基于Multisim+Proteus+Altium Designer的电路设计、仿真与制板-【教学大纲】

－PAGE7－《电路设计与仿真技术（B）》课程教学大纲（含有实验、上机等实践教学内容的课程）课程名称：电路设计与仿真技术（B）CircuitDesignandSimulationTechnology（B）课程代码：3420学分数：3学分学时数：48学时（理论课38学时+实践课10学时）课程类别：必修适用专业/开课对象：测控技术与仪器开课单位：电子信息与自动化学院编制日期：2022年8月10日，2023年8月修订一、课程目标本课程是一门工程技术性、实践性较强的专业技术课程，属于测控技术与仪器专业的专业必修课程。通过本课程的学习与训练，学生能选择合适的仿真软件进行电路设计与仿真，能对典型的模拟电路、数字电路以及单片机的单元电路进行仿真分析，具备绘制电路原理图符号、元件的封装、电路原理图及其仿真分析以及各种PCB图的能力。课程教学目标1：能够根据电路的特点选择合适的AltiumDesigner、Proteus、Multisim等设计软件工具，完成电路原理图的设计、功能仿真分析。课程教学目标2：能够运用Proteus、Multisim软件工具，完成数电、模电以及单片机等单元电路的原理图设计并进行仿真分析，能够运用AltiumDesigner完成典型电路的原理图、PCB以及元器件的原图库元件和元器件封装设计。课程教学目标3：能够完成典型案例原理图设计与仿真、PCB设计、实物的装配，并对设计中软件的中存在局限性进行分析。课程思政目标：电路设计是智能制造的核心技术，是先进的生产力，是科技创新的前沿阵地。理解科技创新是建设创新型国家和世界科技强国的需要，树立起创新科技强国的理念。表1课程目标及其对毕业要求的支撑关系课程目标支撑毕业要求的二级指标点目标1：能够根据电路的特点选择合适的AltiumDesigner、Proteus、Multisim等设计软件工具，完成电路原理图的设计、功能仿真分析。5.1能针对电子测量或无损检测的复杂工程开发选择恰当的技术、资源、现代工具。目标2：能够运用Proteus、Multisim软件工具，完成数电、模电以及单片机等单元电路的原理图设计并进行仿真分析，能够运用AltiumDesigner完成典型电路的原理图、PCB以及元器件的原图库元件和元器件封装设计。5.2能使用AltiumDesigner、Proteus、Matlab、Labview、QuartusII等工具对测控系统及部件进行建模、分析、计算及仿真验证。目标3：能够完成典型案例原理图设计与仿真、PCB设计、实物的装配，并对设计中软件的中存在局限性进行分析。5.3能使用合适的现代工具对相关复杂工程问题进行模拟和预测，并能够理解所使用的现代工具的局限性。二、课程与其他课程的关系先修课程：电路分析基础（B)、《模拟电子技术（B）》、《数字电路与逻辑设计（C）》、《微处理器与接口技术（A）》、《C语言程序设计》。后续课程：《电子技术综合设计（A）》、《测控技术综合设计（B）》、《毕业设计》。三、教学内容、预期成果、教学方式及建议学时分配《电路设计与仿真技术（B）》课程主要以课堂操作与综合设计为主，以课前预习，课后检查为辅，提高教学效果。本课程目标、章节单元与学时分配见表2。表2课程教学目标、教学内容与学时分配章标题教学内容推荐学时学习预期成果教学方式对应的课程目标1讲授：1.电路设计基础知识2.常见的电子元器件31、熟悉电路设计的基础知识；2、熟悉电力设计中的电子元器件的符号和封装知识。讲授目标1目标22讲授：基于Multisim模拟单元电路的设计与仿真分析步骤上机实操：1.绘制基于Multisim的直流稳压源并进行仿真分析。2.绘制基于Multisim的混联直流电路并进行仿真分析。3.绘制基于Multisim的串联谐振电路并进行仿真分析。4.绘制基于Multisim单管共射放大电路并进行仿真分析。5.绘制基于Multisim测量放大电路并进行仿真分析。31.能够应用Multisim软件进行典型模拟单元电路原理图设计。2.能够应用Multisim软件中的虚拟仪器对原理进行仿真。3.能够对仿真结果进行有效分析。讲授；课堂操作；目标1目标23讲授：基于Multisim数字单元电路的设计与仿真分析上机实操：1.绘制基于Multisim的译码器构成的跑马灯电路并进行仿真分析2.绘制基于Multisim的二十四进制计数器电路并进行仿真分析。3.绘制基于Multisim的全加器电路并进行仿真分析。31.能够应用Multisim软件进行典型数字单元电路原理图设计。2.能够应用Multisim软件中的虚拟仪器对原理进行仿真。3.能够对仿真结果进行有效分析。讲授；课堂操作；目标1目标24讲授：简单介绍Proteus仿真设计步骤演示：1.Proteus软件界面及各菜单功能介绍。2.Proteus软件电路原理图设计步骤。上机实操：1.运用Proteus软件绘制一简单原理图。2.了解Proteus软件原理图设计界面和常用工具。3.绘制基于Proteus的直流稳压电源电路设计与仿真。4.作业检查与总结。31.了解课程内容和要求。2.具有使用Proteus电路设计软件各项功能的能力。3.能够应用Proteus软件进行电路原理图设计。讲授；课堂操作；目标1目标25讲授：简单介绍音频功率放大电路的电路组成、基本原理以及原理图设计与仿真任务上机实操：1.绘制音频控制电路原理图并进行仿真分析。2.绘制前级放大电路原理图并进行仿真分析。3.绘制50Hz滤波电路原理图并进行仿真分析。4.绘制功率放大电路原理图并进行仿真分析。5.作业检查与总结。31.能够应用Proteus软件进行电路原理图设计。2.能够应用Proteus软件中的虚拟仪器对原理进行仿真。3.能够描述音频功率放大电路的电路组成和基本原理。4.能够对仿真结果进行有效分析。讲授；课堂操作；目标1目标26讲授：简单介绍基于单片机控制的步进电机的工作原理。上机实操：绘制步进电机控制的原理图并进行仿真。运用Keil软件编写控制程序。2.分析仿真结果对初始设计进行改进与完善。3.作业检查与总结。3能够应用Proteus软件进行电路原理图设计。2、能够应用KeilC51软件进行单片机程序开发。3.能够应用Proteus软件中的虚拟仪器对原理进行仿真。4.能够对仿真结果进行有效分析并对设计进行改进与完善。讲授；课堂操作；目标1目标27讲授：简单介绍八路抢答器原理及电路图设计要点。上机实操：1.应用Proteus软件或Multisim软件设计八路抢答器原理图。2.能对抢答器中数码管的限流电阻的设计，说明仿真软件的局限性进行分析。3.能够应用AD20电路设计软件绘制八路抢答器原理图及PCB图。4.作业检查与总结。31.能够应用Proteus软件或Multisim软件设计八路抢答器原理图。2.能够应用AD20电路设计软件绘制八路抢答器原理图。3.能够应用AD20电路设计软件绘制八路抢答器双面板图。讲授；课堂操作；目标1目标2目标38讲授：简单介绍门铃电路的工作原理上机实操：1.绘制门铃电路器原理图并进行仿真分析。2.应用AD20绘制门铃电路器原理图和PCB图。3.分析仿真结果对初始设计进行改进与完善。4.作业检查与总结。31.能够应用Proteus或Multisim软件进行电路原理图设计。2.能够应用AD20电路设计软件绘制电路原理图。3.能够对仿真结果进行有效分析并对设计进行改进与完善讲授；课堂操作；目标1目标2目标39讲授：简单介绍元器件绘制过程演示：1.绘制元器件的步骤。上机实操：1.4针连接器、BNC连接器和60进制模型元件的绘制。2.同类多组件器件绘制。3.74LS373总线型器件绘制。4.模块元器件绘制。5.元器件封装属性检查。6.4位拨码开关DIP封装的绘制。7.不规则元器件：电位器和发光二极管封装的绘制。8.贴片元器件：电阻、电容、电感、二极管和三极管封装的绘制。9.作业检查与总结。31.能够应用AD软件绘制原理图元件库中没有的元器件。2.能够建立自己专用的元件库。3.具备元器件封装的基本知识。4.能够应用AD软件绘制和修元器件封装。5.能够建立自己专用的元件封装库。讲授；课堂操作；目标1目标210上机实操：1.掌握中难度电路图的原理图到PCB设计时相关参数的设置。2.熟练进行元件布局设计。3.熟悉自动布线及相关规则的设置。4.对自动布线中不合理的走线进行修改。5.作业检查与总结。3能熟练应用AD软件进行原理图和PCB图。具备简单单元电路的设计能力。具备单面PCB的设计能力。学生操作目标1目标311讲授：简单介绍51单片机综合实验板的PCB设计要求。上机实操：1.完成51单片机综合实验板的原理图设计。2.完成51单片机的PCB设计，并强调晶振电路设计中元器件布局及软件布局的局限性。3.能绘制复杂的总线。4.对自动布线中不合理的走线进行修改。并对软件布局存在的局限性进行分析。5.作业检查与总结。6能熟练应用AD软件进行原理图和PCB图。具备对有一定难度的单元电路的设计能力。具备较难电路的原理图及PCB图的设计能力。学生操作目标1目标2目标312上机实操：1.熟练使用AD20制作基于STM32的DDS信号源的原理图、双面板及四层板PCB图设计，并学习用手工布线完善布通率。2.采用网络标号进行元件间的连线；3.学会绘制复杂电路的总线绘图方法；4.学会复杂电路的分块绘制；5.培养学生的电路设计能力和软件操作能力；6.分析软件布局布线的局限性。61、能采用总线的方式实现复杂电路的连接方式。2、能对复杂电路进行分块绘制其原理图。3、具备四层电路板的设计能力。学生操作目标1目标2目标313讲授：1.PCB图纸输出和打印时的注意事项。2.PCB板制作工艺流程。动手制作：在前面8路抢答器的设计基础上，增加一个+5V电源电路。完成带电源的八路抢答器的双面PCB设计。元器件焊接。4.成品测试。5.验收。61.能够使用AD软件对PCB图进行输出和打印。2.能够依据PCB板的制作工艺流程进行PCB板制作。3.能够应用各种工具完成元器件的焊接。4.能够使用各种测试仪器和工具对成品进行测试。5.能够对测试中出现的问题进行分析并提出改进方案。学生操作验收目标1目标2目标3学时合计48—四、考核方式与成绩评定办法本课程的考核方式为考查。本课程的总成绩由平时（实验项目）成绩（80%）和实物成绩（20%）构成。平时实验项目成绩作为形成性过程评价中帮扶学生的依据，对平时实验项目成绩不高的学生进行帮扶，帮扶的方式主要采取上课重点关注与指导，同时指定学习成绩好的学生进行结对子方式进行帮扶。成绩构成方式见表3。评分标准见附录：平时成绩评分标准、实物评分标准。表3课程考核形式与课程目标的支撑关系序号课程目标考核形式及成绩占比平时成绩实验（%）实物成绩（%）小计（%）1目标1：能够根据电路的特点选择合适的AltiumDesigner、Proteus、Multisim等设计软件工具，完成电路原理图的设计、功能仿真分析。300302目标2：能够运用Proteus、Multisim软件工具，完成数电、模电以及单片机等单元电路的原理图设计并进行仿真分析，能够运用AltiumDesigner完成典型电路的原理图、PCB以及元器件的原图库元件和元器件封装设计。300303目标3：能够完成典型案例原理图设计与仿真、PCB设计、实物的装配，并对设计中软件的中存在局限性进行分析。202040合计8020100注：1.课程目标在考核方式及占比：主要根据课程目标自行设计和制定多元化考核方式，表中所列仅为参考。但所列考核方式必须覆盖全体学生，可根据当学期具体教学情况酌情调整。2.各考核方式占总成绩权重：根据课程实际情况对各考核方式占总成绩的权重予以赋值。3.因期末卷面考核记100分，相关课程目标考核分值应按百分制进行折算，其他教学环节考核也可进行百分制折算。五、教学说明电路设计与仿真技术是一门综合性强，动手能力强的课程，课程教学内容涉及电路分析、模电、数电、单片机以及元器件识别等内容，使用软件的数量多，教学强度大，需要教师准备大量的教学素材，和详细的实验操作步骤，学生也需课前预习和提前准备上课内容。课程通过软件对设计的电路原理图进行仿真分析，通过对电路原理图和PCB设计以及电路板制作，理解理论与实践的辩证关系，理论是实践的指导，而实践是检验理论的唯一标准；理解科技创新是建设创新型国家和世界科技强国的需要，树立起创新科技强国的理念。六、建议教材与教学参考书1.建议教材：贾磊磊，李精华.《基于Multisim+Proteus+AltiumDesigner的电路设计、仿真与制板》.电子工业出版社，2024.2.教学参考书[1]郭勇，陈开洪编著.《AltiumDesigner印制电路板设计教程》.机械工业出版社，2022.[2]高敬鹏，武超群等编著.《AltiumDesigner21印制电路板设计教程》.机械工业出版社，2022.[3]赵全利，李会萍编著.《Multisim电路设计与仿真》.机械工业出版社，2017.[4]周润景.《基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真（第二版)》.电子工业出版社，2018.[5]刘涛，赵中华等.《AltiumDesigner20电路设计软件及应用》.电子科技大学出版社，2021.执笔人：李精华审核人：院（部）负责人：[楷体小四号加粗]【后面所附附录等环节评分标准仅在于参考，具体教学环节的设计及评分标准需根据课程情况由教研室或课程组进行确定。】

附录1平时实验成绩评分标准教学目标要求评分标准权重（%）90-10080-8960-790-59目标1：能够根据电路的特点选择合适的AltiumDesigner、Proteus、Multisim等设计软件工具，完成电路原理图的设计、功能仿真分析。积极参与实验，提前完成规定的实验内容，演示正确，对指导教师提出的问题回答正确。积极参与实验，按时完成规定的实验内容，演示正确，对指导教师提出的问题回答正确。积极参与实验，完成规定的实验内容，演示基本正确，对指导教师提出的问题回答基本正确。未完成规定的实验内容或不主动参与实验，对指导教师提出的问题不能予以正确的回答。（未出勤实验计0分）30目标2：能够运用Proteus、Multisim软件工具，完成数电、模电以及单片机等单元电路的原理图设计并进行仿真分析，能够运用AltiumDesigner完成典型电路的原理图、PCB以及元器件的原图库元件和元器件封装设计。积极参