基於Multisim+Proteus+Altium Designer的電路設計、模擬與制板

本書從電路設計能力形成的自然規律出發，按照工程教育認證的要求，結合從事電路設計必須具備的能力，通過具體的典型案例的設計過程介紹電路設計。本書首先從電路設計中必須具備的電路基本概念、電路設計必須熟悉的電子元器件入手，然後通過不同的模擬軟件繪制經典單元電路原理圖並進行模擬分析，通過不同難度的經典工程案例的電路原理圖及PCB設計，完成對學生電路設計能力的培養，在每個項目設計中還設計了能力形成的觀察點，作為學生能力形成性評價依據。根據電路設計工程師在電路設計過程中需掌握的常用軟件和設計方法，本書運用具體的工程案例，完整地介紹常用的Multisim、Proteus及Altium Designer等軟件的操作和設計方法，其中Multisim和Proteus軟件側重於電路的模擬分析，Altium Designer軟件側重於PCB設計。書中根據8路搶答器的技術指標，運用Multisim和Proteus軟件對8路搶答器電路的設計原理進行模擬分析，驗證設計方案的正確性，再用Altium Designer軟件完成8路搶答器的PCB設計，並要求學生完成8路搶答器的焊接與調試，完整地體現了一個電子產品項目的設計全過程。全書共8章，主要包括：電路設計基礎知識、常見的電子元器件、基於Multisim的典型單元電路模擬分析、基於Proteus的音頻功率放大器設計與模擬分析、8路搶答器電路設計與模擬分析、製作個人元器件庫及其元器件、單片機綜合實驗電路板設計、基於STM32的DDS信號源硬件電路設計。書中案例難易結合，強化設計過程，突出能力培養。本書提供配套的電子課件PPT、教學大綱、案例設計電路資源、思考與練習參考答案等。本書可作為工科院校開設的電路CAD、電路設計與模擬、電子技術課程設計或電子信息工程專業的基礎工程實訓等課程的教材，還可供從事電路設計開發的工程技術人員學習和參考。

目 錄

第1章 電路設計基礎知識 1
1.1 電路的基本概念 1
1.2 電路圖 1
1.3 印製電路板 4
1.4 印製電路板圖設計基礎 10
1.5 印製電路板的生產工藝和製作過程 15
1.5.1 印製電路板的生產工藝 15
1.5.2 簡單印製電路板的製作過程 17
1.5.3 印製電路板的工業生產過程 18
1.6 印製電路板組裝過程 19
1.7 電路知識形成觀察點分析 22
本章小結 22
思考與練習 22
第2章 常見的電子元器件 23
2.1 電子元器件基本知識 23
2.2 常用電子元器件的原理圖符號及其封裝圖 25
2.2.1 電阻器的原理圖符號及其封裝圖 25
2.2.2 電容器的原理圖符號及其封裝圖 28
2.2.3 電感器的原理圖符號及其封裝圖 29
2.2.4 二極管的原理圖符號及其封裝圖 30
2.2.5 三極管的原理圖符號及其封裝圖 33
2.2.6 場效應管的原理圖符號及其封裝圖 33
2.2.7 集成電路的識別及其封裝圖 34
2.2.8 三端集成穩壓器及其封裝圖 43
2.2.9 晶振及其封裝圖 44
2.2.10 光電耦合器及其封裝圖 45
2.2.11 遙控器接收頭及其封裝圖 46
2.2.12 開關及其封裝圖 46
2.2.13 繼電器及其封裝圖 51
2.2.14 插接件及其封裝圖 51
2.2.15 跳線 57
2.3 元器件識別能力形成觀察點分析 58
本章小結 58
思考與練習 58
第3章 基於Multisim的典型單元電路模擬分析 59
3.1 基於Multisim的直流穩壓源電路的模擬分析 59
3.1.1 直流穩壓源設計要求 60
3.1.2 基於Multisim的直流穩壓源電路模擬原理圖設計 60
3.1.3 基於Multisim的直流穩壓源電路模擬分析 64
3.1.4 基於Multisim的直流穩壓源電路模擬分析教學設計 67
3.2 基於Multisim的混聯直流電路的模擬分析 67
3.3 基於Multisim的串聯諧振電路的模擬分析 70
3.4 基於Multisim的單管共射放大電路的模擬分析 72
3.5 基於Multisim的測量放大電路的模擬分析 76
3.6 基於Multisim的電壓?頻率轉換電路的模擬分析 78
3.7 基於Multisim的二階RC有源濾波器電路的模擬分析 79
3.8 基於Multisim的集成選頻放大器的模擬分析 81
3.9 基於Multisim的解碼器構成的跑馬燈電路的模擬分析 83
3.10 基於Multisim的二十四進制計數器電路的模擬分析 86
3.11 基於Multisim的51單片機控制的跑馬燈電路的模擬分析 89
3.12 基於Multisim的典型單元電路的能力形成觀察點分析 96
本章小結 97
思考與練習 97
第4章 基於Proteus的音頻功率放大器設計與模擬分析 99
4.1 音頻功率放大器的主要技術指標 99
4.2 音頻功率放大器設計要求 102
4.3 ±15V直流穩壓源模擬設計 102
4.4 音調控制電路設計與模擬分析 109
4.4.1 音調控制電路設計 110
4.4.2 音調控制電路原理分析 111
4.4.3 音調控制電路高、低音的幅頻特性分析 115
4.5 前級放大電路設計與模擬分析 117
4.5.1 前級放大電路設計 117
4.5.2 前級放大電路模擬分析 119
4.6 工頻陷波器電路設計與模擬分析 123
4.6.1 工頻陷波器電路設計 124
4.6.2 工頻陷波器電路模擬分析 125
4.7 功率放大電路設計與模擬分析 125
4.7.1 功率放大電路設計 126
4.7.2 功率放大電路模擬分析 128
4.8 簡易音頻功率放大器總電路設計 129
4.8.1 簡易音頻功率放大器整體電路原理圖的模擬分析 130
4.8.2 音頻功率放大器電路元器件封裝 130
4.8.3 音頻功率放大器電路PCB設計 136
4.9 簡易音頻功率放大器項目設計能力形成觀察點分析 137
本章小結 137
思考與練習 138
第5章 8路搶答器電路設計與模擬分析 140
5.1 8路搶答器的主要技術指標 140
5.2 基於Proteus的8路搶答器電路原理圖設計與模擬分析 140
5.2.1 基於Proteus的8路搶答器的編碼電路設計與模擬 141
5.2.2 基於Proteus的8路搶答器的解碼顯示及報警電路設計與模擬 142
5.2.3 基於Proteus的8路搶答器整體電路設計與模擬 144
5.3 基於Multisim的8路搶答器電路原理圖設計與模擬分析 144
5.4 基於Altium Designer 20的8路搶答器設計 145
5.4.1 8路搶答器的元器件清單 145
5.4.2 基於Altium Designer 20的8路搶答器的原理圖設計 148
5.4.3 基於Altium Designer 20的8路搶答器的雙面PCB設計 163
5.5 Multisim、Proteus、Altium Designer優缺點分析 184
5.6 8路搶答器裝配與焊接 185
5.7 8路搶答器項目設計能力形成觀察點分析 186
本章小結 186
思考與練習 186
第6章 製作個人元器件庫及其元器件 189
6.1 創建元器件封裝庫及元器件封裝製作 189
6.1.1 創建個人元器件封裝庫 190
6.1.2 採用封裝向導設計元器件封裝 190
6.1.3 採用手工繪制方式設計元器件封裝 193
6.1.4 從其他封裝庫中復制封裝 197
6.1.5 元器件封裝編輯 199
6.2 創建原理圖的元器件符號庫及原理圖的元器件符號製作 200
6.2.1 創建個人原理圖的元器件符號庫 200
6.2.2 採用手工方式繪制原理圖的元器件符號 202
6.2.3 繪制包含子部件的元器件符號 205
6.2.4 採用元器件符號設計向導設計元器件符號 208
6.2.5 從其他元器件符號庫中復制元器件符號 210
6.3 創建集成元器件庫 211
6.3.1 創建個人集成元器件庫 212
6.3.2 創建雙聯電位器集成元器件庫 214
6.4 製作個人元器件庫項目設計能力形成觀察點分析 223
本章小結 224
思考與練習 224
第7章 單片機綜合實驗電路板設計 225
7.1 單片機綜合實驗電路板的主要技術指標 225
7.2 電源模塊電路設計 226
7.2.1 電源模塊原理圖設計 226
7.2.2 電源模塊電路分析 227
7.3 單片機最小系統模塊電路設計 228
7.3.1 單片機最小系統模塊原理圖設計 228
7.3.2 單片機最小系統模塊電路分析 228
7.4 通信模塊電路原理圖設計 230
7.4.1 基於RS232通信的硬件電路 230
7.4.2 基於RS232通信的程序下載 231
7.4.3 基於ISP通信的硬件電路 232
7.5 顯示模塊電路設計 232
7.5.1 單個LED電路設計 233
7.5.2 單色點陣電路設計 234
7.5.3 8位共陰數碼管顯示電路設計 234
7.5.4 液晶顯示電路設計 235
7.6 按鍵及鍵盤電路設計 236
7.7 串行總線擴展電路設計 237
7.7.1 A/D轉換電路設計 237
7.7.2 DS1302實時時鐘電路設計 238
7.7.3 存儲器、溫度傳感器及紅外遙控電路設計 239
7.8 較大電流驅動接口電路設計 240
7.9 雙面PCB設計 241
7.10 單片機綜合實驗電路板項目設計能力形成觀察點分析 248
本章小結 248
思考與練習 249
第8章 基於STM32的DDS信號源硬件電路設計 252
8.1 基於STM32的DDS信號源主要技術指標 252
8.2 基於STM32的DDS信號源硬件系統設計 252
8.3 基於STM32的DDS信號源硬件電路原理圖設計 253
8.3.1 層次原理圖的基本結構 253
8.3.2 基於STM32的DDS信號源的“自頂向下”層次原理圖設計 254
8.3.3 基於STM32的DDS信號源的“自底向上”層次原理圖設計 263
8.3.4 層次原理圖之間的切換 264
8.4 基於STM32的DDS信號源硬件電路的雙面PCB設計 265
8.5 基於STM32的DDS信號源項目設計能力形成觀察點分析 275
本章小結 276
思考與練習 276
附錄A Altium Designer 快捷鍵大全 280
參考文獻 283