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在本書中，暢銷書 Elektor 的作者、Dogan Ibrahim 教授教授旨在教授電氣和電子電路的設計和分析，並使用 TINA 和 TINACloud 開發 PCB 板。 本書面向電氣/電子工程師、技術學院和大學的電子/電氣工程本科生、研究生和研究生、教師和業餘愛好者。 提供了許多經過測試和工作的模擬示例，涵蓋了模擬和數字電氣/電子工程的大多數領域。 這些包括交流和直流電路、二極管、齊納二極管、晶體管電路、運算放大器、梯形圖、三相電路、互感、整流器電路、振盪器、有源和無源濾波器電路、數字邏輯、VHDL、MCU、開關模式電源、PCB 設計、傅里葉級數和頻譜。 讀者無需具備任何編程經驗，除非他們希望模擬複雜的 MCU 電路。

目錄

前言3
第1章介紹13
第 2 章 TINA 版本 24
第 3 章 TINA 安裝程序 29
第 4 章 入門 - 模擬簡單電路 38
第5章二極管電路設計與仿真102
第6章晶體管電路設計與仿真118
第7章運算放大器電路設計與仿真161
第8章濾波器電路設計與仿真199
第9章數字邏輯電路設計與仿真212
第10章邏輯設計工具238
第11章模擬微控制器246
第12章梯形邏輯電路278
第13章開關模式電源電路（SMPS）286
第14章印刷電路板（PCB）設計293
第15章PCB設計技巧307
第16章製作原理圖符號和示意圖328
第17章使用TINACloud 348
第18章其他有用的工具359
第19章 圖書館管理員387
第20章現場可編程門陣列（FPGA）391
第21章附加信息431
結語436
指數437

前言3

第1章介紹13
1.1 為什麼要模擬？ 13
1.2 電子模擬 14
1.3 SPICE 電子電路建模 15
1.4 TINA 計劃 16
1.4.1 原理圖捕獲 17
1.4.2 即時 3D 麵包板工具 17
1.4.3 PCB設計。 17
1.4.4 電氣規則檢查 (ERC) 17
1.4.5 原理圖符號編輯器 18
1.4.6 庫管理器 18
1.4.7 IBIS 模型支持 18
1.4.8 參數提取器 18
1.4.9 文本和公式編輯器 18
1.4.10 直流分析 19
1.4.11 瞬態分析 19
1.4.12 自動收斂 19
1.4.13 瞬態噪聲分析 19
1.4.14 傅里葉分析 19
1.4.15 數字仿真 20
1.4.16 HDL仿真 20
1.4.17 微控制器（MCU）仿真 20
1.4.18 流程圖編輯器和調試器 20
1.4.19 交流分析 21
1.4.20 網絡分析 21
1.4.21 線性交流噪聲分析 21
1.4.22 符號分析 21
1.4.23 蒙特卡羅和最壞情況分析 21
1.4.24 設計工具 21
1.4.25 優化 22
1.4.26 後處理器 22
1.4.27 演示 22
1.4.28 交互模式 22
1.4.29 虛擬儀器 23
1.4.30 實時測試與測量 23
1.4.31 培訓與考試 23
1.4.32 機電一體化擴展 23

第 2 章 TINA 版本 24
2.1概述24
2.2 版本特點 24
2.3 選項 27
2.4 補充硬件 27
2.4.1 LabXplorer：具有本地和遠程測量功能的多功能教育和培訓儀器 27

第 3 章 TINA 安裝程序 29
3.1 硬件和軟件要求 29
3.2 安裝 29
3.3 安裝 TINA 36 的硬件密鑰（加密狗）版本
3.4 TINA 37 軟件保護版本的授權

第 4 章 入門 - 模擬簡單電路 38
4.1 原理圖編輯器 38
4.2 模擬 1 – 串聯和並聯電阻 39
4.3 仿真 2 - 電阻 - 電容電路 49
4.4 仿真 3 - 電阻 - 電感電容電路 61
4.5 模擬 4 – 功耗 – 使用功率計 67
4.6 模擬 5 – 跨組件電壓 – 使用電壓表 69
4.7 模擬 6 – 使用電流表通過組件的電流 70
4.8 模擬 7 – 使用阻抗計 71 進行阻抗測量
4.9 模擬 8 – 使用 Ohmmeter 73 進行電阻測量
4.10 模擬 9 – 使用示波器組件繪製組件之間的電壓 74
4.11 模擬 10 – 使用頻率計測量頻率 78
4.12 仿真 11 – 交流電路分析 I 79
4.13 仿真 12 – 交流電路分析 II 82
4.14 仿真 13 – 交流電路分析 III 84
4.15 模擬 14 – 戴維南定理 – 交流電路分析 86
4.16 仿真 15 – 諾頓定理 – 交流電路分析 89
4.17 三相電路 3
4.17.1 仿真 16 - 帶阻性負載的 3 相星形連接電路分析 93
4.17.2 仿真 17 - 電阻和電感負載的 3 相星形連接電路分析 95
4.18 互感 98
4.18.1 仿真 18 – 互感 99

第5章二極管電路設計與仿真102
5.1 模擬 1 – 簡單的二極管電路 102
5.2 仿真 2 – 半波整流電路 103
5.3 仿真 3 – 帶變壓器的半波整流電路 104
5.4 仿真 4 – 帶中心抽頭變壓器的全波整流電路 105
5.5 仿真 5 – 帶變壓器的全波橋式整流電路 107
5.6 仿真 6 – 二極管箝位電路 109
5.7 仿真 7 – 齊納二極管特性 110
5.8 仿真 8 – 穩壓二極管穩壓器 112
5.9 仿真 9 – 齊納二極管對稱限壓器 113
5.10 模擬 10 – 三倍壓電路 114

第6章晶體管電路設計與仿真118
6.1 模擬 1 – 雙極晶體管特性 118
6.2 仿真 2 – 共發射極晶體管放大器 – 分析 119
6.3 仿真 3 – 共發射極晶體管放大器 – 設計 125
6.4 仿真 4 – 多級共發射極晶體管放大器 – 在 TINA 127 中使用子電路
6.5 網表 131
6.6 模擬 5 – BJT 晶體管 Colpitts 振盪器 132
6.7 晶體管作為兩端口網絡 136
6.7.1 晶體管 h 參數 139
6.8 仿真 6 – JFET 晶體管共源放大器 142
6.9 仿真 7 – JFET 晶體管特性曲線 146
6.10 仿真 8 – BJT 晶體管開關 147
6.11晶閘管和三端雙向可控矽開關149
6.11.1 仿真 9 – 晶閘管相位控制 149
6.11.2 模擬 10 – 雙向可控矽相位控制 151
6.12 音頻功率放大器 153
6.12.1 仿真 11 – AB 類音頻功率放大器 154

第7章運算放大器電路設計與仿真161
7.1 關鍵特性 161
7.2 運算放大器電路 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 電壓跟隨器 164
7.2.4 電壓加法放大器 165
7.2.5 電壓減法器 166
7.2.6 電壓積分器 167
7.2.7 電壓微分器 168
7.2.8 電流電壓轉換器 169
7.3 模擬 1 – 反相放大器 171
7.4 模擬 2 – 加法放大器 174
7.5 模擬 3 – 電壓積分放大器 175
7.6 仿真 4 – 半波整流電路 176
7.7 設計工具 178
7.7.1 模擬 5 – 示例設計 178
7.8 優化 180
7.8.1 模擬 6 – 示例設計 – 交流電路 183
7.8.2 仿真 7 – 示例設計 – 直流電路 185
7.9 正弦振盪器 187
7.9.1 仿真 8 – 相移振盪器 187
7.9.2 模擬 9 – 維恩橋振盪器 189
7.9.3 模擬 10 – Colpitts 振盪器 192
7.10 方波發生器 194
7.10.1 仿真 11 – 運算放大器方波發生器 194
7.10.2 仿真 12 – 555 集成電路 196

第8章濾波器電路設計與仿真199
8.1 TINA 濾波器 199
8.2 仿真 1 – 設計二階低通有源濾波器 2
8.3 仿真 2 – 設計高階低通有源濾波器 206
8.4 仿真 3 – 設計高通有源濾波器 207
8.5 仿真 4 – 設計帶通有源濾波器 209
8.6 模擬 5 – 設計低通無源濾波器 210

第9章數字邏輯電路設計與仿真212
9.1 使用 TINA 212 進行數字邏輯仿真
9.2 模擬 1 – 簡單與門 212
9.3 模擬 2 – 使用門 215 的半加器
9.4 模擬 3 – 2 位同步計數器 216
9.5 仿真4-7段LED顯示屏 217
9.6 模擬 5 – 帶邏輯指示器的 4 位二進制計數器 218
9.7 模擬 6 – 4 位十進制計數器，帶 7 段顯示 219
9.8 模擬 7 – 帶有兩個 8 段顯示器的 7 位十進制計數器 220
9.9 模擬 8 – 4 位十進制計數器和 7 段顯示 – 使用 4 位數據發生器 221
9.10 模擬 9 – 創建全加器 – 使用 MACRO 223
9.11 使用硬件描述語言 (HDL) 225
9.11.1 在 TINA 中使用 VHDL 仿真分析數字電路 226
9.11.2 仿真 10 – 半加法器電路 – VHDL 226
9.11.3 仿真 11 – 計數器電路 – VHDL 230
9.11.4 VHDL 調試器 233
9.12 在 TINA 中使用 Verilog 仿真分析數字電路 235

第10章邏輯設計工具238

第11章模擬微控制器246
11.1概述246
11.2 使用流程圖編輯器 246
11.2.1 模擬 1 – 交替閃爍 2 個 LED – PIC 系列微控制器 246
11.2.2 模擬 2 – 帶十六進制顯示的 4 位加/減計數器 – PIC 系列微控制器 249
11.2.3 流程圖調試 252
11.3 使用彙編編程 253
11.3.1 模擬 3 – 計數器 – PIC 系列單片機 253
11.3.2 修改asm代碼255
11.3.3 調試 ASM 代碼 256
11.4 使用 C 編程 257
11.4.1 模擬 4 – 計數器 – ATTINY13 微控制器 258
11.4.2 模擬 5 – 交通燈 – ATTINY13 微控制器 261
11.4.3 模擬 6 – LCD 計數器 – Arduino Uno 263
11.4.4 模擬 7 – 交通燈定序器 – PIC 微控制器 266
11.4.5 模擬8-閃光燈-STM32微控制器268
11.5 存儲設備 272
11.5.1 模擬 9 – 2 位 x 2 位數字乘法器 – ROM 存儲器 272
11.5.2 模擬 10 – 帶有兩個十六進制顯示的 4 位二進制計數器 – ROM 存儲器 275

第12章梯形邏輯電路278
12.1概述278
12.2 模擬 1 – 帶燈和電機的梯形邏輯 278
12.3 梯形邏輯元件作為數字邏輯元件 279
12.4 鎖存電路 281
12.4.1 模擬 2 – 鎖存電機電路 281
12.4.2 模擬 3 - 正向/反向電機控制 283
12.4.3 模擬 4 – 傳送帶控制器 284

第13章開關模式電源電路（SMPS）286
13.1概述286
13.2 仿真 1 – TPS61031 SMPS 電路 286

第14章印刷電路板（PCB）設計293
14.1概述293
14.2 雙極晶體管多諧振盪器電路項目 293
14.2.1 設計 294
14.2.2 模擬 294
14.2.3 檢查封裝名稱 295
14.2.4應力分析297
14.2.5 保存原理圖 297
14.2.6 啟動 TINA PCB 程序。 298
14.2.7 格柏文件 302
14.2.8 GCode NC鑽孔文件302
14.2.9 PCB信息303
14.2.10 組件列表 303
14.2.11 網表 304

第15章PCB設計技巧307
15.1概述307
15.2 在 TINA 307 的原理圖編輯器和 PCB 設計器中創建總線
15.3 同一包裝中的多個單元 310
15.4 邏輯元件的電源 313
15.5 重複電路塊（使用複制宏功能）316
15.6 創建兩層、雙面、表面貼裝技術板 320
15.7 創建 PCB 組件 325

第16章製作原理圖符號和示意圖328
16.1概述328
16.2 示例 328
16.3 在原理圖符號編輯器 332 中使用 IC 嚮導
16.4 使用足跡編輯器 335
16.5 封裝編輯器中的 IC 嚮導 339
16.5.1 示例設計 340
16.6 將公共 PCB 封裝添加到 TINA 343
16.7 將公共 3D 足跡模型添加到 TINA 346

第17章使用TINACloud 348
17.1概述348
17.2 開始使用TINACloud 349
17.3 示例模擬 350
17.4 示例 PCB 設計 355
17.5 分享你的 TINA 原理圖 357

第18章其他有用的工具359
18.1概述359
18.2 3D實驗板359
18.3 應力（煙霧）分析 360
18.4 電氣規則檢查 (ERC) 362
18.5 串口監視器 362
18.6 組件瀏覽器 362
18.7 查找組件 363
18.8 保護電路 364
18.9 出口 365
18.10 導入 365
18.11傅里葉級數365
18.12傅里葉譜367
18.13噪聲分析367
18.14 功耗分析369
18.15 解釋器 370
18.15.1 示例 1——RLC 電路 371
18.15.2 示例 2 – 直流電路 373
18.15.3 示例 3 – 交流電路 374
18.15.4 求積分。 375
18.15.5求解線性方程組375
18.15.6 繪圖圖 376
18.15.7 波特圖 377
18.15.8 信號定義 379
18.15.9 支持的功能 381
18.16 直流溫度分析 382
18.17 參數提取器 382
18.18 有限狀態機編輯器384

第19章 圖書館管理員387

第20章現場可編程門陣列（FPGA）391
20.1概述391
20.2 使用 TINA 使用原理圖設計輸入對 FPGA 板進行編程——示例 1 391
20.3 使用 TINA 使用原理圖設計輸入對 FPGA 板進行編程——示例 2 400
20.4 使用 TINA 404 在 VHDL 中對 FPGA 板進行編程
20.5 使用 TINACloud 407 在 Verilog 中編程 FPGA 板
20.6 將程序存儲在Basys 3 board 411的非易失性存儲器中
使用 TINA 和 VHDL 20.7 的 7 段 4 位 Basys 3 FPGA 板上的 415 秒計數器
20.8 使用 TINA 和 VHDL 7 的 4 段 3 位 Basys 428 FPGA 板上的按鈕計數器

第21章附加信息431
21.1 蒂娜網站 431
21.2 蒂娜-TI 434
21.3 其他有用的鏈接 434
21.4 TINA 幫助文件 435

結語436

指數437