电路与电子线路综合设计
杭州电子科技大学
主讲教师：林弥
《电路与电子线路综合设计》是电子信息类专业的必修课，课程利用计算机辅助设计工具以及实验设备和仪器，完成电子电路小型系统的分析、设计、仿真、焊接、制作、调试，并得到有效结果，是一门结合了电子线路综合设计和PCB工程设计的综合性实践课程。通过实践过程，学生能将基本原理用于实际问题的研究，能够构建实验环境、设计并实施实验，掌握分析方法、有效地分析和解释数据，并反馈到复杂工程问题的设计实践中。
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| 学校： | 杭州电子科技大学 |
| 开课院系： | 电子信息学院（集成电路科学与工程学院） |
| 课程编号： | S0400710 |
| 学分： | 2.0 |
| 课时： | 32 |
课程英文名 | Synthetic design of circuits and Electronic Circuits | ||||
课程代码 | S0400710 | 课程类别 | 课程设计类实践环节 | 课程性质 | 必修 |
学 分 | 2.0 | 总学时数 | 32 | ||
开课学院 | 电子信息学院 | 开课基层教学组织 | 电路与模电课程组 | ||
面向专业 | 电子信息工程、电子科学与技术、电子信息科学与技术、集成电路设计与集成系统 | 开课学期 | 4 | ||
注：课程类别是指独立设置实验课程实践环节/课程设计类实践环节/实习类课程实践环节；课程性质是指必修/选修。
一、课程目标
《电路与电子线路综合设计》是电子信息类专业的必修课，课程利用计算机辅助设计工具以及实验设备和仪器，完成电子电路小型系统的分析、设计、仿真、焊接、制作、调试，并得到有效结果，是一门结合了电子线路综合设计和PCB工程设计的综合性实践课程。通过实践过程，学生能将基本原理用于实际问题的研究，能够构建实验环境、设计并实施实验，掌握分析方法、有效地分析和解释数据，并反馈到复杂工程问题的设计实践中。
课程目标（1）：能运用OrCADPspice、Altium Designer等软件，绘制电路图，将二极管、晶体管、各类放大以及集成运放等电路用到电子电路基本功能模块的分析和设计，并给出设计解决方案。
课程目标（2）：能够利用直流工作点分析、静态工作点分析、交流小信号频率特性分析、瞬态响应分析、温度特性分析等仿真方法，认识电子元器件及封装，掌握元件的原理图库和封装库的设计，掌握PCB设计中的常用设计规则，并将这些方法和技术，准确应用到电路系统的设计、制作和调试全过程，了解器件特性、封装、制版等各个因素对设计目标和技术方案的影响。
课程目标（3）：能够评价电路设计和制作环节中例如器件选型、制版、焊接等可能会对安全、环境和人类产生的影响和损害，并反馈到复杂工程问题的设计实践中。
二、课程思政
通过对方案设计过程中成本、环境、安全等因素的考量分析，帮助学生建立正确的工程设计理念，还要从国计民生的角度，综合考虑经济成本。引导学生在设计环节中体现创新意识，鼓励学生在学习和工作中走自主创新的技术研发道路。通过对电子系统制备过程中可能会对环境以及人类产生的危害的解读，加强学生对环境和行业可持续性发展的理解，并在以后的工作中坚持和践行。
三、课程目标与毕业要求对应关系
《电路与电子线路综合设计》支撑毕业要求（1）的指标点1-3，毕业要求（3）的指标点3-1，毕业要求（7）的指标点7-2，课程目标与相关毕业要求及其指标点的对应关系如表1所示。
表1课程目标与毕业要求对应关系
面向专业：电子信息工程 | ||
毕业要求 | 指标点 | 课程目标 |
毕业要求1：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。（工程知识） | 1-3 能将专业知识和专业基础知识和数学模型方法用于电子信息类复杂工程问题的推演、分析和解决方案的比较与综合。 | （1） |
毕业要求3：能够设计针对复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。（设计/开发解决方案） | 3-1 掌握芯片、电路与电子系统开发全周期、全流程的基本设计及开发方法和技术，了解影响设计目标和技术方案的各种因素。 | （2） |
毕业要求7：能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。（环境和可持续发展）
| 7-2 能够站在环境保护和可持续发展的角度思考电子信息类专业工程实践的可持续性，评价电子产品周期中可能对人类和环境造成的损害和隐患。 | （3） |
面向专业：电子科学与技术 | ||
毕业要求 | 指标点 | 课程目标 |
毕业要求1：能够将数学、自然科学、电子类工程基础、专业基础和专业知识用于解决复杂的电子科学与技术相关工程问题。（工程知识） | 1-3能将专业基础知识、专业知识和数学模型方法用于电子科学与技术的复杂工程问题的推演、分析和解决方案的比较与综合。 | （1） |
毕业要求3：能够设计针对电子科学与技术的复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的电子材料、器件、电路和系统，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。（设计/开发解决方案） | 3-1通过电路设计与系统设计的学习和创新性实验的实践，掌握电子元器件与电路系统的设计能力 | （2） |
毕业要求7：环境和可持续发展：能够理解和评价针对电子科学与技术复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。（环境和可持续发展） | 7-2能够理解、评价电子类工程项目的实施和电子产品的生产和应用对环境、社会可持续发展的影响。 | （3） |
★其他专业可参考以上专业制定毕业要求
四、项目及学时分配
《电路与电子线路综合设计》课程项目及学时分配如表2所示。
表2 项目及学时分配
序号 | 项目名称 | 学时数 | 项目类别 | 项目类型 | 要求 | 每组人数 | ||
理论学时 | 实践学时 | 课外学时 | ||||||
1 | Pspcie软件基础 | 1 | 专业基础 | 其他 | 必做 | 1 | ||
2 | Altium Designer软件基础 | 1 | 专业基础 | 其他 | 必做 | 1 | ||
3 | 查找文献，设计方案 | 2 | 专业基础 | 综合性 | 必做 | 1 | ||
4 | Pspcie仿真方法的操作应用 | 4 | 专业基础 | 设计研究 | 必做 | 1 | ||
5 | 电路的分析与设计 | 4 | 专业 | 综合性 | 必做 | 1 | ||
6 | PCB电路图设计 | 4 | 专业 | 综合性 | 必做 | 1 | ||
7 | 器件选型 | 2 | 专业 | 设计研究 | 必做 | <3 | ||
8 | 硬件电路的焊接与制作 | 2 | 专业 | 设计研究 | 必做 | <3 | ||
9 | 电路性能调试 | 4 | 专业 | 设计研究 | 必做 | <3 | ||
10 | 电路测试 | 4 | 专业 | 设计研究 | 必做 | <3 | ||
11 | 撰写设计报告 | 4 | 专业 | 综合性 | 必做 | 1 | ||
填表说明：
（1）“项目类别”项请填写：①基础；②专业；③专业基础；
（2）“项目类型”项请填写：① 验证性；② 综合性；③ 设计研究；④其他；
（3）“要求”项请填写：①必做；②选做；
五、教学内容与教学方法
《电路与电子线路综合设计》教学内容与教学方法的对应关系如表3所示。
表3教学内容与教学方法的对应关系
序号 | 项目名称 | 教学内容 | 教学方法 | |
1 | Pspcie软件基础 | 掌握Pspice软件的安装、熟悉开发环境及基本的操作 | 课堂讲授、自学 | |
2 | Altium Designer软件基础 | 掌握Altium Designer软件的安装及基本的操作 | 课堂讲授、自学 | |
3 | 查找文献，设计方案 | 根据要求，查找资料选择合适的设计方案，建立正确的工程设计理念 | 查找资料、自学 | |
4 | Pspcie仿真方法的操作应用 | 能够根据电路要求，熟练运用静态工作点分析、直流扫描分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、温度分析和参数扫描等方法对电路进行仿真 | 实验指导、自学 | |
5 | 电路的分析与设计 | 对任务要求电路进行分析和设计，得到仿真结果，体现创新意识 | 实验指导 | |
6 | PCB电路图设计 | 对设计好的电路进行布局布线 | 实验指导 | |
7 | 器件选型 | 根据设计方案，进行器件选型，明确不同器件可能会对环境危害因素，同时综合考虑到经济成本 | 实验指导 | |
8 | 硬件电路的焊接与制作 | 焊接并制作硬件电路，总结工艺过程中可能会对环境及人类产生的危害 | 实验指导 | |
9 | 电路性能调试 | 对硬件电路进行调试和改进，能正确使用设备仪器，并考虑操作的安全性 | 实验指导 | |
10 | 电路测试 | 现场演示电路功能并进行验收 | 实验指导 | |
11 | 撰写设计报告 | 对实验结果进行分析与讨论，撰写设计报告 | 结果分析指导、查找资料、科技报告撰写指导 |
六、与其它课程的联系
先修课程：电路与电子线路1，电路与电子线路2等。
后续课程：通信电路与系统，专业实践综合设计I。
七、课程目标达成途径
《电路与电子线路综合设计》课程目标达成途径如表4所示。
表4课程目标与达成途径
课程目标 | 达成途径 |
（1） | 以引导式、启发式和研讨式教学方法为主，组织学生开展自主学习，通过实践环节1-3重点/难点内容讲解、布置学生查阅文献、程序操作指导等模式，帮助学生运用计算机辅助设计软件，将专业基础知识运用到电子电路基本功能模块的分析中，并给出设计方案。 |
（2） | 以引导式、启发式和研讨式教学方法为主，通过实践环节4-6和9-10的综合性设计，能够让学生学生将基本设计方法用于电路与电子系统的设计中，强化学生的电路设计、实施与分析能力，解决器件工作点、频率、温度、器件封装、布局布线等因素对系统性能参数的影响。 |
（3） | 以启发式、研讨式的教学方法为主，通过实践环节7-8和11，分析电路设计和制版等过程中对环境及人类可能产生的危害及影响，结合数据结果，进行环境保护和行业的可持续性发展等相关问题考虑并反馈到复杂工程问题的设计报告中。 |
八、考核与评价方式及标准
1、考核及评价方式
该课程为考试课程，考试方式为硬件电路实物验收。该课程采用形成性评价与终结性评价相结合的评价方法，学期总评成绩由软件仿真操作，电路设计，器件选型、电路板制作与焊接，硬件调试验收，实践报告等几个部分构成。其中软件仿真操作占20%，电路设计占20%，器件选型、电路板制作与焊接占10%，硬件调试验收占40%，实践报告占10%。各部分的具体评价环节、关联课程目标、评价依据及方法和在总成绩中的占比，如表5所示。若有教改班，成绩评定及教学大纲另行制定。
表5 课程目标达成考核与评价方式及成绩评定
课程目标 | 支撑毕业要求 | 成绩比例(%) | |||||
软件仿真操作 | 电路设计 | 器件选型、电路板制作与焊接 | 硬件调试验收 | 实践报告 | 合计 | ||
课程目标1 | 1-3 | 20 | 20 | ||||
课程目标2 | 3-1 | 20 | 40 | 60 | |||
课程目标3 | 7-2 | 10 | 10 | 20 | |||
合计 | 20 | 20 | 10 | 40 | 10 | 100 | |
2、考核与评价标准
《电路与电子线路综合设计》的考核与评价标准如表6所示。
表6 课程实践与课程报告评价标准
实验项目 | 基本要求 | 评价标准 | 成绩比例（%） | ||||
90-100 | 80-89 | 70-79 | 60-69 | 0-59 | |||
软件仿真操作 | 掌握PSPICE软件和Altium Designer的基本操作。 | 能够熟练操作软件，绘制电路图，并运用合适的器件库及模块，选择正确参数设置和各种仿真类型进行操作。 | 知道基本电子器件及模块所在的库，并用这些器件较为熟练地绘制电路图，能选择合适的仿真类型进行基本操作。 | 能通过搜索的方式找到基本电子器件及模块所在的库，并用这些器件完成电路图的绘制，知道有哪几种仿真的类型。 | 能够绘制出基本电路图，知道基本的仿真类型，但是参数设置上不够熟练。 | 对电子器件认知不全，不能绘制完整的电路图，不知道如何设置参数及选择仿真类型。 | 20 |
电路设计 | 按照设计要求完成任务，能考虑到不同因素对结果的影响，并尽量减小。 | 能够根据设计任务对电路和系统进行分析及设计，仿真得到正确的结果，并且性能参数好，考虑到工作点、频率、温度或者布局布线等不同因素对最后结果的影响，并尽量减小改影响。 | 能够根据设计任务，基本上完成要求，性能参数在合适的范围，能考虑到一个或者几个因素对结果的影响。 | 能够根据设计任务，完成大部分要求，性能参数较为合理。 | 能够设计任务，完成部分设计要求，性能参数误差在合理范围。 | 不能够根据设计任务，没有完成设计要求。 | 20 |
器件选型、电路板制作与焊接 | 在器件选型、电路板制作与焊接过程中，充分考虑到安全性以及对环境和人类的危害。 | 能够正确地选择器件，考虑成本以及PCB制作过程中对环境的污染，能够正确的使用电烙铁、焊锡丝等器材。 | 能够较为正确地选择器件，部分考虑到对环境产生的危害，能够较为正确地使用电烙铁、焊锡丝等器材。 | 能够较为正确地选择部分器件，能够较为正确地使用电烙铁、焊锡丝等器材。 | 能够较为正确地选择部分器件；能够较为正确地使用电烙铁、焊锡丝等器材。 | 不能够正确地选择部分器件；在使用电烙铁等器材过程中对实验室仪器或者设备造成了一定的损害。 | 10 |
硬件调试验收 | 根据设计任务，完成硬件电路的调试及验收。 | 能够根据设计任务，完成完整电路硬件系统的调试，功能正常，性能参数优良。 | 能够根据设计任务，完成基本电路硬件系统的调试，功能基本正常，性能参数基本上符合要求。 | 能够根据设计任务，完成部分电路硬件系统的调试，功能基本和性能参数在要求范围内。 | 能够根据设计任务，完成部分电路硬件系统的调试，功能基本正常，性能参数误差较大。 | 不能够根据设计任务，完成电路硬件系统的调试，电路无输出。 | 40 |
实践报告 | 对实验结果进行分析与讨论，得出有效结论，并就系统设计中的环境保护和行业的可持续性发展等相关问题进行分析。 | 能够正确地对实验数据进行分析和讨论，得出有效结论，并就系统设计中的环境保护和行业的可持续性发展等相关问题反馈到报告中。 | 能够较为正确的对实验数据进行分析和讨论，得的结论较为合理，并对系统和电路设计中遇到的环境和可持续性发展问题进行分析。 | 能够较为正确的对实验数据进行分析和讨论，得的结论较为合理，考虑到部分环境和可持续性发展问题。 | 能够基本正确的对实验数据进行分析和讨论，得的结论基本合理。 | 实验数据错误，分析不到位，得出结果无效，或没有结论。 | 10 |
九、教学资源
《电路与电子线路综合设计》教学资源如表7所示。
表7课程的基本教学资源
资源类型 | 资源 |
教 材 | 1. 林弥，李付鹏，张晓红，刘国华编著，电子线路CAD仿真与综合设计，电子工业出版社，2019. (中文教材) |
参考书籍或文献 | 1. 王皑编著，电子线路仿真设计，西安电子科技大学出版社，2004. 2. 王鲜芳编著，通信电子线路及仿真设计，北京大学出版社，2011. 3. 王辅春编著，电子电路CAD与OrCAD教程，机械工业出版社，2005. 4. 李国洪、曹白杨、陈刚编著，电子CAD 实用教程—基于OrCAD9.2，机械工业出版社，2003. 5. 基于Multisim的电子系统设计、仿真与综合应用.2版，郭锁利[等]编著，人民邮电出版社，2012. 6.Multisim 11电路仿真与实践，梁青等编著，清华大学出版社，2012. 7. Altium Designer 10实战100例，宋新, 袁啸林编著电子工业出版社，2014. 8. 电子电路设计与实践，周文良著，国防工业出版社 2011. (中文教材) |
教学文档 | 设计报告模板 |
十、说明
本大纲规定了杭州电子科技大学电子信息工程专业《电路与电子线路综合设计》课程的教学要求和教学规范，承担《电路与电子线路综合设计》课程的教师须遵照本大纲安排授课计划、实施教学过程，完成学生学习成果评价、课程目标达成评价和毕业要求达成评价。
十一、编制与审核
表7大纲编制与审核信息
工作内容 | 责任部门或机构 | 负责人 | 完成时间 |
编制 | 电子信息工程系 | 林弥 | 2020.10 |
审核 | 电子信息工程系 | 游彬 |