Electronics Workbench应用教程

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出版者:电子工业出版社
作者:韩力
出品人:
页数:190
译者:
出版时间:2001-01
价格:19.00
装帧:平装
isbn号码:9787505363380
丛书系列:
图书标签:
  • 专业书
  • ll
  • Workbench应用教程
  • Electronics
  • Electronics Workbench
  • 电路仿真
  • 电子技术
  • 仿真软件
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  • EDA
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具体描述

自从加拿大Interactive Technologies公司推出了EDA软件工具Electronics Workbench后,该软件不断得到改进与升级,用户越来越多。本书以Interactive Image Technologies公司1999年推出的电路设计仿真工具Multisim(6.11版)和印制板设计工具Ultiboard(5.63版)为蓝本,系统地介绍了这两个工具用于电路输入、仿真分析、印制板设计的操作方法及其相应的背景知识。

本书写作力求简洁全面、深入浅出,在系统地介绍软件操作使用的基础上,相应编入了一定数量的分析举例、思考题和上机练习题,既可以作为高等院校本科生的EDA教材使用,又可以作为电子技术专业人员学习掌握该软件操作的工具书。

现代电子设计与仿真:从基础理论到复杂系统集成 图书简介 本书旨在为电子工程、通信工程、自动化、计算机科学等相关专业的高年级本科生、研究生以及致力于电子系统设计与实现的工程师们提供一套全面、深入且与时俱进的学习资源。它超越了特定软件工具的使用手册范畴,聚焦于现代电子系统设计所必需的核心理念、工程实践和先进的分析方法。 第一部分:电子学基础的深化与拓展 本部分首先系统地回顾并深化了基础电子学理论,着重于那些在现代高频、高速电路设计中至关重要的概念。 第1章:半导体物理与器件特性精研 本章将深入探讨半导体材料的能带理论、载流子输运机制,以及PN结、肖特基势垒的物理特性。重点分析了MOSFET的亚阈值区、饱和区和线性区的精确模型,并引入了先进工艺节点下器件的短沟道效应和热效应分析。此外,功率半导体器件(如IGBT、SiC MOSFET)的工作原理、热管理挑战及其在电力电子系统中的应用前景进行了详细阐述。 第2章:模拟电路的精密设计与优化 本章聚焦于高性能模拟电路的设计挑战。内容涵盖了运算放大器的非理想性分析(如失调电压、噪声源、共模抑制比CMIR的精确建模),以及基于反馈理论的稳定性分析(波特图、根轨迹法)。重点讨论了低噪声放大器(LNA)、混频器、压控振荡器(VCO)的系统级指标优化,包括相位噪声的理论推导和实际电路实现中的噪声源隔离技术。对开关电容电路和数据转换器(ADC/DAC)的架构选择、线性度(INL/DNL)的校准方法进行了详尽的探讨。 第3章:数字电路与系统级同步 本部分侧重于高速数字电路设计中的时序约束、功耗控制和信号完整性问题。详细解析了CMOS逻辑门在不同工作速率下的延迟模型和功耗分布。时序分析部分深入讲解了建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold Time)的裕量计算,以及先进时钟域交叉(CDC)的设计模式与异步FIFO的实现细节。对于FPGA和ASIC设计流程,本章阐述了综合、布局布线过程中的设计约束(Timing Constraints)设置,以及如何通过静态时序分析(STA)工具验证设计满足所有时序要求。 第二部分:电磁兼容性与信号完整性工程 在现代电子系统中,信号速度的提升使得电磁效应成为限制系统性能的首要因素。本部分致力于提供解决这些挑战的工程方法。 第4章:传输线理论与高速信号完整性 本章从麦克斯韦方程组出发,推导了TEM波在不同介质中的传播特性。重点讲解了特性阻抗的控制、反射现象的产生与消除,以及端接技术(串联、并联、Thevenin端接)的选择标准。内容深入到时域反射计(TDR)的原理及其在故障定位中的应用。对于多层PCB,详细分析了层叠结构对阻抗匹配的影响。 第5章:电源完整性(PI)与去耦网络设计 电源网络的设计直接影响着电路的稳定性和噪声水平。本章剖析了电源噪声的来源(开关噪声、瞬态电流需求),并引入了阻抗面(Power Delivery Network Impedance Profile)的概念。系统地介绍了去耦电容的选型、布局(数量、容量、放置位置)与协同工作机制,并使用频域分析方法评估去耦网络的有效带宽。同时,探讨了如何通过平面分割和地线设计来抑制电源噪声的串扰。 第6章:电磁兼容性(EMC/EMI)设计规范与实践 本章结合国际标准(如CISPR、FCC),讲解了电磁辐射(Emission)和抗扰度(Immunity)的基本原理。着重分析了辐射源的形成机制(环路电流、缝隙辐射)和传播路径。提供了PCB布局、屏蔽技术(外壳接地、缝隙填充、滤波设计)的实用指导,帮助设计者在早期阶段避免严重的EMC问题。 第三部分:系统级仿真、建模与验证 本部分侧重于如何利用现代仿真工具链来预测系统级行为,从而减少物理样机的制作次数并加速产品迭代。 第7章:高级电路仿真技术与模型建立 本章讲解了SPICE仿真在非线性电路分析中的应用,超越了基本直流/交流/瞬态分析,深入到蒙特卡洛(Monte Carlo)分析以评估工艺角变化对电路性能的影响。重点讨论了器件模型的准确性,包括如何使用IBIS模型进行高速I/O的仿真,以及如何建立热模型来耦合热效应和电气性能。 第8章:系统级建模与联合仿真 本章介绍了描述函数(Transfer Function)的概念,并讲解了使用拉普拉斯域和Z域工具进行系统稳定性分析。内容涵盖了状态空间表示法在多输入多输出(MIMO)系统分析中的应用。重点介绍了如何将硬件描述语言(如Verilog-A/AMS)用于更精确的器件或模块行为建模,并实现了电路级(Spice)与系统级(MATLAB/Simulink)模型的协同仿真,以验证复杂的反馈控制系统性能。 第9章:嵌入式系统与固件交互的硬件接口 本部分关注现代嵌入式系统中的硬件与软件协同设计。详细分析了主流通信接口(如PCIe、USB 3.0、以太网)的物理层(PHY)要求,包括眼图的测试与分析方法。对于微控制器(MCU)或SoC的设计,本章阐述了内存映射、中断控制器设计、DMA(直接内存存取)的效率优化,以及如何通过固件代码来精确控制硬件的时序和功耗状态。 第四部分:前沿技术与工程案例分析 本部分通过具体的应用案例,展示了上述理论和方法在解决实际工程难题中的综合运用。 第10章:射频(RF)与微波电路设计实例 本章选取了5G/Wi-Fi系统中的关键模块进行分析。详细讲解了阻抗匹配网络的综合设计(Smith圆图的高级应用),包括L-C匹配、T/π匹配网络的设计与优化。以一个典型的功率放大器(PA)为例,分析了效率优化、线性度(P1dB, OIP3)的权衡,以及滤波器(SAW/BAW)在抑制带外杂散中的作用。 第11章:电源管理集成电路(PMIC)设计挑战 本章专注于高效的DC-DC转换器设计,特别是同步降压(Buck)拓扑的瞬态响应优化。分析了电流模式控制与电压模式控制的差异,并探讨了无感(Sensorless)电流检测技术。对于集成电路设计,本章还会涉及片上电感和MOSFET的版图影响,以及如何通过反馈回路的设计来确保系统在负载突变下的快速稳定。 第12章:案例研究:高密度数据采集系统的设计闭环 本章提供一个完整的工程案例,涵盖从需求定义到最终验证的全过程。案例聚焦于一个要求高精度和高速度的数据采集系统。分析内容将包括:传感器接口的噪声抑制、前端放大器的带宽和共模抑制设计、高速ADC的选择与时钟抖动(Jitter)对有效位数(ENOB)的影响、数字后端数据的处理与FPGA实现,以及整个系统的EMC/EMI测试结果验证,从而完整展示现代电子系统设计是一个多学科、多领域知识融合的迭代过程。 本书的特色在于其强调“为什么”而不是仅仅停留在“怎么做”,通过深入的物理和数学原理推导,帮助读者建立起对电子现象的深刻直觉和强大的分析能力,为应对未来电子技术领域的复杂挑战奠定坚实的基础。

作者简介

目录信息

第1章 EDA工具及Electronics Workbench简介
1.1 EDA技术及ASIC设计
1.1.1 电子设计自动化EDA技术及其重要性
1.1.2 专用集成电路ASIC与EDAI具的发展
1.1.3 EDAI具中的仿真技术
1.2 Electronics Workbench的组成与基本功能
1.2.1 Multisim模块的基本功能
1.2.2 Ultiboard模块的基本功能
1.3 Electronics Workbench的主要特点
1.4 Electronics Workbench的安装
1.4.1 Multisim模块的安装
1.4.2 Ultiboard模块的安装
第2章 电路原理图设计工具
2.1 Multisim操作界面介绍
2.1.1 Multisim设计工具栏
2.1.2 系统工具箱按钮
2.1.3 菜单和命令
2.1.4 使用限制(Restrictions)功能
2.1.5 定制用户界面
2.2 创建电路编辑器Schematic Capture
2.2.1 调用元件
2.2.2 放置元件
2.2.3 元件的连接
2.2.4 手动添加连接点
2.2.5 元件属性
2.2.6 元件的标号及电路说明
2.2.7 子电路和层次设计(Subcircuits and Hierarchy)
2.2.8 放置总线(Bus)
2.2.9 打印电路
第3章 元件库和元件编辑器
3.1 元件库及其元件分类
3.1.1 元件系列清单
3.1.2 元件查找
3.1.3 元件标称值和容差
3.2 元件编辑器
3.2.1 元件编辑器简介
3.2.2 编辑元件图形符号的一般步骤
3.2.3 编辑元件常规信息
3.2.4 编辑和创建元件符号
3.2.5 编辑元件模型
3.2.6 利用Model Maker建立元件模型
3.2.7 利用模型码建立元件模型
第4章 仿真仪表
4.1 虚拟仿真仪表简介
4.2 常用仿真仪表介绍
4.2.1 波特图图示仪(Bode Plotter)
4.2.2 字符发生器(Word Generator)
4.2.3 函数发生器(Function Generator)
4.2.4 逻辑转换器(Logic Converter)
4.2.5 逻辑分析仪(Logic Analyzer)
4.2.6 万用表(Multimeter)
4.2.7 瓦特计(Wattmeter)
4.2.8 示波器(Oscilloscope)
4.3 简单电路仿真举例
4.3.1 阻容耦合放大器的仿真
4.3.2 反相积分器的仿真
4.3.3 基本门电路的仿真
4.3.4 逻辑转换仪的简单应用
思考题
第5章 Multisim仿真分析
5.1 Multisim采用的仿真分析方法
5.1.1 Multisim支持的仿真类型
5.1.2 利用Multisim进行仿真
5.1.3 Nultisim SPICE仿真程序的技术细节
5.1.4 RF仿真
5.1.5 VHDL仿真
5.1.6 Verilog仿真
5.2 仿真分析类型
5.2.1 常规指令
5.2.2 直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)
5.2.3 交流分析(AC Analysis)
5.2.4 瞬态分析(Transient Analysis)
5.2.5 傅立叶分析(Fourier Analysis)
5.2.6 噪声分析(Noise Analysis)
5.2.7 失真分析(Distortion Analysis)
5.2.8 直流扫描分析(DC Sweep Analysis)
5.2.9 DC和AC灵敏度分析(Sensitivity Analysis)
5.2.10 参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis)
5.2.11 温度扫描分析(Temperature Sweep Analysis)
5.2.12 转移函数分析(Transfer Function Analysis)
5.2.13 最坏情况分析(Worst Case Analysis)
5.2.14 蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analsis)
5.2.15 批处理分析(Batched Analysis)
5.2.16 用户自定义分析(User-Defined Analysis)
5.3 观察仿真分析结果
5.4 Multisim的后处理器
5.5 Multisim的分析举例
5.5.1 晶体管放大电路分析举例
5.5.2 安全指示灯控制电路分析举例
5.5.3 有源带通滤波器分析举例
5.5.4 文氏电桥振荡电路分析举例
5.5.5 共射-共基组合放大电路分析举例
思考题
上机练习题
第6章 印制板设计工具Ultiboard
6.1 印制板设计基本流程
6.1.1 PCB前端设计准备
6.1.2 后端规则设置
6.1.3 前端设计装入
6.1.4 总体布局
6.1.5 布线与调整
6.1.6 设计输出
6.2 Ultiboard工作界面
6.2.1 主菜单
6.2.2 工具条
6.2.3 工作区与俯视窗
6.2.4 连线工具箱与过孔位移
6.2.5 状态栏
6.2.6 定制Ultiboard界面
6.3 Ultiboard的基本设计操作
6.3.1 开始与结束设计的基本操作
6.3.2 设置单位制式与格点
6.3.3 定义编辑印制板轮廓线
6.3.4 定义印制板层面
6.3.5 设置运行设计规则
6.4 元件放置编辑操作
6.4.1 元件放置
6.4.2 移动元件
6.4.3 拖拽元件
6.4.4 移动元件组
6.4.5 删除元件
6.4.6 锁定元件与解锁元件
6.5 创建元件封装
6.5.1 编辑创建元件
6.5.2 复制创建元件
6.5.3 其他操作功能
6.6 印制板布局操作
6.6.1 强制向量
6.6.2 密度直方图
6.6.3 引脚与门之间的交换
6.7 手工布线有关操作
6.7.1 改变布线宽度
6.7.2 编辑连线
6.7.3 移动布线
6.7.4 删除连线
6.7.5 更换布线层面和插入过孔
6.8 印制板敷铜操作
6.8.1 定义敷铜区域
6.8.2 编辑敷铜面
6.8.3 删除敷铜面
6.9 创建与编辑网络
6.9.1 创建网络
6.9.2 编辑网络
6.9.3 修改网络属性
6.9.4 设置印制板的电源和地线
6.10 自动布线器及其操作
6.10.1 单途径布线器及其选项设置
6.10.2 运行单途径自动布线器
6.10.3 拆线-重试自动布线器及其选项设置
6.11 PCB布线后的检查与整理
6.11.1 连接关系检查
6.11.2 设计规则检查
6.11.3 整理布线与过孔
6.11.4 元件重新编号与标注文字
6.12 Ultiboard后处理
6.12.1 后处理对话框
6.12.2 选择输出设备与文件格式
6.12.3 组文件及其产生
6.12.4 设置文件参数
6.12.5 绘图操作选项设置
6.12.6 产生钻孔文件
6.12.7 产生统计报表
6.13 Ultiboard设计举例
6.13.1 PCB前端与后端设计环境的链接
6.13.2 PCB设计举例
思考题
上机练习题
附录A 仿真分析任选项
附录B 后处理器中的函数
附录C Ultiboard文件类型与功能
附录D Ultiboard主要快捷健功能
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书最大的价值在于它能够激发读者的主动思考和探索精神。它不仅仅提供“答案”,更是引导读者“找到答案”的过程。在学习过程中,我常常会跳出书中的框架,尝试着自己去设计一些小电路,验证自己的想法。书中提供的丰富的例程和详细的讲解,为我的这些探索提供了坚实的理论基础和实践指导。我甚至尝试着将书中讲解的几个电路进行组合,设计出了一个更复杂的功能,这让我对电子设计的创造性有了更深的认识。

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我之前也尝试过一些在线的Electronics Workbench教程,但总感觉缺乏系统性和深度。《Electronics Workbench应用教程》则弥补了这一不足。它不仅仅是简单的软件操作指南,更是对电子电路设计原理的深刻阐述。例如,在讲解放大器电路时,书中不仅演示了如何在软件中搭建,更深入地分析了增益、带宽、失真等关键参数的计算和影响因素。这种“知其然,更知其所以然”的学习方式,让我受益匪浅。这本书也让我对Electronics Workbench软件的强大功能有了更全面的认识,原来它不仅仅是一个模拟器,更是一个强大的设计和验证工具。

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这本书最让我惊喜的是其对实际电路设计流程的模拟。它并没有回避实际设计中可能遇到的问题,例如元器件的容差、信号的噪声干扰等,并给出了相应的仿真和处理方法。这让我意识到,电子设计不仅仅是理论计算,更需要考虑实际的物理限制和干扰因素。书中有一个关于滤波器设计的部分,详细讲解了如何根据噪声特性和信号频率来选择合适的滤波器类型,并进行参数优化。这对于我将来进行更复杂的电路设计奠定了坚实的基础。

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这本书的排版设计也值得称赞。每一章的结构都很清晰,重点突出。在介绍每一个新的电路设计时,都会先给出电路的功能目标,然后列出所需的元器件,接着是详细的搭建步骤,最后是仿真结果的分析和讨论。这种结构化的学习方式,让我在学习过程中能够保持条理清晰,不容易迷失方向。我特别喜欢它在章节末尾设置的“思考与练习”环节,这些问题能够促使我主动去思考,去拓展,而不是被动接受知识。我经常会尝试修改书中案例中的参数,看看电路会发生怎样的变化,这极大地激发了我探索的兴趣。

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总的来说,《Electronics Workbench应用教程》是一本非常值得推荐的书籍,尤其适合初学者和希望系统学习Electronics Workbench软件的读者。它不仅能够帮助读者掌握软件的各项功能,更能让他们深入理解电子电路的设计原理和实践技巧。我在这本书中获得的不仅仅是知识,更是一种解决问题的思路和独立思考的能力。这本书让我对电子设计的未来充满了信心,也让我更加期待在Electronics Workbench的海洋中不断探索。

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这本书最大的亮点之一在于其循序渐进的教学方式。它并不是一次性将所有复杂的电路模型全部呈现出来,而是像剥洋葱一样,层层递进地引导读者掌握更高级的电路设计。我记得我一开始在学习如何搭建一个简单的RC滤波器时,就遇到了不少困难。按照书中的步骤,我一步一步地调整元器件的数值,并在Electronics Workbench软件中进行仿真。当我看到仿真结果与理论预期一致时,那种成就感是无法言喻的。这本书的图文并茂,配以清晰的软件操作截图,让我在实际操作过程中几乎没有遇到任何障碍。而且,它还深入讲解了各种仿真分析方法,比如瞬态分析、频域分析等,这些对于深入理解电路的行为至关重要。

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作为一名对电子设计充满热情的初学者,我一直渴望找到一本既能深入浅出地介绍理论知识,又能实操演示的教材。在翻阅了市面上不少同类书籍后,《Electronics Workbench应用教程》凭借其独特的编排方式和丰富的案例,彻底打消了我最初的疑虑。首先,这本书并没有一上来就堆砌晦涩难懂的电路理论,而是选择从最基础的元件入手,例如电阻、电容、电感等,通过实际的电路搭建来讲解它们的工作原理和在实际应用中的表现。我特别喜欢它在介绍每一个元件时,都会配套提供几个典型的应用电路,并且详细解释了每个元件在电路中所起到的作用,以及参数变化会对电路整体性能产生怎样的影响。这种“理论与实践并行”的学习模式,让我不再是死记硬背公式,而是真正理解了每一个元件的“生命”。

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作为一名对硬件编程也有一定了解的用户,我发现这本书在连接软件仿真和实际硬件应用之间,提供了一个很好的桥梁。虽然书中主要聚焦于Electronics Workbench软件的仿真,但其讲解的电路原理和设计思路,很多都能直接映射到实际的硬件开发板上。例如,书中关于数字逻辑电路的讲解,让我对FPGA和微控制器的电路设计有了更直观的认识。我甚至尝试着将书中学习到的一个简单的ADC(模数转换器)电路,在脑海中构思如何在实际的硬件平台上实现,这让我对软硬件结合的设计充满了期待。

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说实话,我是一个非常注重学习体验的人,而《Electronics Workbench应用教程》在这方面做得非常出色。书中提供的案例都非常贴近实际应用,涵盖了从基础的信号生成到复杂的数字逻辑电路,甚至还有一些通信电路和电源管理电路的初步介绍。我尝试着搭建了一个简单的LED闪烁电路,然后是更复杂的交通灯控制电路,每一个成功的仿真都极大地增强了我的学习信心。这本书的语言风格也很朴实,没有过多的专业术语堆砌,即使是初次接触电子仿真的人,也能轻松理解。而且,它还在适当的地方穿插了一些“小贴士”,分享了一些提高仿真效率和准确性的技巧,这些细节让我觉得作者非常用心。

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这本书的语言风格让我觉得非常亲切,就像一位经验丰富的老师在耳边细致讲解一样。它不会使用过于生硬的学术词汇,而是用通俗易懂的语言来解释复杂的概念。比如,在讲解二极管的特性时,作者用了一个很形象的比喻,让我瞬间就理解了其单向导电的原理。这种贴近读者的沟通方式,极大地降低了学习门槛,让我能够更专注于理解电路背后的逻辑。而且,书中还包含了许多开发者的小故事和趣闻,让学习过程更加有趣。

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