《电路CAD》实验课程大纲
(CAD of electronic circuit)
课程编号: | 109417 | 学分: | 1.5 |
开课单位: | 电子信息工程学院 | 总学时: | 32 |
课程类别: | 专业课 | 课程性质: | 任选 |
适用专业:电子信息工程、电子信息工程(嵌入式)、通信工程、电子科学与技术、微电子科学与工程
注:课程类别是指通识通修课/学科专业课/专业方向课/实践教学
课程性质是指必修(核心)/限选/任选
一、课程地位与教学目标
(一)本课程与其它课程的联系与分工
电路CAD虽然是一门软件应用课程,但是需要学生具备一定的电路设计的能力,所以学生需要先修一些电路设计相关的课程包括:模拟电子线路、数字电子线路、高频电子线路、单片机等。
(二)教学目标
通过本课程的理论教学和上机训练,使学生具备以下能力:
1、电路原理图识图、绘图能力。
2、元器件符号和封装绘制能力。
3、电子产品原理图设计能力。
4、电子产品印制电路板图设计能力。
5、整机电路单、双面板分析和初步设计能力。
6、软件使用能力。
7、电子产品说明书阅读和写作能力。
二、课程目标与毕业要求的对应关系
毕业要求 | 指标点 | 课程目标 |
工程知识 | 1、了解Aultium Designer软件,了解本课程涉及的新技术、新工艺等 | 教学目标1 |
2、掌握电子产品原理图设计。 |
3、掌握网络表等报表的生成方法。 |
4、掌握电子产品PCB图设计。 |
5、熟悉集成库,包括原理图元件库和PCB板封装库。 |
素质目标 | 1、与人交流的能力 | 教学目标2 |
2、有主动学习、自我发展能力。 |
3、有分工合作、团队协作能力。 |
4、具备信息收集和处理能力。 |
5、具备综合分析、解决实际问题的能力。 |
6、具有开拓创新的能力。 |
三、基本理论与实验技术知识
1、知识单元一:Altium Designer软件简介(支撑课程目标1)
内容:EDA简介,Altium Designer的历史及操作风格,Altium Designer电路设计的基本方法和步骤,软件的界面介绍和系统配置。。
重点:Altium Designer的界面介绍和系统配置。
难点:电路设计的基本方法。
教学要求:了解软件的用途,掌握软件的界面和文件管理的一般方法。
2、知识单元二:设计电路原理图(支撑课程目标1、2)
内容:电路原理图设计流程,电路原理图的设计方法和步骤,原理图文件的管理。
重点:原理图的设计方法和步骤。
难点:原理图的设计方法。
教学要求:了解原理图的设计步骤,掌握原理图的设计方法。
3、知识单元三:层次原理图的设计(支撑课程目标1、2)
内容:层次原理图的概念、设计方法、步骤,方块电路和模块原理图,组件操作,图面处理和标注,元件库的操作。
重点:模块原理图的设计,组件操作,元件库的操作。
难点:组件操作。
教学要求:了解层次原理图的概念,掌握层次原理图的一般设计方法。
4、知识单元四:单面板的设计(支撑课程目标1、2)
内容:设计PCB的环境介绍,PCB设计流程,工作层面的设置,印刷电路板的设计步骤,PCB元件库的建立,单面板的设计。
重点:PCB工作层面的设置,单面板的设计。
难点:单面板的设计。
教学要求:了解PCB印刷线路板的设计流程,掌握单面板的一般设计方法。
5、知识单元五:双面板的设计(支撑课程目标1、2)
内容:双面板的设计步骤,双面板的设计,图面处理和标注,元件库的操作。
重点:双面板的设计,元件库的操作。
难点:双面板的设计。
教学要求:掌握双面板设计的一般方法。
6、知识单元六:集成库的设计(支撑课程目标1、2)
内容:集成库的概念,原理图库文件的绘制,PCB库文件的绘制,集成库的不同设计方法。
重点:原理图库文件的绘制,PCB库文件的绘制。
难点:用不同的方法设计不同的集成库。
教学要求:掌握设计集成库的一般方法。
7、知识单元七:综合应用(支撑课程目标1、2)
内容:选择典型产品,如空气净化报警装置,从产品原理和尺寸要求出发,完成产品电路板的设计。
重点:电路板外型尺寸的确定,元器件的选择。
难点:根据外壳要求确定电路板形状和尺寸的方法。
教学要求:根据外壳要求确定电路板形状和尺寸的方法、掌握印刷电路板图的设计与制作全过程。
主要教学方法:
1、基于案例、任务驱动的教学方法:将知识体系进行整合,精心选择可以涵盖不同知识点的案例,随着案例的逐步深入,学生不仅学到了设计方法,也在不知不觉中完成了具体的设计,真正做到了学以致用。
2、问题引导式实训方法:在每个项目开始前,先进行实训,实训内容包含该项目的内容。通过实
际操作,使学生获得对新知识的感性认识,对后续的学习起到了很好的铺垫作用。
3、经典案例的分析与讨论:通过组织学生分析经典设计作品,使学生开阔视野、从实际中理解设
计原则。
4、讨论式教学方法:在掌握了一定的知识和操作以后,选择适当内容采取讨论式教学,集思广益、
畅所欲言,使学生真正称为教学的主体。这样可以激发学生的学习兴趣,调动学习积极性,增加
了学习的自信心,变被动学习为主动学习。
5、分组合作式教学方法:对于较大型的设计,将4~5名学生分为一组,分工合作,即加快了进
度,又培养了学生的团队精神。接受任务后,每组指定一名学生负责,带领全组同学分析设计要求,在了解整个设计内容的基础上进行分工,使所有参加者不仅掌握自己负责的工作,还要掌握自己所完成工作在整个设计中的位置和作用,从而掌握整个设计内容。
6、开放式教学方法:只提要求不给具体题目,学生根据要求自己寻找题目,使学生从被动的进行
设计变为主动设计,而且是从源头上理解设计。
8、实训上机一体化教学方法:将实际设计对象搬到机房,边分析设计对象特点边进行设计,实训
内容与上机内容完全融合在一起,按照实际工作中的设计过程安排教学。
9、取证与教学相融合:在教学过程中,紧密结合职业技能能证书考核要求,将考证内容融合到日
常教学中。
四、实验方法、特点与基本要求
实验方法及特点:
通过学生完成各个规定的操作训练来达到很好的掌握该软件的目的,所以,在课程进行当中,应给予学生大量的动手实习机会,并根据学生的实际情况,选择好合适的教学内容。
基本要求:
(1)熟悉Altium Designer软件的界面;
(2)掌握并能熟练运用Altium Designer软件制作元件库;
(3)掌握并熟练运用Altium Designer软件设计电路原理图及PCB板布线。
五、实验主要仪器设备
硬件:PC机
软件:Altium Designer 6.9软件
六、实验项目的设置与内容提要
序号 | 实验项目 | 内容提要 | 学时 | 类型 | 每组人数 | 要求 |
1 | 软件参数的设置,文件的建立与保存、标题栏的绘制、原理图的熟悉。 | 内容:1、工程文件、库文件的创建与保存。 2、Protel99S与Altium Designer 文件的相互转换。 3、模版以及标题栏的设计与调用。 4、库的装载与调用。 5、放大缩小图纸快捷方式。 6、放置元器件,元器件翻转等。连线、网标、总线、拖动元件、元件编号、一次性修改元件参数。 | 4 | 验证 | 1 | 必做 |
2 | 原理图的绘制 | 内容:1、智能粘贴 2、以一张图为例(PPT中电源模块)介绍原理图的绘制, 放置单独设置导线属性,编译原理图有无错误,联系电源电路原理图的绘制。 | 4 | 验证 | 1 | 必做 |
3 | 从原理图到PCB | 内容:1、No ERC的放置(以PPT的电源图为例)。 2、元器件的封装、选择元器件合适的封装,将原理图导入到PCB,不能有任何错误,介绍常见的三种错误类型(封装没找到、元器件引脚不一致、找不到网络),元器件布局,Keep out layer 画边框,放置机械孔。 3、以第二次课的电源原理图为例完成设计 | 4 | 验证 | 1 | 必做 |
4 | 原理图到PCB的后续介绍 | 内容:1、放置机械孔,设置布线规则,自动布线,手工布线介绍,补泪滴,铺地,设计规则检查,写文本,输出元器件清单,导出PDF,输出Gerber 文件和钻孔文件。 2、以电源为例,重新布局,手工布线完成电路板的设计 | 4 | 验证 | 1 | 必做 |
5 | PCB的后续介绍及综合练习 | 内容:1、利用向导生成PCB板型,根据PPT练习生成PCB板型。层次原理图介绍,由上至下,由下至上的设计方法。 2、以P282、283页放大电路和功率放大电路为例完成整个原理图到PCB的设计。 | 4 | 验证 | 1 | 必做 |
6 | 集成库的设计 | 内容:1、新建集成库文件,介绍集成库的概念,以电阻为例绘制原理图库文件,注意:放在第四象限,以电阻为例绘制PCB库文件,注意:画好后设置原点到1脚。 2、分别介绍插针元件和贴片元件PCB库文件不同的绘制方法,在集成库中增加一个元件,关联库文件,芯片原理图的更新,集成电路的设计,多PART元件的绘制,用向导的方式生成PCB库文件。 | 4 | 验证 | 1 | 必做 |
7 | 复杂元件集成库的设计 | 内容:1、回想集成库设计过程,LCC封装元件封装的自动生成,复制法制作集成库,以7805为例设计集成库,以74ls139为例完成集成库的设计,自己绘制原理图库文件,用向导生成PCB库文件。 2、以AD731为例设计集成库。 | 4 | 验证 | 1 | 必做 |
8 | 综合设计练习 | 内容:1、原理图的绘制流程,标题栏的练习,PCB的练习,集成库的练习。 | 4 | 验证 | 1 | 必做 |
七、实验报告要求
无
八、课程考核与成绩评定
《电路CAD》课程考核由两部分组成:形成性考核和终结性考核。形成性考核占40%;终结性考核为实践考核,实践考核占60%。课程考核得分=终结性考核×60% + 形成性考核×40%。实践考核采用上机考核方式,考核时间120-180分钟,总分为100分,考核内容为印刷电路板设计操作大题。
实训考核由实训出勤、实训作业组成。某个实训未出勤则不得分。在实训出勤的前提下,单个实训得分=实训操作得分。实训考核总得分等于所有单个实训得分的算术平均分。
形成性考核由上课情况(包括上课出勤、上课答问、上课纪律)、上机作业和实训考核组成。
终结性考核占课程总成绩比例 | 60 | 形成性考核占课程总成绩比例 | 40 |
形成性考核 | 考核形式 | 内容 | 要求 | 比例 |
考勤 | 出勤情况 | 不迟到早退、不旷课、有事请假 | 10% |
作业 | 上机作业 | 上交次数、内容质量 | 20% |
课堂表现 | 态度纪律 | 认真听讲、积极思考 | 10% |
终结性考核 | 实践考核 | 期末上机考核 | 60% |
九、推荐教材和教学参考书目与文献
教材
[1]《Altium Designer原理图与PCB设计(第2版)》,周润景,郝媛媛,电子工业出版社,2012年
主要参考书
[1]《模拟电子技术基础》,胡宴如,高等教育出版社,2010年
[2]《单片机原理与应用及C51程序设计(第二版)》,谢维成,清华大学出版社,2012年
执笔人:王芳审核人:赵俊霞教学院长(主任):刘维周