电子工程师必读

作者简介

本书是一本电子学方面的实际操作指南，这些知识大多需要多年的工作实践才能从中总结出来。本书的每章将就特定的主题进行讨论，以便读者理清脉络，迅速找到问题的答案。比如，如何阅读电子元件的数据表，如何决定微控制器的接口管脚上能连接多少个元件，如何装配各种型号的连接器，如何把信号接口电路上的噪声和干扰降到最低，如何决定模拟-数字转换器的分辨率，不同型号的串口和网络接口是怎样工作的，以及怎样使用开源工具进行电路图绘制和PCB布局，等等。

书籍目录

第1章　运动的电子　　1

1.1　原子和电子　　1

1.2　电荷和电流　　2

1.3　基本电路中的电流　　3

1.4　欧姆定律　　5

1.5　功率　　6

1.6　电阻　　6

1.7　示例：制造分压器　　7

1.8　总结　　8

第2章　紧固件和黏合剂　　9

2.1　螺钉和螺栓　　9

2.1.1　螺钉和螺栓的尺寸　　10

2.1.2　螺丝刀的类型　　11

2.1.3　螺钉螺栓头型　　12

2.1.4　选择螺钉和螺栓　　13

2.1.5　垫圈　　14

2.1.6　自攻丝螺钉　　15

2.2　铆钉　　16

2.3　黏合剂和黏合　　16

2.3.1　胶、环氧树脂和溶剂　　17

2.3.2　木材和纸材的黏合　　17

2.3.3　塑料的黏合　　18

2.3.4　金属的黏合　　18

2.3.5　特殊用途的黏合剂　　19

2.4　总结　　19

第3章　工具　　20

3.1　螺丝刀　　20

3.2　钳子　　21

3.3　剪线钳　　21

3.4　剥线钳　　22

3.5　压接工具　　22

3.6　套筒扳手和六角扳手　　23

3.7　夹子　　24

3.8　虎头钳　　25

3.9　旋转工具　　26

3.10　磨床　　27

3.11　电钻　　27

3.12　钻头　　28

3.13　丝锥和板牙　　29

3.14　小手锯　　29

3.15　小型电锯　　29

3.16　专业金属加工工具　　30

3.17　镊子　　31

3.18　焊接工具　　31

3.19　放大镜和显微镜　　32

3.20　工作区　　33

3.21　总结　　34

第4章　工具使用方法　　35

4.1　紧固件的使用　　35

4.1.1　螺丝刀的类型和尺寸　　35

4.1.2　自攻丝螺钉　　37

4.1.3　六角凹头紧固件和六角扳手　　37

4.1.4　六角头紧固件和套筒扳手　　39

4.1.5　可调扳手　　40

4.1.6　扳手　　41

4.1.7　铆钉　　42

4.1.8　处理顽固的紧固件　　44

4.2　焊接和拆焊　　45

4.2.1　焊料的种类　　45

4.2.2　焊接技术　　46

4.2.3　导线和通孔元件的拆焊　　50

4.2.4　表面组装焊接　　51

4.2.5　表面组装拆焊　　53

4.3　切割　　53

4.3.1　棒料和条料　　53

4.3.2　片料　　55

4.4　钻孔　　56

4.4.1　挑选钻头尺寸　　56

4.4.2　钻进速度　　58

4.4.3　薄片料钻孔　　58

4.4.4　润滑剂　　59

4.4.5　冲压孔和导孔　　60

4.4.6　使用阶梯钻头　　60

4.4.7　钻孔时的常见问题　　60

4.4.8　丝锥和板牙　　61

4.5　改造切割　　65

4.5.1　珠宝手锯　　65

4.5.2　旋转工具　　65

4.6　总结　　67

第5章　电源　　68

5.1　电池　　68

5.1.1　电池的封装　　68

5.1.2　原电池　　69

5.1.3　蓄电池　　71

5.1.4　小型纽扣电池　　72

5.1.5　电池储存注意事项　　73

5.1.6　电池的使用　　74

5.1.7　电池电路　　75

5.1.8　电池的选择　　76

5.2　供电技术　　77

5.2.1　壁插式直流电源　　78

5.2.2　工作台直流电源　　79

5.2.3　模块化和内嵌式直流电源　　79

5.3　光电电源　　80

5.4　保险丝和断路器　　81

5.4.1　保险丝　　82

5.4.2　断路器　　83

5.5　总结　　83

第6章　开关　　85

6.1　单开关，多电路　　85

6.2　开关的类型　　86

6.2.1　拨动开关　　87

6.2.2　摇杆开关　　87

6.2.3　滑动开关　　88

6.2.4　旋转开关　　88

6.2.5　按钮开关　　89

6.2.6　快动开关　　89

6.3　滑动开关和旋转开关电路　　89

6.4　开关选择标准　　90

6.5　开关使用警告　　91

6.6　总结　　91

第7章　连接器和接线　　92

7.1　导线和电缆　　92

7.1.1　导线尺寸　　93

7.1.2　绝缘　　94

7.1.3　双绞线　　95

7.1.4　屏蔽　　96

7.1.5　多芯电缆　　97

7.1.6　剥除导线绝缘层　　98

7.2　连接器　　99

7.2.1　连接器终端　　99

7.2.2　连接器类型　　101

7.3　装配连接器　　106

7.3.1　焊接终端　　106

7.3.2　挤压终端　　106

7.3.3　连接器后壳　　107

7.3.4　IDC连接器　　108

7.3.5　以太网连接器　　108

7.4　总结　　109

第8章　无源元件　　110

8.1　容差　　110

8.2　电压、功率和温度　　111

8.3　封装　　111

8.4　电阻　　112

8.4.1　物理形态　　112

8.4.2　固定电阻器　　113

8.4.3　可变电阻　　116

8.4.4　专用电阻器　　119

8.4.5　电阻标识　　121

8.5　电容　　122

8.5.1　电容值　　122

8.5.2　电容的类型　　122

8.5.3　可变电容器　　124

8.5.4　表面组装电容器　　124

8.6　扼流圈、线圈和变压器　　125

8.6.1　扼流圈　　125

8.6.2　线圈　　125

8.6.3　可变电感　　125

8.6.4　变压器　　126

8.6.5　封装　　126

8.7　总结　　126

第9章　有源元件　　127

9.1　如何阅读数据表　　127

9.1.1　数据表结构　　128

9.1.2　数据表综述　　128

9.1.3　收集数据表　　130

9.2　静电放电　　130

9.3　封装概述　　131

9.3.1　通孔元件　　131

9.3.2　表面组装部件　　132

9.3.3　使用不同的封装类型　　132

9.4　二极管和整流器　　132

9.4.1　小信号二极管　　133

9.4.2　整流器　　134

9.4.3　发光二极管　　135

9.4.4　齐纳二极管　　136

9.4.5　特殊二极管　　136

9.4.6　二极管/整流器轴向引脚封装　　136

9.4.7　二极管/整流器表面组装封装　　137

9.4.8　LED封装类型　　138

9.5　晶体管　　138

9.5.1　小信号晶体管　　139

9.5.2　功率晶体管　　139

9.5.3　场效应晶体管　　140

9.5.4　传统的晶体管封装类型　　140

9.5.5　表面组装晶体管封装类型　　141

9.6　SCR和TRIAC元件　　142

9.6.1　硅控整流器　　142

9.6.2　交流三极管　　142

9.7　散热片　　142

9.8　集成电路　　143

9.8.1　传统集成电路封装类型　　144

9.8.2　表面组装集成电路封装类型　　145

9.8.3　大电流大电压调节电路　　146

9.9　总结　　147

第10章　继电器　　148

10.1　继电器背景介绍　　148

10.1.1　电枢继电器　　148

10.1.2　簧片继电器　　149

10.1.3　接触器　　149

10.2　继电器封装　　150

10.2.1　PCB继电器　　150

10.2.2　连接片式继电器　　150

10.2.3　插头式继电器　　151

10.3　选择继电器　　151

10.4　继电器可靠性问题　　152

10.4.1　触头电弧放电　　152

10.4.2　线圈过热　　153

10.4.3　继电器触头弹跳　　153

10.5　继电器的应用　　153

10.5.1　用低压逻辑电路控制继电器　　154

10.5.2　信号交换　　155

10.5.3　功率切换　　155

10.5.4　继电器逻辑电路　　155

10.6　总结　　157

第11章　逻辑电路　　158

11.1　逻辑电路基础　　158

11.2　逻辑集成电路的起源　　160

11.3　逻辑元件族　　161

11.4　逻辑模块：4000和7400集成电路　　161

11.4.1　缩小TTL和CMOS之间的差距　　162

11.4.2　4000系列CMOS逻辑器件　　162

11.4.3　7400系列TTL逻辑器件　　163

11.4.4　CMOS和TTL的应用　　164

11.5　可编程逻辑器件　　164

11.6　微处理器和微控制器　　166

11.6.1　微控制器编程　　166

11.6.2　微控制器的类型　　167

11.6.3　选择微控制器　　168

11.7　使用逻辑元件工作　　168

11.7.1　探查和测量　　168

11.7.2　提示和注意事项　　169

11.7.3　静电放电控制　　169

11.8　总结　　170

第12章　离散控制接口　　171

12.1　离散接口　　171

12.1.1　离散接口应用　　172

12.1.2　制造离散接口　　173

12.2　离散输入　　174

12.2.1　使用上拉电阻或下拉电阻　　175

12.2.2　使用有源输入缓冲器　　175

12.2.3　使用继电器输入　　176

12.2.4　光隔离器　　176

12.3　离散输出　　178

12.3.1　电流吸收器和电流源　　178

12.3.2　缓冲离散输出　　178

12.3.3　简单单晶体管缓冲器　　179

12.4　逻辑电平转换　　180

12.4.1　BSS138场效应管　　180

12.4.2　TXB0108 　　180

12.4.3　NTB0101 　　181

12.5　元件　　181

12.6　总结　　182

第13章　模拟接口　　183

13.1　与模拟世界连接　　183

13.1.1　从模拟到数字，再从数字到模拟　　183

13.1.2　模数转换器　　187

13.1.3　数模转换器　　187

13.2　模拟信号的产生　　188

13.3　总结　　189

第14章　数据通信接口　　190

14.1　数字通信基本概念　　191

14.1.1　串行和并行　　191

14.1.2　同步和异步　　192

14.2　SPI和I2C　　193

14.2.1　SPI　　193

14.2.2　I2C 　　196

14.2.3　关于SPI和I2C外围设备的简单调查　　198

14.3　RS-232　　200

14.3.1　RS-232信号　　202

14.3.2　DTE和DCE　　203

14.3.3　信号交换　　204

14.3.4　RS-232元件　　205

14.4　RS-485　　205

14.4.1　RS-485信号　　205

14.4.2　总线驱动器和接收器　　206

14.4.3　RS-485多点配置　　206

14.4.4　RS-485元件　　207

14.5　RS-232和RS-485　　207

14.6　USB　　208

14.6.1　USB术语　　208

14.6.2　USB连接　　209

14.6.3　USB类别　　210

14.6.4　USB数据传输速率　　210

14.6.5　USB集线器　　211

14.6.6　设备配置　　211

14.6.7　USB端点和管道　　212

14.6.8　设备控制　　212

14.6.9　USB接口元件　　213

14.6.10　USB的实现　　213

14.7　以太网网络通信　　214

14.7.1　以太网基础　　214

14.7.2　以太网集成电路、模块和USB转换器　　217

14.8　无线通信　　218

14.8.1　带宽和调制　　218

14.8.2　ISM无线电频带　　219

14.8.3　2.45 GHz短程通信　　220

14.8.4　802.11　　220

14.8.5　蓝牙® 　　221

14.8.6　低功耗蓝牙　　223

14.8.7　ZigBee　　224

14.9　其他数据通信方法　　225

14.10　总结　　225

第15章　印制电路板　　227

15.1　PCB的历史　　227

15.2　PCB基础知识　　228

15.2.1　焊盘、过孔和走线　　228

15.2.2　表面组装元件　　228

15.2.3　制造　　229

15.3　PCB布局　　229

15.3.1　尺寸确定　　230

15.3.2　部件安排　　230

15.3.3　放置元件　　231

15.3.4　在焊接面上设置走线　　232

15.3.5　在元件面上设置走线　　232

15.3.6　制作丝印层　　233

15.3.7　生成光绘文件　　234

15.4　制造PCB 　　234

15.5　PCB指南　　235

15.5.1　布局网格　　235

15.5.2　网格间距　　235

15.5.3　定位基准　　235

15.5.4　信号走线宽度　　235

15.5.5　供电走线宽度　　236

15.5.6　走线间隔　　236

15.5.7　过孔尺寸　　236

15.5.8　过孔间隔　　236

15.5.9　焊盘尺寸　　236

15.5.10　尖锐边角　　237

15.5.11　丝印层　　237

15.6　总结　　237

第16章　封装　　238

16.1　封装的重要性　　238

16.2　封装的类型　　238

16.2.1　塑料　　238

16.2.2　金属　　239

16.3　库存器件外壳　　239

16.3.1　塑料外壳　　239

16.3.2　铸造铝外壳　　241

16.3.3　挤压铝材外壳　　241

16.3.4　金属片外壳　　242

16.4　制造或回收外壳　　243

16.4.1　搭建塑料和木制外壳　　243

16.4.2　非常规式外壳　　244

16.4.3　重新利用已有的外壳　　245

16.5　为电子器件设计封装　　246

16.5.1　设备尺寸和重量　　246

16.5.2　环境因素　　247

16.5.3　热量因素　　248

16.6　来源　　248

16.7　总结　　249

第17章　测试设备　　250

17.1　基本测试设备　　250

17.1.1　数字万用表　　250

17.1.2　使用数字万用表　　251

17.1.3　示波器　　252

17.1.4　示波器的工作原理　　253

17.1.5　使用示波器　　255

17.2　先进测试设备　　256

17.2.1　脉冲和信号发生器　　256

17.2.2　逻辑分析器　　257

17.3　购买二手和剩余的仪器　　258

17.4　总结　　259

附录A　电子学基础和交流电路　　261

附录B　电路图　　300

附录C　参考书目　　312

附录D　资源　　315

附录E　元件列表　　321

词汇表　　329

内容概要

作者简介：

John M. Hughes

嵌入式系统工程师，在电子学、嵌入式系统及软件、航天系统和科学应用开发等领域拥有30余年的从业经验。曾负责为凤凰号火星探测器开发表面成像软件。他所在的一个小组还开发了新型合成外差激光干涉仪，用于校正韦伯太空望远镜镜片的位置控制。

译者简介：

李薇濛

2015年毕业于北京航空航天大学电子信息工程专业。现攻读中国石油大学（北京）英语翻译硕士。曾参与北航《卫星导航信号接收处理技术实验教程》的编写和无线电导航设备手册的翻译工作。完成《地基区域完好性监视系统监测数据分析处理》等论文。拥有全国翻译专业资格二级笔译证书。

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