自動(dòng)控制原理課程教學(xué)大綱

課程編碼：AL043070

課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課程

適用專業(yè)：電子信息工程

學(xué)時(shí)學(xué)分：40學(xué)時(shí)2.5學(xué)分

所需先修課：高等數(shù)學(xué)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路原理、信號(hào)與

系統(tǒng)

編寫(xiě)單位：機(jī)電工程學(xué)院

一、課程說(shuō)明

1.課程簡(jiǎn)介

自動(dòng)控制原理課程是電子信息工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課

程的先行課是高等數(shù)學(xué)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路原理、信號(hào)與系

統(tǒng)。課程的主要內(nèi)容包括：自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念、自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模

型、自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析、根軌跡法、頻率法、控制系統(tǒng)校正及綜合等。

開(kāi)設(shè)目的是為系統(tǒng)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電力電子學(xué)等課程及今后的專業(yè)技術(shù)

工作打下基礎(chǔ)。

2.教學(xué)目標(biāo)要求

掌握經(jīng)典控制論口，線性定常連續(xù)、單輸入單輸出閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理、

分析和綜合，掌握反饋控制原理的應(yīng)用以及分析和設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，使其具有分

析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的初步能力，使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)上升到更高的層次。了

解控制系統(tǒng)中常用的檢測(cè)裝置,常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理,數(shù)學(xué)模型的建立過(guò)程,

以及自控原理、經(jīng)典控制論在當(dāng)今的發(fā)展?fàn)顩r。了解并掌握對(duì)系統(tǒng)的仿真，其中

包括模擬仿真和數(shù)字仿真，使學(xué)生建立起仿真的暇念，并靈活應(yīng)用于解決實(shí)際問(wèn)

題,掌握用模擬和數(shù)字仿真方法來(lái)進(jìn)行原理實(shí)驗(yàn),獲得仿真實(shí)驗(yàn)技能的基本訓(xùn)練。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

(1)掌握控制的基本方式；

(2)掌握自控原理中定量數(shù)學(xué)模型的表示法以及求一個(gè)自控系統(tǒng)的傳遞函

數(shù)；

(3)掌握二階系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和高階系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性

分析，以及控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法；

(4)掌握繪制根軌跡的基本規(guī)則，并利用基本規(guī)則概要畫(huà)出給定系統(tǒng)的根

軌跡；

(5)掌握最小相位系統(tǒng)的參數(shù)根軌跡的畫(huà)法；

(6)掌握系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的幅相曲線和波特圖，并在此基礎(chǔ)上利用系統(tǒng)

的幅相曲線和波特圖來(lái)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性一奈氏判據(jù)，用幅數(shù)曲線和波特圖

來(lái)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能一控制系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性，掌握開(kāi)環(huán)頻率特性與控制

系統(tǒng)性能的關(guān)系；

(7)掌握串聯(lián)校正中的超前校正的綜合過(guò)程，滯后校正的綜合過(guò)程以及滯

后——超前校正的綜合過(guò)程，以及按系統(tǒng)的期望頻率特性進(jìn)行校正的綜合過(guò)程,

采用反饋校正參數(shù)的確定。

4.學(xué)時(shí)分配表

理論課

次序教學(xué)內(nèi)容

學(xué)時(shí)數(shù)

第一部分自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念4

第二部分自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型6

第三部分自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析10

第四部分根軌跡法6

第五部分頻率法8

第六部分控制系統(tǒng)校正及綜合6

總計(jì)40

5.主要教法、學(xué)法

課程的教學(xué)環(huán)節(jié)包括：課堂講授、習(xí)題課、課外作業(yè)。通過(guò)本課程各個(gè)教

學(xué)環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)經(jīng)典控制論，自動(dòng)控制理論系統(tǒng)的掌握。培養(yǎng)

學(xué)生的自學(xué)能力、動(dòng)手能力、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)計(jì)算

以及利用已掌握的知識(shí)分析問(wèn)題的能力。研發(fā)并采用多媒體教學(xué)方式。

6.考核方式及標(biāo)準(zhǔn)

本課程為考試課，考核方法為開(kāi)卷考試。考核教學(xué)大綱規(guī)定的應(yīng)知應(yīng)會(huì)的

內(nèi)容，考核學(xué)生對(duì)本課程的基本知識(shí)、基本理論等重點(diǎn)內(nèi)容的理解和掌握程度。

課程期末成績(jī)構(gòu)成：期末考試成績(jī)占70%,平時(shí)成績(jī)(包括考勤、作業(yè)、

討論等)占30機(jī)

二、各部分教學(xué)綱要

第一部分自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念(4學(xué)時(shí))

教學(xué)目標(biāo)

了解本課程的內(nèi)容、性質(zhì)和任務(wù)；掌握控制的基本方式，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)與

閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念，閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成和基本環(huán)節(jié)。

本部分重點(diǎn)

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本概念。

本部分難點(diǎn)

閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)。

教學(xué)內(nèi)容

1開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)

2閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成和基本環(huán)節(jié)

3自動(dòng)捽制系統(tǒng)的類型

4自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)

第二部分自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（6學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

對(duì)系統(tǒng)的討論從定性到定量，建立起系統(tǒng)中各組成部分的數(shù)學(xué)模型：傳遞

函數(shù)，并掌握自控原理中定量數(shù)學(xué)模型的表示法以及求一個(gè)自控系統(tǒng)的傳遞函

數(shù)，并對(duì)非本質(zhì)非線性的系統(tǒng)怎樣進(jìn)行線性化有一定的了解。

本部分重點(diǎn)

微分方程式的編寫(xiě)方法；傳遞函數(shù)的求解方法以及系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的繪制

方法；系統(tǒng)傳遞函數(shù)和結(jié)構(gòu)圖的等效變換；信號(hào)流圖的繪制及梅遜公式的使用。

本部分難點(diǎn)

非線性數(shù)學(xué)模型的線性化；典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及暫態(tài)特性；結(jié)構(gòu)圖的等

效變換、梅遜公式的使用。

教學(xué)內(nèi)容

1微分方程式的編寫(xiě)

2非線性數(shù)學(xué)模型的線性化

3傳遞函數(shù)

4系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖

5系統(tǒng)傳遞函數(shù)和結(jié)構(gòu)圖的等效變換

6信號(hào)流圖

第三部分自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域分析（10學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

了解對(duì)于線性定常連續(xù)系統(tǒng)在時(shí)域上的分析的一般過(guò)程，典型輸入信號(hào)的

拉氏變換；掌握一階系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程；掌握二階系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和高階系統(tǒng)的

過(guò)渡過(guò)程，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析，以及控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算方法；了解

無(wú)差度的概念；掌握消除和減少穩(wěn)態(tài)誤差的辦法以及了解用復(fù)合控制怎樣可以

減少系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度的原理。

本部分重點(diǎn)

自動(dòng)控制系統(tǒng)的典型輸入信號(hào)；一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)；典型二階系統(tǒng)的動(dòng)

態(tài)特性、二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)；自動(dòng)控制系統(tǒng)的代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)；穩(wěn)態(tài)誤差。

本部分難點(diǎn)

典型二階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性；穩(wěn)態(tài)誤差。

教學(xué)內(nèi)容

1自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域指標(biāo)

2一階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)

3二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)

4高階系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

5自動(dòng)控制系統(tǒng)的代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)

6穩(wěn)態(tài)誤差

第四部分根軌跡法（6學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

了解控制系統(tǒng)根軟跡的概念，一般解析畫(huà)法過(guò)程，用根軌跡法分析控制系

統(tǒng)的思路；掌握繪制根軌跡的基本規(guī)則，并利用基本規(guī)則概要畫(huà)出給定系統(tǒng)的

根軌跡，并在此基礎(chǔ)上用根軌跡法來(lái)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，動(dòng)態(tài)性能的好壞和閉

環(huán)主導(dǎo)極點(diǎn)在S平面上分布的關(guān)系，并掌握最小相位系統(tǒng)的參數(shù)根軌跡的畫(huà)法;

最后給出閉環(huán)極點(diǎn)，零點(diǎn)分布和控制系統(tǒng)性能指標(biāo)之間的關(guān)系；應(yīng)用Matlab中

根軌跡工具箱對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。

本部分重點(diǎn)

根軌跡法的基本概念；根軌跡的繪制法則；用根軌跡法分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特

性。

本部分難點(diǎn)

零度根軌跡；參數(shù)根軌跡。

教學(xué)內(nèi)容

1根軌跡法的基本概念

2根軌跡的繪制法則

3用根軌跡法分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性

第五部分頻率法（8學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

了解一個(gè)系統(tǒng)和一個(gè)環(huán)節(jié)的頻率特性并得出系統(tǒng)的正弦傳遞函數(shù)；了解頻

率特性的表示方法幅相曲線和波特圖，并學(xué)會(huì)畫(huà)一個(gè)典型環(huán)節(jié)的頻率特性（幅

相曲線和波特圖）；了解閉環(huán)頻率特性圖的畫(huà)法；掌握系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的幅相

曲線和波特圖，并在此基礎(chǔ)上利用系統(tǒng)的幅相曲線和波特圖來(lái)分析系統(tǒng)的穩(wěn)定

性一奈氏判據(jù)，用幅數(shù)曲線和波特圖來(lái)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能一控制系統(tǒng)的

相對(duì)穩(wěn)定性；掌握開(kāi)環(huán)頻率特性與控制系統(tǒng)性能的關(guān)系。

本部分重點(diǎn)

頻率特性的基本概念；頻率特性的表示方法；典型環(huán)節(jié)的頻率特性；系統(tǒng)

開(kāi)環(huán)頻率特性的繪制；奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)及其應(yīng)用；閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性。

本部分難點(diǎn)

非周期函數(shù)的頻譜分析；系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和開(kāi)環(huán)頻率特性的關(guān)系；系統(tǒng)動(dòng)態(tài)

特性和閉環(huán)頻率特性的關(guān)系。

教學(xué)內(nèi)容

1頻率特性的基本概念

2非周期函數(shù)的頻譜分析

3頻率特性的表示方法

4典型環(huán)節(jié)的頻率特性

5系統(tǒng)開(kāi)環(huán)頻率特性的繪制

6奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)及其應(yīng)用

7系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和開(kāi)環(huán)頻率特性的關(guān)系

8閉環(huán)系統(tǒng)頻率特性

9系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和閉環(huán)頻率特性的關(guān)系

第六部分控制系統(tǒng)校正及綜合（6學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

了解系統(tǒng)為什么需要校正，采用校正方式和方法的分類，并結(jié)合前面第三

章、四章、五章對(duì)系統(tǒng)的分析的情況來(lái)分析控制系統(tǒng)的基本控制規(guī)律；掌握串

聯(lián)校正中的超前校正的綜合過(guò)程，滯后校正的綜合過(guò)程以及滯后一超前校正

的綜合過(guò)程，以及按系統(tǒng)的期望頻率特性進(jìn)行校正的綜合過(guò)程，采用反饋校正

參數(shù)的確定。

本部分重點(diǎn)

控制系統(tǒng)校正的一般概念；串聯(lián)引前（微分）校正；串聯(lián)滯后校正和串聯(lián)

滯后-超前校正；反饋校正。

本部分難點(diǎn)

復(fù)合校正。

教學(xué)內(nèi)容

1控制系統(tǒng)校正的一般概念

2串聯(lián)校正

3反饋校正

4復(fù)合校正

三、教材及教學(xué)資源

使用教材：王建輝.自動(dòng)控制原理（第二版）.北京:清華大學(xué)出版社,2014.

參考書(shū)：

[1]李友善.自動(dòng)控制原理（第三版）.北京：國(guó)防工業(yè)出版社,2005.

[2]胡壽松.自動(dòng)控制原理（第五版）.北京:科學(xué)出版社,2007.

[3]千博,楊庚辰,過(guò)潤(rùn)秋.自動(dòng)控制原理（第二版）.西安:西安電子科技大學(xué)

出版社,2012.

《電子線路CAD》課程教學(xué)大綱

課程編碼：AL040360

課程性質(zhì)：專業(yè)核心課程

適用專業(yè)：電子信息工程

學(xué)時(shí)學(xué)分：40學(xué)時(shí)，2.5學(xué)分

所需先修課：信息技術(shù)基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

編寫(xiě)單位：機(jī)電工程學(xué)院

一、課程說(shuō)明

1.課程簡(jiǎn)介

本課程介紹新一代板卡級(jí)設(shè)計(jì)軟件AltiumDesignlO,是電子信息工程專

業(yè)本科生的專業(yè)核心課程，是對(duì)相關(guān)課程知識(shí)的拓寬、提高和綜合應(yīng)用。

本課程主要學(xué)習(xí)電子線路原理圖(Schematic)設(shè)計(jì)、電子線路仿真分析

(Simulation)s印刷線路板(PrintCircuitryBoard)設(shè)計(jì)等模塊的基本知識(shí)。

2.教學(xué)目標(biāo)要求

使學(xué)生基本掌握電子線路的原理圖設(shè)計(jì)、仿真分析和簡(jiǎn)單的PCB板設(shè)計(jì)的

技能，能夠借助電子技術(shù)等相關(guān)知識(shí)，完成簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)和模擬仿真；理解

印刷線路板設(shè)計(jì)的基本流程，借助參考書(shū)能夠完成簡(jiǎn)單印刷線路板的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

為后續(xù)課程的應(yīng)用和將來(lái)從事相關(guān)的工作崗位奠定基礎(chǔ)。

3.教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：原理圖設(shè)計(jì)和PCB板設(shè)計(jì)。

難點(diǎn)：設(shè)計(jì)出布局、布線合理的優(yōu)質(zhì)PCB板。

4.學(xué)時(shí)分配表

理論課實(shí)驗(yàn)(實(shí)踐)

次序教學(xué)內(nèi)容

學(xué)時(shí)數(shù)課學(xué)時(shí)數(shù)

第一部分AltiumDesignerlO概述11

第二部分原理圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)42

第三部分原理圖的繪制22

第四部分原理圖的后續(xù)處理21

第五部分層次結(jié)構(gòu)原理圖的設(shè)計(jì)11

第六部分原理圖編輯中的高級(jí)操作21

第七部分PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)42

第八部分PCB的布局設(shè)計(jì)11

7

第九部分印制電路板的布線21

第十部分電路板的后期制作21

第十一部分創(chuàng)建元件庫(kù)及元件封裝11

第十二部分電路仿真系統(tǒng)22

第十三部分信號(hào)完整性分析自學(xué)自學(xué)

總計(jì)40

5.主要教法、學(xué)法

本課程運(yùn)用多媒體教學(xué)手段，直接操作該軟件講解，具有直觀容易理解的

特點(diǎn)。

對(duì)于軟件各指令功能的學(xué)習(xí)必須通過(guò)上機(jī)練習(xí)予以加強(qiáng)，因此每次講完課

后應(yīng)緊跟上機(jī)實(shí)驗(yàn)操作，上機(jī)學(xué)習(xí)內(nèi)容就是對(duì)上課所講各指令用法練習(xí)，除課

堂安排上機(jī)時(shí)間以外，同學(xué)應(yīng)根據(jù)自己情況安排誤下上機(jī)練習(xí)，達(dá)到真正理解、

熟練應(yīng)用各指令目的。

由于該課程主要是掌握該軟件的使用，必須在電腦上吸收理解應(yīng)用其知識(shí),

因此平時(shí)作業(yè)主要以提交電子版作業(yè)為主。

6.考核方式及標(biāo)準(zhǔn)

本課程為考查課，考核方法為上機(jī)操作方式，在考試時(shí)間內(nèi)完成考核內(nèi)容

提交電子版試卷。亦可采用其它方式考核。

期末成績(jī)構(gòu)成：平時(shí)成績(jī)占40%,期末成績(jī)占60%o

二、各部分教學(xué)綱要

笫一部分AltiumDesigne門。概述（2學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

介紹AlliumDesignerlO的功能特點(diǎn)、界面環(huán)境及其基本操作方式，從總

體上了解和熟悉軟件的基本結(jié)構(gòu)和操作流程

本部分重點(diǎn)

AltiumDesigne門0的界面環(huán)境和文件管理

本部分難點(diǎn)

菜單欄、工作面板的使用

教學(xué)內(nèi)容

1AltiumDesignerlO的主窗口

菜單欄、工具欄、工作窗口、工作面板。

2AltiumDesignerlO的文件管理系統(tǒng)

項(xiàng)目文件、自由文件和存盤文件。

3實(shí)驗(yàn)一：AltiumDesignerlO設(shè)計(jì)環(huán)境認(rèn)識(shí)

8

3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

使學(xué)生理解并掌握AltiumDesigner］。主窗口各面板分布及相關(guān)按鈕、菜

單的功能和使用；熟悉AltiuniDesigncrlO文件管理系統(tǒng)。

3.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.了解AltiumDesignerlO軟件包的安裝過(guò)程。

2.了解電路設(shè)計(jì)軟件AltiumDesignerlO啟動(dòng)方法。

3.啟動(dòng)AltiumDesigner^),建名為MYPRO的文件夾，并在文件夾中建名

為MYFIRST的項(xiàng)目文件。

4.熟悉用戶配置按鈕DXP和文件、視圖、工程、窗口、幫助5個(gè)菜單的使

用。

5.熟悉工具欄』」右◎冠中各工具功能。

6.了解工作窗口主頁(yè)(Home)頁(yè)面。

7.熟悉工作面板。如Files面板、Projects面板、Navigator面板。

8.建名為FIRSCH的原理圖文件，并進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)窗口。

9.觀察存盤文件。

第二部分原理圖設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(6學(xué)時(shí))

教學(xué)目標(biāo)

在整個(gè)電子電路設(shè)計(jì)過(guò)程中，電路原理圖的設(shè)計(jì)是最重要的基礎(chǔ)性工作，

只有先設(shè)計(jì)出符合需要和規(guī)則的電路原理圖，然后才能順利地對(duì)其進(jìn)行仿真分

析，最終變?yōu)榭梢杂糜谏a(chǎn)的PCB印制電路板設(shè)計(jì)文件。要求掌握原理圖設(shè)計(jì)

的些基礎(chǔ)知識(shí)，具體包括原理圖的組成、原理圖編輯器的界面、新建與保存

原理圖文件、原理圖環(huán)境設(shè)置等。

本部分重點(diǎn)

原理圖編輯器的界面、放置元件。

本部分難點(diǎn)

設(shè)置原理圖的常規(guī)環(huán)境參數(shù)、設(shè)置圖形編輯環(huán)境參數(shù)、元件所在庫(kù)的加載。

教學(xué)內(nèi)容

1原理圖的組成

原理圖由各種元件組成，通過(guò)導(dǎo)線建立電氣連接。

2原理圖編輯器界面簡(jiǎn)介

菜單欄、工具欄、工作窗口和工作面板。

3原理圖圖紙?jiān)O(shè)置

圖紙尺寸、圖紙標(biāo)題欄等設(shè)置。

4設(shè)置原理圖工作環(huán)境

設(shè)置原埋圖的常規(guī)環(huán)境參數(shù)、設(shè)置圖形編輯環(huán)境參數(shù)。

9

5加載元件庫(kù)

打開(kāi)“Libraries（元件庫(kù)）”面板、加載和卸載元件庫(kù)。

6放置元件

搜索元件、放置元件、調(diào)整元件位置、元件的排列與對(duì)齊、元件的屬性設(shè)

置。

7實(shí)驗(yàn)二：A11iumDesigner10原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境配置

7.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

使學(xué)生理解并掌握AltiumDesignerlO中通過(guò)菜單Tools/Schcmatic

Preferences彈出Preferences對(duì)話框，進(jìn)行General（常規(guī)設(shè)置）、Graphical

Editing（圖形編輯）、MeuseWheelConfiguration（鼠標(biāo)滾輪設(shè)置）,Compileri編

譯器）、AutoFocus（自動(dòng)獲得焦點(diǎn)）、LibraryAutoZoom（庫(kù)擴(kuò)充方式）、Grid（柵

格）、BreakWire（斷開(kāi)連線）、DefaultUnits（默認(rèn)單位）、Defaultprimitives

（默認(rèn)圖元）等環(huán)境設(shè)置。掌握元件庫(kù)的加載、元件放置、元件排列與對(duì)齊、

元件屬性設(shè)置。

7.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.圖紙的設(shè)定尺寸、標(biāo)題欄設(shè)置。

2.圖紙底色、鼠標(biāo)類型、柵格等設(shè)置。

3.preferences（優(yōu)選參數(shù)）設(shè)置。

4.掌握元件庫(kù)的加載、元件放置、元件排列與對(duì)齊、元件屬性設(shè)置。

第三部分原理圖的繪制（4學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

在圖紙上放置好電路設(shè)計(jì)所需要的各種元件并對(duì)它們的屬性進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)

計(jì)后，根據(jù)電路設(shè)計(jì)的具體要求，我們就可以著手將各個(gè)元件連接起來(lái)，以建

立并實(shí)現(xiàn)電路的實(shí)際連通性。這里所說(shuō)的連接，指的是具有電氣意義的連接，

即電氣連接。

電氣連接有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是“物理連接”，即直接使用導(dǎo)線將各個(gè)元

件連接起來(lái)；另一種是“邏輯連接”，即不需要實(shí)際的連線操作，而是通過(guò)設(shè)置

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)使元件之間具有電氣連接關(guān)系。

本部分重點(diǎn)

原理圖連接工具；繪制圖形工具。

本部分難點(diǎn)

總線、總線出入口、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)、PCB布線指示器。

教學(xué)內(nèi)容

1原理圖連接工具

10

AltiurnDesignerlO提供了3種對(duì)原理圖進(jìn)行連接的操作方法：使用菜單

命令、使用連線工具和使用快捷鍵。

2元件的電氣連接

放置導(dǎo)線、放置總線、放置總線入口、手動(dòng)連線、放置電源和接地符號(hào)、

放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)、放置輸入/輸出端口、放置忽略ERC測(cè)試點(diǎn)、放置PCB布線指示。

3使用繪圖工具

繪圖工具用于在原理圖中繪制各種標(biāo)注信息，使電路原理圖更加清晰，數(shù)

據(jù)更完整，可讀性更強(qiáng)。主要有：繪制直線、繪制多邊形、添加說(shuō)明文字等。

4實(shí)驗(yàn)三：原理圖連接工具使用

4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉原理圖連接工具與繪圖工具使用及區(qū)別。

2.熟悉原理圖電氣連接方式。

4.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.Place/Wire操作及屬性設(shè)置。

2.Place/Bus,Ple.ce/BusEntry,Place/NetLable等操作及屬性設(shè)置°

3.Place/Port操作及屬性設(shè)置。

4.Place/DrawingTools繪圖工具（或utilities實(shí)用工具欄）的使用。

第四部分原理圖的后續(xù)處理（3學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

熟悉原理圖的繪制方法和技巧，注意掌握一些常用快捷鍵，這將給原理圖

設(shè)計(jì)帶來(lái)極大便利，熟悉原理圖報(bào)表打印輸出方法。

本部分重點(diǎn)

原理圖中的視圖操作、原理圖中的查找與替換操作、報(bào)表打印輸出等。

本部分難點(diǎn)

高級(jí)粘貼、報(bào)表輸出。

教學(xué)內(nèi)容

1理圖中的常用操作

工作窗口的縮放、刷新原理圖、高級(jí)粘貼、查找與替換。

2報(bào)表打印輸出

打印輸出、網(wǎng)絡(luò)表、基于整個(gè)項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)表、基于單個(gè)原理圖文件的網(wǎng)絡(luò)

表、生成元件報(bào)表。

3實(shí)驗(yàn)四：原理圖報(bào)表輸出操作

3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉原理圖工作窗口縮放及刷新。

2.熟悉元件高級(jí)粘貼、查找與替換。

11

3.熟悉網(wǎng)絡(luò)表、元件報(bào)表的輸出。

3.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.工作窗口的縮放。

2.元件高級(jí)粘貼、查找與替換。

3.網(wǎng)絡(luò)表、元件報(bào)表的輸出。

第五部分層次結(jié)構(gòu)原理圖的設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

在大規(guī)模電路系統(tǒng)中，電氣對(duì)象數(shù)量多，結(jié)構(gòu)關(guān)系復(fù)雜，很難在一張?jiān)?/p>

圖上完整地繪出，這時(shí)可以將整體系統(tǒng)按照功能分解成若干個(gè)電路模塊，每個(gè)

電路模塊具有特定的獨(dú)立功能及相對(duì)獨(dú)立性，可以分別繪制在不同原理圖上，

這樣可以使電路結(jié)構(gòu)清晰，便于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)共同參與設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方法稱為電

路的模塊設(shè)計(jì)方法，即層次結(jié)構(gòu)原理圖的設(shè)計(jì)。

本部分重點(diǎn)

層次結(jié)構(gòu)原理圖的概念、層次結(jié)構(gòu)電路原理圖的設(shè)計(jì)方法、層次結(jié)構(gòu)電路

原理圖之間的切換。

本部分難點(diǎn)

層次電路圖中父圖與子圖之間連接關(guān)系的理解及標(biāo)注。

教學(xué)內(nèi)容

1層次結(jié)構(gòu)原理圖的基本結(jié)構(gòu)和組成

頂層電路由代表子原理圖的圖紙符號(hào)組成，子原理圖為某一功能模塊電路

圖構(gòu)成。

2層次結(jié)構(gòu)原理圖的設(shè)計(jì)方法

自上而下的層次原理圖設(shè)計(jì)和自下而上的層次原理圖設(shè)計(jì)。

3層次結(jié)構(gòu)原理圖之間的切換

由頂層原理圖中的原理圖符號(hào)切換到相應(yīng)的子原理圖、由子原理圖切換到

頂層原理圖。

4層次設(shè)計(jì)表

借助層次設(shè)計(jì)表，用戶可以清晰地了解層次原理圖的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系。

5實(shí)驗(yàn)五：層次電路設(shè)計(jì)

5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

熟悉層次原理圖的設(shè)計(jì)思路。

5.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.自上而下的設(shè)計(jì)方法。

2.自下而上的設(shè)計(jì)方法。

第六部分原理圖編輯中的高級(jí)操作（3學(xué)時(shí)）

12

教學(xué)目標(biāo)

熟悉原理圖編輯環(huán)境中一些高級(jí)工具的使用，元件編號(hào)管理、元件的過(guò)濾、

原理圖的查錯(cuò)與編譯等。

本部分重點(diǎn)

元件編號(hào)管理、元件的過(guò)濾、原理圖查錯(cuò)與編譯。

本部分難點(diǎn)

原理圖的自動(dòng)檢測(cè)設(shè)置、原理圖的編譯、原理圖的修正。

教學(xué)內(nèi)容

1工具的使用

自動(dòng)分配元件編號(hào)、導(dǎo)入引腳數(shù)據(jù)。

2元件編號(hào)管理

利用軟件提供的自動(dòng)編號(hào)指令，方便對(duì)原理圖進(jìn)行標(biāo)注。

3元件的過(guò)濾

利用軟件的過(guò)濾指令，可方便地將選中元件清晰地顯示在工作窗口中。

4在原理圖中添加PCB設(shè)計(jì)規(guī)則

在對(duì)象屬性中添加設(shè)計(jì)規(guī)則、在原理圖中放置PCBLayout標(biāo)志。

5使用Navigator（導(dǎo)航）面板進(jìn)行快速瀏覽

利用該面板可以快速瀏覽原理圖中的元件、網(wǎng)絡(luò)及違反設(shè)計(jì)規(guī)則的內(nèi)容。

6原理圖電氣檢測(cè)及編譯

原理圖的自動(dòng)檢測(cè)設(shè)置、原理圖的編譯、原理圖的修正。

7實(shí)驗(yàn)六；原理圖繪制進(jìn)階練習(xí)

7.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

進(jìn)一步熟悉利用AltiumDesignerlO設(shè)計(jì)原理圖的基本方法，在繪圖過(guò)程

中，盡可能利用元件自動(dòng)編號(hào)、高級(jí)粘貼以及快捷鍵等設(shè)計(jì)技巧提高設(shè)計(jì)速度。

熟悉原理圖的編譯及修正。

7.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

繪制電腦麥克風(fēng)電路圖，并對(duì)其進(jìn)行查錯(cuò)和編譯操作，生成材料清單。

第七部分PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)（6學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

介紹印制電路板的結(jié)構(gòu)、PCB編輯器的特點(diǎn)、PCB設(shè)計(jì)界面及PCB設(shè)計(jì)流程

等知識(shí)。

本部分重點(diǎn)

印制電路板的結(jié)構(gòu)、PCB設(shè)計(jì)界面、PCB設(shè)計(jì)流程。

本部分難點(diǎn)

裝載元件封裝庫(kù)、設(shè)置同步比較規(guī)則、導(dǎo)人網(wǎng)絡(luò)表、原埋圖與PCB圖的同

13

步更新。

教學(xué)內(nèi)容

1PCB編輯器界面簡(jiǎn)介

菜單欄、工具欄等界面介紹

2新建PCB文件

利用PCB設(shè)計(jì)向?qū)?chuàng)建PCB文件、利用菜單命令創(chuàng)建PCB文件、利用模板

創(chuàng)建PCB文件。

3PCB面板的應(yīng)用

用于對(duì)電路板上的各種對(duì)象進(jìn)行精確定位，并以特定的效果顯示出來(lái)。

4電路板物理結(jié)構(gòu)及編輯環(huán)境參數(shù)設(shè)置

電路板物理邊框的設(shè)置、電路板圖紙的設(shè)置、電路板層的設(shè)置、電路板層

顯示與顏色設(shè)置、PCB布線區(qū)的設(shè)置。

5在PCB文件中導(dǎo)入原理圖網(wǎng)絡(luò)表信息

裝載元件封裝庫(kù)、設(shè)置同步比較規(guī)則、導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表、原理圖與PCB圖的同

步更新。

6實(shí)驗(yàn)七：PCB設(shè)計(jì)環(huán)境設(shè)置

6.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

熟悉PCB設(shè)計(jì)界面并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置。

6.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.新建PCB文件，熟悉PCB面板。

2.電路板物理結(jié)構(gòu)及編輯環(huán)境參數(shù)設(shè)置。

3.在PCB文件中導(dǎo)入原理圖網(wǎng)絡(luò)表信息。

第八部分PCB的布局設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

元件的布局是指將網(wǎng)絡(luò)表中的所有元件放置在PCB板上。好的布局通常使

具有電氣連接的元件引腳比較靠近，這樣可以使走線距離短，占用空間比較小,

從而使整個(gè)電路板的導(dǎo)線能夠易于連通，獲得更好的不嫌效果。

電路布局的整體要求是整齊、美觀、對(duì)稱、元件密度均勻，這樣才能使電

路板的利用率高，并且降低電路板的制作成本；同時(shí)還要考慮電路的機(jī)械結(jié)構(gòu)、

散熱、電磁干擾及將來(lái)布線的方便性等問(wèn)題。元件布局有自動(dòng)布局和交互式布

局兩種方式，只靠自動(dòng)布局往往達(dá)不到實(shí)際的要求，通常需要將兩者結(jié)合以獲

得良好的效果。

本部分重點(diǎn)

自動(dòng)布局的約束參數(shù)、PCB板的自動(dòng)布局、PCB板的手動(dòng)布局。

本部分難點(diǎn)

14

如何做到合理布局需考慮諸多因素，豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)有助于制作一塊好的

PCB板。

教學(xué)內(nèi)容

1兀件的自動(dòng)布局

自動(dòng)布局約束參數(shù)、元件的自動(dòng)布局、自動(dòng)布局的終止、推擠式自動(dòng)布局、

導(dǎo)入自動(dòng)布局文件進(jìn)行布局。

2兀件的手動(dòng)布局

元件說(shuō)明文字的調(diào)整、元件間距的調(diào)整、移動(dòng)元件到格點(diǎn)處、元件手動(dòng)布

局的具體步驟。

33D效果圖

通過(guò)3D效果圖，觀察布局的合理性。

4網(wǎng)絡(luò)密度分析

綠色部分表示網(wǎng)絡(luò)密度較低，元件越密集、連線越多的區(qū)域顏色就會(huì)呈現(xiàn)

一定的變化趨勢(shì)，紅色表示網(wǎng)絡(luò)密度較高的區(qū)域。

5實(shí)驗(yàn)八：印制電路板的布局

5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉元件封裝形式。

2.熟悉PCB元件布局一般要求。

3.熟悉PCB自動(dòng)布局約束參數(shù)設(shè)置。

4.熟悉自動(dòng)布局和手動(dòng)布局的操作。

5.熟悉元件放置、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、刪除等操作。

5.2實(shí)瞼內(nèi)容

結(jié)合以下兩個(gè)電路布局設(shè)計(jì)，練習(xí)實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹械南嚓P(guān)指令操作及參數(shù)設(shè)置。

1.單片機(jī)系統(tǒng)PCB的布局設(shè)計(jì)。

2.LED顯示電路的布局設(shè)計(jì)。

第九部分印制電路板的布線（3學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，PCB布線可分為單面布線、雙面布線和

多層布線。布線的方式有自動(dòng)布線和交互式布線兩種。在PCB上布通所有導(dǎo)線,

建立電路所需的所有電氣連接前提下盡量做到：走線長(zhǎng)度盡量短而直，以保證

電氣信號(hào)的完整性；走線中盡量少使用過(guò)孔；走線寬度要盡量寬；輸入、輸出

端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾，必要時(shí)應(yīng)加地線隔離；相鄰電

路板工作層之間的布線要互相垂直，平行則容易產(chǎn)生耦合。

本部分重點(diǎn)

PCB的自動(dòng)布線、PCB的手動(dòng)布線。

15

本部分難點(diǎn)

設(shè)置PCB自動(dòng)布線的規(guī)則、設(shè)置PCB自動(dòng)布線的策略。

教學(xué)內(nèi)容

1電路板的自動(dòng)布線

設(shè)置PCB自動(dòng)布線的規(guī)則、設(shè)置PCB自動(dòng)布線的策略、電路板自動(dòng)布線的

操作過(guò)程。

2電路板手動(dòng)布線

拆除布線、手動(dòng)布線等操作指令的使用。

3添加安裝孔

為電路板添加安裝孔的操作練習(xí)。

4覆銅和補(bǔ)淚滴

執(zhí)行覆銅命令、設(shè)置覆銅屬性、放置覆銅、補(bǔ)淚滴。

5實(shí)驗(yàn)九：印制電路板的布線

5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉設(shè)置PCB自動(dòng)布線規(guī)則。

2.熟悉PCB板的自動(dòng)布線和手動(dòng)布線操作。

3.熟悉PCB板覆銅和補(bǔ)淚滴操作。

5.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.設(shè)置PCB自動(dòng)布線規(guī)則。

2.自動(dòng)布線及手工調(diào)整布線。

3.添加淚滴。

4.放置覆銅。

5.3D預(yù)覽。

第十部分電路板的后期制作（3學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

熟悉PCB板不同類型文件生成和輸出的操作方法，包括報(bào)表文件、PCB文

件和PCB制造文件等，學(xué)會(huì)進(jìn)行各種文件的整理和匯總。

本部分重點(diǎn)

電路板的測(cè)量、DRC檢測(cè)、電路板的報(bào)表輸出、PCB文件輸出。

本部分難點(diǎn)

在線DRC和批處理DRC、對(duì)未布線的PCB文件執(zhí)行批處理DRC、對(duì)已布線完

畢的PCB文件執(zhí)行批處理DRCO

教學(xué)內(nèi)容

1電路板的測(cè)量

熟悉Report菜單中關(guān)于測(cè)量指令的使用。

16

2設(shè)計(jì)規(guī)則檢查

在線DRC和批處理DRC、對(duì)未布線的PCB文件執(zhí)行批處理DRC、對(duì)已布線完

畢的PCB文件執(zhí)行批處理DRCO

3輸出電路板相關(guān)報(bào)表

PCB圖的網(wǎng)絡(luò)表文件、PCB的信息報(bào)表、元件清單、簡(jiǎn)略元件清單、網(wǎng)絡(luò)表

狀態(tài)報(bào)表。

4印制電路板圖的打印輸出

打印PCB文件、打印報(bào)表文件、生成GERBER文件。

5實(shí)驗(yàn)十：PCB板文件揄出操作

5.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉印制電路板的打印輸出。

2.熟悉PCB各種報(bào)表輸出。

5.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。

2.PCB圖的網(wǎng)絡(luò)表文件。

3.印制電路板圖的打印輸出。

4.PCB元件清單。

5.網(wǎng)絡(luò)表狀態(tài)報(bào)告。

第十一部分創(chuàng)建元件庫(kù)及元件封裝（2學(xué)時(shí)）

教學(xué)目標(biāo)

熟悉原理圖元件庫(kù)的創(chuàng)建及PCB元件封裝庫(kù)的創(chuàng)建。

本部分重點(diǎn)

創(chuàng)建原理圖元件庫(kù)、創(chuàng)建PCB元件封裝庫(kù)。