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PCB设计流程、规范和技巧――用KiCad设计DDS信号发生器电子书

除了用源的设计工具KiCad为例做一些功能的介绍以外,本书尽可能做到所讲解的内容跟设计工具无关, 即讲述的这些要在任何一个PCB工具中(AD、PADS等)使用都是一样的,这些是独立于工具之外的技术核心。 要动手、实战,只有在实际的项目中才能充分体会到书本上所有的知识和技能。在本书中特意为读者设计了一个综合性的实战项目——制作一个低成本的DDS任意信号发生器,并以KiCad为工具带着大家从项目需求始到终调试、测试完成整个流程。虽然看起来比较简单,但涉及模拟电路、数字电路、电源变换、口协议、控制逻辑、软硬件协同等领域,通过自己的设计操作让这些功能模块都能如期工作起来并达到设定的性能指标。这样不仅可以熟练掌握PCB的设计流程、每个环节的要,更重要的是对硬件系统有了更深刻的理解,真正做到了“PCB电路设计”。

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作       者:陈强,苏公雨

出  版  社:清华大学出版社

出版时间:2021-09-01

字       数:10.3万

所属分类: 科技 > 工业技术 > 航空/电子

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本书重讲述了PCB 工程设计流程及各个环节的设计要和设计规范。 以 KiCad 这款免费、 源, 并 且资源生态日趋强大的 PCB 设计工具为例, 通过一个实际的设计案例制作一款简易的 DDS 任意信号发生 器, 结合完整的 PCB 设计流程, 以理论结合实际项目的方式, 对 PCB 设计的各个环节作了具体的讲述。 书中提到的所有知识和技能要, 不止针对 KiCad 这一款工具软件, 对于任何一款PCB 设计工具同样 适用。 本书详细讲述了如何高效地阅读数据手册, 掌握基本的调试技巧, 考虑电磁兼容方面的问题。 此 外, 书中还列举了一些与 PCB 设计相关的网络资源和元器件模型库。 本书适合从事硬件设计的相关技术人员阅读, 也可以作为电子、 电气、 自动化设计等相关专业人员的 学习和参考用书, 还可供参加电子设计类竞赛或喜欢动手电子制作的学生和技术人员参考。<br/>【推荐语】<br/>除了用源的设计工具KiCad为例做一些功能的介绍以外,本书尽可能做到所讲解的内容跟设计工具无关, 即讲述的这些要在任何一个PCB工具中(AD、PADS等)使用都是一样的,这些是独立于工具之外的技术核心。 要动手、实战,只有在实际的项目中才能充分体会到书本上所有的知识和技能。在本书中特意为读者设计了一个综合性的实战项目——制作一个低成本的DDS任意信号发生器,并以KiCad为工具带着大家从项目需求始到终调试、测试完成整个流程。虽然看起来比较简单,但涉及模拟电路、数字电路、电源变换、口协议、控制逻辑、软硬件协同等领域,通过自己的设计操作让这些功能模块都能如期工作起来并达到设定的性能指标。这样不仅可以熟练掌握PCB的设计流程、每个环节的要,更重要的是对硬件系统有了更深刻的理解,真正做到了“PCB电路设计”。<br/>【作者】<br/>陈强 控制科学与工程硕士,毕业于青岛科技大学,8年嵌式产品研发与技术支持经验,源硬件爱好者,在嵌式发,FPGA与数字系统设计,嵌式AI与边缘计算等领域有丰富的工程经验。 苏公雨: 苏州硬禾信息科技有限公司CEO,高级工程师,与非网创始人、硬禾学堂/电子森林创始人。复旦大学物理专业本科,清华大学电子工程专业硕士,毕业后任教于清华大学电子工程系5年,并从事测试测量、宽带网络通信系统的设计发,后在美国硅谷历任资深硬件工程师、技术市场经理,专为世界电信设备大客户如Lucent、NEC、SEI以及华为、UTStarcom提供高速、高密度模拟、数字混合的参考系统设计前后有13年的硬件设计经验。<br/>
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封面页

书名页

版权页

内容简介

作者简介

前言 PREFACE

第1章 PCB是什么

1.1 PCB是做什么用的

1.2 PCB上有什么

1.3 焊接一块PCB来体验一下

1.3.1 PCB焊接前的准备

1.3.2 PCB的手工焊接流程及基本要求

1.4 总结

第2章 PCB是怎样设计出来的

2.1 让计算机来辅助你设计

2.2 选哪款设计工具合适

2.2.1 选用的一般原则

2.2.2 常用的几款PCB设计工具

2.3 掌握一些设计资源会助你事半功倍

2.4 安装一款工具,体验一下流程

2.4.1 KiCad的下载和安装

2.4.2 KiCad的主要功能

2.4.3 KiCad的设计流程

2.5 总结

第3章 设计的核心——电路构成及器件选用

3.1 抓住系统构成的核心要点

3.2 基本电路理论和公式

3.3 系统构成及各部分的工作原理

3.3.1 电源

3.3.2 传感器部分——将被测的物理量转变为电信号,对物理世界用电信号来表征

3.3.3 模拟信号调理

3.3.4 数据转换ADC和DAC

3.3.5 数字信号/逻辑处理

3.3.6 微控制器/微处理器——智能硬件和物联网产品的核心

3.3.7 网络通信——物与物之间的连接

3.4 元器件的选用原则

3.5 元器件选用渠道

3.5.1 通过网站平台,根据型号或关键词进行搜索

3.5.2 专业媒体的新产品介绍

3.5.3 其他渠道

3.6 总结

3.7 实战项目:“低成本DDS任意信号发生器”的制作

第4章 电子产品设计流程

4.1 从创意到方案设计

4.1.1 头脑风暴

4.1.2 方案评估

4.1.3 方案设计及器件选型

4.2 辅助的设计/验证工具

4.3 PCB的设计

4.3.1 逻辑设计——原理图

4.3.2 物理实现——PCB布局、布线

4.4 总结

4.5 实战项目:“低成本DDS任意信号发生器”的方案分析及器件选型

第5章 会高效阅读英文数据手册很重要

5.1 数据手册一定要看英文、正确的版本

5.2 英文数据手册的重要组成

5.2.1 首页都是关键信息汇总页

5.2.2 引脚定义信息页面

5.2.3 极限工作条件和推荐工作条件页面

5.2.4 元器件的关键性能和各参数之间的关系曲线

5.2.5 元器件应用中需要特别注意的地方

5.2.6 元器件的封装信息

5.2.7 元器件之间连接的时序图

5.2.8 参考设计的参考

5.3 实战项目:“低成本DDS任意信号发生器”中的元器件数据手册阅读要点

第6章 每一个器件都由其“库”来表征

6.1 三个环节分别需要的“库”信息

6.2 原理图“符号”的构成要素

6.3 元器件“封装”的构成要素

6.4 元器件“器件信息”的构成要素

6.5 元器件库的几种构建方式

6.6 总结

6.7 实战项目:“低成本DDS任意信号发生器”中的元器件库的构建

第7章 用原理图来构建电路连接

7.1 原理图是用来干什么的

7.2 原理图构成

7.3 什么才是一个好的原理图

7.4 原理图的绘制流程及要点

7.5 总结

7.6 实战项目:“低成本DDS任意信号发生器”的原理图说明

第8章 布局——实际排列位置很重要

8.1 元器件布局的核心要点

8.2 元器件布局的步骤

8.3 总结

8.4 实战项目:“低成本DDS任意信号发生器”的元器件布局

第9章 布线

9.1 了解PCB制造厂商的制造规范

9.2 确定板子的层数并定义各层的功能

9.3 设定布线的规则

9.4 换层走线及过孔的使用及设置

9.5 关键信号线走线

9.6 布线的一般规则

9.7 铺地/电源

9.8 使用PCB散热

9.9 检查

9.10 调整丝印

9.11 实战项目:“低成本DDS任意信号发生器”的PCB布线要点

第10章 打板

10.1 PCB和PCBA

10.2 PCB制板工序

10.3 需要提供的文件

10.4 PCB制板要考虑的因素

10.5 工艺参数参考

10.6 建议可以PCB打样的主要厂商

10.7 在线估价和下单

10.8 实战项目:“低成本DDS任意信号发生器”的Gerber文件生成

第11章 巧妇难为无米之炊——备料

11.1 产生BOM和备料的时间点

11.2 怎样才是一个好的BOM

11.3 采购流程和原则

11.4 采购货源渠道

11.5 实战项目:“低成本DDS任意信号发生器”中的元器件备料

第12章 见证奇迹的时刻——调试

12.1 焊接是调试电路板的基本功

12.1.1 用热风枪进行器件的拆卸和安装

12.1.2 使用回流炉

12.2 必备的调试工具——测试测量仪器

12.2.1 常规的测量四大件

12.2.2 口袋仪器

12.3 PCB的调试流程

12.3.1 制订调试计划

12.3.2 裸板测试

12.3.3 焊接测试

12.4 PCB的测试及报告

第13章 电磁带来的“困扰”及对策

13.1 “地”的处理

13.1.1 设备接“大地”

13.1.2 内部信号的模拟地和数字地

13.1.3 常见的一些接地方法

13.1.4 PCB设计中对地的处理

13.2 去耦电容的选用

13.2.1 去耦电容的作用

13.2.2 去耦电容的选择

13.2.3 电容位置的摆放

13.3 多层板的设计要点

13.4 高速信号的设计要点

第14章 设计资源参考

14.1 电子工程师常用资源参考网站

14.2 主要元器件制造厂商

14.3 PCB设计工具

14.4 PCB设计库资源

14.5 电路仿真工具

14.6 项目参考网站

14.7 开源平台及提供商

第15章 元器件常用原理图符号和PCB封装

15.1 电阻

15.2 电容

15.3 电感

15.4 按键/开关

15.5 电源

15.6 二极管

15.7 三极管

15.8 数字逻辑门

15.9 集成电路(IC)

15.10 独特的IC:运算放大器和稳压器

15.11 晶体和谐振器

15.12 接头和连接器

15.13 电机、变压器、扬声器和继电器

15.14 熔丝和PTC

15.15 非元器件符号

第16章 实战项目:低成本DDS任意信号发生器

16.1 项目需求

16.2 项目方案

16.3 元器件库的获取和构建

16.4 原理图绘制

16.5 元器件的布局

16.6 PCB布线

16.7 生产文件Gerber的生成及检查

16.8 BOM的生成

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