PADS 9 5电路板设计与应用

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郝勇 黄志刚 著
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店铺: 诗书雅韵图书专营店
出版社: 机械工业出版社
ISBN:9787111537335
商品编码:29592480240
包装:平装
出版时间:2016-06-01

具体描述

基本信息

书名:PADS 9 5电路板设计与应用

定价:69.00元

售价:42.8元,便宜26.2元,折扣62

作者:郝勇 黄志刚

出版社:机械工业出版社

出版日期:2016-06-01

ISBN:9787111537335

字数:

页码:

版次:1

装帧:平装

开本:16开

商品重量:0.4kg

编辑推荐


本书基于新版PADS 9.5软件编写,内容丰富、知识完善、图文并茂,版块明确,可作为广大电气工程技术人员PADS自学教程和参考书,软件界面介绍和原理部分非常详尽,适于读者自学。此外,书中的每个范例都是作者独立设计的真实作品,每一章都提供了独立、完整的设计制作过程,每个操作步骤都有简洁的文字说明和精美的图例展示。本书附视频学习DVD光盘一张,制作了操作视频录像文件,另外还包含了本书所有的素材文件、实例文件和模板文件。

内容提要


全书以PADS9.5为平台,介绍了电路设计的方法和技巧。全书共分9章,第1章为PADS9�保蹈攀觯坏冢舱陆樯埽校粒模樱�.5的原理图基础;第3章介绍PADS9.5原理图库设计;第4章介绍PADS9.5原理图的绘制;第5章介绍原理图的后续操作;第6章介绍PADS印制电路板设计;第7章介绍封装库设计;第8章介绍电路板布线;第9章介绍电路板后期操作;第10章介绍单片机实验板电路设计实例。 本书随书配送多媒体教学光盘,其中包含全书实例操作过程录像的AVI文件和实例源文件,读者可以通过多媒体光盘方便直观地学习本书内容。 本书既可以作为大院校电子相关专业课程的教学教材,也可以作为各种培训机构的培训教材,同时还适合作为电子设计爱好者的自学辅导书。

目录


作者介绍


文摘


序言



《PCB设计实战宝典:从入门到精通》 前言 在日新月异的电子技术浪潮中,印刷电路板(PCB)作为电子产品的功能载体,其设计水平直接关系到产品的性能、稳定性、成本乃至市场竞争力。从一颗简单的二极管到复杂的高性能计算机主板,PCB的设计都是至关重要的一环。本书旨在为广大电子工程师、技术爱好者以及在校学生提供一套全面、系统、实用的PCB设计学习指南。我们将从零开始,逐步深入,涵盖PCB设计流程的各个关键环节,并结合丰富的实战案例,帮助读者掌握现代PCB设计所需的理论知识和操作技能,最终能够独立完成高质量的PCB设计项目。 第一章:PCB设计基础概念与流程解析 在踏入PCB设计的广阔天地之前,理解其基本概念和整体流程至关重要。本章将为您勾勒出PCB设计的一幅全景图。 什么是PCB? PCB,即Printed Circuit Board(印刷电路板),又称印制电路板。它是一种基材,上面布满了用导电材料(通常是铜箔)制作的导线、焊盘和连接器,用于机械地支撑和电学地连接电子元件。PCB是现代电子设备不可或缺的组成部分,它将离散的电子元件整合成一个紧凑、可靠的整体,并为信号的传输提供了路径。我们将深入探讨PCB的构成材料(如FR-4、陶瓷、金属基板等)、层数(单层、双层、多层板)以及其在电子产品中的作用。 PCB设计的基本流程 一个完整的PCB设计流程通常包含以下几个主要阶段: 1. 原理图设计 (Schematic Design): 这是PCB设计的起点,也是最关键的第一步。在原理图中,我们用图形符号和导线来表示电子元件及其之间的电气连接关系。一个清晰、准确、规范的原理图是后续PCB布局布线的坚实基础。我们将详细介绍如何使用专业的EDA(Electronic Design Automation)工具进行原理图绘制,包括元器件库的建立、符号的选用、导线的连接、总线的定义以及错误检查等。 2. PCB布局 (PCB Layout) / 放置 (Placement): 在原理图设计完成后,我们将原理图中的元器件导入到PCB设计环境中,并开始进行PCB布局。布局阶段的核心是将元器件合理地放置在PCB板上,以确保电路的功能性、信号的完整性、散热的要求以及生产的可制造性。我们将探讨布局的原则和技巧,例如:如何划分电路模块、如何处理高频信号元件、如何考虑信号流向、如何安排电源和地线、如何预留测试点、如何考虑散热以及如何优化器件的摆放位置以减少布线长度和交叉。 3. PCB布线 (PCB Routing): 布局完成后,就需要根据原理图的连接关系,在PCB板上绘制导线(即“线”)来连接元器件的焊盘。布线是PCB设计中最具挑战性的环节之一,它直接影响到电路的电气性能。本章将详细介绍布线的策略和技巧,包括:单端信号布线、差分信号布线、电源和地线的布线、高频信号的处理、阻抗匹配、走线的长度控制、过孔的使用策略、泪滴的添加等。我们将讨论自动布线和手动布线的优缺点,以及如何利用高级布线功能来提高效率和质量。 4. DRC检查 (Design Rule Check): 在完成布局布线后,必须进行设计规则检查(DRC)。DRC是PCB设计流程中的一个自动化检查过程,用于验证PCB设计是否符合制造商的生产能力以及电路设计的电气要求。我们将讲解DRC规则的设置,如线宽、线距、过孔大小、焊盘间距、阻焊层等,以及如何有效地分析和修复DRC报告中的错误。 5. GERBER文件生成与输出 (Gerber File Generation and Output): 当PCB设计通过DRC检查后,就需要生成一系列的 Gerber 文件和钻孔文件,用于指导PCB制造厂进行PCB的生产。我们将详细介绍Gerber文件的格式,以及如何正确生成和输出这些文件,包括光绘文件、钻孔文件、物料清单(BOM)、坐标文件等,并简要介绍PCB制造的基本过程。 PCB设计中的关键术语 为了更好地理解后续内容,本章还将对PCB设计中一些基础而重要的术语进行解释,例如:焊盘 (Pad)、过孔 (Via)、走线 (Trace)、铜箔 (Copper Pour / Copper Area)、阻焊层 (Solder Mask)、丝印层 (Silkscreen)、基材 (Substrate)、焊料掩膜 (Solder Paste Mask) 等。 第二章:EDA工具的应用基础 现代PCB设计离不开强大的EDA(Electronic Design Automation)工具。本章将以一款主流的PCB设计软件为例,介绍其基本操作和常用功能,帮助读者快速上手。 软件的安装与界面熟悉 我们将简要介绍软件的安装流程,并带领读者熟悉软件的主界面,包括菜单栏、工具栏、属性面板、原理图编辑器、PCB编辑器等各个重要区域的功能。 原理图编辑器的使用 元器件库的管理与创建: 如何查找、导入和管理元器件库,以及如何根据实际需求创建自定义元器件符号和封装。 原理图绘制技巧: 如何高效地放置元器件,连接导线,使用网络标号,创建总线,添加注释和图形对象。 原理图的电气连接性检查: 使用ERC(Electrical Rule Check)工具来检查原理图中的电气连接错误,如短路、开路、悬空引脚等。 PCB编辑器入门 PCB板框的创建与设置: 如何设置PCB的尺寸、形状、层数和板边。 元器件封装的导入与关联: 将原理图中的元器件与PCB库中的封装进行关联,并将其导入到PCB编辑器中。 PCB布局的初步实践: 介绍基本的元器件放置方法,包括手动放置和对齐工具的使用。 常用命令与快捷键 掌握常用命令和快捷键能够极大地提高设计效率。本章将重点介绍一些常用的命令,如移动、旋转、复制、删除、阵列、对齐等,以及与之对应的快捷键。 第三章:元器件库的建立与管理 高质量的元器件库是PCB设计的基础。一个完善的元器件库能够确保元器件的电气属性和物理属性的准确性,减少设计错误。 元器件的组成部分:符号与封装 我们将详细解释元器件的符号(用于原理图)和封装(用于PCB)的概念,以及它们之间的对应关系。 原理图符号的创建与编辑 标准库的理解与使用: 介绍软件内置的标准元器件库,并指导如何查找和使用。 自定义符号的绘制: 学习如何根据元器件的数据手册绘制精确的原理图符号,包括引脚的属性(如输入、输出、电源等)和编号。 PCB封装的创建与编辑 封装的类型: 介绍通孔元件封装、贴片元件封装、BGA封装、连接器封装等不同类型。 PCB封装的绘制: 学习如何根据元器件的尺寸和引脚定义,在PCB编辑器中精确绘制封装,包括焊盘的形状、大小、间距,以及轮廓线、阻焊层、丝印层等。 3D模型导入: 介绍如何为PCB封装导入3D模型,以便进行更直观的可视化检查。 元器件库的管理策略 库文件的组织与分类: 如何有效地组织和管理自己的元器件库,使其易于查找和维护。 库的版本控制: 介绍版本控制的重要性,以避免因修改而导致的混乱。 跨项目共享库: 如何在不同项目之间共享和复用元器件库。 第四章:PCB布局的艺术与技巧 布局是PCB设计中至关重要的一环,它直接影响到信号完整性、散热性能、电磁兼容性(EMC)以及可制造性。本章将深入探讨PCB布局的艺术与实用技巧。 布局前的准备工作 充分理解原理图: 深入分析电路的功能和信号流向。 熟悉元器件特性: 了解高频元件、功率元件、敏感元件等。 明确PCB板框: 确定PCB的尺寸、形状、层数以及安装孔位置。 考虑机械结构: 了解PCB需要安装的外部连接器、散热器等。 布局的基本原则与策略 功能分区: 将相似功能的电路模块进行区域划分,如电源模块、模拟模块、数字模块、射频模块等。 信号流向优化: 尽量使信号沿着单一方向流动,减少信号的往返和交叉。 处理高频与敏感信号: 将高频信号的源端和终端靠近,并尽量缩短走线长度;将敏感信号与噪声源隔离。 电源与地线的规划: 合理分配电源和地线,确保信号返回路径的畅通。 散热考虑: 对于发热量大的元件,要预留足够的空间,并考虑散热孔或散热片。 可制造性设计 (DFM): 考虑元器件之间的间距,避免过小的间距导致焊接困难。 可测试性设计 (DFT): 预留测试点,方便后续的调试和测试。 具体布局技巧 固定元件的放置: 如连接器、电源接口、安装孔等,通常需要固定位置。 关键信号元件的放置: 如CPU、DSP、FPGA、高频振荡器等,应优先考虑其位置。 对称性与中心化: 对于某些对称性要求的电路,要考虑布局的对称性。 等长要求: 对于需要等长设计的差分信号或高速信号,在布局时就要考虑其相对位置。 差分对的匹配: 布局时要将差分对的两个信号线尽可能靠近且等长。 电源与地线的连接: 尽量使用宽的电源和地线,并预留足够的过孔。 高级布局工具的应用 组件对齐与分布: 利用软件提供的对齐和分布工具,快速完成元器件的规整摆放。 DRC规则的初步检查: 在布局阶段就可以进行初步的DRC检查,提前发现潜在问题。 第五章:PCB布线的精髓与优化 布线是将原理图连接转化为实际电路的关键步骤,直接影响到信号的完整性、信号的损耗、电磁干扰(EMI)等。本章将深入探讨PCB布线的精髓和优化技巧。 布线前的准备与规则设置 DRC规则的详细设置: 讲解线宽、线距、过孔大小、焊盘间距、阻焊层膨胀等规则的设置,以及如何根据制造厂的能力进行配置。 层叠结构的规划: 对于多层板,要合理规划信号层、电源层、地层,以实现良好的信号完整性和EMI控制。 布线的基本原则与策略 信号完整性 (SI): 阻抗匹配: 讲解传输线理论,如何计算和实现特征阻抗,以及如何避免信号反射。 走线长度控制: 对于高速信号,尽量缩短走线长度,避免过长的走线引入延迟和信号衰减。 回流路径: 强调保证信号的回流路径最短、最直接,避免穿过其他信号路径。 串扰 (Crosstalk): 解释串扰的产生原因,以及如何通过增大线间距、改变走线方向等方式减小串扰。 电源与地线的布线: 星型接地与单点接地: 讨论不同接地方式的优缺点。 电源和地层的分割: 对于不同电源域,考虑使用地层分割或铺铜进行隔离。 宽电源线和地线: 使用足够的宽度来降低电源线的阻抗,保证电流的稳定供应。 去耦电容的放置: 强调去耦电容应靠近IC的电源引脚,提供局部稳定的电源。 高频信号布线: 差分信号布线: 讲解差分对的布线原则,包括等长、等距、紧密跟随等。 射频信号布线: 介绍射频信号的特殊要求,如微带线、带状线等。 EMI/EMC 考虑: 屏蔽: 利用敷铜、地层屏蔽等方式来减小EMI。 滤波: 合理放置滤波元件。 具体的布线技巧 手动布线: 讲解如何高效地进行手动布线,包括走线的拐角处理、过孔的使用、避让其他走线等。 自动布线: 介绍自动布线的设置与使用,以及如何优化自动布线的结果。 泪滴 (Tear-drop): 解释泪滴的作用,以及如何添加泪滴来增强焊盘与走线之间的连接强度。 过孔优化: 讨论不同类型过孔(通孔、盲孔、埋孔)的应用,以及如何合理使用过孔以降低信号损耗和成本。 敷铜 (Copper Pour / Copper Area): 地线敷铜: 解释地线敷铜的重要性,以及如何进行合理的敷铜,连接所有地节点。 电源敷铜: 在需要大电流的区域进行电源敷铜。 散热敷铜: 利用敷铜来帮助散热。 敷铜的间距与规则: 讲解敷铜与走线、焊盘之间的间距设置。 布线后的检查与优化 DRC检查的反复进行: 在布线过程中和完成后,反复进行DRC检查,及时发现并修复错误。 关键信号的长度检查: 检查关键信号的实际长度是否满足设计要求。 回流路径的可视化检查: 检查信号的回流路径是否畅通。 第六章:PCB后处理与Gerber文件生成 设计完成后,需要进行一系列的后处理工作,以确保PCB能够被准确地制造出来。 DRC检查与修复 深度解析DRC报告: 学习如何阅读和理解DRC报告中的各项错误信息。 常见的DRC错误及解决办法: 针对线宽不足、线距过小、焊盘重叠、过孔错误等常见问题,提供详细的解决方法。 关键信息层的检查 阻焊层 (Solder Mask): 检查阻焊层的开窗是否正确,是否覆盖了所有需要焊接的焊盘。 丝印层 (Silkscreen): 检查丝印层的元器件标号、极性标记、Logo等信息是否清晰、准确、无重叠。 钻孔层 (Drill Layer): 检查钻孔的位置和孔径是否正确。 Gerber文件的生成 Gerber文件格式介绍: 简要介绍RS-274X等Gerber文件的格式。 Gerber文件的输出设置: 详细介绍如何根据制造厂的要求,正确配置Gerber文件的输出选项,包括层选择、文件命名、坐标格式等。 钻孔文件的输出: 讲解Excellon格式钻孔文件的生成。 其他重要输出文件 物料清单 (BOM - Bill of Materials): 如何生成准确的BOM文件,列出所有需要的元器件及其规格。 坐标文件 (Pick and Place File): 用于自动化贴片机生产。 装配图: 为元器件的焊接提供参考。 Gerber文件的预览与验证 使用Gerber查看器: 介绍常用的Gerber文件查看软件,并演示如何使用它们来预览和检查生成的Gerber文件,确保与设计意图一致。 与制造厂的沟通: 强调与PCB制造厂进行有效沟通的重要性,明确其技术要求和文件格式。 第七章:典型PCB设计实例分析 理论结合实际,通过分析具体的PCB设计案例,巩固和深化所学知识。本章将选取几个具有代表性的电路板设计项目,进行从原理图到Gerber文件的全流程剖析。 实例一:简单的LED驱动电路板 从简单的原理图绘制开始,到元器件选择、PCB布局、基础布线,最终完成Gerber文件输出。 重点讲解如何为简单的模拟电路进行布局布线。 实例二:包含微控制器的小型开发板 分析包含MCU、存储器、常用接口(如UART、SPI、I2C)的原理图。 重点讲解高密度封装元器件的布局、高速信号(如时钟、数据线)的布线策略、电源和地的分割处理。 实例三:简易射频PCB设计 介绍射频电路的一些基本概念和PCB设计要求。 通过一个简单的射频发射/接收模块的PCB设计,讲解微带线、阻抗匹配、接地等关键技术。 实例分析要点 针对每个实例,我们将着重分析其设计难点、解决方案以及优化思路。 通过对比不同实例的设计方法,帮助读者理解不同类型电路的PCB设计特点。 第八章:PCB设计的高级话题与未来趋势 随着电子技术的不断发展,PCB设计也面临着新的挑战和机遇。本章将探讨一些高级话题,并展望PCB设计的未来发展趋势。 信号完整性与电源完整性 (SI/PI) 的深入分析 介绍SI/PI仿真工具的应用,以及如何利用仿真来优化设计。 讨论SI/PI问题在高速数字电路、射频电路中的重要性。 电磁兼容性 (EMC) 设计 更深入地探讨EMI/EMC的原理和防护措施。 介绍EMC设计在产品认证中的作用。 散热设计与热管理 讲解热仿真的应用,以及如何通过PCB设计来改善散热性能。 讨论高功率密度器件的散热挑战。 HDI (High Density Interconnect) PCB设计 介绍HDI技术,如微过孔、埋盲孔、背钻等。 讨论HDI技术在小型化、高性能电子产品中的应用。 柔性PCB (Flexible PCB) 与刚挠结合PCB (Rigid-Flex PCB) 设计 介绍柔性PCB和刚挠结合PCB的特点、设计流程和应用领域。 AI在PCB设计中的应用前景 探讨人工智能和机器学习在PCB设计自动化、优化和故障诊断方面的潜力。 绿色PCB设计与可持续发展 讨论环保材料、节能设计和可回收性在PCB设计中的考量。 结语 PCB设计是一门集理论、实践与艺术于一体的综合性学科。掌握扎实的PCB设计知识和熟练的操作技能,不仅能够帮助工程师高效地完成项目,更能为电子产品的创新与发展注入活力。希望本书能够成为您PCB设计之路上的良师益友,陪伴您在电子设计的海洋中乘风破浪,不断探索,创造出更精彩的电子产品。 附录 常用PCB设计术语表 常用元器件封装尺寸参考 PCB制造工艺流程简介 参考资料与网站推荐

用户评价

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坦白说,《PADS 9.5电路板设计与应用》给我的感觉是“全面且深入”。它并非仅仅停留在软件操作的层面,而是将电路板设计作为一个系统工程来讲解。我注意到书中在介绍原理图绘制时,不仅仅是告诉你如何添加元件和连接导线,更重要的是强调了原理图的规范性、可读性以及与PCB设计之间的关联性。比如,在讲解元件属性设置时,作者详细说明了如何添加元器件的位号、型号、以及生产厂商等信息,这些信息在后续的PCB设计和物料清单(BOM)生成中都至关重要。而在PCB设计部分,除了基础的布局布线,书中还涉及到了一些更为高级的主题,例如电源和地网络的优化,EMI/EMC的设计考量,甚至是一些关于可制造性设计(DFM)的初步介绍。虽然我对其中一些高级主题的理解还不够透彻,但能从书中感受到作者的专业深度和广度。我记得书中关于“过孔”的讲解,不仅仅是告诉你如何放置,而是深入分析了不同类型过孔(盲埋孔、微过孔)的应用场景和设计注意事项,以及它们对信号完整性的影响。这种对细节的关注,以及对设计整体性的把握,使得这本书的价值远超一般的操作指南,更像是一本完整的PCB设计方法论。

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《PADS 9.5电路板设计与应用》给我最直接的感受是它的“启发性”。这本书不仅仅是在教授一套工具的使用方法,更是在传递一种设计理念和解决问题的思路。我尤其喜欢书中关于“设计规则检查”(DRC)和“设计前置检查”(ERC)部分的讲解。作者并没有把这些规则仅仅看作是软件的设置项,而是将其上升到设计质量保障的高度。书中通过大量的图示和案例,清晰地展示了如果不遵守这些规则可能带来的严重后果,以及如何通过合理的设置和细致的检查来避免这些问题。我曾经在一个项目中,因为忽略了某个关键的设计规则,导致了产品返工,损失惨重。读到书中关于这部分的内容时,我才真正意识到设计规则检查的重要性,并且学会了如何根据实际项目需求,自定义和优化这些规则。此外,书中对不同类型电路(如模拟、数字、电源)的PCB设计特点和优化方法的介绍,也极大地拓宽了我的设计视野。它让我明白,PCB设计不仅仅是把元件摆放好、把线连起来,更需要根据电路的特性,进行有针对性的优化,以达到最佳的性能和可靠性。这种“启发式”的学习体验,让我受益匪浅。

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总的来说,《PADS 9.5电路板设计与应用》给我带来的“系统性”体验非常深刻。它不像市面上很多书籍那样,只是孤立地介绍某个软件的功能,而是将电路板设计过程作为一个完整、连贯的流程来呈现。从原理图的构建,到元器件库的管理,再到PCB的布局、布线,最后到设计规则的检查和输出 Gerber 文件,书中的每一个环节都衔接得非常自然。我特别注意到书中在讲解PCB布局时,不仅仅强调了元件的摆放位置,还详细讨论了散热、电磁兼容性(EMC)、信号流向等多个维度的考量。书中通过对比图,清晰地展示了不同布局方式对电路性能的影响,这种“多角度”的讲解方式,让我对PCB设计有了更全面的认识。我记得书中关于“泪滴”的使用,不仅仅是简单地告诉你怎么画,而是详细解释了它对焊盘和铜箔连接强度的影响,以及在不同情况下的应用。这种对设计细节的深入挖掘,以及对整个设计流程的系统梳理,让这本书成为一本真正有价值的学习和参考资料。它让我能够从宏观到微观,逐步掌握PCB设计的精髓。

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阅读《PADS 9.5电路板设计与应用》的过程中,我最深的体会便是其“实用性”的强大。这本书显然是针对那些需要解决实际工程问题的读者量身打造的,它没有过多的理论“旁征博 dikutip”,而是聚焦于如何在PADS 9.5这个工具下,高效、准确地完成电路板设计。我尤其欣赏其中关于PCB布局和布线的章节,作者并没有泛泛而谈,而是深入到具体的技巧和考量。比如,如何根据信号的类型(高频、低频、模拟、数字)来选择不同的布线策略;如何处理地线和电源线的连接,避免噪声干扰;如何进行差分信号的布线,确保信号的完整性。这些内容在我实际工作中遇到的问题,书中都有详细的解答和可行的方案。我特别尝试了书中的一个关于高速信号布线的案例,跟着书中的步骤,一步步地调整布线规则,查看信号的时域和频域特性,最终成功地解决了一个困扰我很久的信号抖动问题。这种“解决问题导向”的编写风格,让这本书成为我案头的常备工具书。它不仅仅是一本介绍软件功能的说明书,更是一本传授设计思想和实践经验的宝典。对于那些想要提升PCB设计水平,或者在项目中遇到瓶颈的工程师来说,这本书提供的实用技巧和方法论,无疑是宝贵的财富。

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拿到这本《PADS 9.5电路板设计与应用》已经一段时间了,一直想好好写点什么,但总觉得难以捕捉到它的精髓。这本书,怎么说呢,给我最深刻的印象是它作为一本学习资料所具备的“完整性”。它不是那种浅尝辄止的书,也不是那种只讲理论的书。从我个人的学习经历来看,它涵盖了从最基础的概念引入,比如PCB设计的历史、基本原理,一直到非常具体的操作流程。我记得翻到关于元器件库建立的那一部分,作者不仅仅是告诉你怎么做,而是细致地讲解了元器件封装的规范、原理图符号与PCB封装的对应关系,以及如何进行自定义元器件的创建。这对于初学者来说,绝对是一剂定心丸,避免了后期设计中因为元件库问题而产生的各种麻烦。而且,书中对原理图绘制和PCB布局布线部分进行了详尽的论述,比如信号完整性、电源完整性方面的考虑,虽然我还没有完全掌握其中的高深理论,但通过书中的案例和图示,我能感受到作者的用心,把这些复杂的概念以相对易懂的方式呈现出来。让我特别受用的是,它在讲解过程中,穿插了大量的实例,这些实例并非凭空捏造,而是基于实际的项目需求,比如一个简单的LED驱动电路,或者一个数据采集模块。我跟着书中的步骤一步步操作,感觉就像有一个经验丰富的工程师在我旁边指导一样,能够有效地将理论知识转化为实践技能。这种“手把手”的教学模式,对于想要快速上手PCB设计的工程师或者学生来说,是极具价值的。

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