《电路仿真与PCB设计》教学大纲 课程编号：30202320 课程性质：选修 课程名称：电路仿真与PCB设计 学时/学分：32/2 英文名称：Circuit simulate and PCB design考核方式： 闭卷笔试 选用教材： 《Protel DXP电路原理图与PCB 大纲执笔人： 晋崇九 设计》第1版 郝文化 机械工业出版社 先修课程： 《VHDL语言设计》、《计算机原 大纲审核人：专业教学指导组 理》、《单片机》、《嵌入式系统驱动 开发与移植》、《嵌入式经典实验 等 适用专业：测控技术与仪器 一、课程目标 课程具体目标为： 1.能解释电路仿真与设计密切相关的概念、性质、设计工具、设计方法及PCB 设计方案选择，BOM精确提交，网络表核对，PCB导入与更新，PCB布局 与布线，DC,Gerber文件制作与提交，工艺文件正确书写，PCB产品化应 用相关专业术语。 2.能利用板层堆叠基本概念和阻抗计算理论分析解决实际高速PCB设计，装 配与调试中的复杂工程问题，用于超高速模拟数字混合测量电路的分析和 模型建立，并对阻抗分析结果进行评价。 3.能分析高速PCB的设计要求，结合BGA和SMD以及少数直插元件混合焊 接工艺的特殊要求，正确选择板层堆叠，合理设置层顺序；对于DD3以 及EMAC合理计算阻抗，对Layout提出SI要求：最终设计出高质量PCB。 在电路仿真应用领域，重点讲解Xlix的V7系列FPGA仿真先进技术和实 战技巧，达到能在实际超高速电路仿真与设计工作中熟练掌握与应用EDA 技术，并且能在学术和科研方面做出贡献。 4. 能正确分析和描述典型PCB装配工艺。 5.能根据高频电路理论（包括微带、模拟数字混合系统），解决高频模拟数字 混合电路设计复杂工程问题，能够基于模拟数字混合设计原理，采用现代 科学方法对高频电路领域的复杂测试计量及控制问题进行研究，能设计高
《电路仿真与 PCB 设计》教学大纲 课程编号： 30202320 课程性质： 选修 课程名称： 电路仿真与 PCB 设计 学时/学分： 32/2 英文名称： Circuit simulate and PCB design 考核方式： 闭卷笔试 选用教材： 《Protel DXP 电路原理图与 PCB 设计》第 1 版 郝文化 机械工业出版社 大纲执笔人： 晋崇九 先修课程： 《VHDL 语言设计》、《计算机原 理》、《单片机》、《嵌入式系统驱动 开发与移植》、《嵌入式经典实验》 等 大纲审核人： 专业教学指导组 适用专业： 测控技术与仪器 一、课程目标 课程具体目标为： 1. 能解释电路仿真与设计密切相关的概念、性质、设计工具、设计方法及 PCB 设计方案选择，BOM 精确提交，网络表核对，PCB 导入与更新，PCB 布局 与布线，DRC，Gerber 文件制作与提交，工艺文件正确书写，PCB 产品化应 用相关专业术语。 2. 能利用板层堆叠基本概念和阻抗计算理论分析解决实际高速 PCB 设计，装 配与调试中的复杂工程问题，用于超高速模拟数字混合测量电路的分析和 模型建立，并对阻抗分析结果进行评价。 3. 能分析高速 PCB 的设计要求，结合 BGA 和 SMD 以及少数直插元件混合焊 接工艺的特殊要求，正确选择板层堆叠，合理设置层顺序；对于 DDR3 以 及 EMAC 合理计算阻抗，对 Layout 提出 SI 要求；最终设计出高质量 PCB。 在电路仿真应用领域，重点讲解 Xilinx 的 V7 系列 FPGA 仿真先进技术和实 战技巧，达到能在实际超高速电路仿真与设计工作中熟练掌握与应用 EDA 技术，并且能在学术和科研方面做出贡献。 4. 能正确分析和描述典型 PCB 装配工艺。 5. 能根据高频电路理论（包括微带、模拟数字混合系统），解决高频模拟数字 混合电路设计复杂工程问题，能够基于模拟数字混合设计原理，采用现代 科学方法对高频电路领域的复杂测试计量及控制问题进行研究，能设计高
速模拟数字混合信号采集实验，对实验数据进行分析与解释，得到合理有 效的结论。 6.能解释和应用阻抗计算、信号反射、EMC等概念。 7.能解释VDS和SD1信号高速传输方法，解决超长距离、高带宽信号传输方 面的一般工程问题。 8.能解释盲孔、埋孔、通孔工艺的本质区别，适用场合，经济性，可靠性等 基本工艺问题。 9.能在设计或选择超高速模拟数字混合电路时，综合考虑电路仿真、S引、EMC、 环境适应性等方面的要求，使用现代电子测量工具：能够针对超高速模拟 数字混合电路工程领域复杂测试计量及控制问题，开发与选用恰当的技术、 资源及现代工具对问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性。 二、教学内容 第一章Protel DXP简介（支撑课程目标1） 1.Protel DXP的新特性 讲解本课程学习内容，学习方法，学习难点和重点以及成绩评定方式。 讲解PCB概念，结合专业发展方向，详细论述PCB在电路设计中的重要地位， 强调软件和硬件仿真在P心B设计中重要作用，举例说明仿真技术的应用领域，仿 真技术使用方法，增强学生对仿真技术在PCB设计中的重视程度。 讲解Protel DXP的新特性，对比Layout专用EDA特点和适用场合。 2.Protel DXP系统要求 讲解安装所需要的0S以及计算机最低配置要求，。 3.Protel DXP的安装 讲解软件安装，重点讲解安装版本以及补丁安装过程 4.Protel DXP的项目组织 讲解各种Layout软件通用设计流程以及各自项目组织方式，重点讲解Protel DXP和Cadence项目组织。要求学生下载并安装Cadence。 5.小结 总计基本概念，串讲Layout设计流程和各种EDA特点。 6.习题 布置学生对比Protel DXP和Cadence的区别和联系.学握PCB的基本生产工艺。 第二章原理图基础与编辑界面（支撑课程目标1、2） 1.原理图的作用 讲解原理图概念，重点讲解原理图在现代PCB设计中的重要作用 2.原理图基本实体
速模拟数字混合信号采集实验，对实验数据进行分析与解释，得到合理有 效的结论。 6. 能解释和应用阻抗计算、信号反射、EMC 等概念。 7. 能解释 LVDS 和 SDI 信号高速传输方法，解决超长距离、高带宽信号传输方 面的一般工程问题。 8. 能解释盲孔、埋孔、通孔工艺的本质区别，适用场合，经济性，可靠性等 基本工艺问题。 9. 能在设计或选择超高速模拟数字混合电路时，综合考虑电路仿真、SI、EMC、 环境适应性等方面的要求，使用现代电子测量工具：能够针对超高速模拟 数字混合电路工程领域复杂测试计量及控制问题，开发与选用恰当的技术、 资源及现代工具对问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性。 二、教学内容 第一章 Protel DXP 简介（支撑课程目标 1） 1. Protel DXP 的新特性 讲解本课程学习内容，学习方法，学习难点和重点以及成绩评定方式。 讲解 PCB概念，结合专业发展方向，详细论述 PCB在电路设计中的重要地位， 强调软件和硬件仿真在 PCB 设计中重要作用，举例说明仿真技术的应用领域，仿 真技术使用方法，增强学生对仿真技术在 PCB 设计中的重视程度。 讲解 Protel DXP 的新特性，对比 Layout 专用 EDA 特点和适用场合。 2. Protel DXP 系统要求 讲解安装所需要的 OS 以及计算机最低配置要求，。 3. Protel DXP 的安装 讲解软件安装，重点讲解安装版本以及补丁安装过程。 4. Protel DXP 的项目组织 讲解各种 Layout 软件通用设计流程以及各自项目组织方式，重点讲解 Protel DXP 和 Cadence 项目组织。要求学生下载并安装 Cadence。 5. 小结 总计基本概念，串讲 Layout 设计流程和各种 EDA 特点。 6. 习题 布置学生对比 Protel DXP 和 Cadence 的区别和联系。掌握 PCB 的基本生产工艺。 第二章 原理图基础与编辑界面（支撑课程目标 1、2） 1. 原理图的作用 讲解原理图概念，重点讲解原理图在现代 PCB 设计中的重要作用。 2. 原理图基本实体
讲解原理图主要实体，重点讲解元件及其重要作用。 3.新建和打开设计项目 讲解原理图设计流程，举例说明原理图项目的创建及设计步骤。 4.认识Protel DXP的工作空间 讲解每个工作空间重要特点以及各个工作空间的相互协同工作机制。 5.小结 以原理图为核心，围绕项目组织，说明Layout设计流程，重点讲解每 个实体特点和作用。 6.习题 新建PCB设计项目，并且熟练使用各种工作空间。 第三章绘制一张简单原理图（支撑课程目标3、4、9） 1.二极管显示板 讲解绘制原理图步骤，重点讲解元件库工作空间的操作方法。 2.新建项目和原理图 新建一个PCB项目，重点讲解如何添加必要元件库。 3.窗口的缩放与浏览 重点讲解窗口缩放与浏览的操作方法 4.元件的放置 讲解当前库概念，举例说明如何查找、添加元件。 5.调整元件位置 细致讲解使用菜单和鼠标对元件进行位置调整。 6。电气连接 讲解电气连接概念及其重要作用，重点说明每个实体电气热点和连 接方法。 7.连接原理图 讲解原理图元件电气连接常用方法，重点讲解网络标号在电气连接 中重要作用及容易出现的问题，并且举例说明各个实体电气连接方法。 8.选择和筛选 讲解选择和筛选重要作用以及操作方法，重点举例说明选择和筛选 在大型项目设计中高效率的设计技巧。 9.对原理图实体进行编辑 讲解原理图实体属性的各种编辑方法，举例说明元件标号的修改以 及全局批量编辑实体属性方法。 10.小结
讲解原理图主要实体，重点讲解元件及其重要作用。 3. 新建和打开设计项目 讲解原理图设计流程，举例说明原理图项目的创建及设计步骤。 4. 认识 Protel DXP 的工作空间 讲解每个工作空间重要特点以及各个工作空间的相互协同工作机制。 5. 小结 以原理图为核心，围绕项目组织，说明 Layout 设计流程，重点讲解每 个实体特点和作用。 6. 习题 新建 PCB 设计项目，并且熟练使用各种工作空间。 第三章 绘制一张简单原理图（支撑课程目标 3、4、9） 1. 二极管显示板。 讲解绘制原理图步骤，重点讲解元件库工作空间的操作方法。 2. 新建项目和原理图 新建一个 PCB 项目，重点讲解如何添加必要元件库。 3. 窗口的缩放与浏览 重点讲解窗口缩放与浏览的操作方法。 4. 元件的放置 讲解当前库概念，举例说明如何查找、添加元件。 5. 调整元件位置 细致讲解使用菜单和鼠标对元件进行位置调整。 6. 电气连接 讲解电气连接概念及其重要作用，重点说明每个实体电气热点和连 接方法。 7. 连接原理图 讲解原理图元件电气连接常用方法，重点讲解网络标号在电气连接 中重要作用及容易出现的问题，并且举例说明各个实体电气连接方法。 8. 选择和筛选 讲解选择和筛选重要作用以及操作方法，重点举例说明选择和筛选 在大型项目设计中高效率的设计技巧。 9. 对原理图实体进行编辑 讲解原理图实体属性的各种编辑方法，举例说明元件标号的修改以 及全局批量编辑实体属性方法。 10. 小结
重点以元件为核心，以电气连接为手段，讲解原理图设计流程，全 面细致说明各种原理图设计方法的使用和注意事项。 11.习题 以二极管显示电路为设计目标，完成原理图设计。 第四章绘制层次原理图（支撑课程目标1、2、5、6、7） 1.范例z80处理器 讲解Z80处理器历史以及单板机系统结构，重点讲解层次原理图概 2.绘制层次原理图 讲解层次原理图主要实体，举例说明层次原理图设计一般流程以 及操作步骤。 3.层次原理图网络识别符 讲解层次原理图网络识别符概念及其意义，举例说明各种EDA中不 同原理图之间网络相互连接的方法。 4.层次原理图的连接方式 讲解层次原理图的连接方式，重点说明全局和局部作用域的重要区 别，举例说明各种DA层次原理图连接方式的区别和联系。 5.多通道设计 以AT&T程控交换机为例讲解多通道设计的通用方法以及元件命名 方式。 6.小结 总结原理图设计一般流程，层次原理图和多通道设计重点注意事项 7.习题 新建层次原理图，并且完成Z80处理器项目设计。 第五章原理图高级应用（支撑课程目标2、4） 1.网格的作用 讲解原理图中各种网格概念和作用，举例说明各种EDA中原理图网 格使用方法及重要辅助作用。 2.多种常用编辑方法 讲解原理图中多种常用编辑方法的重要作用，举例说明高效项目设 计中各种编辑方法的作用。 3.List面板与Query语言 讲解List面板与Query语言，重点讲解Query语言语法规范，举 例说明在List面板中使用Query语言完成原理图设计中各种需求
重点以元件为核心，以电气连接为手段，讲解原理图设计流程，全 面细致说明各种原理图设计方法的使用和注意事项。 11. 习题 以二极管显示电路为设计目标，完成原理图设计。 第四章 绘制层次原理图（支撑课程目标 1、2、5、6、7） 1. 范例 Z80 处理器 讲解 Z80 处理器历史以及单板机系统结构，重点讲解层次原理图概 念。 2. 绘制层次原理图 讲解层次原理图主要实体，举例说明层次原理图设计一般流程以 及操作步骤。 3. 层次原理图网络识别符 讲解层次原理图网络识别符概念及其意义，举例说明各种 EDA 中不 同原理图之间网络相互连接的方法。 4. 层次原理图的连接方式 讲解层次原理图的连接方式，重点说明全局和局部作用域的重要区 别，举例说明各种 EDA 层次原理图连接方式的区别和联系。 5. 多通道设计 以 AT&T 程控交换机为例讲解多通道设计的通用方法以及元件命名 方式。 6. 小结 总结原理图设计一般流程，层次原理图和多通道设计重点注意事项。 7. 习题 新建层次原理图，并且完成 Z80 处理器项目设计。 第五章 原理图高级应用（支撑课程目标 2、4） 1. 网格的作用 讲解原理图中各种网格概念和作用，举例说明各种 EDA 中原理图网 格使用方法及重要辅助作用。 2. 多种常用编辑方法 讲解原理图中多种常用编辑方法的重要作用，举例说明高效项目设 计中各种编辑方法的作用。 3. List 面板与 Query 语言 讲解 List 面板与 Query 语言，重点讲解 Query 语言语法规范，举 例说明在 List 面板中使用 Query 语言完成原理图设计中各种需求
4.特殊原理图实体 讲解原理图特殊原理图实体，重点讲解特殊原理图实体与参与电气 连接实体的区别以及相互配合功能。 5.原理图环境参数设置 重点讲解原理图环境参数设置的重要意义，举例说明Layout中如 何设置原理图环境参数。 6。原理图文档参数与图样模板 讲解原理图文档参数与图样模板，举例说明如何修改相关原理图参 数。 7.自制所需的元件 重点讲解自制所需的元件重要性和必要性，举例说明各种DA中元 件绘制步骤以及重要检查功能。 8.元件重命名 讲解元件重命名的重要性和必要性，举例说明各种EDA中如何实现 元件重命名。 9.电气规则检查 讲解电气规则检查的重要性和必要性，举例说明各种ED中如何实 现电气规则检查 10.参数管理器 讲解参数管理器如何使用，举例说明各种DA中原理图参数使用方 法。 11.产生报告和网表 讲解如何在原理图中产生报告和网表，举例说明各种报告和网表的 组成和实际意义。 12.小结 总结如何高效设计原理图，并且如何产生必要的报告文件。 13.习题 以Z80项目为例，练习使用网格、参数、设计报告的使用方法， 第六章PCB设计基础（支撑课程目标3、5、8、9） 1.认识印刷电路板 讲解PCB概念，重点讲解PCB工艺参数，举例说明PCB板层堆叠组 成以及如何进行板层堆叠设置。 2.PCB基本实体 讲解PCB基本实体概念，重点讲解VIA对工艺重要决定作用
4. 特殊原理图实体 讲解原理图特殊原理图实体，重点讲解特殊原理图实体与参与电气 连接实体的区别以及相互配合功能。 5. 原理图环境参数设置 重点讲解原理图环境参数设置的重要意义，举例说明 Layout 中如 何设置原理图环境参数。 6. 原理图文档参数与图样模板 讲解原理图文档参数与图样模板，举例说明如何修改相关原理图参 数。 7. 自制所需的元件 重点讲解自制所需的元件重要性和必要性，举例说明各种 EDA 中元 件绘制步骤以及重要检查功能。 8. 元件重命名 讲解元件重命名的重要性和必要性，举例说明各种 EDA 中如何实现 元件重命名。 9. 电气规则检查 讲解电气规则检查的重要性和必要性，举例说明各种 EDA 中如何实 现电气规则检查。 10. 参数管理器 讲解参数管理器如何使用，举例说明各种 EDA 中原理图参数使用方 法。 11. 产生报告和网表 讲解如何在原理图中产生报告和网表，举例说明各种报告和网表的 组成和实际意义。 12. 小结 总结如何高效设计原理图，并且如何产生必要的报告文件。 13. 习题 以 Z80 项目为例，练习使用网格、参数、设计报告的使用方法。 第六章 PCB 设计基础（支撑课程目标 3、5、8、9） 1. 认识印刷电路板 讲解 PCB 概念，重点讲解 PCB 工艺参数，举例说明 PCB 板层堆叠组 成以及如何进行板层堆叠设置。 2. PCB 基本实体 讲解 PCB 基本实体概念，重点讲解 VIA 对工艺重要决定作用