课程概述

我为什么要学习这门课?

PCB(printed circuit board)即印制电路板,简称印制板,是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子产品,小到电子手表、计算器,大到计算机、通信电子设备、军用武器系统等,都要使用到印制电路板。而PCB设计则是指利用电子设计自动化软件(EDA)进行电路板的设计,设计出印制电路板(PCB)的布局和电路连接。它是电子产品的生产和开发过程中不可或缺的一个环节,能够有效激发电子元器件的性能,实现电子系统的功能,而且能够有效控制电子产品的质量,提高整个电子系统的可靠性和安全性。因此想要从事电子产品设计相关行业的同学都需要学习PCB设计与应用这门课。

 

这门课的教学内容有哪些?

《PCB设计与应用》课程介绍了电路板设计的方法和技巧。整个课程分为了入门篇、提高篇和技巧篇。分别通过三个实际项目完整设计流程学习PCB设计相关知识,如图1所示。其中知识点主要包括原理图设计基础、原理图的绘制、原理图的后续处理、层次化原理图的设计、原理图中的高级操作、PCB设计基础知识、PCB的布局设计、PCB电路板的布线、电路板的后期制作、创建元件库及元件封装等。课程还提供了竞赛的案例和一些实用案例,提升大家的学习兴趣,也为今后从事相关竞赛和工作提供坚实的基础。

 

图1课程内容简图

 

这门课应该怎么学习?

同学们首先仔细阅读课程基础篇中的内容,完成课程学习前的准备工作,安装好课程软件了解课程结构内容,做好整体学习规划,然后根据自身的学习情境可以按照下面三种方法学习在线课程内容。

1.学生自主线上工具书学习法

对于有一定PCB设计基础的同学,系统化得学习课程内容既费时又费力。这部分同学可以采用颗粒化学习的方法,也就是单个知识点学习法。这种方法主要以做练习为主,在练习的过程中发现某个知识点不熟练,可以采用工具书式学习方法进行学习,具体流程如图2所示。


             图2学生自主线上工具书学习方法

2.学生线上系统学习法

这种方法适合所有参与学习的同学,同学们可以按照自主学习方法的学习步骤逐步完成学习。完成学习的同时,可以提升自己的素养、培养自己的自学能力,并且可以充分利用平台功能解答自身所遇到的问题,从而系统的学习本门课程内容。具体步骤如图3所示。

 

图3学生自主线上系统学习方法

 

3.线上线下混合式学习方法

这种学习方法需要学校教师和学生共同配合完成。整个学习过程以平台为载体串联在一起分为课前、课中、课后。教学环节中利用线上平台以学生个体自主学习为主,教师引导学生对问题进行思考,提高学生对知识学习的主动性和积极性、引导学生多通过线上与他人深入交流探讨,完成被动的“要我学”到主动的“我要学”的转变。具体流程如图4所示。

 

图4线上线下混合式学习方法

 

这门课有什么特色和亮点?

本课程选取的三个项目由浅入深,从易到难,通过课程视频学习每个项目既可以作为一个独立的整体,各个项目之间又相互联系、层层递进。每个项目第一小节都提供了本单元学习的目标及学习方法,每个小节还按照了提出问题——带着问题学习知识——解决问题的模式进行设计,使得同学们有的放矢,能够更好的掌握相关知识。在课程中重要知识点处都给出练习和答案,读者可以通过自学快速地掌握所学知识。课程内容还与Altium 应用电子设计认证(“Certificate of Applied Electronics Design”)简称“CAED”的证书实操考试内容相衔接,可作为考证的参考材料。

预备知识

本课程最好具备以下课程基础:

  1. 《电路》课程
  2. 《模拟电子线路》课程
  3. 《数字电路》课程

授课大纲

【课程准备】

0.1 【综合素养专题】(课程思政)

0.2 【课程导学与学习计划】

0.3 【软件获取很简单】

0.4 【软件安装不用愁】

0.5 【课程知识小应用】

【PCB入门】:学会简单电路原理图设计

1.0 简单电路原理图设计课程导学

1.1【综合素养专题】(课程思政)

1.2 第一讲 认识一下Altium Designer

1.3 第二讲 快速创建原理图文件及参数设置

1.4 第三讲 试着放置元件并绘制原理图

1.5 第四讲 查找绘制原理图中的错误

1.6 【实践操作案例赏析】

1.7 ★【重点难点突破】

单元一作业简单原理图绘制

简单电路原理图设计测试

【PCB入门】:学会简单电路PCB设计

2.0 简单电路PCB设计课程导学

2.1【综合素养专题】(课程思政)

2.2 第五讲 快速创建PCB文件及参数设置

2.3 第六讲 试着规划电路板及导入元件封装

2.4 第七讲 了解PCB的布局与布线

2.5 【实践操作案例赏析】

2.6 ★【重点难点突破】

单元二作业简单电路PCB绘制

简单电路PCB设计测试

【PCB进阶】:学会元件库的设计

3.0 元件库设计课程导学

3.1【综合素养专题】(社会能力)

3.2 第八讲 快速创建元件库文件及参数设置

3.3 第九讲 试着绘制元件符号

3.4 【实践操作案例赏析】

3.5 ★【重点难点突破】

单元三作业元件库绘制

元件库设计测试

【PCB进阶】:学会复杂电路原理图设计

4.0 复杂电路原理图设计课程导学

4.1 【综合素质专题】(课程思政)

4.2 第十讲 快速获取元件库及其使用技巧

4.3 第十一讲 学会复杂电路原理图绘制技巧

4.4 第十二讲 解决复杂电路原理图编译常见错误

4.5 第十三讲 试着输出原理图图纸与相关报表

4.6 ★【重点难点突破】

复杂电路原理图绘制测试

单元四作业复杂原理图绘制

【PCB进阶】:学会封装库设计

5.0 封装库设计课程导学

5.1 【综合素养专题】(个人能力)

5.2 第十四讲 封装库的创建及参数设置

5.3 第十五讲 绘制元件封装

5.4 第十六讲 制作集成库

5.5【实践操作案例赏析】

5.6 ★【重点难点突破】

封装库设计测试

单元五作业封装的绘制

【PCB进阶】:学会复杂电路PCB设计

6.0 复杂电路PCB设计课程导学

6.1 【综合素养专题】(课程思政)

6.2 第十七讲 快速设置板层参数及检查元件封装

6.3 第十八讲 掌握PCB布局及布线技巧

6.4 第十九讲 试着输出PCB相关文档

6.5 ★【重点难点突破】

复杂电路PCB设计测试

单元六作业复杂电路PCB绘制

【PCB技巧】:学会电路层次原理图设计

7.0 电路层次原理图设计课程导学

7.1 【综合素养专题】(课程思政)

7.2 第二十讲 层次原理图设计方法

7.3 第二十一讲 多通道层次原理图设计方法

7.4 第二十二讲 层次原理图设计技巧

7.5 二十三讲 层次原理图编译及相关报表

7.6 ★【重点难点突破】

单元七层次原理图绘制

电路层次原理图设计测试

【PCB技巧】:学会层次原理图PCB设计

8.0 层次原理图PCB设计课程导学

8.1 【综合素养专题】(课程思政)

8.2 第二十四讲 通过模板设计PCB

8.3 第二十五讲 多通道层次电路PCB设计

8.4 第二十六讲 PCB高级设计技巧

8.5 第二十七讲 快捷键及3D显示

8.6 【 PCB制作流程】(动画)

8.7 【新技术展望专题】(新技术及工艺)

8.8 ★【重点难点突破】

单元八作业层次电路PCB绘制

层次原理图PCB设计测试

【岗课赛证素材】

“Altium 应用电子设计认证”相关资源

课赛结合——职业院校技能大赛赛题实例

参考资料

《PCB设计与应用》, 魏欣,孙冬,高等教育出版社

常见问题

1.课程学习完后可以达到什么水平?

   本课程学完后,基本可以掌握电路板设计的一般流程和方法,但要进行具体的工程实践,还需要参考其他电路板设计类书籍。

  2.课程作业中如果遇到无法解决的问题怎么办?

  可以在论坛中发帖,会有老师进行解答。一般老师也会将每个作业中容易出现的问题录成视频,供广大学习爱好者参考。