硬件電路設計與電子工藝基礎 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹文著 著

圖書標籤:

• 硬件電路
• 電子工藝
• 電路設計
• 電子技術
• 基礎知識
• 實操
• 入門
• DIY
• 電子製作
• 電路原理

店鋪： 妙語書言圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121286087

商品編碼：29361834025

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

基本信息

書名：硬件電路設計與電子工藝基礎

定價：48.00元

作者：曹文著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-06-01

ISBN：9787121286087

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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提供配套電子課件、習題解答、授課視頻、器件文檔等；重點突齣“實作”、“實操”、“實用”特色。

內容提要

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全書圍繞“電路設計”、“電子工藝”兩個並重的關鍵詞，本著夠用、實用、易用的原則，貫穿完整的硬件電路設計、仿真、製作、裝接、調試流程，帶動讀者循序漸進地學習領會相關知識與技能，達到拓展知識麵、提升工程實踐能力的目的，也為後續更專業的學習夯實基礎。 全書共12章，主要包括：電子係統設計概論，電子元器件的分類、功能及選型，模擬電路功能模塊設計，數字電路單元設計，電源電路設計基礎，電路設計與軟件仿真，計算機輔助電路PCB設計，電路PCB加工及製作工藝，元器件裝配、焊接及拆焊工藝，元器件參數測試、質量檢測及等效代換，電路係統調試工藝，電子電路課程設計示例。作為一個從理論到實踐再到創新的學習、訓練體係，本書與電路、模電、數電、電工學等基礎課程形成緊密互補的依托關係，同時為傳統的電路、電子、電工實驗注入一股開放、創新、強化的新鮮力量。本書提供配套電子課件、習題解答、授課視頻、器件文檔等豐富教學資源。 本書可作為高等院校、高職學院、職業技能培訓學校的電子、通信、物聯網、自動化、電氣、檢測技術、光電信息、測控技術及儀器、計算機、機電一體化等專業的電子技術課程設計與電子工藝實訓教材，可麵嚮電子設計基礎、電子技術綜閤訓練、模電/數電技術課程設計、電子創新實驗、電子係統設計、電子工程技能培訓等課程。本書也可作為全國大學生電子設計競賽的賽前訓練、“工程師”計劃、大學生課外科技活動的參考資料；對廣大的電子製好者而言，本書也不失為一本全麵的入門讀本，具有較高參考價值。

目錄

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作者介紹

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曹文，西南科技大學信息工程學院電子工程係，副教授。四川省電子學會會員。長期講授電子技術綜閤訓練、電子設計基礎、模擬電子技術、數字電子技術等課程，曾獲得西南科技大學屆教學質量奬。

文摘

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序言

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《PCB藝術：從概念到實物的高精度印製電路闆設計指南》 引言 在這個電子設備日益普及、功能日益強大的時代，每一颱智能手機、每一颱電腦、每一款精密儀器背後，都離不開一枚小小的印製電路闆（PCB）。它不僅是連接電子元器件的載體，更是整個電子係統能否穩定、高效運行的關鍵。然而，PCB的設計遠非簡單的元器件堆砌，它是一門集藝術、科學與工程於一體的綜閤性學科，需要設計師對電路原理、信號完整性、電磁兼容性、熱管理以及製造工藝有著深刻的理解和精湛的技藝。《PCB藝術：從概念到實物的高精度印製電路闆設計指南》正是為滿足這一需求而生，它旨在帶領讀者深入探索PCB設計的奧秘，掌握從零開始到最終製造齣高質量、高性能PCB的全過程。 本書並非是電路原理的講解，也非電子元器件特性的羅列，而是專注於如何將抽象的電路設計轉化為物理存在的PCB。我們將聚焦於PCB設計軟件的操作技巧、設計規則的製定與應用、布局布綫的優化策略、信號完整性與電源完整性的保障，以及最終的製造輸齣與流程。通過本書的學習，您將不再僅僅是電路圖的繪製者，而是能夠成為一名真正的PCB“建築師”，能夠將復雜的電子係統巧妙地“安放”在方寸之間，使其在現實世界中煥發生機。 第一篇：PCB設計理念與流程解析 在進入具體的軟件操作和技術細節之前，理解PCB設計的核心理念和完整流程至關重要。本篇將為您構建一個堅實的認知框架。 PCB設計的價值與意義： 我們將探討PCB設計在現代電子産品開發中的地位，以及優秀PCB設計能夠為産品帶來的價值，例如降低成本、提升性能、減小體積、增強可靠性等。 PCB設計流程概覽： 從概念提齣、原理圖設計、PCB布局布綫、DRC/ERC檢查、Gerber文件生成，到PCB製造、組裝和測試，我們將梳理齣一條清晰的設計脈絡，幫助您把握整體流程。 設計工具的選擇與準備： 介紹當前主流的PCB設計軟件（如Altium Designer, PADS, OrCAD, KiCad等）的特點和適用場景，並指導讀者如何搭建一個高效的PCB設計環境。 DFM（Design for Manufacturability）與DFA（Design for Assembly）的重要性： 強調在設計初期就考慮製造和組裝的可行性，是降低生産成本、提高良品率的關鍵。我們將初步介紹其核心原則。 PCB行業標準與規範： 簡要介紹與PCB設計相關的行業標準，例如IPC標準，以及它們在保證設計質量和互操作性方麵的作用。 第二篇：PCB設計軟件深度應用 本篇將是本書的重頭戲，我們將以一款或多款主流PCB設計軟件為例，帶領您進行實操演練。 原理圖編輯器進階： 庫的創建與管理： 如何高效地創建、導入和管理原理圖符號庫和PCB封裝庫，確保設計的一緻性和準確性。 層次化設計與模塊化： 掌握使用層次化設計來簡化復雜原理圖，提高工程的可維護性。 網絡錶生成與檢查： 理解網絡錶的作用，並學習如何生成和驗證網絡錶，確保其與PCB布局的對應關係。 ERC（Electrical Rules Check）的應用： 詳細講解ERC檢查的各項功能，如何設置和解讀檢查結果，排除電氣連接錯誤。 PCB編輯器精通： PCB庫封裝的構建與編輯： 學習如何精確地繪製PCB封裝，包括焊盤形狀、尺寸、絲印層、阻焊層等關鍵要素，並建立自己的封裝庫。 PCB闆框的繪製與編輯： 如何根據産品需求繪製精確的PCB闆框，包括外形、安裝孔、定位孔等。 元器件的布局策略： 全局布局原則： 影響信號流、散熱、電磁乾擾的全局布局考量。 關鍵元器件的放置： 處理器、存儲器、電源模塊、高頻器件等核心元器件的優先放置原則。 功能模塊的劃分與布局： 將電路劃分為不同的功能模塊，並進行區域劃分，優化布局。 一緻性與對稱性： 在布局中考慮美觀性與信號傳輸的對稱性。 布綫技巧與規則： 導綫的寬度與層數選擇： 根據電流大小、信號類型選擇閤適的導綫寬度和鋪設層數。 差分信號的布綫： 如何進行精確的差分信號匹配布綫，以保證信號的完整性。 高頻信號的布綫： 考慮阻抗匹配、信號迴流、串擾等因素的高頻布綫技術。 電源與地綫的處理： 詳細講解電源網絡的劃分、接地方式的選擇（單點接地、多點接地、星型接地等），以及地彈、地反彈的抑製。 過孔的使用與優化： 閤理使用過孔，減少對信號完整性的影響，避免形成天綫效應。 走綫規則與優化： 自動布綫與手動布綫的結閤，如何優化走綫以提高布綫效率和信號質量。 淚滴與過孔焊盤： 講解淚滴的作用以及何時使用，優化過孔焊盤。 DRC（Design Rule Check）的深入應用： 規則的設定與定製： 如何根據製造工藝能力、電氣性能要求設定詳細的DRC規則，包括間距、寬度、層疊、過孔等。 DRC檢查結果的解讀與修正： 詳細分析DRC報告，並指導讀者高效地修復所有設計規則違規項。 特殊設計的考慮： 多層闆的疊層設計： 如何規劃信號層、電源層、地層，以及介質層的厚度和介電常數。 阻抗控製的實現： 詳細講解阻抗匹配的概念、計算方法以及在PCB設計中的具體實現。 高密度互連（HDI）PCB設計入門： 介紹HDI技術的基本概念和在小型化、高性能産品中的應用。 柔性PCB（Flex PCB）和剛撓結閤PCB設計基礎： 瞭解其結構特點和設計注意事項。 第三篇：信號完整性與電源完整性分析 隨著電子設備嚮更高頻率、更高速方嚮發展，信號完整性（SI）和電源完整性（PI）已成為PCB設計的關鍵挑戰。本篇將深入探討這些問題。 信號完整性（SI）基礎： 反射與串擾： 理解信號在傳輸綫上的反射現象，以及鄰近信號綫之間的串擾是如何産生的。 阻抗匹配的重要性： 詳細講解阻抗匹配如何減少反射，提高信號的傳輸效率和質量。 時序問題： 抖動（Jitter）、眼圖（Eye Diagram）的概念及其對係統性能的影響。 SI分析工具的應用： 介紹如何在PCB設計軟件或第三方工具中進行SI仿真分析。 電源完整性（PI）基礎： 電源噪聲的來源： 分析開關電源、直流-直流轉換器等産生的噪聲。 去耦電容的選擇與放置： 講解不同容值、不同類型的去耦電容在抑製電源噪聲中的作用，以及其最佳放置位置。 電源分配網絡（PDN）的設計： 優化PDN的低阻抗特性，確保為芯片提供穩定、純淨的電源。 PI分析工具的應用： 介紹PI仿真分析的基本方法。 第四篇：電磁兼容性（EMC）設計原則 電磁兼容性是確保電子産品在復雜電磁環境中正常工作，並且不對周圍環境産生不可接受電磁乾擾的關鍵。 EMC基礎概念： 輻射（Radiation）、傳導（Conduction）、敏感性（Susceptibility）等基本術語。 PCB設計中的EMC隱患： 揭示哪些設計決策容易引入EMC問題，例如不閤理的布局、差的接地、未控製的信號綫等。 EMC設計策略： 濾波與屏蔽： 如何在PCB上設計濾波器，以及金屬外殼的屏蔽作用。 接地平麵設計： 強調大麵積接地平麵的重要性，以及如何優化接地平麵。 信號綫的迴流路徑管理： 確保信號的返迴電流有完整的路徑，避免産生天綫效應。 高頻元器件的布局與布綫： 遵循EMC設計規則，減少輻射。 串擾抑製： 通過間距、交叉角度等方式減少信號間的串擾。 EMC仿真與測試的初步介紹： 瞭解EMC仿真軟件的作用，以及PCB設計如何為後續的EMC測試打下基礎。 第五篇：PCB製造輸齣與工藝流程 完成PCB設計並非終點，最終的製造過程同樣至關重要。本篇將聚焦於設計輸齣與製造環節。 Gerber文件與鑽孔文件的生成： 詳細講解Gerber文件（RS-274X）和Excellon鑽孔文件的生成步驟和關鍵參數。 製造工藝的考量： PCB闆材的選擇： FR-4、高頻闆材等不同闆材的特性與應用。 銅厚、層數、最小綫寬/間距： 瞭解不同製造工藝對這些參數的限製。 錶麵處理工藝： HASL、OSP、ENIG等不同錶麵處理工藝的特點。 阻焊層（Solder Mask）與絲印層（Silkscreen）的設計： 如何正確設置和管理這些圖層，以方便後續的組裝和焊接。 BOM（Bill of Materials）的生成與管理： 確保BOM的準確性，方便元器件采購和組裝。 PCB製造廠的溝通與配閤： 瞭解如何與PCB製造商溝通設計需求，提供必要的設計文件，以及可能遇到的問題。 PCB組裝（PCBA）流程簡介： SMT貼片、迴流焊、波峰焊等基本組裝工藝的介紹。 常見PCB設計錯誤與避免： 總結PCB設計中常見的低級錯誤，並提供規避建議。 結語 《PCB藝術：從概念到實物的高精度印製電路闆設計指南》旨在為您提供一套係統、實用的PCB設計方法論和實踐技巧。通過本書的學習，您將能夠自信地應對各種復雜的PCB設計挑戰，將您天馬行空的電路創意，轉化為穩定可靠、性能卓越的電子産品。PCB設計是一個不斷學習和實踐的過程，願本書能成為您在這條道路上堅實的墊腳石，助您在PCB設計的殿堂中，揮灑自如，創造不凡。

評分☆☆☆☆☆

這本《[圖書名稱]》確實讓人眼前一亮，內容編排得非常用心。我主要關注的是它對新興技術應用場景的剖析，特彆是對於物聯網（IoT）領域中低功耗設備的設計思路，這本書提供瞭非常詳實且貼近實戰的指導。書中對各種傳感器接口協議的深入解析，包括I2C、SPI以及更專業的CAN總綫，其講解的深度遠超我之前看過的幾本入門書籍。作者似乎非常擅長將復雜的理論知識轉化為具體的工程實踐步驟，這一點非常難得。例如，在處理電源管理單元（PMU）的設計時，不僅講解瞭理論上的紋波抑製，還詳細說明瞭在不同工作負載下如何優化充電/放電麯綫，甚至附帶瞭針對特定芯片選型的建議。我特彆喜歡其中關於電磁兼容性（EMC）測試和整改的部分，它不像教科書那樣枯燥，而是通過幾個真實的故障案例來反推設計上的關鍵點，這對於我們一綫工程師來說，簡直是寶典。雖然這本書的厚度不薄，但閱讀過程中幾乎沒有感到冗餘，每一個章節似乎都在為最終實現一個穩定可靠的硬件係統添磚加瓦。如果說有什麼不足，可能是在軟件協同設計的部分可以再多拓展一些，但考慮到本書的定位，這已經算是超乎預期瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構安排簡直是教科書級彆的典範，尤其是在講解模擬電路與數字電路的接口部分，處理得極其巧妙。它沒有簡單地將兩者割裂開來，而是著重分析瞭ADC/DAC選型中的關鍵考量因素，比如有效位數（ENOB）、采樣率與功耗的平衡。我特彆欣賞它在講解噪聲抑製策略時所采用的對比論證方法。書中對比瞭屏蔽層設計、接地方式選擇（單點接地與多點接地）在不同噪聲環境下的錶現差異，並通過實驗數據來支持結論，這使得論點更有說服力。對於那些經常需要處理高精度采集係統的工程師而言，這本書提供瞭極具參考價值的“最佳實踐”。而且，書中對元器件選型的討論也極其務實，它沒有局限於介紹某個特定品牌的器件，而是深入剖析瞭不同封裝、不同溫度等級對最終産品可靠性的影響。讀完後，我立刻修改瞭我正在進行的一個項目中關於運放噪聲過濾的部分，效果立竿見影。這本書的深度和廣度，讓我感覺像是在跟隨一位經驗豐富的大師進行一對一的指導。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗非常獨特，它似乎刻意避開瞭那些已經被無數資料充斥的“基礎常識”，而是直奔那些在實際研發中常常讓人頭疼的“疑難雜癥”。比如，書中專門開闢瞭一個章節來探討如何有效應對高可靠性係統中常見的隨機性故障，包括MTBF（平均故障間隔時間）的計算方法，以及如何通過冗餘設計來提高係統的整體可用性。這種前瞻性的、側重於係統健壯性的內容，讓我對産品的生命周期有瞭更全麵的認識。更令人稱奇的是，它對“可製造性設計”（DFM）的強調。作者通過大量的圖示說明瞭哪些設計決策會直接增加焊接難度或檢測成本，從而指導我們在設計階段就規避後期的生産障礙。這體現瞭一種非常成熟的工程理念——設計必須服務於製造。總而言之，這本書提供瞭一種自上而下的設計哲學，它不僅僅關注電路本身的電學特性，更關注如何將這一設計高效、可靠地轉化為實際産品。閱讀它，我感受到的不僅是知識的輸入，更是一種設計理念的升級。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷是希望找到一本能係統梳理非標定製電源設計流程的參考書，而《[圖書名稱]》在這方麵錶現齣瞭超乎預期的專業性。它對開關電源拓撲結構（如Buck, Boost, Flyback）的分析非常透徹，不僅僅停留在原理層麵，更深入探討瞭磁性元件（變壓器和電感）的設計準則，包括磁芯材料的選擇標準、飽和磁通密度對輸齣功率的影響等。這類深入到材料層麵的探討，在普通教材中是極為罕見的。此外，書中對熱管理策略的討論也極具價值。作者詳細闡述瞭如何通過PCB布局、散熱片設計，甚至是利用熱管技術來確保高功率密度設計下的器件壽命，這對於設計緊湊型電子産品至關ட்ட關鍵。閱讀這本書的過程，就像是完成瞭一次完整的電源模塊從概念到量産的模擬訓練。它教會我的不是具體的某個電路，而是一套完整的、可復用的設計思維框架。對於任何從事電源管理或大功率電子設備開發的專業人士來說，這本書是值得反復研讀的工具書。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我對市麵上大部分偏嚮理論的電路書籍都有些敬而遠之，因為它們往往缺少將知識點串聯起來的“故事綫”。然而，這本《[圖書名稱]》在敘事上做得非常齣色。它沒有直接拋齣一堆公式，而是構建瞭一個從概念提齣到最終産品實現的全流程模型。最讓我感到震撼的是它對信號完整性（SI）問題的處理方式。作者似乎花費瞭大量的篇幅來解釋高速信號在PCB走綫中會遇到的反射、串擾等現象，並且配有大量的仿真截圖和眼圖分析，使得原本抽象的概念變得可視化。我以前總是靠著經驗和試錯來解決SI問題，但讀完這本書後，我開始理解為什麼某些布局習慣是“禁忌”。此外，書中對於PCB設計軟件中的高級功能介紹也相當到位，比如如何設置差分對、如何進行阻抗匹配計算，這些細節的處理，體現瞭作者深厚的工程積纍。這本書的價值不在於教你如何畫原理圖，而在於教你如何思考一個電子係統從“能工作”到“穩定工作”之間的鴻溝。對於希望從初級工程師躍升到資深工程師的讀者來說，這本書無疑是一劑強心針。