本书是在首批“十四五”职业教育省级规划教材的基础之上进行的改版,旨在结合已建设完成的省级精品在线开放课程,打造配备丰富的线上数字化资源的项目化新形态教材,积极落实党的二十大报告关于推进教育数字化的有关精神。
本书配套的数字资源在“学银在线”平台(https://www.xueyinonline.com/)上线,读者可登录平台进行在线学习。
本书着重介绍 Altium Designer软件的电原理图绘制和PCB的设计功能。为体现教材在新方法、新技术、新工艺、新标准上的真实生产项目和典型工作任务的国家标准,作者精选了稳压电源、扩音机、数字钟和 U 盘电路四种典型电子产品作为学习情境,分 8 个项目由浅入深、循序渐进地呈现了 Altium Designer 软件的使用方法和技巧,内容包括了原理图绘制、元器件库和封装库的设计、单双层和四层印制板的设计方法和技巧,以及手工制作印制板的工艺方法等。
本书以培养精益求精的工匠精神和劳动精神为核心素质目标,以提升工程实践能力和动手操作能力为主线,在内容选取和编排上,力求做到深入浅出,通过大量实例和图表,将复杂的技术原理通俗化呈现;以“必需、够用”为度,突出重点知识和核心技能;采用阶梯式知识结构,循序渐进地展开教学内容;精选真实生产典型案例,强化技能训练的针对性和实用性。
本书在编写的过程中注重“实践能力”培养的基本理念和“任务驱动”的编写模式,精选了四个典型电子产品作为载体,由浅入深、循序渐进地阐述电子产品的原理图绘制以及PCB的设计和制作过程。本书具备如下特点:
1.本书以典型的电子产品为生产案例,采用项目化的典型工作任务为指导,融入新技术、新工艺、新材料,按照“项目导读、项目知识、知识训练、项目实践、项目小结和实践训练”六个单元内容对教学内容进行呈现,采用图解、二维码视频和课后任务习题等数字化资源进行辅助,使得枯燥无味的阅读过程变得简单直观、通俗易懂。本书本着“实用”和“够用”的原则,为做到有的放矢、重点突出,书中省略了Altium Designer软件的仿真功能和PLD设计等部分内容,把重点内容放在PCB的设计上。
2.在内容的编排上,采用典型工作任务、项目教学的模式来展开,即一个学习项目下设置若干子任务,每个子任务下设置若干实训任务,具体内容的讲解则采用从简单到复杂的方式展开。本书选择了稳压电源、扩音机、数字钟和U盘电路的原理图和PCB设计等实例作为学习情境,按照“用到什么就讲什么”的方式由浅入深地进行编排。
3.本书突出实践能力的培养,使得内容极具实用性和针对性。书中在进行理论知识讲授的同时,也穿插了大量实操内容,比如:介绍了采用热转印法和感光法将设计出来的PCB版图手工制作成PCB的工艺过程,使得读者真正体验到“学中做、做中学”的一体化教学乐趣。
本书可作为大中专院校电子信息类专业学生的学习教材,亦可作为电路设计工程人员的学习参考书籍。
项目1 电子CAD设计准备 1
项目导读 1
项目目标 1
1.1 项目知识 2
1.1.1 印刷电路板的概念及种类 2
1.1.2 印刷电路板的设计流程 4
1.1.3 印刷电路板的制造生产工艺 5
知识训练 7
1.2 项目实践 8
1.2.1 认识 Altium Designer 软件 8
1.2.2 Altium Designer 软件的安装 10
1.2.3 Altium Designer 设计环境 17
项目小结 21
实践训练 21
项目2 稳压电源电原理图绘制 22
项目导读 22
项目目标 23
2.1 项目知识 24
2.1.1 原理图设计流程 24
2.1.2 PCB 工程项目文件操作 25
2.1.3 原理图编辑器界面介绍 27
2.1.4 原理图编辑器环境设置 31
2.1.5 原理图电气规则检查 33
知识训练 36
2.2 项目实践 36
2.2.1 新建项目文件和原理图文件 36
2.2.2 加载元器件库 37
2.2.3 放置元器件 40
2.2.4 元器件布局与连线 43
2.2.5 元器件封装设置 47
2.2.6 电气规则检查与网络表生成 51
2.2.7 文件的保存与退出 53
项目小结 54
实践训练 54
项目3 扩音机电原理图绘制 57
项目导读 57
项目目标 59
3.1 项目知识 59
3.1.1 原理图库编辑器界面介绍 59
3.1.2 元器件绘制工具 66
3.1.3 原理图高级编辑功能 74
3.1.4 原理图打印输出 84
知识训练 84
3.2 项目实践 85
3.2.1 制作元件库 85
3.3.2 绘制扩音机电路图 95
项目小结 99
实践训练 99
项目4 数字钟电原理图绘制 102
项目导读 102
项目目标 105
4.1 项目知识 105
4.1.1 层次式原理图设计方法 105
4.1.2 总线连接设计方法 107
4.1.3 放置电路的 I/O 端口 108
知识训练 109
4.2 实践知识 109
4.2.1 总线形式设计接口电路 110
4.2.2 层次原理图设计 112
4.2.3 多通道原理图设计 119
项目小结 122
实践训练 122
项目5 稳压电源PCB设计 126
项目导读 126
项目目标 126
5.1 项目知识 127
5.1.1 PCB 设计流程 127
5.1.2 PCB 中的基本组成元素 129
5.1.3 PCB 设计的一般规则 133
5.1.4 PCB 编辑器介绍 137
5.1.5 PCB 编辑器环境设置 142
知识训练 146
5.2 项目实践 147
5.2.1 创建 PCB 文件 147
5.2.2 导入网络表 148
5.2.3 PCB 元件布局 149
5.2.4 PCB 元件布线 150
5.2.5 设计规则检查 156
5.2.6 生成报表文件 156
5.2.7 存盘输出文件 156
项目小结 157
实践训练 157
项目6 扩音机PCB设计 160
项目导读 160
项目目标 160
6.1 项目知识 161
6.1.1 常用元器件封装知识 161
6.1.2 PCB 封装库编辑器 162
6.1.3 测量距离和放置尺寸标注 166
6.1.4 PCB 布线规则设置 168
6.1.5 PCB 工作层面设置 175
知识训练 178
6.2 项目实践 179
6.2.1 制作 PCB 封装库 179
6.2.2 创建集成元件库 185
6.2.3 规划电路板 189
6.2.4 导入网络表和元器件 192
6.2.5 PCB 元件布局 194
6.2.6 PCB 元件布线 197
6.2.7 PCB 制造输出文件和打印 201
6.2.8 热转印法制作印刷电路板 204
项目小结 208
实践训练 208
项目7 数字钟PCB设计 211
项目导读 211
项目目标 211
7.1 项目知识 212
7.1.1 向导创建 PCB 模板 212
7.1.2 元件自动布局 217
知识训练 220
7.2 项目实践 220
7.2.1 规划电路板 220
7.2.2 PCB 元件布局 224
7.2.3 PCB 元件布线 231
7.2.4 PCB 后期处理 233
7.2.5 设计规则检查 239
7.2.6 感光法制作印刷电路板 240
项目小结 244
实践训练 245
项目8 U盘电路多层PCB设计 247
项目导读 247
项目目标 249
8.1 项目知识 250
8.1.1 多层印制电路板概述 250
8.1.2 多层板设置 252
8.1.3 内电层设计规则设置 254
8.1.4 内电层分割 256
8.1.5 SMD 元器件的布线规则设置 259
知识训练 260
8.2 项目实践 260
8.2.1 确定和添加元器件封装 261
8.2.2 规划电路板与内电层设置 265
8.2.3 多层板元器件的双面布局 267
8.2.4 内电层分割和焊盘属性修改 273
8.2.5 多层板自动布线 275
8.2.6 多层板后期处理 276
项目小结 281
实践训练 281
参考文献 282