內容簡介
本書是一本電子學方面的實際操作指南，這些知識大多需要多年的工作實踐才能從中總結出來。本書的每章將就特定的主題進行討論，以便讀者理清脈絡，迅速找到問題的答案。比如，如何閱讀電子元件的數據表，如何決定微控制器的接口管腳上能連線多少個元件，如何裝配各種型號的連線器，如何降低信號接口電路上的噪聲和干擾，如何決定模擬-數字轉換器的解析度，不同型號的串口和網路接口是怎樣工作的，以及怎樣使用開源工具進行電路圖繪製和PCB布局，等等。
目錄
第 1 章 運動的電子 ..........................................1
1.1 原子和電子................................................1
1.2 電荷和電流................................................2
1.3 基本電路中的電流....................................3
1.4 歐姆定律....................................................5
1.5 功率............................................................6
1.6 電阻............................................................6
1.7 示例：製造分壓器....................................7
1.8 總結............................................................8
第 2 章 緊固件和黏合劑 .................................9
2.1 螺釘和螺栓................................................9
2.1.1 螺釘和螺栓的尺寸......................10
2.1.2 螺絲刀的類型 .............................11
2.1.3 螺釘螺栓頭型 .............................12
2.1.4 選擇螺釘和螺栓..........................13
2.1.5 墊圈 .............................................14
2.1.6 自攻絲螺釘 .................................15
2.2 鉚釘..........................................................16
2.3 黏合劑和黏合..........................................16
2.3.1 膠、環氧樹脂和溶劑..................17
2.3.2 木材和紙材的黏合......................17
2.3.3 塑膠的黏合 .................................18
2.3.4 金屬的黏合 .................................18
2.3.5 特殊用途的黏合劑......................19
2.4 總結..........................................................19
第 3 章 工具 .....................................................20
3.1 螺絲刀......................................................20
3.2 鉗子..........................................................21
3.3 剪線鉗......................................................21
3.4 剝線鉗......................................................22
3.5 壓接工具..................................................22
3.6 套筒扳手和六角扳手 ............................. 23
3.7 夾子......................................................... 24
3.8 虎頭鉗..................................................... 25
3.9 旋轉工具................................................. 26
3.10 磨床....................................................... 27
3.11 電鑽....................................................... 27
3.12 鑽頭....................................................... 28
3.13 絲錐和板牙 ........................................... 29
3.14 小手鋸................................................... 29
3.15 小型電鋸............................................... 29
3.16 專業金屬加工工具 ............................... 30
3.17 鑷子....................................................... 31
3.18 焊接工具............................................... 31
3.19 放大鏡和顯微鏡 ................................... 32
3.20 工作區................................................... 33
3.21 總結....................................................... 34
第 4 章 工具使用方法................................... 35
4.1 緊固件的使用 ......................................... 35
4.1.1 螺絲刀的類型和尺寸................. 35
4.1.2 自攻絲螺釘................................. 37
4.1.3 六角凹頭緊固件和六角扳手..... 37
4.1.4 六角頭緊固件和套筒扳手......... 39
4.1.5 可調扳手..................................... 40
4.1.6 扳手 ............................................ 41
4.1.7 鉚釘 ............................................ 42
4.1.8 處理頑固的緊固件..................... 44
4.2 焊接和拆焊............................................. 45
4.2.1 焊料的種類................................. 45
4.2.2 焊接技術..................................... 46
4.2.3 導線和通孔元件的拆焊............. 50
4.2.4 表面組裝焊接............................. 51
4.2.5 表面組裝拆焊 .............................53
4.3 切割..........................................................53
4.3.1 棒料和條料 .................................53
4.3.2 片料 .............................................55
4.4 鑽孔..........................................................56
4.4.1 挑選鑽頭尺寸 .............................56
4.4.2 鑽進速度 .....................................58
4.4.3 薄片料鑽孔 .................................58
4.4.4 潤滑劑 .........................................59
4.4.5 衝壓孔和導孔 .............................60
4.4.6 使用階梯鑽頭 .............................60
4.4.7 鑽孔時的常見問題......................60
4.4.8 絲錐和板牙 .................................61
4.5 改造切割..................................................65
4.5.1 珠寶手鋸 .....................................65
4.5.2 旋轉工具 .....................................65
4.6 總結..........................................................67
第 5 章 電源 .....................................................68
5.1 電池..........................................................68
5.1.1 電池的封裝 .................................68
5.1.2 原電池 .........................................69
5.1.3 蓄電池 .........................................71
5.1.4 小型紐扣電池 .............................72
5.1.5 電池儲存注意事項......................73
5.1.6 電池的使用 .................................74
5.1.7 電池電路 .....................................75
5.1.8 電池的選擇 .................................76
5.2 供電技術..................................................77
5.2.1 壁插式直流電源..........................78
5.2.2 工作檯直流電源..........................79
5.2.3 模組化和內嵌式直流電源..........79
5.3 光電電源..................................................80
5.4 保險絲和斷路器......................................81
5.4.1 保險絲 .........................................82
5.4.2 斷路器 .........................................83
5.5 總結..........................................................83
第 6 章 開關 .....................................................85
6.1 單開關，多電路......................................85
6.2 開關的類型..............................................86
6.2.1 撥動開關 .....................................87
6.2.2 搖桿開關..................................... 87
6.2.3 滑動開關..................................... 88
6.2.4 旋轉開關..................................... 88
6.2.5 按鈕開關..................................... 89
6.2.6 快動開關..................................... 89
6.3 滑動開關和旋轉開關電路 ..................... 89
6.4 開關選擇標準 ......................................... 90
6.5 開關使用警告 ......................................... 91
6.6 總結......................................................... 91
第 7 章 連線器和接線................................... 92
7.1 導線和電纜............................................. 92
7.1.1 導線尺寸..................................... 93
7.1.2 絕緣 ............................................ 94
7.1.3 雙絞線......................................... 95
7.1.4 禁止 ............................................ 96
7.1.5 多芯電纜..................................... 97
7.1.6 剝除導線絕緣層......................... 98
7.2 連線器..................................................... 99
7.2.1 連線器終端................................. 99
7.2.2 連線器類型............................... 101
7.3 裝配連線器........................................... 106
7.3.1 焊接終端................................... 106
7.3.2 擠壓終端................................... 106
7.3.3 連線器後殼............................... 107
7.3.4 IDC連線器................................ 108
7.3.5 乙太網連線器........................... 108
7.4 總結....................................................... 109
第 8 章 無源元件.......................................... 110
8.1 容差....................................................... 110
8.2 電壓、功率和溫度 ............................... 111
8.3 封裝....................................................... 111
8.4 電阻....................................................... 112
8.4.1 物理形態................................... 112
8.4.2 固定電阻器............................... 113
8.4.3 可變電阻................................... 116
8.4.4 專用電阻器............................... 119
8.4.5 電阻標識................................... 121
8.5 電容....................................................... 122
8.5.1 電容值....................................... 122
8.5.2 電容的類型............................... 122
8.5.3 可變電容器............................... 124
8.5.4 表面組裝電容器........................124
8.6 扼流圈、線圈和變壓器 ........................125
8.6.1 扼流圈 .......................................125
8.6.2 線圈 ...........................................125
8.6.3 可變電感 ...................................125
8.6.4 變壓器 .......................................126
8.6.5 封裝 ...........................................126
8.7 總結........................................................126
第 9 章 有源元件...........................................127
9.1 如何閱讀數據表....................................127
9.1.1 數據表結構 ...............................128
9.1.2 數據表綜述 ...............................128
9.1.3 收集數據表 ...............................130
9.2 靜電放電................................................130
9.3 封裝概述................................................131
9.3.1 通孔元件 ...................................131
9.3.2 表面組裝部件 ...........................132
9.3.3 使用不同的封裝類型................132
9.4 二極體和整流器....................................132
9.4.1 小信號二極體 ...........................133
9.4.2 整流器 .......................................134
9.4.3 發光二極體 ...............................135
9.4.4 齊納二極體 ...............................136
9.4.5 特殊二極體 ...............................136
9.4.6 二極體/整流器軸向引腳
封裝...........................................136
9.4.7 二極體/整流器表面組裝
封裝...........................................137
9.4.8 LED封裝類型............................138
9.5 電晶體....................................................138
9.5.1 小信號電晶體 ...........................139
9.5.2 功率電晶體 ...............................139
9.5.3 場效應電晶體 ...........................140
9.5.4 傳統的電晶體封裝類型............140
9.5.5 表面組裝電晶體封裝類型........141
9.6 SCR和TRIAC元件 ................................142
9.6.1 矽控整流器 ...............................142
9.6.2 交流三極體 ...............................142
9.7 散熱片....................................................142
9.8 積體電路................................................143
9.8.1 傳統積體電路封裝類型............144
9.8.2 表面組裝積體電路封裝
類型 .......................................... 145
9.8.3 大電流大電壓調節電路........... 146
9.9 總結....................................................... 147
第 10 章 繼電器............................................ 148
10.1 繼電器背景介紹 ................................. 148
10.1.1 電樞繼電器........................... 148
10.1.2 簧片繼電器........................... 149
10.1.3 接觸器................................... 149
10.2 繼電器封裝 ......................................... 150
10.2.1 PCB繼電器 ........................... 150
10.2.2 連線片式繼電器................... 150
10.2.3 插頭式繼電器....................... 151
10.3 選擇繼電器 ......................................... 151
10.4 繼電器可靠性問題 ............................. 152
10.4.1 觸頭電弧放電....................... 152
10.4.2 線圈過熱............................... 153
10.4.3 繼電器觸頭彈跳................... 153
10.5 繼電器的套用 ..................................... 153
10.5.1 用低壓邏輯電路控制
繼電器 .................................. 154
10.5.2 信號交換............................... 155
10.5.3 功率切換............................... 155
10.5.4 繼電器邏輯電路................... 155
10.6 總結..................................................... 157
第 11 章 邏輯電路........................................ 158
11.1 邏輯電路基礎 ..................................... 158
11.2 邏輯積體電路的起源 ......................... 160
11.3 邏輯元件族 ......................................... 161
11.4 邏輯模組： 4000和7400積體電路 ..... 161
11.4.1 縮小TTL和CMOS之間的
差距 ...................................... 162
11.4.2 4000系列CMOS邏輯器件.... 162
11.4.3 7400系列TTL邏輯器件........ 163
11.4.4 CMOS和TTL的套用 ............ 164
11.5 可程式邏輯器件 ................................. 164
11.6 微處理器和微控制器 ......................... 166
11.6.1 微控制器編程....................... 166
11.6.2 微控制器的類型................... 167
11.6.3 選擇微控制器........................168
11.7 使用邏輯元件工作..............................168
11.7.1 探查和測量 ...........................168
11.7.2 提示和注意事項....................169
11.7.3 靜電放電控制........................169
11.8 總結......................................................170
第 12 章 離散控制接口 ...............................171
12.1 離散接口..............................................171
12.1.1 離散接口套用........................172
12.1.2 製造離散接口........................173
12.2 離散輸入..............................................174
12.2.1 使用上拉電阻或下拉
電阻.......................................175
12.2.2 使用有源輸入緩衝器............175
12.2.3 使用繼電器輸入....................176
12.2.4 光隔離器 ...............................176
12.3 離散輸出..............................................178
12.3.1 電流吸收器和電流源............178
12.3.2 緩衝離散輸出........................178
12.3.3 簡單單電晶體緩衝器............179
12.4 邏輯電平轉換......................................180
12.4.1 BSS138場效應管 ..................180
12.4.2 TXB0108 ...............................180
12.4.3 NTB0101 ...............................181
12.5 元件......................................................181
12.6 總結......................................................182
第 13 章 模擬接口 ........................................183
13.1 與模擬世界連線..................................183
13.1.1 從模擬到數字，再從數字
到模擬...................................183
13.1.2 模數轉換器 ...........................187
13.1.3 數模轉換器 ...........................187
13.2 模擬信號的產生..................................188
13.3 總結......................................................189
第 14 章 數據通信接口 ...............................190
14.1 數字通信基本概念..............................191
14.1.1 串列和並行 ...........................191
14.1.2 同步和異步 ...........................192
14.2 SPI和I2C..............................................193
14.2.1 SPI......................................... 193
14.2.2 I2C ........................................ 196
14.2.3 關於SPI和I2C外圍設備的
簡單調查 .............................. 198
14.3 RS-232................................................. 200
14.3.1 RS-232信號 .......................... 202
14.3.2 DTE和DCE........................... 203
14.3.3 信號交換............................... 204
14.3.4 RS-232元件 .......................... 205
14.4 RS-485................................................. 205
14.4.1 RS-485信號 .......................... 205
14.4.2 匯流排驅動器和接收器........... 206
14.4.3 RS-485多點配置................... 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術語............................... 208
14.6.2 USB連線............................... 209
14.6.3 USB類別............................... 210
14.6.4 USB數據傳輸速率 ............... 210
14.6.5 USB集線器........................... 211
14.6.6 設備配置............................... 211
14.6.7 USB端點和管道................... 212
14.6.8 設備控制............................... 212
14.6.9 USB接口元件....................... 213
14.6.10 USB的實現......................... 213
14.7 乙太網網路通信 ................................. 214
14.7.1 乙太網基礎........................... 214
14.7.2 乙太網積體電路、模組和
USB轉換器............................ 217
14.8 無線通信............................................. 218
14.8.1 頻寬和調製........................... 218
14.8.2 ISM無線電頻帶.................... 219
14.8.3 2.45 GHz短程通信 ............... 220
14.8.4 802.11.................................... 220
14.8.5 藍牙 .................................... 221
14.8.6 低功耗藍牙........................... 223
14.8.7 ZigBee................................... 224
14.9 其他數據通信方法 ............................. 225
14.10 總結................................................... 225
第 15 章 印製電路板................................... 227
15.1 PCB的歷史 ......................................... 227
15.2 PCB基礎知識 ......................................228
15.2.1 焊盤、過孔和走線................228
15.2.2 表面組裝元件........................228
15.2.3 製造 .......................................229
15.3 PCB布局 ..............................................229
15.3.1 尺寸確定 ...............................230
15.3.2 部件安排 ...............................230
15.3.3 放置元件 ...............................231
15.3.4 在焊接面上設定走線............232
15.3.5 在元件面上設定走線............232
15.3.6 製作絲印層 ...........................233
15.3.7 生成光繪檔案........................234
15.4 製造PCB ..............................................234
15.5 PCB指南 ..............................................235
15.5.1 布局格線 ...............................235
15.5.2 格線間距 ...............................235
15.5.3 定位基準 ...............................235
15.5.4 信號走線寬度........................235
15.5.5 供電走線寬度........................236
15.5.6 走線間隔 ...............................236
15.5.7 過孔尺寸 ...............................236
15.5.8 過孔間隔 ...............................236
15.5.9 焊盤尺寸 ...............................236
15.5.10 尖銳邊角 .............................237
15.5.11 絲印層 .................................237
15.6 總結......................................................237
第 16 章 封裝.................................................238
16.1 封裝的重要性......................................238
16.2 封裝的類型..........................................238
16.2.1 塑膠 .......................................238
16.2.2 金屬 .......................................239
16.3 庫存器件外殼......................................239
16.3.1 塑膠外殼 ...............................239
16.3.2 鑄造鋁外殼 ...........................241
16.3.3 擠壓鋁材外殼....................... 241
16.3.4 金屬片外殼........................... 242
16.4 製造或回收外殼 ................................. 243
16.4.1 搭建塑膠和木製外殼........... 243
16.4.2 非常規式外殼....................... 244
16.4.3 重新利用已有的外殼........... 245
16.5 為電子器件設計封裝 ......................... 246
16.5.1 設備尺寸和重量................... 246
16.5.2 環境因素............................... 247
16.5.3 熱量因素............................... 248
16.6 來源..................................................... 248
16.7 總結..................................................... 249
第 17 章 測試設備 ....................................... 250
17.1 基本測試設備 ..................................... 250
17.1.1 數字萬用表........................... 250
17.1.2 使用數字萬用表................... 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 先進測試設備 ..................................... 256
17.2.1 脈衝和信號發生器............... 256
17.2.2 邏輯分析器........................... 257
17.3 購買二手和剩餘的儀器 ..................... 258
17.4 總結..................................................... 259
附錄 A 電子學基礎和交流電路 ................ 261
附錄 B 電路圖............................................... 300
附錄 C 參考書目 .......................................... 312
附錄 D 資源................................................... 315
附錄 E 元件列表 .......................................... 321
辭彙表................................................................ 329
