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在这本书中，畅销书 Elektor 的作者、Dogan Ibrahim 教授教授旨在教授电气和电子电路的设计和分析，并使用 TINA 和 TINACloud 开发 PCB 板。 本书面向电气/电子工程师、技术学院和大学电子/电气工程本科生、研究生和研究生、教师和业余爱好者。 提供了许多经过测试和工作的模拟示例，涵盖了模拟和数字电气/电子工程的大多数领域。 这些包括交流和直流电路、二极管、齐纳二极管、晶体管电路、运算放大器、梯形图、三相电路、互感、整流器电路、振荡器、有源和无源滤波器电路、数字逻辑、VHDL、MCU、开关模式电源、PCB 设计、傅里叶级数和频谱。 读者无需具备任何编程经验，除非他们希望模拟复杂的 MCU 电路。

目录

前言 3
第1章介绍13
第 2 章 TINA 版本 24
第 3 章 TINA 安装程序 29
第 4 章 入门 - 模拟简单电路 38
第5章二极管电路设计与仿真102
第6章晶体管电路设计与仿真118
第7章运算放大器电路设计与仿真161
第8章滤波器电路设计与仿真199
第9章数字逻辑电路设计与仿真212
第10章逻辑设计工具238
第11章模拟微控制器246
第12章梯形逻辑电路278
第13章开关模式电源电路（SMPS）286
第14章印刷电路板（PCB）设计293
第15章PCB设计技巧307
第16章制作原理图符号和示意图328
第17章使用TINACloud 348
第18章其他有用的工具359
第19章 图书馆管理员387
第20章现场可编程门阵列（FPGA）391
第21章附加信息431
结语436
指数437

前言 3

第1章介绍13
1.1 为什么要模拟？ 13
1.2 电子模拟 14
1.3 SPICE 电子电路建模 15
1.4 TINA 计划 16
1.4.1 原理图捕获 17
1.4.2 实时 3D 面包板工具 17
1.4.3 PCB设计。 17
1.4.4 电气规则检查 (ERC) 17
1.4.5 原理图符号编辑器 18
1.4.6 库管理器 18
1.4.7 IBIS 模型支持 18
1.4.8 参数提取器 18
1.4.9 文本和公式编辑器 18
1.4.10 直流分析 19
1.4.11 瞬态分析 19
1.4.12 自动收敛 19
1.4.13 瞬态噪声分析 19
1.4.14 傅里叶分析 19
1.4.15 数字仿真 20
1.4.16 HDL仿真 20
1.4.17 微控制器（MCU）仿真 20
1.4.18 流程图编辑器和调试器 20
1.4.19 交流分析 21
1.4.20 网络分析 21
1.4.21 线性交流噪声分析 21
1.4.22 符号分析 21
1.4.23 蒙特卡罗和最坏情况分析 21
1.4.24 设计工具 21
1.4.25 优化 22
1.4.26 后处理器 22
1.4.27 演示 22
1.4.28 交互模式 22
1.4.29 虚拟仪器 23
1.4.30 实时测试与测量 23
1.4.31 培训与考试 23
1.4.32 机电一体化扩展 23

第 2 章 TINA 版本 24
2.1概述24
2.2 版本特点 24
2.3 选项 27
2.4 补充硬件 27
2.4.1 LabXplorer：具有本地和远程测量功能的多功能教育和培训仪器 27

第 3 章 TINA 安装程序 29
3.1 硬件和软件要求 29
3.2 安装 29
3.3 安装 TINA 36 的硬件密钥（加密狗）版本
3.4 TINA 37 软件保护版本的授权

第 4 章 入门 - 模拟简单电路 38
4.1 原理图编辑器 38
4.2 模拟 1 – 串联和并联电阻 39
4.3 仿真 2 - 电阻 - 电容电路 49
4.4 仿真 3 - 电阻 - 电感电容电路 61
4.5 模拟 4 – 功耗 – 使用功率计 67
4.6 模拟 5 – 跨组件电压 – 使用电压表 69
4.7 模拟 6 – 使用电流表通过组件的电流 70
4.8 模拟 7 – 使用阻抗计 71 进行阻抗测量
4.9 模拟 8 – 使用 Ohmmeter 73 进行电阻测量
4.10 模拟 9 – 使用示波器组件绘制组件之间的电压 74
4.11 模拟 10 – 使用频率计测量频率 78
4.12 仿真 11 – 交流电路分析 I 79
4.13 仿真 12 – 交流电路分析 II 82
4.14 仿真 13 – 交流电路分析 III 84
4.15 模拟 14 – 戴维南定理 – 交流电路分析 86
4.16 仿真 15 – 诺顿定理 – 交流电路分析 89
4.17 三相电路 3
4.17.1 仿真 16 – 带阻性负载的 3 相星形连接电路分析 93
4.17.2 仿真 17 - 电阻和电感负载的 3 相星形连接电路分析 95
4.18 互感 98
4.18.1 仿真 18 – 互感 99

第5章二极管电路设计与仿真102
5.1 模拟 1 – 简单的二极管电路 102
5.2 仿真 2 – 半波整流电路 103
5.3 仿真 3 – 带变压器的半波整流电路 104
5.4 仿真 4 – 带中心抽头变压器的全波整流电路 105
5.5 仿真 5 – 带变压器的全波桥式整流电路 107
5.6 仿真 6 – 二极管钳位电路 109
5.7 仿真 7 – 齐纳二极管特性 110
5.8 仿真 8 – 稳压二极管稳压器 112
5.9 仿真 9 – 齐纳二极管对称限压器 113
5.10 模拟 10 – 三倍压电路 114

第6章晶体管电路设计与仿真118
6.1 模拟 1 – 双极晶体管特性 118
6.2 仿真 2 – 共发射极晶体管放大器 – 分析 119
6.3 仿真 3 – 共发射极晶体管放大器 – 设计 125
6.4 仿真 4 – 多级共发射极晶体管放大器 – 在 TINA 127 中使用子电路
6.5 网表 131
6.6 模拟 5 – BJT 晶体管 Colpitts 振荡器 132
6.7 晶体管作为两端口网络 136
6.7.1 晶体管 h 参数 139
6.8 仿真 6 – JFET 晶体管共源放大器 142
6.9 仿真 7 – JFET 晶体管特性曲线 146
6.10 仿真 8 – BJT 晶体管开关 147
6.11晶闸管和三端双向可控硅开关149
6.11.1 仿真 9 – 晶闸管相位控制 149
6.11.2 模拟 10 – 双向可控硅相位控制 151
6.12 音频功率放大器 153
6.12.1 仿真 11 – AB 类音频功率放大器 154

第7章运算放大器电路设计与仿真161
7.1 关键特性 161
7.2 运算放大器电路 162
7.2.1 反相放大器 163
7.2.1 反相放大器 163
7.2.2 同相放大器 163
7.2.3 电压跟随器 164
7.2.4 电压加法放大器 165
7.2.5 电压减法器 166
7.2.6 电压积分器 167
7.2.7 电压微分器 168
7.2.8 电流电压转换器 169
7.3 模拟 1 – 反相放大器 171
7.4 模拟 2 – 加法放大器 174
7.5 模拟 3 – 电压积分放大器 175
7.6 仿真 4 – 半波整流电路 176
7.7 设计工具 178
7.7.1 模拟 5 – 示例设计 178
7.8 优化 180
7.8.1 模拟 6 – 示例设计 – 交流电路 183
7.8.2 仿真 7 – 示例设计 – 直流电路 185
7.9 正弦振荡器 187
7.9.1 仿真 8 – 相移振荡器 187
7.9.2 模拟 9 – 维恩桥振荡器 189
7.9.3 模拟 10 – Colpitts 振荡器 192
7.10 方波发生器 194
7.10.1 仿真 11 – 运算放大器方波发生器 194
7.10.2 仿真 12 – 555 集成电路 196

第8章滤波器电路设计与仿真199
8.1 TINA 滤波器 199
8.2 仿真 1 – 设计二阶低通有源滤波器 2
8.3 仿真 2 – 设计高阶低通有源滤波器 206
8.4 仿真 3 – 设计高通有源滤波器 207
8.5 仿真 4 – 设计带通有源滤波器 209
8.6 模拟 5 – 设计低通无源滤波器 210

第9章数字逻辑电路设计与仿真212
9.1 使用 TINA 212 进行数字逻辑仿真
9.2 模拟 1 – 简单与门 212
9.3 模拟 2 – 使用门 215 的半加器
9.4 模拟 3 – 2 位同步计数器 216
9.5 仿真4-7段LED显示屏 217
9.6 模拟 5 – 带逻辑指示器的 4 位二进制计数器 218
9.7 模拟 6 – 4 位十进制计数器，带 7 段显示 219
9.8 模拟 7 – 带有两个 8 段显示器的 7 位十进制计数器 220
9.9 模拟 8 – 4 位十进制计数器和 7 段显示 – 使用 4 位数据发生器 221
9.10 模拟 9 – 创建全加器 – 使用 MACRO 223
9.11 使用硬件描述语言 (HDL) 225
9.11.1 在 TINA 中使用 VHDL 仿真分析数字电路 226
9.11.2 仿真 10 – 半加法器电路 – VHDL 226
9.11.3 仿真 11 – 计数器电路 – VHDL 230
9.11.4 VHDL 调试器 233
9.12 在 TINA 中使用 Verilog 仿真分析数字电路 235

第10章逻辑设计工具238

第11章模拟微控制器246
11.1概述246
11.2 使用流程图编辑器 246
11.2.1 模拟 1 – 交替闪烁 2 个 LED – PIC 系列微控制器 246
11.2.2 模拟 2 – 带十六进制显示的 4 位加/减计数器 – PIC 系列微控制器 249
11.2.3 流程图调试 252
11.3 使用汇编编程 253
11.3.1 模拟 3 – 计数器 – PIC 系列单片机 253
11.3.2 修改asm代码255
11.3.3 调试 ASM 代码 256
11.4 使用 C 编程 257
11.4.1 模拟 4 – 计数器 – ATTINY13 微控制器 258
11.4.2 模拟 5 – 交通灯 – ATTINY13 微控制器 261
11.4.3 模拟 6 – LCD 计数器 – Arduino Uno 263
11.4.4 模拟 7 – 交通灯定序器 – PIC 微控制器 266
11.4.5 模拟8-闪光灯-STM32微控制器268
11.5 存储设备 272
11.5.1 模拟 9 – 2 位 x 2 位数字乘法器 – ROM 存储器 272
11.5.2 模拟 10 – 带有两个十六进制显示的 4 位二进制计数器 – ROM 存储器 275

第12章梯形逻辑电路278
12.1概述278
12.2 模拟 1 – 带灯和电机的梯形逻辑 278
12.3 梯形逻辑元件作为数字逻辑元件 279
12.4 锁存电路 281
12.4.1 模拟 2 – 锁存电机电路 281
12.4.2 模拟 3 - 正向/反向电机控制 283
12.4.3 模拟 4 – 传送带控制器 284

第13章开关模式电源电路（SMPS）286
13.1概述286
13.2 仿真 1 – TPS61031 SMPS 电路 286

第14章印刷电路板（PCB）设计293
14.1概述293
14.2 双极晶体管多谐振荡器电路项目 293
14.2.1 设计 294
14.2.2 模拟 294
14.2.3 检查封装名称 295
14.2.4应力分析297
14.2.5 保存原理图 297
14.2.6 启动 TINA PCB 程序。 298
14.2.7 格柏文件 302
14.2.8 GCode NC钻孔文件302
14.2.9 PCB信息303
14.2.10 组件列表 303
14.2.11 网表 304

第15章PCB设计技巧307
15.1概述307
15.2 在 TINA 307 的原理图编辑器和 PCB 设计器中创建总线
15.3 同一包装中的多个单元 310
15.4 逻辑元件的电源 313
15.5 重复电路块（使用复制宏功能）316
15.6 创建两层、双面、表面贴装技术板 320
15.7 创建 PCB 组件 325

第16章制作原理图符号和示意图328
16.1概述328
16.2 示例 328
16.3 在原理图符号编辑器 332 中使用 IC 向导
16.4 使用足迹编辑器 335
16.5 封装编辑器中的 IC 向导 339
16.5.1 示例设计 340
16.6 将公共 PCB 封装添加到 TINA 343
16.7 将公共 3D 足迹模型添加到 TINA 346

第17章使用TINACloud 348
17.1概述348
17.2 开始使用TINACloud 349
17.3 示例模拟 350
17.4 示例 PCB 设计 355
17.5 分享你的 TINA 原理图 357

第18章其他有用的工具359
18.1概述359
18.2 3D面包板 359
18.3 应力（烟雾）分析 360
18.4 电气规则检查 (ERC) 362
18.5 串口监视器 362
18.6 组件浏览器 362
18.7 查找组件 363
18.8 保护电路 364
18.9 出口 365
18.10 导入 365
18.11傅里叶级数365
18.12傅里叶谱367
18.13噪声分析367
18.14 功耗分析369
18.15 解释器 370
18.15.1 示例 1——RLC 电路 371
18.15.2 示例 2 – 直流电路 373
18.15.3 示例 3 – 交流电路 374
18.15.4 求积分。 375
18.15.5求解线性方程组375
18.15.6 绘图图 376
18.15.7 波特图 377
18.15.8 信号定义 379
18.15.9 支持的功能 381
18.16 直流温度分析 382
18.17 参数提取器 382
18.18 有限状态机编辑器384

第19章 图书馆管理员387

第20章现场可编程门阵列（FPGA）391
20.1概述391
20.2 使用 TINA 使用原理图设计输入对 FPGA 板进行编程——示例 1 391
20.3 使用 TINA 使用原理图设计输入对 FPGA 板进行编程——示例 2 400
20.4 使用 TINA 404 在 VHDL 中对 FPGA 板进行编程
20.5 使用 TINACloud 407 在 Verilog 中编程 FPGA 板
20.6 将程序存储在Basys 3 board 411的非易失性存储器中
使用 TINA 和 VHDL 20.7 的 7 段 4 位 Basys 3 FPGA 板上的 415 秒计数器
20.8 使用 TINA 和 VHDL 7 的 4 段 3 位 Basys 428 FPGA 板上的按钮计数器

第21章附加信息431
21.1 蒂娜网站 431
21.2 蒂娜-TI 434
21.3 其他有用的链接 434
21.4 TINA 帮助文件 435

结语436

指数437