Protel電路設計教程(第2版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

江思敏，陳明 著

圖書標籤:

• Protel
• 電路設計
• EDA
• 電子工程
• 教程
• 第2版
• PCB設計
• 電路原理
• 電子技術
• 軟件操作

店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302134879

商品編碼：29692191443

包裝：平裝

齣版時間：2006-12-01

基本信息

書名：Protel電路設計教程(第2版)

定價：36.00元

作者：江思敏,陳明

齣版社：清華大學齣版社

齣版日期：2006-12-01

ISBN：9787302134879

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：

商品重量：0.558kg

編輯推薦

---

內容提要

---

本書是一本Protel電路設計的實例教程。本書詳細講述瞭如何使用Protel軟件進行電路原理圖的設計、PCB印製電路闆的設計、 電路仿真和PCB信號分析，以及電路原理圖和印製電路闆的設計方法及操作步驟，在講解過程中，以實例貫通全書，並將Protel 2004的各項功能結閤起來，以便使學生能盡快掌握使用Protel進行電路設計的方法。
本書主要麵嚮廣大電路設計工作者以及大院校師生，並且可以作為初次使用Protel 2004進行電路設計的技術人員和具有一定經驗的電路設計者的參考書。

目錄

---

第0章 PCB設計預備知識
0.1 PCB設計流程
0.2 PCB製造材料
0.3 PCB闆的結構
0.4 PCB的走綫配置
0.5 PCB設計和電磁兼容
0.6 PCB設計常用術語
練習題
章 Protel 2004基礎
1.1 Protel 2004設計環境
1.1.1 Protel 2004主界麵
1.1.2 新建文件菜單介紹
1.1.3 文件工作區麵闆介紹
1.2 設置Protel 2004係統參數
1.3 Protel 2004的原理圖編輯模塊
1.4 Protel 2004的PCB模塊
1.5 Protel 2004文件管理
1.6 設置和編譯項目
1.6.1 檢查原理圖的電氣參數
1.6.2 設置類
1.6.3 設置比較器
1.6.4 ECO設置
1.6.5 輸齣路徑和網絡錶設置
1.6.6 多通道設置
1.6.7 搜索路徑設置
1.6.8 設置項目打印輸齣
1.6.9 編譯項目
練習題
第2章 Protel 2004原理圖設計基礎
2.1 原理圖的設計步驟
2.1.1 電路設計的一般步驟
2.1.2 原理圖設計的一般步驟
2.2 新建原理圖文件
2.3 Protel 2004原理圖設計工具
2.3.1 原理圖設計工具欄
2.3.2 圖紙的放大與縮小
2.4 設置圖紙
2.4.1 設置圖紙大小
2.4.2 設置圖紙方嚮
2.4.3 設置圖紙顔色
2.4.4 設置係統字體
2.5 網格和光標設置
2.5.1 設置網格的可見性
2.5.2 電氣節點
2.5.3 設置光標
2.5.4 設置網格的形狀
2.6 文檔參數設置
2.7 設置原理圖的環境參數
2.7.1 設置原理圖環境
2.7.2 設置圖形編輯環境
2.7.3 設置默認的基本單元
2.7.4 Orcad 選項
練習題
第3章 電路原理圖設計
第4章 檢驗電氣規則和生成報錶
第5章 製作元件與建立元件庫
第6章 設計層次原理圖
第7章 印製電路闆基礎
第8章 製作印製電路闆
第9章 製作元件封裝
0章 生成PCB報錶和打印電路闆
1章 電路仿真
2章 PCB信號完整性分析
3章 習題和課程設計

作者介紹

---

文摘

---

序言

---

《嵌入式係統硬件設計實戰指南》 引言 隨著信息技術的飛速發展，嵌入式係統已經滲透到我們生活的方方麵麵，從智能手機、傢用電器到汽車電子、工業自動化，幾乎無處不在。嵌入式係統以其體積小、功耗低、功能專一、成本低廉等特點，成為現代電子産品不可或缺的核心組成部分。然而，嵌入式係統硬件設計的復雜性也日益增加，需要深入理解微控製器、外圍接口、電源管理、信號完整性等諸多關鍵技術。 本書旨在為讀者提供一個全麵、係統且實用的嵌入式係統硬件設計框架，幫助工程師們從理論走嚮實踐，掌握從需求分析、方案選型到電路設計、PCB布局、調試驗證的全流程。不同於僅側重於某一特定EDA工具（如Protel）的教程，本書將更廣泛地聚焦於嵌入式硬件設計的通用原理、方法論和最佳實踐，旨在培養讀者解決實際工程問題的能力，而非局限於某個軟件的操作技巧。我們將深入剖析嵌入式係統中常見的設計挑戰，並提供行之有效的解決方案。 第一部分：嵌入式係統硬件設計基礎 第一章：嵌入式係統概覽與硬件設計流程 1.1 什麼是嵌入式係統？ 定義與特點：對比通用計算機，強調嵌入式係統的專一性、實時性、可靠性、低功耗和成本效益。 應用領域：列舉並簡要介紹在消費電子、工業控製、醫療設備、汽車電子、通信網絡等領域的典型應用。 係統架構：講解嵌入式係統的基本組成，包括微處理器（MCU/MPU）、存儲器、輸入/輸齣接口、電源管理單元、通信接口等。 1.2 嵌入式硬件設計的生命周期 需求分析與規格定義：如何從産品需求齣發，明確硬件的關鍵技術指標，如性能、功耗、尺寸、成本、接口類型、工作環境等。 技術方案選型：探討微控製器、傳感器、執行器、通信模塊等核心器件的選型原則，分析不同係列芯片的優劣勢，考慮生態係統和技術支持。 原理圖設計：講解繪製清晰、規範、易於理解的原理圖的重要性，包括器件符號、連接、標注、網絡名等規範。 PCB布局與布綫：介紹PCB設計的關鍵要素，如器件布局策略、信號綫布綫規則、電源/地綫處理、高速信號設計、 EMC/EMI考量等。 原型製作與測試驗證：討論PCB打樣、焊接、係統集成，以及功能測試、性能測試、可靠性測試、EMC測試等各個環節。 量産與維護：簡要提及産品量産前的準備工作以及産品生命周期中的軟件更新與硬件升級。 1.3 硬件工程師的角色與必備技能 技術基礎：紮實的數字電路、模擬電路、微處理器原理、信號處理等知識。 工具運用：熟練掌握至少一種EDA工具（原理圖繪製、PCB設計），熟悉示波器、邏輯分析儀、信號發生器等常用調試設備。 文檔編寫：良好的技術文檔撰寫能力，包括設計說明書、測試報告、BOM錶等。 溝通協作：與軟件工程師、結構工程師、生産工程師等有效溝通，協同完成項目。 第二章：微控製器（MCU）選型與接口設計 2.1 MCU架構與核心特性解析 CPU內核：ARM Cortex-M/A係列、RISC-V、AVR、PIC等主流內核的特點與適用場景。 存儲器：Flash、RAM、EEPROM的作用與選型考慮。 片上外設：ADC、DAC、定時器/計數器、PWM、UART、SPI、I2C、CAN、USB、以太網等常用外設的原理與應用。 功耗管理：低功耗模式、時鍾門控、電源域劃分等。 性能指標：時鍾頻率、指令集、中斷響應速度、DMA控製器等。 2.2 MCU選型策略 基於應用需求的選型：功能需求、性能要求、功耗限製、接口類型、開發成本、量産成本、生態支持等。 主流MCU廠商及其産品綫介紹：STMicroelectronics（STM32）、NXP（LPC、i.MX）、Microchip（PIC、AVR）、Texas Instruments（MSP430、TM4C）、Espressif（ESP32）等。 評估工具與參考設計：如何利用廠商提供的評估闆、開發套件和參考設計加速項目進程。 2.3 常見MCU接口設計 GPIO接口：通用輸入/輸齣配置、上拉/下拉電阻、開漏輸齣、復用功能配置。 通信接口設計： UART：異步串行通信，波特率、校驗位、停止位配置，RS232/RS485電平轉換。 SPI：同步串行通信，主從模式、時鍾極性與相位、數據位順序。 I2C：多主多從同步串行通信，總綫仲裁、地址分配、ACK/NACK機製。 CAN：控製器局域網，總綫拓撲、幀格式、位速率、錯誤處理。 USB：連接外部設備，USB協議概述、Host/Device模式、電源需求。 以太網：網絡通信，MAC/PHY層、IP地址、TCP/IP協議棧（軟件配閤）。 模擬接口設計： ADC：模數轉換，采樣率、分辨率、參考電壓、輸入範圍，多通道采樣。 DAC：數模轉換，分辨率、輸齣範圍、刷新率。 中斷與DMA：中斷嚮量錶、中斷優先級、中斷服務程序設計；DMA控製器的工作原理、通道配置、傳輸模式。 第三章：存儲器係統設計 3.1 存儲器分類與原理 易失性存儲器：SRAM、DRAM（SDRAM、DDR SDRAM）的工作原理、接口時序、時鍾要求。 非易失性存儲器： ROM/PROM/EPROM/EEPROM：早期存儲技術。 Flash存儲器：NOR Flash、NAND Flash的特點、接口（Parallel, SPI, I2C）、擦寫壽命、壞塊管理。 FRAM：鐵電存儲器，非易失性、高速度、高壽命。 3.2 存儲器接口與時序 並行接口：地址綫、數據綫、控製綫，總綫寬度與速度。 串行接口：SPI、QSPI接口，簡單高效。 DDR SDRAM接口：復雜的高速接口，時序要求嚴格，對PCB布綫要求極高。 3.3 存儲器係統設計考量 容量與性能：根據應用需求選擇閤適的存儲器類型和容量。 接口匹配：MCU的存儲器控製器與外接存儲器的接口兼容性。 PCB布局：高速存儲器接口的布綫長度、阻抗匹配、信號完整性。 電源與時鍾：穩定可靠的電源供應和精確的時鍾信號。 第四章：電源管理與設計 4.1 電源係統架構 輸入電源：電池、AC-DC適配器、USB供電等。 電壓轉換：綫性穩壓器（LDO）、開關穩壓器（DC-DC Converter：Buck、Boost、Buck-Boost）的原理、效率、功耗、紋波。 電源軌分配：主電源、待機電源、低功耗域電源等。 4.2 LDO與DC-DC選型與設計 LDO：適用於低功耗、低噪聲的場景，關注壓差、靜態電流、輸齣精度、穩定性。 DC-DC Converter：高效率，適用於大電流、寬輸入電壓範圍的場景，關注效率、紋波、瞬態響應、EMI。 關鍵元器件：電感、電容的選擇與布局。 4.3 低功耗設計策略 MCU的低功耗模式：Sleep, Deep Sleep, Standby等。 外設功耗管理：按需開啓、關閉外設。 電源域隔離：將不使用的部分斷電。 高效電源器件 selection。 4.4 電源完整性（Power Integrity, PI） 電源噪聲抑製：濾波、去耦電容的設計與布局。 瞬態響應：大電流切換時的電壓跌落與恢復。 PCB上的電源平麵和地平麵設計。 第二部分：嵌入式係統硬件設計進階 第五章：PCB布局與布綫技巧 5.1 PCB設計流程與約束 從原理圖到PCB：網錶導入、器件封裝。 設計規則設置：網絡間距、過孔大小、綫寬、過孔約束等。 器件布局策略： 功能模塊劃分：將相關器件分組。 關鍵器件優先：MCU、存儲器、時鍾源、電源模塊。 散熱考慮：功率器件散熱。 信號流嚮：優化信號路徑。 射頻（RF）器件：特殊布局要求。 5.2 高速信號布綫 阻抗匹配：定義、計算、控製（微帶綫、帶狀綫）。 差分信號：布綫規則（等長、等距、緊耦閤）。 時鍾信號：隔離、屏蔽、最短路徑。 過孔效應：過孔的寄生參數，過孔數量與大小的控製。 拓撲結構：端接、T型接頭、蝴蝶結效應。 5.3 EMC/EMI設計 電磁兼容性（EMC）與電磁乾擾（EMI）：來源與影響。 PCB布局中的EMC/EMI考量： 地平麵：完整、連續的地平麵。 信號與地隔離：避免信號綫穿過地平麵。 旁路電容：靠近IC引腳放置。 屏蔽：外殼、敷銅屏蔽。 電源綫與信號綫的耦閤。 差分信號的同嚮布綫。 濾波與磁珠的應用。 5.4 PCB疊層設計與工藝 多層闆結構：內層、外層、信號層、電源/地平麵。 阻抗控製的實現：根據疊層計算綫寬、綫距。 PCB製造工藝：層壓、鑽孔、電鍍、蝕刻、錶麵處理。 第六章：信號完整性（SI）與電源完整性（PI）分析 6.1 信號完整性概述 信號失真：反射、串擾、振鈴、過衝、欠衝。 影響因素：阻抗不匹配、互連長度、驅動強度、終端匹配。 6.2 信號完整性仿真工具與方法 SI仿真軟件：HyperLynx, ADS, Sigrity等。 分析流程：導入PCB、定義模型、設置激勵、運行仿真、分析結果。 關鍵指標：眼圖、抖動、眼高、眼寬。 6.3 電源完整性概述 電源噪聲：由開關電源、數字信號切換引起。 電壓跌落：瞬態負載變化導緻。 影響因素：去耦電容、電源網絡的阻抗、ESR/ESL。 6.4 電源完整性仿真工具與方法 PI仿真軟件：HyperLynx PI, Sigrity PowerSI等。 分析流程：導入PCB、定義電源和地平麵、設置激勵、運行仿真、分析結果。 關鍵指標：電壓紋波、瞬態響應。 6.5 SI/PI問題診斷與優化 仿真與實際測量結閤。 優化策略：修改布綫、調整終端、改進去耦、優化電源網絡。 第七章：嵌入式係統中的通信協議與接口 7.1 有綫通信接口 TTL/CMOS電平：基本數字信號電平。 RS-232/RS-485：串行通信標準，電平轉換，長距離通信。 Ethernet（以太網）：MAC/PHY層，RMII/MII接口，TCP/IP協議棧（軟件配閤）。 USB：Device/Host，OTG，Type-C，USB協議棧（軟件配閤）。 CAN（控製器局域網）：車聯網、工業自動化。 LVDS（低電壓差分信號）：高速數據傳輸。 HDMI/DisplayPort：高清視頻接口。 7.2 無綫通信接口 Wi-Fi：IEEE 802.11係列，通信模塊選型，天綫設計。 Bluetooth：BLE（低功耗藍牙），經典藍牙，通信模塊。 Zigbee：低功耗、低速率無綫網狀網絡。 LoRa/NB-IoT/LTE-M：低功耗廣域網（LPWAN），物聯網通信。 RFID：射頻識彆技術。 7.3 傳感器接口 模擬傳感器：電壓輸齣、電流輸齣，ADC采集。 數字傳感器：I2C, SPI, One-Wire接口，如溫度傳感器、濕度傳感器、加速度計、陀螺儀等。 特定協議傳感器：如攝像頭接口（MIPI CSI）。 7.4 執行器接口 電機驅動：PWM控製，H橋驅動。 LED驅動：恒流、恒壓驅動。 繼電器控製。 第八章：嵌入式係統中的高級主題 8.1 實時操作係統（RTOS）對硬件設計的影響 任務調度、中斷處理、內存管理。 硬件看門狗（Watchdog Timer）的設計與應用。 低功耗模式與RTOS的協同。 8.2 安全性設計 硬件加密模塊：如AES, SHA。 安全啓動（Secure Boot）。 物理安全：防篡改。 8.3 可靠性設計 元器件選型：工業級、車規級。 冗餘設計。 電源保護：過壓、過流保護。 ESD（靜電放電）防護。 8.4 固件更新（Firmware Update）機製 OTA（Over-The-Air）更新。 Bootloader設計。 存儲器映射與固件分區。 第三部分：嵌入式係統硬件設計實踐與工具 第九章：調試與測試技術 9.1 基礎調試工具 萬用錶：測量電壓、電流、電阻。 示波器：觀察信號波形、時序、幅度。 邏輯分析儀：采集和分析數字信號。 信號發生器：産生測試信號。 電源：為電路提供穩定電源。 9.2 硬件調試方法 分步調試：隔離問題，逐個模塊驗證。 信號跟蹤：使用示波器或邏輯分析儀追蹤信號路徑。 電源檢查：確認各路供電是否正常。 中斷調試：驗證中斷觸發與響應。 協議分析：使用協議分析儀分析通信數據。 9.3 功能測試與性能測試 設計測試用例：覆蓋所有功能和邊界條件。 自動化測試：使用測試腳本和設備。 性能指標測試：如數據傳輸速率、功耗、響應時間。 9.4 可靠性測試 環境測試：高溫、低溫、濕度。 振動測試。 跌落測試。 壽命測試。 9.5 EMC/EMI測試 輻射發射測試。 傳導發射測試。 抗擾度測試。 第十章：嵌入式硬件設計生態係統與未來趨勢 10.1 EDA工具介紹（非特定軟件） 原理圖繪製工具。 PCB設計工具。 仿真工具（SI/PI/Thermal）。 PCB製造與組裝服務。 10.2 嵌入式硬件開發平颱 開發闆與評估套件。 SoC（System on Chip）與FPGA（Field-Programmable Gate Array）的應用。 10.3 未來趨勢 AIoT（人工智能物聯網）硬件設計。 低功耗與超低功耗設計。 RISC-V架構的興起。 先進封裝技術（如Chiplet）。 更加智能化的EDA工具。 結語 本書的內容涵蓋瞭嵌入式係統硬件設計的多個層麵，從基礎原理到高級技巧，從理論分析到實踐應用。我們力求提供一種係統性的學習方法，幫助讀者建立紮實的硬件設計基礎，並能夠應對日益復雜的工程挑戰。掌握本書所介紹的知識和方法，將能顯著提升嵌入式係統硬件設計的效率和成功率，為開發齣高性能、高可靠性的嵌入式産品奠定堅實的基礎。嵌入式硬件設計的領域充滿挑戰，但也極具創新和發展潛力。希望本書能成為您探索這一領域的有力助手。

評分☆☆☆☆☆

我對電路原理和基礎模擬部分也花瞭不少時間去研讀，主要是想看看它在器件選型和誤差分析上能提供哪些新的視角。我是一名電子愛好者，對老舊的綫性電路設計尤其感興趣，比如運算放大器的應用電路的優化。我希望能看到作者對新一代低噪聲、高精度運放的特性進行深入分析，並結閤實際的溫度漂移、電源抑製比等參數，給齣幾種典型的應用電路的魯棒性分析。遺憾的是，這本書在這部分內容的處理上，顯得有些“復古”。它似乎更側重於介紹那些非常經典的、在幾十年前就已經被廣泛應用的基礎電路拓撲，比如經典的濾波器設計和穩壓電路的搭建。這些內容固然重要，但對於追求性能極限的現代設計而言，信息增量並不大。更讓我感到睏惑的是，對於一些非綫性的元件，比如二極管和晶體管在不同工作模式下的寄生參數對係統性能的影響，書中的解釋略顯單薄，沒有提供一個清晰的流程圖或決策樹來指導讀者如何根據應用場景快速篩選齣最閤適的器件型號。總之，在原理的深度挖掘和前沿器件的應用指導上，這本書沒有達到我預期的“教程”標準，更像是一本閤格的“入門參考”。

評分☆☆☆☆☆

作為一名軟件工程師轉型硬件設計的學習者，我最關注的是原理圖設計階段的規範化和可維護性。我希望這本書能詳細講解如何構建一個邏輯清晰、層次分明的原理圖結構，特彆是針對包含大量微控製器、通信接口（如SPI/I2C/UART）和外部存儲器的復雜係統。我期望看到的是一套成熟的、可復製的模塊化設計方法論。然而，書中展示的原理圖範例，雖然在功能上是完整的，但在結構組織上顯得較為鬆散。例如，在電源管理模塊和數字電路的連接部分，缺少對地綫和去耦電容布局的嚴格規範說明，這些細節往往是係統穩定性的關鍵。此外，對於如何有效地使用多層原理圖頁進行係統抽象，以確保幾百個元件的圖紙依然能被快速定位和修改，書中的指導顯得比較模糊，更像是鼓勵讀者自行摸索。我個人更傾嚮於那種提供瞭一套完整的設計文檔模闆和命名約定的書籍，這本書在這方麵的“工程化”指導是明顯不足的，讀完後感覺自己對如何“畫好”一張工程圖紙的認知並沒有得到實質性的提升。

評分☆☆☆☆☆

最後，我關注瞭書中關於新一代嵌入式係統接口和高速數據傳輸的部分，比如對USB 3.0或PCIe基礎概念的介紹。我瞭解到這本教程是第二版，所以它理應包含一些相對較新的通用總綫協議的提及。然而，實際閱讀後發現，這部分內容相對簡略，更多的是對協議標準的官方描述的轉述，缺乏對設計實現中常見挑戰的深入探討。例如，在講解高速接口的布局時，對迴流路徑中斷導緻的信號質量下降（SSN）現象，雖然提到瞭，但沒有提供具體的仿真結果或設計對比案例來量化說明其影響程度。我原本希望能看到一些關於時鍾抖動（Jitter）管理和眼圖測試的基礎解讀，以便能更好地與硬件測試工程師溝通。這本書在這些麵嚮現代高速設計的關鍵技術點上，似乎顯得有些保守和滯後，內容更新的力度不足以支撐當前快速迭代的電子産品設計需求。總體而言，這本書更像是對經典電子設計知識的一個全麵梳理，而非一本緊跟行業前沿、注重工程實踐的“前沿教程”，對於需要應對高復雜度和高速度設計挑戰的工程師來說，它提供的知識支撐顯得有些單薄和不夠“硬核”。

評分☆☆☆☆☆

這本書，說實話，拿到手的時候，我對它的期望值是比較高的，畢竟是“第2版”，總覺得能在前一版的基礎上有所突破和深化。我最初翻閱的重點是關於PCB布局的一些高級技巧和設計規範。我一直以來在處理復雜的、多層闆的設計時，總感覺在信號完整性和電源完整性方麵力不從心，特彆是在高速信號的處理上，書裏提到瞭一些關於阻抗匹配和串擾抑製的理論，我本想找一些非常具體、可操作的實例來對照學習。然而，書中的這部分內容，雖然涵蓋瞭基本概念，但給齣的案例往往停留在比較基礎的層麵，缺乏那種能讓人眼前一亮的、解決實際工程難題的深度。比如，關於差分信號的走綫策略，書中隻是泛泛而談瞭保持等長和緊耦閤的重要性，但對於如何在高密度PCB上精確控製阻抗的容差，以及在實際軟件操作中如何利用規則檢查來自動化這些驗證，描述得不夠細緻。這使得我感覺像是又讀瞭一遍官方軟件的使用手冊，而不是一本真正能提升設計水平的“教程”。我期待的是那種“前輩手把手教你避坑”的實戰經驗，而不是教科書式的理論復述，這方麵的內容著實有些讓人意猶未盡，需要我再額外去查閱大量的技術文檔纔能補足這塊的知識盲區。

評分☆☆☆☆☆

關於電磁兼容性（EMC）和安規設計，我本來抱有極大的期待，因為這是決定産品能否成功上市的關鍵環節之一。我研究的重點是傳導發射（CE）和輻射發射（RE）的基礎抑製技巧，尤其是如何通過恰當的屏蔽、濾波和接地設計來通過初步的預測試。這本書涉及EMC的內容篇幅相對有限，而且主要集中在理論層麵——比如解釋瞭什麼是法拉第籠，什麼是共模扼流圈的工作原理。但是，在“如何操作”這個層麵，它幾乎是空白的。例如，在PCB設計中，如何閤理劃分不同類型電路的參考地平麵，如何處理電源和信號綫的交叉耦閤問題，以及在實際布綫時如何有效地使用地過孔陣列來構建低阻抗的迴流路徑，這些實操層麵的經驗分享非常匱乏。書中的配圖也大多是概念圖，而不是實際的、經過EMC測試驗證的PCB布局截圖。因此，對於希望快速掌握硬件抗乾擾能力的讀者來說，這本書提供的幫助非常間接，它讓你知道問題是什麼，卻很少告訴你如何用最經濟有效的方式去解決這些問題，導緻我在實際項目中依然需要大量依賴網絡上的論壇帖子和廠商提供的應用筆記來解決實際的EMC挑戰。