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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。

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

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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