題 130
第4章 數(shù)字電路單元設(shè)計(jì) 131
4．1 CMOS邏輯門 131
4．1．1 邏輯門的特殊類型 132
4．1．2 邏輯門的等效替換 133
4．1．3 提高CMOS邏輯門的驅(qū)動(dòng)能力 134
4．2 組合邏輯電路設(shè)計(jì) 134
4．2．1 二進(jìn)制譯碼器74HC138 135
4．2．2 顯示譯碼器 137
4．2．3 數(shù)值比較器74HC85 139
4．2．4 數(shù)據(jù)選擇器74HC151 140
4．3 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì) 142
4．3．1 同步計(jì)數(shù)器74HC160/161 142
4．3．2 可逆計(jì)數(shù)器74HC192/193 143
4．3．3 計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián) 144
4．4 移位寄存器設(shè)計(jì) 144
4．4．1 串入-串/并出8位移位寄存器74HC164 145
4．4．2 串入-并出8位移位寄存器74HC595 145
4．4．3 串/并入-串出8位移位寄存器74HC165、74HC166 146
4．4．4 雙向4位移位寄存器74HC194 147
4．4．5 十進(jìn)制脈沖分配器CD4017 149
4．5 鎖存器設(shè)計(jì) 150
4．6 觸發(fā)器設(shè)計(jì) 151
4．7 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器設(shè)計(jì) 152
4．7．1 不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 152
4．7．2 可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 153
4．8 多諧振蕩電路設(shè)計(jì) 154
4．8．1 CD4047構(gòu)成多諧振蕩電路 154
4．8．2 CD4060構(gòu)成多諧振蕩/分頻電路 154
4．8．3 邏輯門構(gòu)成多諧振蕩電路 155
4．8．4 采用晶振的多諧振蕩電路 157
4．9 模擬開關(guān)設(shè)計(jì) 159
4．9．1 4路雙向模擬開關(guān)74HC4066 159
4．9．2 單8/雙4路模擬開關(guān)ADG608/609 160
4．10 555定時(shí)器設(shè)計(jì) 161
4．10．1 多諧振蕩電路設(shè)計(jì) 161
4．10．2 單穩(wěn)態(tài)電路設(shè)計(jì) 162
4．10．3 施密特觸發(fā)器設(shè)計(jì) 163
習(xí)題 163
第5章 電源電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 164
5．1 線性直流電源電路設(shè)計(jì) 164
5．1．1 整流電路 164
5．1．2 濾波電路 167
5．1．3 電壓基準(zhǔn)TL431 168
5．1．4 串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源電路 169
5．1．5 固定電壓集成穩(wěn)壓芯片 169
5．1．6 電壓可調(diào)集成穩(wěn)壓芯片 170
5．1．7 低壓差LDO集成穩(wěn)壓電路 170
5．2 開關(guān)電源電路 171
5．2．1 降壓型BUCK電路 171
5．2．2 升壓型BOOST電路 172
5．2．3 負(fù)電源轉(zhuǎn)換電路 173
5．3 電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 174
5．4 電池 174
5．4．1 堿性電池、碳性電池 174
5．4．2 鎳氫電池、鎳鎘電池 175
5．4．3 鉛蓄電池 175
5．4．4 一次性鋰電池 175
5．4．5 可充電鋰電池 176
5．4．6 銀鋅電池 176
5．4．7 太陽能電池 176
習(xí)題 176
第6章 電路設(shè)計(jì)與軟件仿真 177
6．1 Multisim仿真軟件基本操作 177
6．1．1 軟件使用須知 177
6．1．2 軟件操作界面 177
6．1．3 仿真元器件庫 180
6．1．4 虛擬仿真儀器庫 183
6．2 模擬電路的仿真 184
6．2．1 電氣連線、電氣節(jié)點(diǎn)的放置與刪除 185
6．2．2 電源、信號(hào)源、參考地的設(shè)置 185
6．2．3 虛擬示波器的設(shè)置 187
6．2．4 虛擬萬用表的設(shè)置 192
6．2．5 電位器的參數(shù)調(diào)整 193
6．2．6 模擬電路的仿真、調(diào)試 193
6．3 數(shù)字電路的仿真 194
6．3．1 數(shù)字集成芯片 194
6．3．2 時(shí)鐘源、電源及數(shù)字地 194
6．3．3 虛擬邏輯分析儀 195
6．3．4 虛擬函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 196
6．3．5 運(yùn)行數(shù)字電路仿真 197
6．3．6 繪制總線 198
6．3．7 按鈕與開關(guān)在數(shù)字電路中的應(yīng)用 200
6．4 子電路的創(chuàng)建 202
6．4．1 子電路的創(chuàng)建 202
6．4．2 搭建子電路的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu) 202
6．4．3 子電路輸入/輸出端口設(shè)定 203
6．4．4 調(diào)用子電路完成電路的仿真 203
習(xí)題 204
第7章 計(jì)算機(jī)輔助電路PCB設(shè)計(jì) 205
7．1 印制電路板設(shè)計(jì)概述 205
7．1．1 PCB的演變歷史 205
7．1．2 PCB設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求 205
7．1．3 基于Altium Designer的PCB設(shè)計(jì)流程 206
7．2 電路原理圖設(shè)計(jì) 206
7．2．1 創(chuàng)建并保存PCB工程、原理圖設(shè)計(jì)文件 207
7．2．2 加載原理圖庫文件 210
7．2．3 原理圖庫元器件在繪圖工作區(qū)中的操作 213
7．2．4 電氣連線 221
7．3 設(shè)計(jì)PCB 224
7．3．1 PCB設(shè)計(jì)流程 224
7．3．2 新建PCB文件 224
7．3．3 PCB的長度計(jì)量單位 227
7．3．4 PCB板外框的規(guī)劃設(shè)計(jì) 227
7．3．5 將電路原理圖導(dǎo)入PCB設(shè)計(jì)文件 229
7．3．6 元器件在PCB中的布局 231
7．3．7 設(shè)定PCB的布線規(guī)則 234
7．3．8 對(duì)PCB進(jìn)行電氣布線 238
7．4 編輯原理圖庫元器件 245
7．4．1 新建原理圖庫文件 245
7．4．2 創(chuàng)建并編輯原理圖庫元器件 246
7．4．3 修改并編輯系統(tǒng)自帶的原理圖庫元器件 251
7．5 創(chuàng)建PCB封裝庫元器件 253
7．5．1 新建并保存PCB庫文件 253
7．5．2 PCB封裝庫元器件的創(chuàng)建流程 254
7．5．3 加載自制的PCB封裝庫文件 257
習(xí)題 257
第8章 電路PCB加工及制作工藝 258
8．1 PCB制板工藝概述 258
8．1．1 敷銅板 258
8．1．2 電路PCB 259
8．2 絲網(wǎng)印刷制板工藝 261
8．2．1 單層PCB的絲網(wǎng)印刷工藝 261
8．2．2 雙層PCB的絲網(wǎng)印刷工藝 262
8．2．3 多層PCB的絲網(wǎng)印刷工藝 262
8．3 手繪制板工藝 262
8．3．1 鴨嘴筆手繪制板工藝 262
8．3．2 手繪制板工藝的應(yīng)用范圍及局限性 263
8．4 紫外曝光制板工藝 263
8．5 雕刻制板工藝 264
8．5．1 手工雕刻PCB制板工藝 264
8．5．2 機(jī)械雕刻PCB制板工藝 265
8．5．3 激光雕刻PCB制板工藝 265
8．6 熱轉(zhuǎn)印PCB制板工藝 265
8．6．1 熱轉(zhuǎn)印PCB制板工藝的特點(diǎn) 265
8．6．2 針對(duì)熱轉(zhuǎn)印工藝對(duì)PCB板圖進(jìn)行修改 266
8．6．3 熱轉(zhuǎn)印PCB制板工藝的基本流程 267
8．7 金屬墨滴PCB制板工藝 273
習(xí)題 273
第9章 元器件裝配、焊接及拆焊工藝 274
9．1 裝配工藝 274
9．1．1 直插元器件在PCB中的插裝 274
9．1．2 元器件插裝前的準(zhǔn)備工作 277
9．1．3 元器件插裝過程中的典型故障 279
9．2 常規(guī)電子焊接工藝 280
9．2．1 電子焊接工藝概述 280
9．2．2 常用焊接工藝的分類 280
9．2．3 錫焊的原理及基本條件 281
9．2．4 焊料 283
9．2．5 助焊劑 285
9．2．6 電烙鐵 286
9．2．7 其他焊接輔助工具 292
9．2．8 手工焊接工藝 298
9．2．9 特殊元器件的焊接工藝 303
9．3 拆焊工藝 304
9．3．1 毀壞式拆焊工藝 304
9．3．2 手工逐點(diǎn)拆焊工藝 304
9．3．3 局部集中加熱拆焊工藝 307
9．3．4 拆焊工藝的特點(diǎn) 307
9．4 表面貼裝焊接工藝 308
9．4．1 貼片元器件的特點(diǎn) 308
9．4．2 貼片元器件的手工焊接及拆焊工藝 309
習(xí)題 313
第10章 元器件參數(shù)測(cè)試、質(zhì)量檢測(cè)及等效代換 314
10．1 電阻類元器件的測(cè)量與測(cè)試 314
10．1．1 固定電阻的檢測(cè) 314
10．1．2 固定電阻的故障判別及其替換 316
10．1．3 熔斷電阻器的檢測(cè) 316
10．1．4 敏感電阻的檢測(cè) 317
10．1．5 電位器的檢測(cè) 317
10．2 電容器的測(cè)量與測(cè)試 318
10．2．1 使用數(shù)字萬用表對(duì)電容器進(jìn)行參數(shù)測(cè)試 318
10．2．2 使用模擬萬用表對(duì)電容器進(jìn)行性能評(píng)估及故障檢測(cè) 319
10．2．3 電容器的故障類型及判別方法 320
10．2．4 采用觀察法識(shí)別電容器故障 320
10．2．5 電容器的等效代換原則 321
10．3 電感器與工頻變壓器的檢測(cè) 321
10．3．1 電感器的故障類型及檢測(cè) 321
10．3．2 工頻變壓器的檢測(cè) 322
10．3．3 工頻變壓器的主要故障及維修 323
10．4 二極管的識(shí)別與測(cè)試 323
10．4．1 利用數(shù)字萬用表的二極管擋測(cè)試普通二極管 323
10．4．2 利用模擬萬用表的歐姆擋測(cè)試普通二極管 324
10．4．3 穩(wěn)壓二極管的檢測(cè) 324
10．4．4 LED的檢測(cè) 324
10．4．5 橋堆的檢測(cè) 325
10．5 三極管的引腳識(shí)別及質(zhì)量檢測(cè) 325
10．5．1 三極管的引腳排列規(guī)律 325
10．5．2 雙極型三極管的檢測(cè) 326
10．5．3 MOSFET場(chǎng)效應(yīng)管的檢測(cè) 327
10．6 集成芯片的測(cè)試 327
10．7 駐極體麥克風(fēng)的簡單性能檢測(cè) 328
10．8 開關(guān)類元器件的檢測(cè) 328
習(xí)題 328
第11章 電路系統(tǒng)調(diào)試工藝 329
11．1 電路系統(tǒng)調(diào)試人員需要具備的基本技能 329
11．2 常用的電路系統(tǒng)調(diào)試儀器儀表 330
11．3 電路系統(tǒng)調(diào)試的基本步驟 331
11．3．1 預(yù)檢查 331
11．3．2 通電調(diào)試 332
11．3．3 整機(jī)聯(lián)調(diào) 334
11．4 電路調(diào)試過程中的常見故障排查 334
11．4．1 觀察法 335
11．4．2 測(cè)量法 336
11．4．3 替換法 337
習(xí)題 338
第12章 電子電路課程設(shè)計(jì)示例 339
12．1 電子電路課程設(shè)計(jì)概述 339
12．2 電子電路課程設(shè)計(jì)示例 340
12．3 電子電路課程設(shè)計(jì)的總結(jié)與展望 346
習(xí)題 346
附錄A 模擬電路常用元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳排列 347
附錄B 常用數(shù)字集成邏輯電路的型號(hào)及功能 348
附錄C 元器件常見封裝前綴的含義及尺寸 350
附錄D 常用穩(wěn)壓二極管的標(biāo)稱穩(wěn)壓值 351
附錄E 元器件單位的數(shù)量級(jí)標(biāo)識(shí) 352
附錄F Altium Designer軟件中的常用原理圖庫元器件 353
附錄G 常用元器件在Altium Designer軟件中的封裝參數(shù)（單位：mil） 355
參考文獻(xiàn)及網(wǎng)站資源 358