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如何快速入门电子CAD技术

发表时间:2017-1-1  作者:刘昆山  浏览次数:1122  
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大家好,我是江西冶金职业技术学院的刘昆山老师,从本文开始,将推出《电子CAD》技术快速入门系列文章。我从事《电子CAD》教学将近十年了,总结了一条快速入门的方法,现在分享给大家。如果您能按照我设计的理论实践一体化教学步骤学习,我可以保证您能快速学会电子CAD技术。

一、什么是电子CAD技术

CAD是Computer Aided Design是英文缩写,中文意思是计算机辅助设计,即是利用计算机及图形设备帮助设计人员进行设计工作。那么电子CAD的基本含义则是使用计算机来完成电子线路的设计过程,包括电路原理图的编辑、电路功能仿真、PCBPrinted Circuit Board的缩写,中文意思是印刷电路板)的设计等。其中电路原理图的绘制解决了电路的逻辑连接,电路仿真解决了电路功能的正确性, PCB的设计解决了电路元器件靠PCB上的铜箔实现物理连接的。

印刷电路板

随着中、大规模集成电路的出现,元器件安装朝着自动化、高密度方向发展,对印制电路板导电图形的布线密度、导线精度和可靠性要求越来越高。为满足对印制电路板数量上和质量上的要求,印制电路板的生产也越来越专业化、标准化、机械化和自动化。所以PCB设计越来越重要,是电子工业领域中必须熟练掌握的一门技术。

电原理图SCH设计和印制板PCB设计是电子线路CAD最基本的功能。要完成这个设计任务,行业内使用最多的软件是Protel 99SEAltium Designer(PROTEL的后续版本)Protel 99SEProtel Technology公司开发的基于Windows环境下的电路板设计软件。该软件功能强大,人机界面友好,易学易用,在国内普及率非常高,至今还被广泛应用,最终成为大中专院校电学专业必学课程,同时也是业界人士首选的电路板设计工具。

Protel 99SE

Altium Designer Summer 9

2001 年,Protel Technology公司改名为Altium公司,整合了多家EDA软件公司,成为业内的巨无霸。后续推出了Altium Designer(简称AD)版本,最新版本是Altium Designer 15。比较稳定的版本有Altium Designer Summer 9,在电子行业的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电子设计者的首选软件,它较早就在国内开始使用,在国内的普及率也最高,几乎所有的电子公司都要用到它,许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL

二、什么是理论实践一体化教学模式

理论实践一体化教学模式是根据学生的认知规律,重新设计教学顺序和教学项目,在完成具体任务中组织教学的一种适合职业教育的教学模式。

在传统的教学模式下组织《电子CAD 》课程教学时,一般是以教材为蓝本,按照《简单原理图绘制》、《复杂原理图绘制》、《元件符号库绘制》、《单层PCB电路板绘制》、《多层PCB电路板绘制》、《元件封装库绘制》的顺序组织教学,先理论,后实践。实践证明传统的教学模式下,大部分学生跟不上教师的教学进度,学生厌学严重,实践动手能力差,难于实现预期的教学效果。

三、如何快速入门电子CAD技术

学习方法对了,事半功倍。刘昆山老师总结了十年的教学经验,依据人才培养规律和学生的认知规律重新设计教学顺序,使得学习效率大幅度提升。

大部分学生会操作计算机,但是谈不上操作熟练。虽然有了一定的电子电路专业基础知识,但是并不精通。电路原理图的识别能力和分析能力也存在不足,甚至没有完全掌握常见的电路符号。如果第一个教学项目就是《简单原理图绘制》,学生在认知上必然存在困难,增加了学习难度,不利于学生学习。

实践证明,当把授课内容调整为《元件符号库绘制》、《简单原理图绘制》、《复杂原理图绘制》、《元件封装库绘制》、《单层PCB电路板绘制》、《多层PCB电路板绘制》的顺序组织教学时,学生的学习困难明显降低,绝大多数学生能轻松的跟上教师的教学进度。

四、具体学习步骤

项目一:PCB制板前的准备工作

任务1:软件的获取与安装(1课时)

任务2:熟悉电子产品设计的基本流程(1课时)

任务3:设计文件管理(4课时)

项目二:创建自己的元件符号库

任务1:掌握常见的元件符号的意义,逐一讲解。(4课时)

任务2:创建设自己的元件库,将常见的元件符号绘制2遍以上。(8课时)

项目三:电路原理图的绘制

任务1:电阻串并联电路原理图的绘制(6课时)

任务2:绘制十个常见的电路原理图。(18课时)

活动(1):绘制双闪灯电路原理图(2课时)

活动(2):绘制基于555定时器闪光电路原理图(2课时)

活动(3):绘制LM317可调电源电路图(4课时)

活动(4):绘制4017十路流水灯电路原理图(4课时)

活动(5):绘制模拟电子蜡烛电路原理图(4课时)

活动(6):红外二极管感应报警电路原理图(4课时)

活动(7):绘制智能仓库火焰报警器电路原理图(4课时)

活动(8):绘制工作重地禁入报警器电路原理图(4课时)

活动(9):绘制2件比较常见的电子制作图纸,并提交电子版作业。(6课时)

项目四:创建自己的元件封装库

任务1:掌握PCB基本知识(2课时)

任务2:认识常见的元件封装。(2课时)

任务3:要求学生常见的元件封装全部绘制完毕。(8课时)

项目五:常见电路的PCB设计

任务1:案例演示电阻串并联电路的PCB板设计(6课时)

任务2:要求学生按照我们的教程说明,独立完成常见电路的PCB设计(18课时)

活动(1):基于555定时器闪光电路PCB设计(4课时)

活动(2):LM317可调电源电路PCB设计(4课时)

活动(3):4017十路流水灯电路PCB设计(4课时)

活动(4):单灯闪烁单片机最小系统电路PCB设计(6课时)

项目六:复杂电路的PCB设计

任务1:独立完成八路流水灯电路PCB设计。(4课时)

任务2:独立完成十六路流水灯电路PCB设计。(4课时)

任务3:独立完成二位共阳数码管显示电路PCB设计。(4课时)

任务4:掌握PCB设计过程中的常见的技巧。(6课时)

在后续的系列文章中,我们将按上面的学习步骤进行教学设计,编写教程,教程会采用小步骤的学习方法,将每个教学任务拆分成很多个小模块讲解。以一节课45分钟为教学单元,每节课的知识点讲解和操作步骤的讲解不超过15分钟的学习时间,确保独立训练的时间在25分钟以上。

比如在讲授元件符号库绘制的教学任务时,可以把软件的打开与文件的新建、保存为一个教学活动,在讲解15分钟后,立刻独立操作23遍,直到熟练掌握这个教学活动的全部内容,再进行下一个教学活动。随着实践能力不断地提高,可以逐步增加教学内容,直到把所有的元件符号全部绘制完成,教学任务才算完成。

有条件的朋友,还可以把设计较好的PCB文件拿到PCB生产公司进行打样。当您看到印有自己名字的PCB板的时候,成就感和自豪感会进一步激励学生努力学习。

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