電路設計、仿真與PCB設計：從模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路、控制電路到信號完整性分析（第2版）

第一部分電路設計與仿真
 
第1章電路設計與仿真簡介
 
1.1緒論
 
1.2模擬電路設計及仿真工具
 
1.2.1NI Multisim
 
1.2.2Cadence PSpice
 
1.2.3Synopsys HSpice
 
1.2.4華大九天Empyrean
 
1.3數(shù)字電路設計及仿真工具
 
1.3.1ModelSim
 
1.3.2Quartus Prime
 
1.3.3Vivado
 
1.3.4Robei EDA
 
1.4射頻電路設計及仿真工具
 
1.4.1ADS
 
1.4.2HFSS
 
1.4.3CST
 
1.4.4中望電磁仿真
 
1.5控制電路設計及仿真工具
 
1.6電路板設計及仿真工具
 
1.6.1Altium Designer
 
1.6.2Allegro PCB Designer
 
1.6.3PADS
 
1.6.4嘉立創(chuàng)EDA
 
1.6.5KiCad EDA
 
 
第2章Spice仿真描述與模型
 
2.1電子電路Spice描述
 
2.1.1Spice模型及程序結構
 
2.1.2Spice程序相關命令
 
2.2電子元器件及Spice模型
 
2.2.1基本元器件
 
2.2.2電壓和電流源
 
2.2.3傳輸線
 
2.2.4二極管和晶體管
 
2.3從用戶數(shù)據(jù)中創(chuàng)建Spice模型
 
2.3.1Spice模型的建立方法
 
2.3.2運行Spice模型向?qū)?br /> 
第3章電子電路設計與仿真
 
3.1直流工作點分析
 
3.1.1建立新的直流工作點分析工程
 
3.1.2添加新的仿真庫
 
3.1.3構建直流分析電路
 
3.1.4設置直流工作點分析參數(shù)
 
3.1.5直流工作點仿真結果分析
 
3.2直流掃描分析
 
3.2.1打開前面的設計
 
3.2.2設置直流掃描分析參數(shù)
 
3.2.3直流掃描仿真結果分析
 
3.3瞬態(tài)分析
 
3.3.1建立新的瞬態(tài)分析工程
 
3.3.2構建瞬態(tài)分析電路
 
3.3.3設置瞬態(tài)分析參數(shù)
 
3.3.4瞬態(tài)仿真結果分析
 
3.4傅里葉分析
 
3.4.1建立新的傅里葉分析工程
 
3.4.2構建傅里葉分析電路
 
3.4.3設置傅里葉分析參數(shù)
 
3.4.4傅里葉仿真結果分析
 
3.4.5修改電路參數(shù)重新執(zhí)行傅里葉分析
 
3.5交流小信號分析
 
3.5.1建立新的交流小信號分析工程
 
3.5.2構建交流小信號分析電路
 
3.5.3設置交流小信號分析參數(shù)
 
3.5.4交流小信號仿真結果分析
 
3.6噪聲分析
 
3.6.1建立新的噪聲分析工程
 
3.6.2構建噪聲分析電路
 
3.6.3設置噪聲分析參數(shù)
 
3.6.4噪聲仿真結果分析
 
3.7參數(shù)掃描分析
 
3.7.1打開前面的設計
 
3.7.2設置參數(shù)掃描分析參數(shù)
 
3.7.3參數(shù)掃描結果分析
 
3.8溫度分析
 
3.8.1建立新的溫度分析工程
 
3.8.2構建溫度分析電路
 
3.8.3設置溫度分析參數(shù)
 
3.8.4溫度仿真結果分析
 
3.9蒙特卡洛分析
 
3.9.1建立新的蒙特卡洛分析工程
 
3.9.2構建蒙特卡洛分析電路
 
3.9.3設置蒙特卡洛分析參數(shù)
 
3.9.4蒙特卡洛仿真結果分析
 
第4章射頻電路設計與仿真
 
4.1S參數(shù)仿真
 
4.1.1S參數(shù)的概念
 
4.1.2S參數(shù)在電路仿真中的應用
 
4.1.3S參數(shù)仿真面板與仿真控制器
 
4.1.4S參數(shù)仿真過程
 
4.1.5基本S參數(shù)仿真
 
4.1.6匹配電路設計
 
4.1.7參數(shù)優(yōu)化
 
4.2諧波平衡法仿真
 
4.2.1諧波平衡法仿真基本原理及功能
 
4.2.2諧波平衡法仿真面板與仿真控制器
 
4.2.3諧波平衡法仿真的一般步驟
 
4.2.4單音信號HB仿真
 
4.2.5參數(shù)掃描
 
4.3功率分配器的設計與仿真
 
4.3.1功率分配器的基本原理
 
4.3.2等分型功率分配器
 
4.3.3等分型功率分配器設計實例
 
4.3.4比例型功率分配器設計
 
4.3.5Wilkinson功率分配器
 
4.3.6Wilkinson功率分配器設計實例
 
4.3.7電路仿真與優(yōu)化
 
4.3.8版圖仿真
 
4.4印刷偶極子天線的設計與仿真
 
4.4.1印刷偶極子天線
 
4.4.2偶極子天線設計
 
4.4.3優(yōu)化仿真
 
第5章數(shù)字電路設計與仿真
 
5.1數(shù)字電路設計及仿真流程
 
5.1.1數(shù)字電路設計流程
 
5.1.2ModelSim工程仿真流程
 
5.2仿真激勵及文件
 
5.2.1利用波形編輯器產(chǎn)生激勵
 
5.2.2采用描述語言生成激勵
 
5.3VHDL仿真
 
5.3.1VHDL文件編譯
 
5.3.2VHDL設計優(yōu)化
 
5.3.3VHDL設計仿真
 
5.4Verilog仿真
 
5.4.1Verilog文件編譯
 
5.4.2Verilog設計優(yōu)化
 
5.4.3Verilog設計仿真
 
5.4.4單元庫
 
5.5針對不同器件的時序仿真
 
5.5.1ModelSim對Altera器件的時序仿真
 
5.5.2ModelSim對Xilinx器件的時序仿真
 
第6章控制電路設計與仿真
 
6.1Proteus系統(tǒng)仿真基礎
 
6.2Proteus中的單片機模型
 
6.351系列單片機系統(tǒng)仿真
 
6.3.151系列單片機基礎
 
6.3.2在Proteus中進行源程序設計與編譯
 
6.3.3在Keil μVision中進行源程序設計與編譯
 
6.3.4Proteus和Keil μVision聯(lián)合調(diào)試
 
6.4用51單片機實現(xiàn)電子秒表設計實例
 
6.5AVR系列單片機仿真
 
6.5.1AVR系列單片機基礎
 
6.5.2Proteus和IAR EWB for AVR聯(lián)合開發(fā)
 
6.6用AVR單片機實現(xiàn)數(shù)字電壓表設計實例
 
第二部分電路原理圖及PCB設計
 
 
第7章印制電路板設計基礎
 
7.1印制電路板基礎知識
 
7.1.1印制電路板的發(fā)展
 
7.1.2印制電路板的分類
 
7.2PCB材質(zhì)及生產(chǎn)加工流程
 
7.2.1常用PCB結構及特點
 
7.2.2PCB生產(chǎn)加工流程
 
7.2.3PCB疊層定義
 
7.3常用電子元器件特性及封裝
 
7.3.1電阻元器件特性及封裝
 
7.3.2電容元器件特性及封裝
 
7.3.3電感元器件特性及封裝
 
7.3.4二極管元器件特性及封裝
 
7.3.5三極管元器件特性及封裝
 
7.4集成電路芯片封裝
 
7.5自定義元器件設計流程
 
第8章電路原理圖設計
 
8.1原理圖繪制流程
 
8.1.1原理圖設計規(guī)劃
 
8.1.2原理圖繪制環(huán)境參數(shù)設置
 
8.2原理圖元器件庫設計
 
8.2.1元器件原理圖符號術語
 
8.2.2為LM324器件創(chuàng)建原理圖符號封裝
 
8.2.3為XC2S300E6PQ208C器件創(chuàng)建原理圖符號封裝
 
8.2.4分配器件模型
 
8.2.5元器件主要參數(shù)功能
 
8.3原理圖繪制及檢查
 
8.3.1繪制原理圖
 
8.3.2添加設計圖紙
 
8.3.3放置原理圖符號
 
8.3.4連接原理圖符號
 
8.3.5檢查原理圖設計
 
8.4導出原理圖至PCB
 
8.4.1設置導入PCB編輯器工程選項
 
8.4.2使用同步器將設計導入PCB編輯器
 
8.4.3使用網(wǎng)表實現(xiàn)設計間數(shù)據(jù)交換
 
第9章印制電路板PCB設計
 
9.1PCB設計流程及基本使用
 
9.1.1PCB層標簽
 
9.1.2PCB視圖查看命令
 
9.1.3自動平移
 
9.1.4顯示連接線
 
9.2PCB繪圖對象及繪圖環(huán)境參數(shù)
 
9.2.1電氣連接線
 
9.2.2普通線
 
9.2.3焊盤
 
9.2.4過孔
 
9.2.5弧線
 
9.2.6字符串
 
9.2.7原點
 
9.2.8尺寸
 
9.2.9填充
 
9.2.10固體區(qū)
 
9.2.11多邊形覆銅
 
9.2.12禁止布線對象
 
9.2.13捕獲向?qū)?br /> 
9.2.14PCB選項對話框參數(shù)設置
 
9.2.15柵格尺寸設置
 
9.2.16視圖配置
 
9.2.17PCB坐標系統(tǒng)的設置
 
9.2.18設置選項快捷鍵
 
9.3PCB元器件封裝庫設計
 
9.3.1使用IPC Footprint Wizard創(chuàng)建元器件PCB封裝
 
9.3.2使用Footprint Wizard創(chuàng)建元器件PCB封裝
 
9.3.3使用IPC Footprints Batch Generator創(chuàng)建元器件PCB封裝
 
9.3.4不規(guī)則焊盤和PCB封裝的繪制
 
9.3.5添加3D封裝描述
 
9.3.6檢査元器件PCB封裝
 
9.4PCB設計規(guī)則
 
9.4.1添加設計規(guī)則
 
9.4.2如何檢查規(guī)則
 
9.4.3AD軟件中相關規(guī)則
 
9.5PCB布局設計
 
9.5.1PCB形狀和尺寸設置
 
9.5.2PCB布局規(guī)則的設置
 
9.5.3PCB布局原則
 
9.5.4PCB布局中的其他操作
 
9.6PCB布線設計
 
9.6.1交互布線線寬和過孔大小設置
 
9.6.2交互布線線寬和過孔大小規(guī)則設置
 
9.6.3處理交互布線沖突
 
9.6.4其他交互布線選項
 
9.6.5交互多布線
 
9.6.6交互差分對布線
 
9.6.7交互布線長度對齊
 
9.6.8自動布線
 
9.6.9布線中淚滴的處理
 
9.6.10設計中關鍵布線策略
 
9.7PCB覆銅設計
 
9.8PCB設計檢查
 
第三部分信號完整性分析與設計
 
第10章信號完整性設計
 
10.1信號完整性
 
10.1.1信號時序完整性
 
10.1.2信號波形完整性
 
10.1.3元器件及PCB分布參數(shù)
 
10.2電源分配系統(tǒng)及影響
 
10.2.1理想的電源不存在
 
10.2.2電源總線和電源層
 
10.2.3印制電路板的去耦電容配置
 
10.2.4信號線路及其信號回路
 
10.2.5電源分配方面考慮的電路板設計規(guī)則
 
10.3信號反射及其消除
 
10.3.1信號傳輸線定義
 
10.3.2信號傳輸線分類
 
10.3.3信號反射的定義
 
10.3.4信號反射的計算
 
10.3.5消除信號反射
 
10.3.6傳輸線的布線規(guī)則
 
10.4信號串擾及其消除
 
10.4.1信號串擾的產(chǎn)生
 
10.4.2信號串擾的類型
 
10.4.3抑制串擾的方法
 
10.5電磁干擾及其消除
 
10.5.1濾波
 
10.5.2磁性元器件
 
10.5.3器件的速度
 
10.6差分信號原理及設計規(guī)則
 
10.6.1差分線的阻抗匹配
 
10.6.2差分線的端接
 
10.6.3差分線的一些設計規(guī)則
 
第11章電路板仿真和輸出
 
11.1IBIS模型原理及功能
 
11.1.1IBIS模型生成
 
11.1.2IBIS輸出模型
 
11.1.3IBIS輸入模型
 
11.1.4IBIS其他參數(shù)
 
11.1.5IBIS文件格式
 
11.1.6IBIS模型驗證
 
11.2信號完整性仿真
 
11.2.1SI仿真操作流程
 
11.2.2檢查原理圖和PCB圖之間的元器件連接
 
11.2.3疊層參數(shù)的設置
 
11.2.4信號完整性規(guī)則設置
 
11.2.5為元器件分配IBIS模型
 
11.2.6執(zhí)行信號完整性分析
 
11.2.7觀察信號完整性分析結果
 
11.3電源完整性仿真
 
11.3.1PDN分析器接口及設置
 
11.3.2在PCB編輯器中進行可視化渲染
 
11.3.3顯示控制和選項
 
11.3.4負載下仿真
 
11.3.5仿真設置
 
11.3.6通過串聯(lián)器件擴展網(wǎng)絡
 
11.3.7電壓調(diào)節(jié)器模型
 
11.3.8定位電源完整性問題
 
11.4生成加工PCB相關文件
 
11.4.1生成輸出工作文件
 
11.4.2設置打印工作選項
 
11.4.3生成CAM文件
 
11.4.4生成料單文件
 
11.4.5生成光繪文件
 
11.4.6生成鉆孔文件
 
11.4.7生成貼片機文件
 
11.4.8生成PDF格式文件
 
11.4.9CAM編輯器
 
11.4.10生成3D視圖
 
附錄AAltium Designer 23.0快捷鍵
 
A.1通用環(huán)境快捷鍵
 
A.2通用編輯器快捷鍵
 
A.3SCH/SCHLIB編輯器快捷鍵
 
A.4PCB/PCBLIB編輯器快捷鍵
 
附錄B設計實例原理圖
 
附錄C元器件及PCB絲印識別