1.层数的选择和叠加原则
确定多层?PCB?板的层叠结构需要考虑较多的因素。从布线方面来说,层数越多越利于布线 但是制层数越多越利于布线,但是制层数越多越利于布线 板成本和难度也会随之增加。对于生产厂家来说,层叠结构对称与否?PCB?板制造时需要关注的焦 层叠结构对称与否是 板成本和难度也会随之增加 层叠结构对称与否 点,所以层数的选择需要考虑各方面的需求,以达到最佳的平衡。

对于有经验的设计人员来说,在完成元器件的预布局后,会对?PCB?的布线瓶颈处进行重点分析 结 完成元器件的预布局后的布线瓶颈处进行重点分析 颈处进行重点分析。结 完成元器件的预布局后工具分析电路板的布线密度;再综合有特殊布线要求的信号线如差分线、敏感信号线 有特殊布线要求的信号线如差分线 合其他?EDA?工具分析电路板的布线密度有特殊布线要求的信号线如差分线、敏感信号线等 的数量和种类来确定信号层的层数 然后根据电源的种类、来确定信号层的层数; 根据电源的种类、 隔离和抗干扰的要求来确定内电层的数目。来确定信号层的层数 根据电源的种类 隔离和抗干扰的要求来确定内电层的数目 这样,整个电路板的板层数目就基本确定了。
确定了电路板的层数后,接下来的工作便是合理地排列各层电路的放置顺序。在这一步骤中,需要考虑的因素主要有以下两点:
(1)特殊信号层的分布
(2)电源层和地层的分布
如果电路板的层数越多,特殊信号层、地层和电源层的排列组合的种类也就越多,如何来确定哪种组合方式最优也越困难,但总的原则有以下几条:
地层,利用内电层的大铜膜来为信号层提供屏蔽:
(1)信号层应该与一个内电层相邻(内部电源 地层),利用内电层的大铜膜来为信号层提供屏蔽。
(2)内部电源层和地层之间应该紧密耦合,也就是说,内部电源层和地层之间的介质厚度应该取较)内部电源层和地层之间应该紧密耦合,也就是说, 小的值,以提高电源层和地层之间的电容,增大谐振频率。小的值,以提高电源层和地层之间的电容,增大谐振频率。
(3)电路中的高速信号传输层应该是信号中间层,并且夹在两个内电层之间。这样两个内电层的铜膜可以为高速信号传输提供电磁屏蔽,同时也能有效地将高速信号的辐射限制在两个内电层之间,不对外造成干扰。
(4)避免两个信号层直接相邻。相邻的信号层之间容易引入串扰,从而导致电路功能失效;在两信号层之间加入地平面可以有效地避免串扰。
(5)多个接地的内电层可以有效地降低接地阻抗;例如,A?信号层和?B?信号层采用各自单独的地平 面,可以有效地降低共模干扰。
(6)兼顾层结构的对称性。
2.常用的层叠结构
下面通过?4?层板的例子来说明如何优选各种层叠结构的排列组合方式:
对于常用的?4?层板来说,有以下几种层叠方式(从顶层到底层):
(1)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),POWER(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。
(2)Siganl_1(Top),POWER(Inner_1),GND(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。
(3)POWER(Top),Siganl_1(Inner_1),GND(Inner_2),Siganl_2(Bottom)。
显然,方案?3?电源层和地层缺乏有效的耦合,不应该被采用。
那么方案?1?和方案?2?应该如何进行选择呢?
一般情况下,设计人员都会选择方案?1?作为?4?层板的结构。原因并非方案?2?不可被采用,而是一般的?PCB?板都只在顶层放置元器件,所以采用方案?1?较为 妥当。但是当在顶层和底层都需要放置元器件,而且内部电源层和地层之间的介质厚度较大,耦合不佳时,就需要考虑哪一层布置的信号线较少。对于方案?1?而言,底层的信号线较少,可以采用大面积 的铜膜来与?POWER?层耦合;反之,如果元器件主要布置在底层,则应该选用方案?2?来制板。
在完成?4?层板的层叠结构分析后, 下面通过一个?6?层板组合方式的例子来说明?6?层板层叠结构的排列 组合方式和优选方法:
(1)Siganl_1(Top),GND(Inner_1),Siganl_2(Inner_2),Siganl_3(Inner_3),POWER(In)。 方案?1?采用了?4?层信号层和?2?层内部电源/接地层,具有较多的信号层,有利于元器件之间的布线工作,但是该方案的缺陷也较为明显,表现为以下两方面:
① 电源层和地线层分隔较远,没有充分耦合
② 信号层?Siganl_2(Inner_2)和?Siganl_3(Inner_3)直接相邻,信号隔离性不好,容易发生串扰
(2)Siganl_1(Top),Siganl_2(Inner_1),POWER(Inner_2),GND(Inner_3),Siganl_3(In)。
方案?2?相对于方案?1, 电源层和地线层有了充分的耦合, 比方案?1?有一定的优势, 但是Siganl_1?(Top) 和?Siganl_2(Inner_1)以及?Siganl_3(Inner_4)和?Siganl_4(Bottom)信号层直接相邻,信号隔 离不好,容易发生串扰的问题并没有得到解决。
),GND(Inner_1), ),Siganl_2(Inner_2), ),POWER(Inner_3),),GND(3)Siganl_1(Top), ) ( ), ( ), ( ), ( ), (Inner_)。)。
相对于方案?1?和方案?2,方案?3?减少了一个信号层,多了一个内电层,虽然可供布线的层面减少了,但是该方案解决了方案?1?和方案?2?共有的缺陷:
①?电源层和地线层紧密耦合
② 每个信号层都与内电层直接相邻,与其他信号层均有有效的隔离,不易发生串扰
③?Siganl_2(Inner_2)和两个内电层?GND(Inner_1)和?POWER(Inner_3)相邻,可以用来传 ( ) ( ) ( )相邻,两个内电层可以有效地屏蔽外界对?Siganl_2 Inner_2) 输高速信号。 高速信号。 两个内电层可以有效地屏蔽外界对( ) 层的干扰和?Siganl_2 Inner_2) ( ) 对外界的干扰。
综合各个方面,方案?3?显然是最优化的一种,同时,方案?3?也是?6?层板常用的层叠结构。
通过对以上两个例子的分析,相信读者已经对层叠结构有了一定的认识,但是在有些时候,某一个方案并不能满足所有的要求,这就需要考虑各项设计原则的优先级问题。遗憾的是由于电路板的板层设 计和实际电路的特点密切相关,不同电路的抗干扰性能和设计侧重点各有所不同,所以事实上这些原则并没有确定的优先级可供参考。但可以确定的是,设计原则?2(内部电源层和地层之间应该紧密耦 设计原则 (内部电源层和地层之间应该紧密耦如果电路中需要传输高速信号, 合)在设计时需要首先得到满足,另外如果电路中需要传输高速信号,那么设计原则?3(电路中的高在设计时需要首先得到满足, 如果电路中需要传输高速信号 ( 速信号传输层应该是信号中间层,并且夹在两个内电层之间)就必须得到满足速信号传输层应该是信号中间层,并且夹在两个内电层之间)就必须得到满足。
如下是利用99se设计的多层电路板视频教程。
电路板方面的知识学习
电路板维修入门教程
(一) 电容篇
1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C25表示编号为25的电容)。
电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。
容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)
2、电容识别方法
电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(uF)、纳法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法
容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 uF/16V
容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示6
字母表示法:1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF
数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率。
如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF
3、电容容量误差表
符号 F G J K L M
允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
如:一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为±5%。
4、故障特点
在实际维修中,电容器的故障主要表现为:
(1)引脚腐蚀致断的开路故障。
(2)脱焊和虚焊的开路故障。
(3)漏液后造成容量小或开路故障。
(4)漏电、严重漏电和击穿故障。
(二) 二极管
晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如: D5表示编号为5的二极管。
1、 二极管的作用
二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。
电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。
2、识别方法
二极管的识别很简单,小功率二极管的N 极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。
3、测试注意事项
用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。
稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。
1、稳压二极管的稳压原理:稳压二极管的特点就是击穿后,其两端的电压基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变。
2、故障特点:稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3 种故障中,前一种故障表现出电源电压升高;后2种故障表现为电源电压变低到零伏或输出不稳定。
常用稳压二极管的型号及稳压值如下表:
型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N4751 1N4761
稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V变容二极管
变容二极管是根据普通二极管内部 “PN 结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。
变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上,实现低频信号调制到高频信号上,并发射出去。
在工作状态,变容二极管调制电压一般加到负极上,使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。
变容二极管发生故障,主要表现为漏电或性能变差:
(1)发生漏电现象时,高频调制电路将不工作或调制性能变差。
(2)变容性能变差时,高频调制电路的工作不稳定,使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。
出现上述情况之一时,就应该更换同型号的变容二极管。
(三) 电感
电感在电路中常用“L”加数字表示,如:L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。直流可通过线圈,直流电阻就是导线本身的电阻,压降很小;当交流信号通过线圈时,线圈两端将会产生自感电动势,自感电动势的方向与外加电压的方向相反,阻碍交流的通过,所以电感的特性是通直流阻交流,频率越高,线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。
电感一般有直标法和色标法,色标法与电阻类似。如:棕、黑、金、金表示1uH(误差5%)的电感。电感的基本单位为:亨(H) 换算单位有:1H=103mH=106uH。
(四) 三极管
晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三极管。
1、特点

晶体三极管(简称三极管)是内部含有2 个PN 结,并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN 型和PNP型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。
电话机中常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、9013、9012等型号。
2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。
为了便于比较,将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表,供大家参考。
名称 共发射极电路 共集电极电路(射极输出器) 共基极电路
输入阻抗 中(几百欧~几千欧) 大(几十千欧以上) 小(几欧~几十欧)
输出阻抗 中(几千欧~几十千欧) 小(几欧~几十欧) 大(几十千欧~几百千欧)
电压放大倍数 大 小(小于1并接近于1) 大
电流放大倍数 大(几十) 大(几十) 小(小于1并接近于1)
功率放大倍数 大(约30~40分贝) 小(约10分贝) 中(约15~20分贝)
频率特性 高频差 好 好
应用 多级放大器中间级,低频放大输入级、输出级或作阻抗匹配用 高频或宽频带电路及恒流源电路
3、在线工作测量
在实际维修中,三极管都已经安装在线路板上,要每只拆下来测量实在是一件麻烦事,并且很容易损坏电路板,根据实际维修,有人总结出一种在电路上带电测量三极管工作状态来判断故障所在的方法,供大家参考:
类别
故障发生部位 测试要点
e-b极开路 Ved>1v Ved=V+
e-b极短路 Veb=0v Vcd=0v Vbd升高
Re开路 Ved=0v
Rb2开路 Vbd=Ved=V+
Rb2短路 Ved约为0.7V
Rb1增值很多,开路 Vec<0.5v Vcd升高
e-c极间开路 Veb=0.7v Vec=0v Vcd升高
b-c极间开路 Veb=0.7v Ved=0v
b-c极间短路 Vbc=0v Vcd很低
Rc开路 Vbc=0v Vcd升高 Vbd不变
Rb2阻值增大很多 Ved约为V+ Vcd约为0V
Ved电压不稳 三极管和周围元件有虚焊
Rb1开路 Vbe=0 Vcd=V+ Ved=0
Rb1短路 Vbe约为1v Ved=V-Vbe
Rb2短路 Vbd=0v Vbe=0v Vcd=V+
Re开路 Vbd升高 Vce=0v Vbe=0v
Re短路 Vbd=0.7v Vbe=0.7v
Rc开路 Vce=0v Vbe=0.7v Ved约为0v
c-e极短路 Vce=0v Vbe=0.7v Ved升高
b-e极开路 Vbe>1v Ved=0v Vcd=V+
b-e极短路 Vce约为V+ Vbe=0v Vcd约为0v
c-b极开路 Vce=V+ Vbe=0.7v Ved=0v
c-b极短路 Vcb=0v Vbe=0.7v Vcd=0v
集成电路的检测方法
现在的电子产品往往由于一块集成电路损坏,导致一部分或几个部分不能正常工作,影响设备的正常使用。那么
如何检测集成电路的好坏呢?通常一台设备里面有许多个集成电路,当拿到一部有故障的集成电路的设备时,首先要根据故障现象,判断出故障的大体部位,然后通过测量,把故障的可能部位逐步缩小,最后找到故障所在。 要找到故障所在必须通过检测,通常修理人员都采用测引脚电压方法来判断,但这只能判断出故障的大致部位,而且有的引脚反应不灵敏,甚至有的没有什么反应。就是在电压偏离的情况下,也包含外围元件损坏的因素,还必须将集成块内部故障与外围故障严格区别开来,因此单靠某一种方法对集成电路是很难检测的,必须依赖综合的检测手段。
现以万用表检测为例,介绍其具体方法。 我们知道,集成块使用时,总有一个引脚与印制电路板上的“地”线是焊通的,在电路中称之为接地脚。由于集成电路内部都采用直接耦合,因此,集成块的其它引脚与接地脚之间都存在着确定的直流电阻,这种确定的直流电阻称为该脚内部等效直流电阻,简称R内。当我们拿到一块新的集成块时,可通过用万用表测量各引脚的内部等效直流电阻来判断其好坏,若各引脚的内部等效电阻R内与标准值相符,说明这块集成块是好的,反之若与标准值相差过大,说明集成块内部损坏。
测量时有一点必须注意,由于集成块内部有大量的三极管,二极管等非线性元件,在测量中单测得一个阻值还不能判断其好坏,必须互换表笔再测一次,获得正反向两个阻值。只有当R内正反向阻值都符合标准,才能断定该集成块完好。 在实际修理中,通常采用在路测量。先测量其引脚电压,如果电压异常,可断开引脚连线测接线端电压,以判断电压变化是外围元件引起,还是集成块内部引起。也可以采用测外部电路到地之间的直流等效电阻(称R 外)来判断,通常在电路中测得的集成块某引脚与接地脚之间的直流电阻(在路电阻),实际是R内与R外并联的总直流等效电阻。在修理中常将在路电压与在路电阻的测量方法结合使用。有时在路电压和在路电阻偏离标准值,并不一定是集成块损坏,而是有关外围元件损坏,使R外不正常,从而造成在路电压和在路电阻的异常。这时便只能测量集成块内部直流等效电阻,才能判定集成块是否损坏。
根据实际检修经验,在路检测集成电路内部直流等效电阻时可不必把集成块从电路上焊下来,只需将电压或在路电阻异常的脚与电路断开,同时将接地脚也与电路板断开,其它脚维持原状,测量出测试脚与接地脚之间的R内正反向电阻值便可判断其好坏。 例如,电视机内集成块TA7609P 瑢脚在路电压或电阻异常,可切断瑢脚和⑤脚(接地脚)然后用万用表内电阻挡测瑢脚与⑤脚之间电阻,测得一个数值后,互换表笔再测一次。若集成块正常应测得红表笔接地时为8.2kΩ ,黑表笔接地时为272kΩ的R内直流等效电阻,否则集成块已损坏。
在测量中多数引脚,万用表用R×1k挡,当个别引脚R内很大时,换用R×10k挡,这是因为R×1k挡其表内电池电压只有1.5V,当集成块内部晶体管串联较多时,电表内电压太低,不能供集成块内晶体管进入正常工作状态,数值无法显现或不准确。 总之,在检测时要认真分析,灵活运用各种方法,摸索规律,做到快速、准确找出故障。
看这篇帖子的,我想都是电子爱好者或电类专业学生。不知道大家都处于什么一个阶段,这篇帖子是写给入门者的,要解决一个问题:初学者应重点掌握什么电子知识,大学阶段如何学习?
先说点貌似题外的东西——3个谬论。
谬论一:高中老师常对我们说,大家现在好好学,考上了大学就轻松了,爱怎么玩怎么玩。这真是狗屁。别的专业我不好说,电气、电子、电力、通信、自动化等电类专业,想要轻松那是不可能地(当然你是天才就另说),专业课上讲的东西对决大多数人来说那是云里雾里,从来都是一知半解,需要你课下大量时间精力地消化。有些东西甚至需要你若干年后在工作中遇着时才回过味:“哦,原来以前学的那东西是干这使的。”你要能想得起,并知道怎么回头去补,就算是上学时专业课学得很扎实了。
谬论二:填志愿时经常有人对我们说:专业不重要,学校最重要,进了个好学校想学什么再学。这亦是狗屁。进了学校,本专业的课程就可能会压得你喘不过气来,还有多少人有时间和毅力选修第二专业?而所学专业几乎就是决定了你今后一生的职业生涯。而学校,说实在话本科阶段我觉得从老师那学到的东西各校间差别不是很大。课上讲的大同小异,课下也不会有什么好老师给你单独指导和点拨,若能遇着,那是你的幸运。越牛的学校的越牛的老师就越忙,不要指望他们会在教学上花多少心思,更不要指望他们对你另眼相看。反倒是一些普通院校的小老师们可能跟学生走得更近,辅导更多些,虽然他们可能水平一般,但对于你大学的学习来说还是足够的。综上所述,我觉得对于一个电子爱好者来说,成为一名普通重点大学的电子系学生比成为北大的哲学系学生更重要。当然看帖的应该大多数都是学电的,那恭喜你,这个专业不错的,虽不是什么“朝阳产业”,但绝对是个“常青行业”。
谬论三:上了大学,可能又有不少人对你说,在大学专业不重要,关键的是学好计算机和英语,这样就不愁找不到好工作了。这也是屁话。你要明确一点:你将来不是纯靠英语吃饭的,也不是做编程、搞软件开发或动画创作的。我是想说:若果你性格偏内向沉稳、肯钻研、爱好电子行业,将来想从事电子设计和研发工作,那你一定要学好专业课。当然英语也很重要,但以后工作中用得多的是你的专业英语,即能读懂英语技术文档,而不是跟别人比你口语多正宗多流利。至于计算机,那就是一工具,不要花太多时间去学photoshop、3dmax、Flash、网页制作等流行软件,这些在你今后的工作中用不着,也会牵扯你大量时间精力。好钢用在刀刃上,多进进实验室多搭搭电路吧。当然,电类学生对电脑也有特殊要求,那就是用熟Protel、
Multisim,学好汇编语言、C语言、选学PLD相关软件。任务也是很重的。
以上说了3个谬论,下面言归正传吧。那么进了大学,读了电类专业,这4年你该学些什么呢?
首先要了解:电类专业可分为强电和弱电两个方向,具体为电力工程及其自动化(电力系统、工厂供变电等)专业属强电,电气工程及其自动化以强电为主弱电为辅,电子、通信、自动化专业以弱电为主。其他更进一步的细分要进入研究生阶段才划分。但无论强电还是弱电,基础都是一样的。
首先高数是要学好的,以后的信号处理、电磁场、电力系统、DSP等不同方向的专业课都用得着。
专业基础课最重要的就是电路分析、模拟电路、数字电路。这3门课一定要学好。这3门课一般都是大一下学期到大三上学期开设,对大多数对电子知识还了解不多的同学来说,通常是学得一知半解,迷迷糊糊。所以,最好是在开课之前或是开课的同时读一两本通俗浅显的综合介绍电子知识的书籍,对书中的知识你不需要都懂,能有个大致感觉就行。
对这这种入门读物的选择很重要,难了看不懂可能兴趣就此丧失或备受打击,反而事与愿违。在此推荐一本《电子设计从零开始》(杨欣编著,清华大学出版社出版),该书比较系统全面地介绍了电子设计与制作的基础知识,模电、数电、单片机、Multisim电路仿真软件等都有涉及,一册在手基本知识就差不多了,关键是浅显易懂,有一定趣味性。另外科学出版社引进出版的一套小开本(32开)电子系列图书也不错,是日本人写的,科学出版社翻译出版,插图较多,也较浅显,不过这一系列分册较多,内容分得较细。
除了看书,还要足够重视动手实践。电路、模电、数电这些课程进行的同时都会同时开设一些课程试验,珍惜这个动手机会好好弄一弄,而不要把它当作一个任务应付了事。跟抄作业一样,拷贝别人的试验结果在高校中也是蔚然成风,特别是几个人一个小组的实验,那就是个别勤奋好学的在那折腾,其他人毫不用心地等着出结果。
我只想说,自己动手努力得来的成果才是甜美的,那种成就感会让你充实和满足。游手好闲的,到临近毕业找工作或在单位试用时,心中那种巨大的惶恐会让你悔不当初。这种教训太多了,多少次我们都是蹉跎了岁月才回过头来追悔莫及。除了实验课好好准备好好做之外,许多学校都设有开放性实验室,供学生平时课余自觉来弄弄。珍惜这种资源和条件吧,工作后不会再有谁给你提供这种免费的午餐了。
当然有些学校没有这么好的条件,或缺少器件,那同学们就在电脑上模拟一把试验平台吧,就是学好用好Multisim软件。Multisim是一种电路仿真软件,笔者上学时叫做EWB,后来随着版本更新,先后更名为Multisim2001、Multisim7、Multisim8。这个软件可模拟搭建各种模拟电路和数字电路,并可观测、分析电路仿真结果。大伙可以把模电、数电中学习的电路在这软件里面模拟一下,增加感性认识,实验前后也可把试验电路在软件里模拟,看跟实际试验结果有多大差别。可以说,只要你是学电的,这个小软件就是你上学时必须掌握的,对你的学习助益很大。另一个必须掌握的软件那就是protel了。
上学时,从小学期的综合设计实验到毕业设计,最后都会要求你用Protel绘出设计的电路原理图和PCB版;工作后,Protel也是你必须掌握的基本技能,部分同学毕业后一两年内的工作,可能就是单纯地用这软件画板子。Protel的版本也走过了Protel98、Protel99、Protel99SE、ProtelDXP、Protel2004的发展道路。Protel99SE、ProtelDXP、Protel2004这三个版本现在用得最多,目前许多学校教学或公司内工程师使用的都还是Protel99SE,当然若作为新的自学者直接从Protel2004学起似乎好一些。
综上所叙,作为最基本的EDA(电子设计自动化)软件,Multisim和Protel是所有电类学生在上学时必须掌握的。其他的如Pspice、Orcad、SYstemview、MATLAB、QuartusII等等,需根据不同的专业方向选学,或是在进入研究生阶段或工作后在重点学习使用。那Multisim和Protel好学么?入门应该问题不大,让师兄师姐指导指导,或是找一两本入门书看一看就OK了。这里推荐一本《电路设计与仿真——基于Multisim 8与Protel 2004》(也是杨欣编著,清华社出版),作为这两款软件的入门学习挺不错的,关键是一本书包含了两款软件学习,对穷学生来说比较划算,若是花钱买两本书分别去学这两个软件,就不值了,因为Multisim的入门不是很难。另用Protel画PCB电路板学问挺大的,有必要多看一些技术文档或是买一本高级应用类的图书。
2.大三大四(学习专业课,尝试应用)
进入大三,就涉及到专业课的学习了,本文只讨论以应用为主的专业课,其他如《电力系统分析》、《电机学》、《自控原理》、《信号与处理》、《高电压》、《电磁场》等等以理论和计算为主的专业课,咱就不多提了。当然这些课对你今后向研究型人才发展很重要,也都很让人头疼,要有建议也只能说是努力学、好好学,懂多少是到少(不过别指望全都懂),以后工作或接着深造用得着时再回过头来接着补接着学,那时有工作经验或接触多了有感性认识,可能学着就容易些了。
那以应用为主的专业课又有哪些呢?不同专业方向有不同的课程,很难面面俱到。这里先简单罗列一下,有微机原理与接口技术(也称单片机)、开关电源设计、可编程逻辑器件(PLD)应用、可编程逻辑控制(PLC)应用、变频器应用、通信电路、数字集成电路分析与设计、DSP、嵌入式等等。可能有同学要问:这么多东西,大学阶段要想都学好不容易吧?答案是不仅是不容易,而且是不可能。这些技术每一门展开来都是复杂的一套知识,可以说,你只要精通其中一门,就可以到外边找个不错的工作了。
而且在大学阶段,这些课程也不是都要学的,而是针对不同专业方向选修其中几门(具体选哪几门,多研究研究你们各自的专业培养方案,多请教老师),学的时候争取能动基本用法即可,真正的应用和深入是要到工作后的;当然你若很勤奋或有天赋,能熟练掌握某一门达到开发产品的程度,那毕业后找个好工作就轻而易举了。到这里我们需要再明确一点:电子领域知识繁多、浩如烟海,所以一般搞硬件的公司都有较多的员工,一个研发项目是多人细致分工、共同完成的,所以我们经常会听到团队意识这个名词。因为一个人的能力有限,不可能掌握所有的知识。比如一些人专门负责搞驱动,一些人专门从事逻辑设计,一些人专门搞高频无线,一些人专门搞测试,一些人专门设计外壳,一些人专门设计电路板等等。
看到这里可能有的同学头都大了:那说来说去大学阶段到底究竟应该学些什么呢?说实话写到这里我的头也大了,电子设计涉及方方面面的东西太多了,实在不是一篇文章甚至一本书能说得清楚的。所以我决定剔除这些生涩的课程名目,大致说一下我所认为的一个电类学生或是想要成为电子工程师的自学者应该掌握的基本的专业技能。
现在应该说单片机不知道那是相当严重的问题。单片机的知识和应用的技巧成了求职面试中必备的问题。但是单片机的知识较难入手,但是你如果看了《51单片机应用从零开始》(清华大学出版社,王玉凤,刘湘黔,杨欣编著)就不是这么感觉的了,这是一本中学生都读得懂的单片机基础和应用教程。这本教程凝结了国内几所重点大学中站在科研、教学第一线教师们的心血,也得到了英国剑桥大学、牛津大学、伦敦帝国理工大学、伦敦大学、加的夫大学等世界著名大学多位博士生导师的指导意见。经过多位学者的精心裁剪,本书的脉络、线索、内容才真正符合读者学习单片机的需要。
《51单片机应用从零开始》以生动活泼、平实易懂的语言讲述。尽量让单片机学习过程中不断涌现的专业词汇,在不知不觉的情况下通过多方面的使用而掌握。本书没有用专业的描述方法来叙述知识点,取而代之的是以“讲故事”的形式把应该了解的内容和盘托出。
十分注重基础知识的铺垫。在单片机学习之前,需要对计算机原理和电子技术有一定的了解。本书考虑到不同读者的知识背景不同,把这两个基础理论融入到了单片机的讲解当中,使阅读起来感觉不到有什么障碍。
构建了全面的学习支撑体系。每章最后的“实例点拨”除了巩固每章的学习知识外,更重要的是开辟单片机应用的视野;再加上“器件介绍”环节,补足单片机从基础到应用所需要的知识;以及丰富的附录内容可作为学习和应用单片机的强力参考。这便构建了一个完整学习单片机的支撑体系。
既授人以鱼,也授人以渔。书中有充足的实例应用,可以用在单片机实验、单片机课程设计当中。但更重要的是,这些实例前后都伴随着仔细的讲解,一个例子下来就能摸清来龙去脉。
叙述的内容全面、新颖、权威。严格按照单片机官方的技术参考对其进行讲解,包括所有51单片机学习与应用需要的基础知识。无论叙述的内容或是实例,都是目前世界上单片机应用的主流。
全书浑然一体。虽然每章各具标题,实际上互有联系。而这种联系如果在书中忽略不谈,则会对理解和记忆产生障碍。本书在正文中多次有知识点的相互映射,这不但能加深前后内容的联系,而且能深化理解与记忆。
我认为:除了最初提到的电路分析、模拟电路、数字电路、单片机外,应了解并掌握电子元器件识别与选用指导、基本仪器仪表的使用、一些常用电路模块的分析与设计、单片机的应用、PLD的应用、仿真软件的应用、电路板设计与制作、电子测量与电路测试。
电子元器件的识别与使用就不用说了,这是元素级的基础,不过要想掌握好也并不容易,一些电子系学生毕业了,还认不出二极管、三极管实物、分不清电解电容的正负极等等,也不是没有的事。还是一句话,多进进实验室,多跑跑电子市场,多看看书。
仪器仪表的使用,大学的实验课中你至少会用过数字万用表,波形发生器、电源、示波器、小电机、单片机仿真机,至少要把这些东西的接线方法和用法弄懂吧。
常用电路模块也是包罗万相,各种放大电路、比较器、AD转换电路、DA转换电路、微分电路、积分电路,还有各种数字逻辑单元电路等等,只能说,大致了解吧,并学会怎么去查资料、查芯片查管脚。最基本的,做实验或课程设计中用到的各种芯片要弄熟。
单片机,这是应该掌握的。时下单片机种类繁多,但各大小企业用得最多的还是51系列单片机,而且价格便宜、学习资料也最全,故给自学者推荐。当然各学校开课讲的单片机型号会有所不同,没关系,学好单片机编程,学好了一种,再学别的单片机就容易了。
PLD(可编程逻辑器件),一种集成电路芯片,提供用户可编程,实现一定的逻辑功能。对可编程逻辑器件的功能设定(即要它实现什么功能)要有设计者借助开发工具,通过编写程序来实现,这跟单片机类似。开发工具可学习Altera公司的Quartus II软件(这是该公司的第4代PLD开发软件,第3代是MAX+PLUS II软件)。编程语言学习硬件描述语言VHDL或Verilog HDL。
仿真软件最基本的就是前面说的Multisim了,另外还可学MATLAB。其他的试专业情况选学或是工作后学。电路板设计与制作主要是用Protel软件辅助进行。这在前面已有介绍,读者应该也比较熟悉。

最后建议同学们积极与各类电子竞赛赛事,参加一场比赛一个项目做下来,电子设计的一个流程和各环节的基础知识就能串起来了,对知识的融会贯通及今后走向工作岗位都有莫大裨益。
以上这些东西我说得笼统,深入下去又是一大堆要学的东西。还是那句话,多啃书本、多实践!清华大学出版社有一套“电子电路循序渐进系列教程”是按照上面我所讲的那个思路出的,可惜好像还没出全,现在好像只有《单片机在电子电路设计中的应用》、《电路设计与制板——Proetl应用教程》、《仿真软件教程——Multisim和MATLAB》、《常用电路模块分析与设计指导》几本。另外听听你们老师的意见、师兄师姐的意见,问问他们应读些什么书,当然也不能尽听尽信,翻开一本书我想你先大致看看他讲得是否通俗,自己琢磨着能看懂几分?我想能有5分懂这本书就值得一看了,示自己现阶段的知识情况,太浅显的书不用看了,太深的书也不要去看,看得迷迷糊糊还打击自信心丧失了兴趣。
好了,就此停笔吧。本来是要写个书目推荐,可干瘪瘪的罗列一堆书目有什么意义?还是写下这些字,让同学们自己去思考去选择去深入吧,希望能对你们有所帮助。
最后一句老生常谈也是我的切肤之痛:大学四年会一晃而过,要学的东西太多太多,不要虚度光阴。及时当努力,岁月不待人!


