Altium Designer 19 PCB设计官方指南

本书是Altium公司根据其Altium Designer 19软件编写的一部官方教程。这套书凝聚了Altium公司大量工程师的辛勤劳动。致力于打造一部可靠的电路设计工具图书。适用于高等学校作为电路与电路板设计的教材，也适合电路工程师作为工具书。 配套视频教程，可到清华大学出版社官方网站本书页面下载。

 

本书是一部系统论述Altium Designer 19 PCB基础设计的实战教程（含纸质图书、实战案例、配套视频教程）。全书共8章： 第1章Altium Designer 19 软件概述，介绍了Altium Designer 19软件的特点及新增功能、软件的运行环境、软件的安装与激活、常用系统参数设置，以及系统参数的导出/导入方法; 第2章工程的创建及管理，介绍了完整工程文件的组成、创建工程各类文件、为工程添加或移除已有文件、快速查询文件保存路径; 第3章元件库的创建和加载，介绍了元件的命名规范及归类、原理图库常用操作命令、元件符号的绘制方法、封装的命名和规范、PCB元件库的常用操作命令、封装制作、3D元件的创建及导入、集成库的制作方法； 第4章原理图设计流程，介绍了常用参数设置、原理图设计流程、原理图图纸设置、放置元器件、连接元器件、分配元件标号、检查及编译； 第5章PCB设计流程，介绍了PCB系统参数设置、筛选功能、同步原理图、板框定义及原点设置、层的相关设置、规则设置、视图配置、PCB布局、PCB布线； 第6章PCB后期处理，介绍了DRC检查、位号的调整、装配图制造输出、Gerber文件输出、BOM输出、PDF输出、文件归档；第7章Leonardo项目实战，主要介绍Leonardo开发板的PCB设计； 第8章常见问题及解决方法，介绍了原理图及原理图库、封装库和PCB设计中的常见问题；附录还提供了Leonardo项目所用到的完整原理图、PCB Layout 参考设计、三维PCB视图。
本书适合作为各大中专院校相关专业和培训班的教材，也可以作为电子、电气、自动化设计等相关专业人员的学习和参考用书。
本书由Altium公司授权出版，并对书的内容进行了审核。

Altium技术支持中心：由Altium大中国区技术支持部门的团队成员组成。该中心拥有大量专业的售前和售后技术工程师，分布在全国各个城市，致力于提供本地或远程关于Altium产品的任何协助，包括安装、操作、问题解析、后期维护、定期培训和多元化定制化服务等。本书作为《EDA工程技术丛书》中的第一部图书，旨在让更多热爱电子设计的Altium Designer使用者熟练掌握最新版本的基本应用技能。有关Altium Designer的更多设计诀窍和培训信息更可搜索AltiumChina关注Altium微信公众平台获取。

目录

第1章Altium Designer 19 软件概述

1．1Altium Designer 19软件介绍

1．2Altium Designer 19的特点及新增功能

1．2．1Altium Designer 19的特点

1．2．2Altium Designer 19新增功能

1．3Altium Designer 19软件的运行环境

1．4Altium Designer 19软件的安装和激活

1.4.1Altium Designer 19的安装

1．4．2Altium Infrastructure Server基础结构服务器的安装与激活

1．5常用系统参数的设置

1．5．1General参数设置

1．5．2View参数设置

1．5．3账户管理

1．5．4Navigation参数设置

1．5．5Network Activity参数设置

1．6系统参数的导出和导入

1．6．1系统参数的导出

1．6．2系统参数的导入

第2章工程的创建及管理

2．1完整工程文件的组成

2．2创建新工程及各类组成文件

2．3为工程添加或移除已有文件

2．3．1为工程添加已有文件

2．3．2从工程中移除已有文件

2．4快速查询文件保存路径

第3章元件库的创建和加载

3．1元件的命名规范及归类

3．2原理图库常用操作命令

3．3元件符号的绘制方法

3．3．1手工绘制元件符号

3．3．2利用Symbol Wizard 制作多管脚元件符号

3．3．3绘制含有子部件的库元件符号

3．4封装的命名和规范

3．5PCB元件库的常用操作命令

3．6封装制作

3．6．1手工制作封装

3．6．2IPC向导(元件向导)制作封装

3．7创建及导入3D元件

3．7．1用AD软件绘制简单的3D模型

3．7．2导入3D模型

3．8元件与封装的关联

3．9封装管理器的使用

3．10集成库的制作方法

3．10．1集成库的创建

3．10．2集成库的加载

第4章原理图设计流程

4．1原理图常用参数设置

4．1．1General参数设置

4．1．2Graphical Editing参数设置

4．1．3Compiler参数设置

4．1．4Grids参数设置

4．2原理图设计流程

4．3原理图图纸设置

4．3．1图纸大小

4．3．2图纸栅格

4．3．3创建原理图模板

4．3．4调用原理图模板

4．4放置元器件

4．4．1查找并放置元器件

4．4．2设置元件属性

4．4．3元件的对齐操作

4．4．4元器件的复制和粘贴

4．5连接元器件

4．5．1放置导线连接元件

4．5．2放置网络标号和电源端口

4．5．3放置离图连接器

4．5．4放置差分对指示

4．6分配元件标号

4．7原理图电气检测及编译

4．7．1原理图常用检测设置

4．7．2原理图的编译

4．7．3原理图的修正

第5章PCB设计流程

5．1PCB常用系统参数设置

5．1．1General参数设置

5．1．2Display参数设置

5．1．3Board Insight Display参数设置

5．1．4Board Insight Color Overrides参数设置

5．1．5DRC Violations Display参数设置

5．1．6Interactive Routing参数设置

5．2PCB筛选功能

5．3同步电路原理图数据

5．4定义板框及原点设置

5．4．1自定义板框

5．4．2从CAD里导入板框

5．4．3设置板框原点

5．4．4定位孔的设置

5．5层的相关设置

5．5．1层的显示与隐藏

5．5．2层颜色设置

5．6常用规则设置

5．6．1Electrical之Clearance

5．6．2Routing之Width

5．6．3Routing之Routing Via Style

5．6．4Routing之Differential Pairs Routing

5．6．5Plane之Polygon Connect Style

5．7视图配置

5．8PCB布局

5．8．1交互式布局和模块化布局

5．8．2就近集中原则

5．8．3区域排列

5．8．4元器件对齐操作

5．9PCB布线

5．9．1常用的布线命令

5．9．2走线自动优化操作

5．9．3差分对的添加

5．9．4飞线的显示与隐藏

5．9．5网络颜色的更改

5．9．6滴泪的添加与删除

5．9．7过孔盖油处理

5．9．8全局编辑操作

5．9．9铺铜操作

5．9．10放置尺寸标注

第6章PCB后期处理

6．1DRC检查

6．1．1电气规则检查

6．1．2天线网络检查

6．1．3布线规则检查

6．1．4DRC检测报告

6．2位号的调整

6．3装配图制造输出

6．3．1位号图输出

6．3．2阻值图输出

6．4Gerber(光绘)文件输出

6．5BOM输出

6．6原理图PDF输出

6．7文件规范存档

第7章2层Leonardo开发板的PCB设计

7．1实例简介

7．2工程文件的创建与添加

7．3原理图编译

7．4封装匹配检查

7．5更新PCB文件(同步原理图数据)

7．6PCB常规参数设置及板框的绘制

7．6．1PCB推荐参数设置

7．6．2板框的绘制

7．7交互式布局和模块化布局

7．7．1交互式布局

7．7．2模块化布局

7．8PCB布线

7．8．1Class的创建

7．8．2布线规则的添加

7．8．3整板模块短线的连接

7．8．4整板走线的连接

7．9PCB设计后期处理

7．9．1串扰控制

7．9．2环路最小原则

7．9．3走线的开环检查

7．9．4倒角检查

7．9．5孤铜与尖岬铜皮的修正

7．9．6地过孔的放置

7．9．7丝印调整

7．10DRC检查

7．11Gerber输出

第8章常见问题及解决方式

8．1原理图库制作常见问题

8．2封装库制作常见问题

8．3原理图设计常见问题

8．4PCB设计常见问题

附录A

前言

随着电子工业和微电子设计技术与工艺的飞速发展，电子信息类产品的开发明显地出现了两个特点：一是开发产品的复杂程度加深，即设计者往往要将更多的功能、更高的性能和更丰富的技术含量集成于所开发的电子系统之中；二是开发产品的上市时限紧迫，减少延误、缩短系统开发周期以及尽早推出产品上市变得十分重要。
作为一个强大的、一致的电子开发环境，Altium Designer已经被构建起来。它包含用户需要的所有高级工具，可以实现高产、高效的设计。Altium Designer将数据库、元件管理、原理图输入、电气/设计规则、验证、先进的PCB布线、原生三维（3D）PCB MCAD协作、设计文档、输出生成和BOM管理统一起来，并将它们融入整洁的用户界面。用户不需要学习几种不同的工具完成工作，而且从工程创建到设计，再到发布的整个过程中不会失去设计数据的保真度。
Altium Designer独特的原生三维PCB引擎是柔性PCB设计或刚柔结合板设计的最佳选择，通过全三维建模，可以在提高工作效率的同时减小设计误差。Altium Designer还是企业级电子设计管理平台，项目内部管理、跨部门协同、生产数据发布管理等都可以在这个平台上找到适合的解决方案。
最新版本的Altium Designer 19采用时尚、新颖的用户界面，简化了设计流程，可以显著提高用户体验和设计效率，同时通过64位多线程架构实现了前所未有的性能优化。
1. 现代化的界面体验
新的、内聚的用户界面提供了一个全新的、直观的环境，并使其最优化，使用户的设计工作流程能够获得无与伦比的可视化。属性面板结合了属性对话框和监视器（inspector）面板，通过选择过滤器、文档/快照选项、快捷方式和对象属性简化了对对象属性和参数的访问过程；库面板可以快速搜索和放置元件，同时整合来自一百多家经过验证的供应商的相关供应链数据；板层及颜色面板为用户提供了自定义板层比例、显示或屏蔽、三维对象，甚至是系统颜色可视化的完整功能。
2. 强大的PCB设计
64位体系结构和多线程任务优化，让用户可以比以前更快地设计和发布大型、复杂的电路板。设计大型、复杂电路板时，确保不会出现内存不足的情况；并且利用更高效的算法显著提高了许多常见任务（包括在线DRC、原理图编译、多边形铺铜和输出生成）的执行速度，大大缩短了设计时间。
3. 快速和高质量的布线能力
视觉约束和用户指导的互动结合，使用户能够跨板层进行复杂的拓扑结构布线——以计算机的速度布线，以人的智慧保证质量。ActiveRoute提供了用户导向的布线自动化，以便在被定义的层范围内进行布线和调整，从而以机器的速度获得人类的高质量效果。
4. 原生3D PCB设计环境
PCB的真实三维（3D）和实时渲染的视图包括通过直接连接STEP模型实现的MCADECAD协同设计、实时的三维安全间距检查、二维和三维模式的显示配置、正交投影以及二维和三维PCB模型的纹理渲染。PCB编辑器也支持导入机械外壳，从而实现精确的三维违规检测。
5. 功能强大的多板设计系统
许多产品包括多个互连的印制电路板，将这些电路板组装在外壳内部并确保它们正确连接到一起是产品开发过程中具有挑战性的阶段。这需要一个支持系统级设计的设计环境。利用Altium Designer的系统级多板工程，用户可以在其中定义功能逻辑系统，也可以定义将各种电路板连接在一起的空间，并在逻辑和物理上验证它们连接的正确性。
6. 简化的PCB文档处理流程
Draftsman文档工具提供了快速的、自动化的制造和装配文档。它可以直接将所有必需的装配和制造视图与实际源数据放在一起，以便更新； 还可以除去另一个产品，并从用户的设计工作流程中分离各环节，以生成相应的制造和装配图纸。用户只需按Next(下一个）按钮，所有图纸就会更新以匹配源数据，而不需要文件交换。
为了让设计者更好地应用Altium Designer 19开展电子系统设计工作，Altium中国技术支持中心编写了此书。书中详细介绍了Altium Designer 19的各种高级功能及其应用，并给出了多个进阶实例的具体操作步骤，以供读者学习和参考。
在此特别感谢Altium中国大学计划负责人华文龙先生和市场部经理凌燕女士对本书的编著、整理和出版进行牵头、组织并给予支持。感谢来自志博教育的李崇伟先生作为本书的顾问专家，在编写过程中协助提供了大量的实操案例和创新建议。感谢Altium中国技术支持部经理胡庆翰团队的宋彩霞女士、清华大学出版社的盛东亮老师和钟志芳老师协助审稿并提出宝贵意见。特别鸣谢我们忠实的合作伙伴——亿道电子对本书的出版所给予的大力支持。
如果书中存在错误和不妥之处，敬请读者批评指正，也欢迎读者拨打4000128266咨询Altium Designer的售后使用及维保、续保问题。
Altium中国技术支持中心
2019年3月

第5章PCB设计流程

电路原理图设计的最终目的是为了生产满足需要的PCB（印制电路板）。利用Altium Designer软件可以非常轻松地从原理图设计转入到PCB设计流程。Altium Designer 19为用户提供了一个完整的PCB设计环境，既可以进行人工设计，也可以全自动设计，设计结果可以用多种形式输出。
PCB布线是整个PCB设计中最重要、最耗时的一个环节，可以说前面的工作都是为它而准备的。在整个PCB设计中，熟悉PCB设计流程是很有必要的。
本章将结合实战项目的设计来介绍PCB设计的常规流程，让读者熟悉Altium Designer软件的PCB设计流程，这对于缩短产品的开发周期、增强产品的竞争力和节省研发经费等方面具有重要的意义。

学习目标：
 熟悉PCB常用系统参数的设置。
 熟悉PCB常规操作。
 掌握PCB常用规则设置。
 掌握PCB布局布线方法及操作技巧。
5．1PCB常用系统参数设置
5．1．1General参数设置

打开Altium Designer 19，单击菜单栏右侧的“设置系统参数”按钮，打开Preferences(优选项)对话框，选择PCB Editor选项卡下的General子选项卡，按照图51所示进行参数设置。

图51General子选项卡

1. 编辑选项
推荐配置如下。
(1) 在线DRC： 在手工布线和调整工程中实时进行DRC检查，并在第一时间对违反设计规则的错误给出报警，实时检测用户设计的规范性。
(2) 对象捕捉选项： 表示用光标选择某个元件时，光标自动跳到该元件的中心点（又称基准点）。
(3) 移除复制品： 当系统准备将数据输出时，可以检查和删除重复对象。当输出到打印设备时，可勾选此复选框。
(4) 确认全局编译： 允许在提交全局编辑之前出现确认对话框，包括提示将被编辑对象的数量。如果取消勾选该复选框，只要单击全局编辑对话框中的“确定”按钮，就可以进行全局编译更改。
(5) 单击清除选项： 在PCB编辑区任意空白位置单击鼠标左键，可自动清除对象选中状态。
(6) 智能TrackEnds： 使能“智能TrackEnds”将重新计算网络拓扑距离，即当前布线光标到终点的距离而不是网络最短距离。
2. 其他
推荐配置如下。
(1) 旋转步进： 用于设置旋转角度。在放置组件时，按一次空格键组件会旋转一个角度。这个角度是可以任意设置的，系统默认值是90°。
(2) 光标类型： 光标有3种样式，即Small 45、Small 90、Large90。推荐使用Large 90的光标，便于布局布线时进行对齐操作。
3. 铺铜重建
勾选“铺铜修改后自动重铺”和“在编辑过后重新铺铜”这两个复选框，以便在直接对铜皮进行修改，或者铜皮被移动时，软件可以根据设置自动调整以避开障碍。
4. 文件格式修改报告
勾选“禁用打开旧版本报告”和“禁用打开新版本报告”这两个复选框，这样每次打开文件时就不会弹出文件格式修改报告的提示。
5．1．2Display参数设置
单击菜单栏右侧的“设置系统参数”按钮，打开Preferences(优选项)对话框，选择PCB Editor选项卡下的Display子选项卡，按照图52所示进行参数设置。