电子电路设计与制作(第2版)(教学大纲)-课程标准-.doc

《电子电路设计与制作 》教学大纲
1．课程中文名称：电子电路设计与制作
2．课程代码：
3．课程类别：实践教学环节
4．课程性质：必修课
5．课程属性：独立设课
6．电子技术课程理论课总学时:256 总学分：16
电子电路设计与制作学时：3周 课程设计学分：3
7．适用专业：电子信息类各专业
8．先修课程：电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、PCB电路设计
一、课程设计简介
实验课、课程设计、毕业设计是大学阶段既相互联系又相互区别的三大实践性教学环节。实验课是着眼于实验验证课程的基本理论，培养学生的初步实验技能；毕业设计是针对本专业的要求所进行的全面的综合训练；而课程设计则是针对某几门课程构成的课程群的要求，对学生进行综合性训练，培养学生运用课程群中所学到的理论学以致用，独立地解决实际问题。电子电路设计与制作是电子信息类各专业必不可少的重要实践环节，它包括设计方案的选择、设计方案的论证、方案的电路原理图设计、印制板电路（即PCB）设计、元器件的选型、元器件在PCB板上的安装与焊接，电路的调试，撰写设计报告等实践内容。电子电路设计与制作的全过程是以学生自学为主，实践操作为主，教师的讲授、指导、讨论和研究相结合为辅的方式进行，着重就设计题目的要求对设计思路、设计方案的形成、电路调试和参数测量等展开讨论。
由指导教师下达设计任务书（学生自选题目需要通过指导教师和教研室共同审核批准），讲解示范的案例，指导学生各自对自己考虑到的多种可行的设计方案进行比较，选择其中的最佳方案并进行论证，制作出满足设计要求的电子产品，撰写设计报告。 需要注意是，设计方案的原理图须经Proteus软件仿真确信无误后，才能进行印刷电路图的制作，硬件电路的制作，以避免造成覆铜板、元器件等材料的浪费。电路系统经反复调试，完全达到（或超过）设计要求后，再完善设计报告。设计的整个过程在创新实验室或电子工艺实验室中完成。
二、电子电路设计与制作的教学目标与基本要求
教学目标：
1、通过课程设计巩固、深化和扩展学生的理论知识，提高综合运用知识的能力，逐步提升从事工程设计的能力。
2、注重培养学生正确的工程设计思想，掌握工程设计的思路、内容、步骤和方法。使学生能根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过设计、安装、焊接、调试等实践过程，使电子产品达到设计任务书中要求的性能指标的能力。
3、为后续的毕业设计打好基础。课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐转向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解工程设计的程序和实施方法；通过课程设计的训练，可以给毕业设计提供坚实的铺垫。
4、培养学生获取信息和综合处理信息的能力，文字和语言表达能力以及协调工作能力。课程设计报告的撰写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术文件打下基础。
5、提高学生运用所学的理论知识和技能解决实际问题的能力及其基本工程素质。
基本要求：
1、能够根据设计任务和指标要求，综合运用电路分析、电子技术课程中所学到的理论知识与实践操作技能独立完成一个设计课题的工程设计能力。
2、会根据课题需要选择参考书籍，查阅手册、图表等有关文献资料。能独立思考、深入钻研课程设计中所遇到的问题，培养自己分析问韪、解决问题的能力。
3、熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用所需型号器件的原则。
4、学会电子电路的安装、焊接与调试技能，掌握常用仪器设备的正确使用方法。利用“观察、判断、实验、再判断”的基本方法，解决设计与制作过程中出现的新问题。
5、学会撰写课程设计报告。
6、通过课程设计，逐步形成严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风和科学态度，培养学生的生产观点、经济观点和全局观点。要求学生在设计过程中，坚持勤俭节约的原则，从现有条件出发，力争少损坏元件。
7、在课程设计过程中，要做到爱护公物、遵守纪律、团结协作、注意安全。
三、本课程设计的基本理论与基本技能
1、基本技能: 电子元器件的选型与识别技能、Proter DXP 2004电路设计与仿真技能、焊接技能、电路元器件的安装与调试技能、常用电子测量仪器的选用与测试技能。
2、电子技术设计环节的基本理论：低频电子线路的基础理论、数字逻辑电路的基础理论、电路原理图设计与PCB电路设计理论、焊接技术、电路元器件的安装与调试技术、常用电子测量仪器的选用与测试技术。
四、课程设计的方法、特点与基本要求
电子电路设计与制作环节的特点：
1、掌握以下模拟电子线路或数字逻辑电路某一核心内容（或其它相关内容）进行难度适中的电路设计工作：
（1）模拟电路部分：晶体管放大器的设计、场效应管电路的设计、功率放大器的设计、差分放大电路的应用设计、集成运放电路的应用设计、稳压电源的设计等。
（2）数字逻辑电路部分：中规模组合逻辑电路的应用设计、中小规模时序逻辑电路的应用设计、半导体存储器和可编程器件的应用设计、脉冲波形电路的应用设计和数模及模数转换器件的应用设计等。
2、通过电子电路设计实践环节，掌握设计工作的方案比较、设计和论证，能进行电路参数的分析和计算，掌握电路设计中仪器的使用与测量方法、测试数据及测试结果的分析。
3、掌握撰写科学技术论文的内容和方法，培养严谨的作风和科学的态度。
基本要求：
1．掌握常用电阻、电容、二极管、三极管和集成电路的命名方法、图形符号、选用、质量好坏判别和代用；电感、变压器和开关及接插件的识别和选用。了解当前市场常用电子元器件的流行和发展趋势。
2．掌握印制电路板（即PCB）的设计和制作，并能利用Altium Designer10.0(或Proter DXP 2004)、Proteus等软件进行分析、设计和仿真。
3．掌握焊接技术的基本知识、常用焊接工具的使用、焊接材料的选择、手工焊接技艺和焊接质量的检查，了解工业生产中电子产品的先进焊接技术。
4．掌握常用电子测量仪器与测试方法（如数字万用表、函数信号发生器、示波器、半导体管特性图示仪、频率特性测试仪等仪器的使用与测量），掌握测量误差的分析和数据的处理。
五、主要仪器设备
0～30V直流稳压电源、 双踪示波器、函数信号发生器、逻辑电平开关、逻辑电平显示器、数字万用表、交流毫伏表、直流毫安表、直流微安表、频率特性测试仪等。
六、 课程设计的参考题目
（注意：学生自选题目需要通过指导教师和教研室共同审核批准，自选题目的技术要求、功能要求、工艺要求不能低于参考题目的要求）
1 、低功耗多功能数字时钟的设计； 2 、自动复位数字频率计的设计；
3 、多量程数字电压表的设计； 4 、基于 FPGA的函数信号发生器的设计；
5 、多路数据采集系统的设计 6 、红外线探测数字转速表的设计；
7 、车速数字监测、超限报警装置的设计； 8 、出租车计费器的设计；
9 、基于FPGA的交通信号灯控制器的设计； 10、频率合成器的设计；
11、低成本数字温控器的设计； 12、数控避障小车的设计；
13、程控滤波器的设计； 14、居家不间断太阳能供电控制器的设计；
15、高效率开关型稳压电源的设计； 16、数控自动进给装置的设计；
17、电冰箱控制器的设计； 18、简易心电图仪的设计；
19、高保真度音频功率放大器的设计；20、医院住院病人“呼喊”器的设计；
21、多功能防盗报警器的设计； 22、环境监测超限报警器的设计
23、流量测量仪的设计； 24、数控节能灯的设计
25、低功耗电子镇流器的设计
七、课程设计报告要求
设计报告不少于1.5万字，A4版面（每面按1.5千字计算），统一复印封面和课程设计任务书。
（1）封面
封面应包含题目、专业、班级名称、学生姓名、日期等相关信息。除封面外，其他地方不得出现学生名称等信息。
（2）摘要
摘要要求在400字以内。主要包括采用方案、实现的方法、实现的功能及特点、水平。摘要单独一页。
（3）目录。可用2～3级目录结构。
（4）正文：正文应包含表1中所列出的每一个项目的内容。一般可按章节结构来撰写。
第1章 方案设计与论证
包含方案的比较、方案的正确性和方案的优良程度。方案的比较指对三个（或三个以上）的实现方案进行明确的比较，并且对各个方案利弊有较充分的说明。正确性是指设计的方案和电路正确合理。优良程度是指方案优秀，或有特色。在方案比较中，提出的方案只需要框图（即功能模块级），并说明每一个方案所具有的优点和缺点，然后说明本设计所采用的方案，为什么采用此方案。设计的正确性和优良程度主要是对采用的方案评价。在原理框图的基础上，应进行单元电路设计、说明。单元电路原理图剪贴到相应的说明部分。
第2章 数据计算
数据计算要求完整、准确。对方案论证与设计中的单元电路参数进行必要的分析、计算。标明每个元、器件的参数，选择的依据，能否达到设计指标的评价。对于定量测量系统，需要进行误差分配和误差分析，确保电路能达到设计指标要求。
第3章 电路原理图
电路原理图要保证完整性，即系统中各部分电路完整。电路原理图要规范、清晰、工整、合乎标准，最好用Altium Designer10.0(或Proter DXP 2004)等CAD软件绘制。
撰写设计报告时，第1～3章相关部分也可以合起来撰写，至少单元电路原理图要插入到相关说明的部分，最后还需附上一张或多张电路原理图构成的电路原理总图。比较好的方法是方案分析与选择作为一章，具体实现的各模块单元电路说明、分析和计算作为一章，相应图表粘贴于合适位置，最后附上电路原理总图。
第4章 测试方法与数据
1.测试方法：列出测试什么项目、怎么测试。必要时，应画出仪器、仪表的连接图，指明测试条件，即测试点选择原则。
2.列出所用的测试仪器的名称、型号和规格，若可能的话还应标出生产厂家的名称。正确选择测试仪器是保证得到可靠的测试结果的条件之一。
3.测试数据：根据测试方法及测试项目进行测试，列表记录测试结果。测试数据力求反映整个工作范围。
第5章 结果分析
根据设计要求及实际测量结果分析，得出相应的评价（结论）。必要时可列表说明，分析后的结论不可缺少。结果分析应包括对作品的评估、存在的问题，产生问题的原因以及解决的办法等。
八、考核方式与成绩评定标准
本课程为工科专业的必修科目，学生按要求上交设计实物和课程设计报告。教师对学生的实践动手能力、实际制作完成情况、课程设计报告等方面进行综合评分。其中，实际制作完成情况，占70%；设计报告占20%；平时考核占10%。并将实物和总结报告按要求装订好送交教研室存档。设计报告的评分参照“全国大学生电子设计竞赛”设计报告的评分表（如表1所列）。从表1知，设计报告不能缺项，主要从方案的设计上论证、理论计算、电路图及设计文件、测试方法及数据、结果分析及设计报告的工整性等方面来评价。
表1 设计报告评分标准表
项 目
内 容
满分
评分
备注

方案的设计与论证
（28分）
方案比较
8

正确性
12

优良程度
8

理论计算
（28分）
完成程度
16

正确性
12

电路图及设计文件
（12分）
完整性
8

规范程度
4

测试方法与测试数据（18分）
测试方法的正确性
8

数据的完整性
8

测试仪器的名称及型号
2

结果分析（8分）

8

设计报告的工整性
（6分）

6

总 分

100

九、教材及主要参考资料
教材：《电子产品的设计与制作》 梅开乡 北京理工大学出版社 2010、1、
参考书：
《电子线路设计•实验•测试》（第二版） 谢自美 华中科技大学出版社
《电子电路设计与制作》 彭介华 高等教育出版社
《现代电子技术实践课程指导》 谢云、易波 机械工业出版社
《电子技术实验与课程设计》 蔡忠法 浙江大学出版社
执笔人： 审核人： 批准人：
审定日期：

附： 《电子电路设计与制作任务书》举例
一、题目: 一款低成本低功耗数字钟的设计与制作。
二、教学目的:
1、巩固和加深学生对模拟电子技术，数字电子技术等课程基本知识的理解, 综合运用课程中所学到的理论知识去独立完成本设计课题。
2、针对设计任务的要求，学会查阅手册和文献资料，培养学生独立分析解决实际问题的能力。
3、通过对设计任务中“功能要求、技术要求、工艺要求”的分析，比较并选择最佳方案，对最佳方案进行论证，计算和选用元器件。通过电路组装，调试和检测环节，完善设计方案并掌握电路的分析方法和设计方法。
4、熟悉常用电子元、器件的类型和特性，并掌握合理选型的原则。
5、掌握运用Altium Designer10.0(或Proter DXP 2004)来设计电路原理图、PCB图的方法，学会电路的安装与调试。
6、掌握常用电子仪器、仪表的使用方法，学会电路整机指标的测试方法。
三、设计要求
1、数字钟的功能要求：以数字形式醒目显示时、分、秒的时间，小时计时要求为“满12进1”，分和秒的计时要求为“满60进1”，有时间校准功能。
2、技术参数要求：
(1)24小时的计时误差小于0.5秒;
(2)十位显示有灭零功能，整机工作电流低于150 mA。
(3) 整机制作成本低于25元。
3、制作实物的工艺要求（评分占70%）：
（1） 重量较大的元、器件，安装时应留足固定支架的空间，或装在底板上，对一些发热元、器件应考虑散热的方法，热敏元件应远离发热元件。
（2）在印制板上应留出定位孔及固定支架所占用的位置。
（3）按照电路的信号流程来安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持方向一致。元、器件之间的连线应尽可能 缩短，以减少它们间的分布参数和相互间的电磁干扰。
（4） 焊点大小适中、呈锥状、美观、结实、光亮、无虚焊，对某些电位差较大的元、器件或导线，应加大它们之间的距离，以避免放电引出意外短路，带高电压的元、器件应尽量布置在调试时手不易触及到的地方。
（5） 对可调元、器件的布局应考虑到整机的结构要求，其位置布局应方便于调整操作。
（6） 印制导线的拐角应弯成圆角或450角，直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。
（7）电路中的输入及输出印制导线应尽量避免相邻平行，以免发生干扰，在这些导线之间的空间最好安装一根隔离线接地。
四、设计报告（评分占20%）：
1、设计报告不少于1万字，A4版面，统一复印封面和任务书
（1）封面、实训任务书；
（2）设计报告目录及摘要；
（3）数字钟的功能及原理论述；
（4）各单元电路的功能、原理，元、器件的选择；
（5）测试结果分析；
（6）课程设计小结；
（7）附录----参考文献。
2、需要提交设计图纸内容及张数
（1）数字钟的组成框图（1张）；
（2）电路原理总图（包括“1HZ”信号源、“满60进1”的秒计数电路、“满 60进1”分计数电路、“满12进1”的小时计数电路、时间校准电路、电源电路等）（1张）；
（3）数字钟的PCB图（1张）；
（4）在Proteus平台上，数字钟测试图（1张），包括各节点的测试结果显示及分析。
五、时间安排(共3周)：
第1周：针对设计任务的要求，查阅文献资料和手册，撰写设计方案；完成电原理图与PCB图设计；
第2周：多功能数字钟的安装、焊接与调试；故障疹断、故障排除；
第3周：故障疹断、故障排除， 制作实物验收评分；完善设计报告。
六、 主要设备及器件:
数字电路实验箱、数字万用表、标准时钟、双踪数字示波器等。

“ 一款低成本低功耗数字钟的设计与制作”可提供的元、器件
序号
材料名称
型号/规格
单位
数量
参考单价
金额
备注
1
共阴高亮数码管
5011
片
6
￥1.50

2
计数器/译码器
CD4033
片
6
￥1.50

3
15级分频器
CD4060
片
1
￥1.50

4
双BCD加计数器
CD4518
片
1
￥1.50

5
四2输入与门
CD4081
片
1
￥1.50

6
晶体振荡器
32768HZ
个
1
￥1.00

7
16脚DIP芯片座
DIP--16p
只
8
￥0.20

8
14脚DIP芯片座
DIP--14p
只
1
￥0.30

9
三极管
9013
只
3
￥0.10

10
电阻
360Ω/1W
只
6
￥0.03

11
电阻
470Ω/0.5W
只
2
￥0.02

12
电阻
10KΩ/0.5W
只
3
￥0.02

13
电阻
2MΩ/0.5W
只
1
￥0.02

14
瓷片电容
104
只
2
￥0.02

15
半可变电容器
5至20PF
只
1
￥0.42

16
自锁开关
6×6×8(mm)
个
1
￥0.14

17
按扭开关
6×6×8(mm)
个
2
￥0.20

18
瓷片电容
30PF
只
1

19
USB插座（母座）

个
1
￥0.40

申请教师（签字）：
教务领导审批（签字）：
日期：

11