手把手带你玩转Altium Designer 23

Altium Designer是深受广大电路设计工程师喜爱的一款电路设计辅助工具，本书对Altium Designer 23的功能进行了全面翔实的解读，重点介绍了如何利用Altium Designer 23进行电原理图设计、印制电路板（PCB）设计、信号完整性分析以及混合信号的仿真。
读者不仅能从本书中了解到Altium Design 23的最新功能，还能够通过本书掌握EDA设计的通用流程和方法，读完此书之后，能独立完成电路设计。在项目实战部分，为读者列举了三个实战案例，初级的实战案例实现了PWM 信号电机驱动电路板的设计，中级的实战案例实现了ARM架构的嵌入式系统的双面板设计，高级实战案例实现了SAMV71 的四层电路板的设计。三个实战案例从简到繁，层层深入，引导读者最终能独立完成多层电路板的设计任务。 
在Altium Design 23的新功能的基础上，为广大电路设计工程师和EDA方向的学生提供一个全方位的电路设计、分析和仿真的指南，对于未来电路设计工具的新技术动向，有了比较明晰的解析和指引，起到了抛砖引玉的作用。

 

Altium Designer是深受广大电路设计工程师喜爱的一款电路设计辅助工具。本书对Altium Designer 23的功能进行了全面翔实的解读，重点介绍了如何利用Altium Designer 23进行电路原理图设计、印制电路板(PCB)设计、信号完整性分析以及混合信号仿真。 读者通过阅读本书不仅能了解Altium Designer 23的**功能，还能掌握EDA设计的通用流程和方法，最终能独立完成电路设计。在项目实战部分，本书列举了三个实战案例： 初级实战案例实现了PWM 信号电机驱动电路板的设计； 中级实战案例实现了ARM架构的嵌入式系统的双面板设计； 高级实战案例实现了SAMV71的四层电路板的设计。三个实战案例从简到繁，层层深入，引导读者最终能独立完成多层电路板的设计任务。 本书在Altium Designer 23的新功能的基础上，为广大电路设计工程师和EDA方向的学生提供了一个全方位的电路设计、分析和仿真的指南，对于掌握未来电路设计工具的新技术动向有比较明晰的解析和指引，起到了抛砖引玉的作用。 本书适合理工类大学电路专业的高年级本科生、立志从事电子电路计算机辅助设计方向研究的低年级研究生、对硬件电路技术感兴趣的研发工程师等阅读。

 

 

基础概念篇

第1章当前EDA的主流工具

1.1EDA的发展史

1.2EDA领域面临的主要问题

1.3EDA的发展方向

1.4EDA的主流工具

1.4.1Altium Designer 简介

1.4.2Mentor简介

1.4.3Synopsys 简介

1.4.4Cadence简介

第2章Altium简介

2.1Altium的前世今生

2.1.1Altium的起源

2.1.2Altium的发展历程

2.2Altium 的主要产品线

2.3Altium Designer

2.3.1Altium Designer 23简介

2.3.2Altium Designer 23的主要功能

2.4Altium 365

2.4.1Altium 365简介

2.4.2Altium 365 工作区

2.4.3全球数据共享

2.4.4ECAD/MCAD协同设计

2.4.5面向未来的协作平台

2.5Altium NEXUS

2.5.1使用相互连通的工作区进行设计

2.5.2Altium NEXUS属性

2.5.3Altium NEXUS功能实现

第3章Altium Designer 23概述

3.1Altium Designer 23的新功能

3.2Altium Designer 23的安装

3.2.1运行Altium Designer 23的系统要求

3.2.2安装Altium Designer 23

3.2.3离线安装Altium Designer 23

 

 

3.3Altium Designer 23的授权管理

3.3.1许可证类型

3.3.2许可证的获取、选择和配置

3.3.3基于浏览器的许可证管理

3.4熟悉Altium Designer 23 开发环境

3.4.1主菜单

3.4.2活跃工具栏

3.4.3快速访问工具栏

3.4.4状态栏

3.4.5打开文档和活跃文档

3.4.6配置对话框

3.4.7项目和文件导航栏

3.4.8面板

3.4.9显示提示信息

3.4.10许可证授权

3.4.11软件扩展和更新

3.4.12获取帮助信息

3.5Altium Designer 23 设计术语表

设计入门篇

第4章电路设计指南

4.1电路设计通用流程

4.2电原理图的创建和设计

4.2.1创建新项目

4.2.2添加原理图

4.2.3设置文档属性选项

4.2.4访问元器件

4.2.5搜索元器件

4.2.6放置稳压器元器件

4.2.7原理图连线

4.2.8设置项目选项和动态编译

4.2.9检查原理图的电气特性

4.2.10项目验证和错误检查

4.3PCB版图设计

4.3.1创建新的PCB文件

4.3.2设置PCB的形状和位置

4.3.3设置默认属性值

4.3.4迁移设计

4.3.5配置层的显示方式

4.3.6栅格设置

4.3.7设置设计规则

4.3.8元器件定位和放置

4.3.9交互式布线

4.4PCB设计验证

4.4.1配置违规显示方式

4.4.2配置规则检查器

4.4.3运行DRC

4.4.4定位错误

4.5项目输出

4.5.1输出文档种类

4.5.2独立的输出作业文件

4.5.3处理Gerber文件

4.5.4配置生成验证报告 

4.5.5配置物料清单

4.5.6输出物料清单

4.6项目发布

4.7项目历史记录

4.8在Web浏览器中查看设计信息

4.9文件批注

4.10项目共享

第5章利用Altium Designer 23制作元器件库

5.1原理图库制作

5.1.1准备阶段

5.1.2创建电原理图符号

5.1.3编辑原理图符号

5.1.4配置引脚属性

5.1.5利用原理图库面板创建原理图符号

5.1.6定义符号属性

5.1.7原理图符号生成工具

5.2PCB封装库制作

5.2.1手动创建元器件封装

5.2.2利用IPC兼容封装向导创建元器件PCB封装

5.2.3利用IPC 封装批处理生成器创建元器件封装

5.2.4利用封装向导创建元器件封装

5.2.5创建异形元器件封装

5.2.6位号和批注字符串

5.2.7验证元器件的封装

5.2.8更新PCB封装

5.2.9将创建好的PCB封装发布到服务器上

5.3集成库的制作

5.3.1集成库的优点

5.3.2创建集成库

5.3.3根据项目文件创建集成库包IntLib

5.3.4修改集成库

5.3.5集成库反编译

仿真分析进阶篇

第6章信号完整性分析

6.1信号完整性概述

6.1.1对只有原理图的项目运行信号进行完整性分析

6.1.2对项目的PCB文档运行信号进行完整性分析

6.2前期准备工作

6.2.1使用模型分配对话框添加SI模型

6.2.2使用模型分配对话框修改元器件模型

6.2.3保存模型

6.2.4手动为元器件添加信号完整性模型

6.2.5设置被动器件

6.2.6设置集成电路

6.2.7导入IBIS文件

6.2.8编辑引脚模型

6.3原理图中的信号完整性设计规则

6.4信号激励设计规则

6.5PCB的信号完整性设计规则

6.6配置SI设置选项

6.7单原理图模式下的信号完整性设置选项

6.7.1使用信号完整性面板

6.7.2查看筛选结果

6.7.3选项设置

6.7.4设置公差

6.8选定待分析的网络

6.8.1选择待分析的网络

6.8.2设置被干扰源网络和干扰源网络

6.8.3设置双向引脚的方向

6.8.4编辑缓冲区

6.8.5终端

6.8.6在原理图上放置终端

6.9运行信号完整性分析

6.10波形分析窗口

第7章混合信号仿真

7.1Spice 仿真简介

7.2信号源

7.3通用仿真流程

7.3.1准备工作

7.3.2运行全部分析

7.3.3仿真结果测量

7.4仿真原理图设计

7.4.1仿真仪表板

7.4.2仿真所需的必要条件

7.4.3原理图中元器件的选取

7.4.4为原理图中的元器件添加仿真模型

7.5运行仿真

7.6结果显示和分析

7.7使用绘图

7.8Spice网表

第8章高速电路板设计

8.1高速数字系统设计

8.2高速PCB堆叠设计和阻抗计算

8.2.1PCB材料选择、层数目和板材厚度

8.2.2电气系统中的传输线损耗

8.2.3不同射频PCB材料的比较

8.2.4高速PCB的阻抗控制

8.3高速PCB设计注意事项

实战演练篇

第9章PWM信号电机驱动

9.1绘制原理图

9.2绘制PCB版图

9.3PCB设计验证

9.4项目输出

9.5项目发布

第10章STM32单片机控制系统

10.1绘制原理图

10.2绘制PCB版图

10.3PCB设计验证

10.4项目输出

10.5项目发布

第11章SAMV71仿真开发板

11.1绘制原理图

11.2绘制PCB版图

11.3PCB设计验证

11.4项目输出

11.5项目发布

后记

附录PCB通用设计规则

参考文献

 

 

 

 

 

本书以Altium Designer 23英文版为依托，介绍了利用Altium Designer 23进行电子电路设计的方法，利用丰富翔实的案例，将理论和实践相结合，重点介绍Altium Designer 23的使用方法和技巧。在此基础上，分别从初、中、高三个不同的层面展示了三个实战案例，给出了具体的原理图和PCB实现。全书用简单通俗的语言对Altium Designer 23的功能做了阐述和拓展，力求做到浅显易懂，便于操作。本书提供配套微课视频，读者扫描封底的文泉云盘防盗码，再扫描相应章节中的二维码，可以在线学习。

全书共分11章，主要内容介绍如下。

第1章以当前EDA的主流工具为全书的背景知识，介绍了EDA的发展史、EDA领域面临的主要问题、EDA的发展方向，以及当前EDA的主流工具Mentor、Synopsys、Cadence等。

第2章为Altium简介，重点介绍了Altium的发展历程和主要产品线。对Altium Designer 23、Altium 365、Altium NEXUS等产品的主要功能做了概括性的描述，并以此为切入点，引出本书的重点Altium Designer 23。

第3 章对Altium Designer 23的新特点做了详细的阐述，介绍了Altium Designer 23的安装方式、授权管理和开发环境，还列举了利用EDA进行电路设计所需要掌握的专业术语。

第4章对如何利用Altium Designer 23开发电路进行了全面而详细的讲解，介绍了电路设计的通用流程，从简单原理图入手，完成电路开发的第一步； 循序渐进地介绍了绘制PCB版图的通用操作流程。 

第5章介绍如何利用Altium Designer 23制作元器件库，包括原理图库制作、PCB封装库制作和集成库制作，涉及元器件封装、电原理图输入、PCB布局、PCB布线、原理图封装库、PCB封装库、集成库等方面的知识。

第6章介绍如何利用Altium Designer 23进行信号完整性(SI)分析，包括设置设计规则和信号完整性模型的参数，对原理图和PCB图中的网络进行信号完整性分析，配置用于网络筛选分析的测试，对选定的网络进行深度分析，信号线的终端和处理生成的波形，等等。

第7章介绍Altium Designer 23的仿真器以及如何利用仿真器实现电路仿真，从而验证设计的正确性。

第8章介绍利用Altium Designer 23进行高速PCB设计时遇到的问题及注意事项。

第9章电路设计实战案例选用微芯(Microchip)公司的PIC12F675作为主控单元，通过控制PIC12F675的通用接口，产生脉宽调制信号(PWM信号)。 

第10章实战演练案例选用意法半导体公司的STM32F030作为主控单元，控制带有人机接口(HMI)的触摸屏、排热风扇和电磁阀等外部接口。与此同时，输出一个PWM信号，实现外部电动机的控制。

第11章实战演练案例选用微芯公司的SAMV71作为主控单元，利用其丰富多样的外设和接口，构建起SAMV71的仿真开发系统。系统带有以太网接口、高速USB接口、MediaLB接口等，可以作为SAMV71的评估开发板使用。

 

 

后记作为全书的结尾部分，对全书的创作过程做了总结。

由于笔者水平有限，加之项目时间周期比较短，成书之时难免会有疏漏，敬请各位读者多提宝贵意见和建议。感谢热心读者拨冗阅读全书，希望此书能在今后的EDA电路设计生涯中助您一臂之力。

 

陈之炎
2023年8月