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硬件电路设计与电子工艺基础(第2版)——零基础电子技术课程设计
作   译   者:曹文,贾鹏飞,杨超 出 版 日 期:2019-04-01
出   版   社:电子工业出版社 维   护   人:王晓庆 

图书简介:

本书围绕“电路设计”“电子工艺”两个并重的关键词,本着够用、实用、易用的原则,贯穿完整的硬件电路设计、仿真、制作、装接、调试流程,带动读者循序渐进地学习相关知识与技能,达到拓展知识面、提升工程实践...
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    图书详情

    ISBN:9787121350931

    开 本:16开

    印 张:19.75

    版 次:01-01

    页 数:316

    字 数:570.0

    内容简介

    本书围绕“电路设计”“电子工艺”两个并重的关键词,本着够用、实用、易用的原则,贯穿完整的硬件电路设计、仿真、制作、装接、调试流程,带动读者循序渐进地学习相关知识与技能,达到拓展知识面、提升工程实践能力的目的,也为后续更专业的学习夯实基础。 全书共14章,主要包括:电子系统设计概论,电子元器件的分类、功能及选型,模拟电路功能模块设计,数字电路单元设计,电源电路设计基础,电路设计与软件仿真,计算机辅助电路PCB设计,PCB加工及制作工艺,元器件装配、焊接及拆焊工艺,元器件参数测试、质量检测及等效代换,电路系统调试工艺,模拟电路课程设计示例,数字电路课程设计示例,电源电路课程设计示例等。作为一个从理论到实践再到创新的学习、训练体系,本书与电路、模电、数电、电工学等基础课程形成紧密互补的依托关系,同时为传统的电路、电子、电工实验注入一股开放、创新、强化的新鲜力量。本书提供配套电子课件、习题解答、授课视频、器件文档等丰富教学资源。

    本书目录

    目    录
     
    第1章  电子系统设计概论	1
    1.1  电子系统设计的基本工作流程	1
    1.2  分设计任务、查找参考方案、初步拟定设计方案	2
    1.3  单元电路仿真及系统集成仿真	2
    1.4  设计电路PCB	4
    1.5  元器件选型	5
    1.6  加工、制作电路PCB	6
    1.7  电路的装配、焊接及调试	6
    1.8  修改、升级原有设计方案,整理并完成设计文档	6
    1.9  电子电路课程设计概述	6
    习题	7
    第2章  电子元器件的分类、功能及选型	8
    2.1  元器件分类、参数及封装	8
    2.1.1  元器件的参数标称值	8
    2.1.2  元器件的型号及参数标注	9
    2.2  电阻	13
    2.2.1  常见的电阻类型	13
    2.2.2  电阻的参数及选型	15
    2.2.3  电阻的串联与并联	16
    2.2.4  排阻	17
    2.2.5  保险管	18
    2.2.6  敏感电阻	19
    2.3  电位器	21
    2.3.1  电位器的内部结构及工作原理	21
    2.3.2  电位器的基本工作电路	22
    2.3.3  常用电位器的分类	22
    2.3.4  电位器的参数及选型	25
    2.4  电容	27
    2.4.1  电容的功能	28
    2.4.2  常见的电容类型	28
    2.4.3  电容的参数及选型	33
    2.4.4  电容的串联与并联	35
    2.5  电感	36
    2.5.1  电感的结构	37
    2.5.2  电感的主要参数	40
    2.5.3  电感的串联与并联	41
    2.5.4  常用电感	42
    2.6  变压器	44
    2.6.1  变压器的种类、特性及设计	44
    2.6.2  变压器的参数	44
    2.6.3  变压器的分类	45
    2.7  晶振	46
    2.7.1  无源晶振	47
    2.7.2  有源晶振	47
    2.7.3  常用的晶振频率	48
    2.8  电声器件	48
    2.8.1  麦克风	48
    2.8.2  扬声器	49
    2.8.3  蜂鸣器	50
    2.9  半导体二极管	51
    2.9.1  二极管的结构工艺及封装	51
    2.9.2  二极管的分类	52
    2.9.3  二极管的参数及选型	55
    2.10  发光二极管	56
    2.10.1  LED的外形特征	56
    2.10.2  LED应用电路	56
    2.11  三极管(双极型晶体管)	57
    2.11.1  三极管的常见类型	58
    2.11.2  三极管型号的识别	58
    2.11.3  三极管的选用原则及注意事项	58
    2.12  场效应管	59
    2.12.1  场效应管的分类	59
    2.12.2  MOSFET的正确使用	59
    2.13  集成芯片	59
    2.13.1  常用集成芯片的基本分类及使用	60
    2.13.2  集成芯片的型号命名规则	60
    2.13.3  常用集成芯片的封装及引脚排列规律	61
    2.13.4  集成芯片的正确使用	62
    2.14  接插件	63
    2.14.1  排针与排插	64
    2.14.2  排针与杜邦线	64
    2.14.3  接插件的防呆设计	65
    2.14.4  集成芯片插座	65
    2.14.5  其他常用接插件	67
    2.15  开关与继电器	67
    2.15.1  翻转开关	67
    2.15.2  自复位按钮	71
    2.15.3  电磁继电器	72
    2.15.4  开关的机械抖动与消抖	73
    习题	75
    第3章  模拟电路功能模块设计	76
    3.1  模拟电路的典型结构	76
    3.2  集成运放基础	77
    3.2.1  集成运放电路的实用分析方法及步骤	77
    3.2.2  集成运放的电源供电	77
    3.2.3  集成运放的输出调零	78
    3.2.4  集成运放的负载驱动能力	79
    3.3  电压放大及转换电路设计	79
    3.3.1  同相比例运算放大电路	79
    3.3.2  同相交流放大电路	80
    3.3.3  反相比例运算放大电路	81
    3.3.4  反相交流放大电路	81
    3.3.5  交流信号分配电路	82
    3.3.6  反相加法电路	82
    3.3.7  差动减法电路	83
    3.3.8  仪表放大器电路	84
    3.3.9  反相积分电路	84
    3.3.10  反相微分电路	85
    3.3.11  峰值检测电路	85
    3.3.12  精密整流电路	86
    3.3.13  电流-电压转换电路	87
    3.3.14  电压-电流转换电路	87
    3.4  电压比较器电路设计	88
    3.4.1  单限电压比较	88
    3.4.2  迟滞电压比较	90
    3.4.3  窗口电压比较	91
    3.5  功率放大电路设计	92
    3.5.1  OTL功放	92
    3.5.2  OCL功放	93
    3.5.3  BTL功放	94
    3.6  波形发生器电路设计	94
    3.6.1  正弦波振荡电路	94
    3.6.2  矩形波振荡电路	96
    3.6.3  矩形波-三角波振荡电路	97
    3.7  晶体管驱动电路设计	98
    3.7.1  NPN管实现信号反相	98
    3.7.2  NPN型三极管功率负载驱动电路	98
    3.7.3  PNP型三极管功率负载驱动电路	99
    3.7.4  H桥驱动电路	99
    3.8  有源滤波电路设计	99
    3.8.1  滤波电路的计算机辅助设计	100
    3.8.2  低通滤波电路(LPF)	102
    3.8.3  高通滤波电路(HPF)	103
    3.8.4  带通滤波电路(BPF)	104
    3.8.5  带阻滤波电路(BEF)	104
    习题	105
    第4章  数字电路单元设计	106
    4.1  CMOS逻辑门	106
    4.1.1  逻辑门等效替换、多余引脚的处理	107
    4.1.2  提高CMOS逻辑门的驱动能力	108
    4.2  集成组合逻辑器件的设计应用	108
    4.2.1  二进制译码器74HC138	108
    4.2.2  显示译码器	110
    4.2.3  数值比较器74HC85	112
    4.2.4  数据选择器74HC151	113
    4.3  计数器电路设计	114
    4.3.1  同步计数器74HC160/161	114
    4.3.2  可逆计数器74HC192/193	115
    4.3.3  计数器的级联扩展设计	115
    4.4  移位寄存器电路设计	116
    4.4.1  74HC164	116
    4.4.2  74HC595	117
    4.4.3  74HC165与74HC166	117
    4.4.4  74HC194	118
    4.4.5  CD4017	120
    4.5  锁存器设计	121
    4.6  触发器设计	122
    4.7  单稳态触发器设计	123
    4.7.1  不可重复触发单稳态触发器	123
    4.7.2  可重复触发单稳态触发器	124
    4.8  多谐振荡电路设计	124
    4.8.1  CD4047构成多谐振荡电路	124
    4.8.2  CD4060构成多谐振荡/分频电路	124
    4.8.3  逻辑门构成多谐振荡电路	125
    4.8.4  采用晶振的多谐振荡电路	127
    4.9  模拟开关设计	129
    4.9.1  4路双向模拟开关74HC4066	129
    4.9.2  单8/双4路模拟开关ADG608/609	130
    4.10  555定时器设计	130
    4.10.1  多谐振荡电路设计	130
    4.10.2  单稳态电路设计	131
    4.10.3  施密特触发器设计	132
    习题	133
    第5章  电源电路设计基础	134
    5.1  线性直流电源电路设计	134
    5.1.1  整流电路	134
    5.1.2  滤波电路	136
    5.1.3  电压基准TL431	137
    5.1.4  串联反馈型稳压电源电路	138
    5.1.5  三端集成稳压器	138
    5.1.6  低压差LDO集成稳压电路	139
    5.2  开关电源电路	139
    5.2.1  降压型BUCK电路	140
    5.2.2  升压型BOOST电路	140
    5.2.3  负电源转换电路	141
    5.3  电流检测电路设计	141
    习题	142
    第6章  电路设计与软件仿真	143
    6.1  仿真软件的基本操作	143
    6.1.1  软件使用须知	143
    6.1.2  软件操作界面	143
    6.1.3  仿真元器件库	145
    6.1.4  虚拟仿真仪器库	148
    6.2  模拟电路的仿真	148
    6.2.1  放置与删除电气连线、电气节点	149
    6.2.2  设置参考地、直流电源、信号源	149
    6.2.3  虚拟示波器的设置	151
    6.2.4  虚拟万用表的设置	155
    6.2.5  电位器的参数调整	155
    6.2.6  模拟电路的仿真、调试	156
    6.3  数字电路的仿真	156
    6.3.1  数字集成芯片	156
    6.3.2  时钟源、电源及数字地	157
    6.3.3  虚拟函数信号发生器	158
    6.3.4  虚拟逻辑分析仪	158
    6.3.5  运行数字电路仿真	159
    6.3.6  绘制总线	160
    6.3.7  按钮与开关在数字电路中的应用	162
    6.4  支电路	163
    6.4.1  创建支电路	163
    6.4.2  支电路的内部电路搭建	163
    6.4.3  支电路输入/输出端口的设定	163
    6.4.4  调用支电路进行仿真	164
    习题	164
    第7章  计算机辅助电路PCB设计	165
    7.1  PCB设计概述	165
    7.1.1  PCB的演变历史	165
    7.1.2  PCB设计的任务及要求	165
    7.1.3  基于Altium Designer的PCB设计流程	166
    7.2  电路原理图设计	166
    7.2.1  新建并保存PCB工程文件、电路原理图文件	167
    7.2.2  加载原理图库文件	168
    7.2.3  原理图库元器件在绘图工作区中的操作	170
    7.2.4  电气连线	177
    7.3  设计PCB	179
    7.3.1  PCB设计的基本流程	179
    7.3.2  新建PCB文件	180
    7.3.3  PCB图层的概念	180
    7.3.4  PCB的长度计量单位	181
    7.3.5  PCB板框的规划设计	182
    7.3.6  将电路原理图导入PCB设计文件	183
    7.3.7  元器件在PCB中的布局	185
    7.3.8  设定PCB的布线规则	187
    7.3.9  对PCB进行电气布线	190
    7.4  编辑原理图库元器件	196
    7.4.1  新建原理图库文件	196
    7.4.2  创建并编辑原理图库元器件	196
    7.4.3  修改并编辑系统自带的原理图库元器件	200
    7.5  创建PCB封装库元器件	202
    7.5.1  新建并保存PCB库文件	202
    7.5.2  PCB封装库元器件的创建流程	202
    7.5.3  加载自制的PCB封装库文件	206
    习题	206
    第8章  PCB加工及制作工艺	207
    8.1  PCB制板工艺概述	207
    8.1.1  敷铜板	207
    8.1.2  PCB	208
    8.2  丝网印刷制板工艺	209
    8.3  手绘制板工艺	210
    8.4  紫外曝光制板工艺	210
    8.5  雕刻制板工艺	211
    8.5.1  手工雕刻制板工艺	211
    8.5.2  机械雕刻制板工艺	212
    8.5.3  激光雕刻制板工艺	212
    8.6  热转印制板工艺	212
    8.6.1  热转印制板工艺的特点	213
    8.6.2  针对热转印制板工艺对PCB进行修改	213
    8.6.3  热转印制板工艺的基本流程	214
    8.7  金属墨滴制板工艺	219
    8.8  外协加工制板工艺	219
    习题	219
    第9章  元器件装配、焊接及拆焊工艺	220
    9.1  装配工艺	220
    9.1.1  直插元器件在PCB中的插装	220
    9.1.2  元器件插装前的准备工作	222
    9.1.3  元器件插装过程中的典型故障	224
    9.2  常规电子焊接工艺	225
    9.2.1  电子焊接工艺概述	225
    9.2.2  常用焊接工艺的分类	225
    9.2.3  锡焊的基本条件	226
    9.2.4  焊料	227
    9.2.5  助焊剂	228
    9.2.6  电烙铁	229
    9.2.7  其他焊接辅助工具	234
    9.2.8  手工焊接工艺	239
    9.2.9  特殊元器件的焊接工艺	242
    9.3  拆焊工艺	244
    9.3.1  毁坏式拆焊工艺	244
    9.3.2  手工逐点拆焊工艺	244
    9.3.3  局部集中加热拆焊工艺	246
    9.3.4  拆焊工艺的特点	247
    9.4  表面贴装焊接工艺	247
    9.4.1  贴片元器件的特点	247
    9.4.2  贴片元器件的手工焊接及拆焊工艺	248
    习题	252
    第10章  元器件参数测试、质量检测及等效代换	253
    10.1  电阻类元器件的测量与测试	253
    10.1.1  固定电阻的检测	253
    10.1.2  固定电阻的故障判别及其替换	255
    10.1.3  敏感电阻的检测	255
    10.1.4  电位器的检测	256
    10.2  电容的测量与测试	257
    10.2.1  使用数字万用表对电容进行参数测试	257
    10.2.2  使用模拟万用表对电容进行性能评估及故障检测	258
    10.2.3  电容的故障类型及判别方法	258
    10.2.4  采用观察法识别电容故障	259
    10.2.5  电容的等效代换原则	259
    10.3  电感与工频变压器的检测	260
    10.3.1  电感的故障类型及检测	260
    10.3.2  工频变压器的检测	260
    10.3.3  工频变压器的主要故障及维修	261
    10.4  二极管的识别与测试	262
    10.4.1  利用数字万用表的二极管挡测试普通二极管	262
    10.4.2  利用模拟万用表的欧姆挡测试普通二极管	262
    10.4.3  稳压二极管的检测	262
    10.4.4  LED的检测	263
    10.4.5  整流桥堆的检测	263
    10.5  三极管的引脚识别及质量检测	263
    10.5.1  三极管的引脚排列规律	264
    10.5.2  双极型三极管的检测	264
    10.5.3  MOSFET场效应管的检测	265
    10.6  集成芯片的测试	266
    10.7  驻极体麦克风的简单性能检测	266
    10.8  开关类元器件的检测	266
    习题	266
    第11章  电路系统调试工艺	267
    11.1  电路系统调试人员需要具备的基本技能	267
    11.2  常用的电路调试仪器仪表	268
    11.3  电路系统调试的基本步骤	269
    11.3.1  预检查	269
    11.3.2  通电调试	270
    11.3.3  整机联调	272
    11.4  电路调试过程中的常见故障排查	272
          11.4.1  观察法	273
          11.4.2  测量法	274
          11.4.3  替换法	276
    习题	276
    第12章  模拟电路课程设计示例	277
    第13章  数字电路课程设计示例	283
    第14章  电源电路课程设计示例	289
    附录	298
    附录A  模拟电路常用元器件的内部结构及引脚排列	298
    附录B  常用CMOS数字集成逻辑芯片的型号及功能	299
    附录C  元器件常见封装前缀的含义及尺寸	300
    附录D  SMT元器件封装的外形尺寸	300
    附录E  常用稳压二极管的标称稳压值	301
    附录F  CMOS逻辑门的电气符号及型号	301
    附录G  Altium Designer软件的常用原理图库元器件	302
    附录H  常用元器件在Altium Designer软件中的封装参数(单位:mil)	303
    参考文献	306
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    前     言

    第2版前言 在当前国内的高等学校中,以新工科建设为引领的教学改革如火如荼、方兴未艾,基础知识全面、工程能力扎实的毕业生备受用人企业的青睐,这也促使在新一轮人才培养方案调整中,很多高校在压缩理论学时的基础上,大幅增加课程设计、创新型实验等实践性教学环节的比重,力图培养出更多动手能力强、创新意识突出、综合素质全面的高质量工程技术人才,以满足企业的真实需求。 电子技术课程设计环节有别于传统的验证型电子技术实验,其强调工程实践与理论基础的紧密融合,是电类、近电类专业学生进行工程技能训练的重要环节。在传统课程体系下,具有电路原理、模拟电子技术、数字电子技术等课程理论基础的学生受指导教材匮乏、整体重视不够等因素的制约,在面对一个实际的电子技术课程设计题目时,往往无从下手。作者在整理、编写电子技术课程设计资料时,重点突出了“实作”、“实操”和“实用”特色,将电路设计与仿真、电子元器件型号及参数选择、电路PCB设计与加工制作、电路装配焊接工艺、电路调试及参数测试工艺等知识纳入交叉融合的有机整体,并按照真实的工作流程连贯地展示给读者,旨在提供基础、完整、系统的入门培训与设计指导,使读者能够熟悉电路及电子产品设计流程,掌握基本的工作方法与技巧,降低或消除对硬件电路系统设计的担忧与畏惧。 与第1版相比,第2版教材的调整幅度较大,主要涉及以下改进。 (1)删除在电子技术课程设计环节很少涉及的知识点,如电池选择、验电笔使用等。 (2)新编模拟电路课程设计示例、电源电路课程设计示例等全新章节,与教材第3~5章前后呼应。 (3)仿真软件升级为Multisim 14,同时采用汉化版本进行讲解。 (4)删除了一些较为重复、啰嗦的语言表述内容,力图使内容更加清晰明了,同时压缩了教材的篇幅。 (5)修改或更换第1版教材中清晰度较差的部分插图。 (6)更加注重相关知识点之间的关联引用。 (7)修正了第1版教材中的一些较为隐蔽的错误。 全书由西南科技大学尚丽平教授主审,西南科技大学信息工程学院曹文对全书进行了总体规划与设计,并编写第1~2章;西南大学电子信息工程学院贾鹏飞编写第5~6章、第12~14章;西南科技大学国防科技学院杨超编写第9章;西南科技大学信息工程学院刘春梅编写第3~4章;南京农业大学工学院李林编写第7章;西南科技大学信息工程学院蔡强明编写第11章和附录A~H;第10 章由绵阳师范学院刘刚编写;深圳捷多邦科技有限公司与曹文联合编写第8章。西南科技大学信息工程学院学生张草林、胡乾臣、何柏榆参与了教材内容的修改与校对工作,并设计制作教材的网站资源。 在本教材编写过程中,得到了四川轻化工大学国家杰出青年科学基金获得者庹先国教授,电子科技大学自动化工程学院姜书艳教授,重庆大学微电子与通信工程学院何伟教授,南京大学电子信息专业国家级实验教学示范中心庄建军主任,西南科技大学信息工程学院姚远程教授、黎恒高级工程师和理学院李斌博士,长虹电子集团国家级技能大师工作室专家何金华的悉心指导;湖南科技学院廖朝阳老师、南京工程学院褚南峰老师、成都医学院人文信息管理学院杨勇老师对本书的编写提出了很多宝贵意见,在此表示衷心感谢。 本书提供配套电子课件、习题解答、授课视频、器件文档等丰富教学资源,敬请登录华信教育资源网(http://www.hxedu.com.cn)注册后下载,也可以联系本书责任编辑(010-88254113,wangxq@phei.com.cn)索取。 美国德州仪器(TI)公司中国大学计划部的谢胜祥工程师为本书的编写提供了大量有益的素材、资料,同时还就本书的内容提出了建设性的修改意见。 为了让教材图文并茂、通俗易懂,本书在编写过程中广泛参阅了许多相关文献资料,但限于篇幅,无法一一列出,特别是很多生动、形象的图片和资料经过多次传播已经无法获悉原作者及出处,在此特向所引资料的原作者们表示深深的敬意与感谢! 本书获得2017年度西南科技大学教材出版项目(17jczz07)的资助,同时还得到了教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会2015年度“重大、热点、难点问题”研究课题的支持。 电子行业及高校教学改革的高速发展有目共睹,但限于作者自身的水平和经验,恳请广大读者朋友踊跃批评指正书中出现的错误及不足之处。对本书的任何意见和建议,敬请发送邮件至 caowen@swust.edu.cn、530149775@qq.com,我们会在后续的印刷或再版环节及时纠正与改进! 作 者 2019年4月 适用课程:理工类高等学校、高职学院、技师学院、职业技能培训学校开设的电子技术课程设计、电子系统设计、电子设计基础、电子技术综合训练、电子工艺等课程的理论与实践教学课程。 参考学时:按照电路设计→元器件选型→电路仿真→PCB设计→PCB制作→焊接与装配→电路调试→撰写设计(实训)报告的完整主线,可以选择16、24、32等不同学时: 序 号 基本教学内容 本 书 章 节 推 荐 学 时 练习题数量 1 电子系统设计概述 第1章 1~2 0 2 模拟电路设计方法及特点 第3章、第5章 1~2 1 3 模拟电路的仿真 第6章 1~2 2 4 数字电路设计方法及特点 第4章 1~2 1 5 数字电路的仿真 第6章 1~2 2 6 元器件选型及测试 第2章、第10章 2~4 3 7 电路原理图设计 第7章 1~2 1 8 PCB设计 第7章 2 1 9 原理图及封装库元器件设计 第7章 0~2 2 10 PCB加工与制作 第8章 1~4 1 11 电子焊接、装配 第9章 2 1 12 电路系统调试 第11章 1~4 2 13 撰写课程设计报告 第12、13、14章 1~2 1 在以学生为主体的课程设计环节,指导教师可根据实际的设计工作量、设计题目的难易程度、是否要求硬件装调等具体安排,在16~32学时之间进行实际选择;此时,本书可以作为学生在设计过程中的主要参考资料。 展开

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