电子CAD——Altium Designer（缪晓中）

本书根据电子CAD课程实践性比较强的特点，采用理论与实践相结合的教学方法，每章以完成一个典型电路的电路图设计任务为主线，把相关知识点融入完成该任务的整个过程中，从而体现工学结合的职业教学特色。

本书共12章，主要内容包括 Protel 99SE与Altium Designer软件的对比、认识Altium Designer设计环境、分立元件及模拟集成电路原理图的绘制、原理图元件库的创建、单片微处理器及接口电路较复杂原理图的绘制、多图纸设计、单面板的设计与制作、PCB元件封装库的创建、以贴片元件为主的PCB双面板手工布线设计等；另外，简要讲解了电路板设计中常用的IPC国际标准，使学生具有按标准设计的理念；*后以两个综合设计项目为例，分别讲解了直插式元件的电路板设计和贴片式元件的电路板设计的完整过程，培养学生电路板设计与制作的技能。

本书可作为高职高专院校电子技术、自动化技术、通信技术等相关专业教材，也可作为高等本科院校、中等专业学校相关专业的教材，还可供相关工程技术人员参考。

 

缪晓中，无锡职业技术学院，教授 教研室主任；

        2004年度江苏省高校“青蓝工程”青年骨干教师培养对象；

        2008年高校青年骨干教师国内访问学者。

研究方向：嵌入式系统、仪器仪表

一．.教育背景

   1989.9—1993.7 苏州大学
物理专业本科，获理学学士学位。

   1997.9—2000.12苏州大学  凝聚态物理学科 电子测量专业研究生，获理学硕士学位。

二．著译作品

(1) 缪晓中副主编，《电工技术基础》，苏州大学出版社，2004年

(2)缪晓中参编，《音响设备原理与维护》，电子工业出版社，2001年

(3)缪晓中参编，《单片微型计算机原理》，苏州大学出版社，2001年

(4)缪晓中主编，国家十二五规划教材《电子CAD-Protel_99SE》，化学工业出版社，2015年

三．业务成果

 1 主持或主研完成院级科研课题多项。

 2 在全国性刊物上发表学术论文多篇，其中5篇在中文核心期刊发表。

（1） DDS调制芯片AD7008的原理与应用《电子工程师》 2006

（2） 一种基于intel8253与L298N的PWM调速法 《国外电子元器件》2005

（3） 振弦式传感器信号采集卡的研制《仪表技术与传感器》2010.1   中文核心

（4） 基于C8051F020与K9F1G08便携式数据采集系统主控卡的设计《测控技术》 2010.12 中文核心

（5） 基于ZSSC3008的智能应变式传感器设计《计算机测量与控制》2015.3 中文核心

（6） ZSC31015在智能应变式传感器中的应用《自动化仪表》 2015.8  中文核心

3  指导学院2005年全国大学生电子设计竞赛参赛队，获江苏赛区二等奖

           2007年全国大学生电子设计竞赛参赛队，获江苏赛区二等奖

           2009年全国大学生电子设计竞赛参赛队，获全国二等奖

 

第1章Protel 99SE与Altium Designer1

1.1电子设计技术发展历程1

1.2Protel 99 SE与Altium Designer简介3

1.3导入Protel 99SE设计数据7

1.4Altium Designer软件的安装11

本章小结15

习题15

第2章认识Altium Designer设计环境16

2.1Altium Designer用户界面16

2.2工作区面板17

2.3工作面板的文件管理21

2.4文件的操作22

2.5文档窗口管理26

2.6扩展设计界面支持双显示器27

2.7环境设置28

2.8导航28

2.9本地化语言环境29

2.10网络更新30

本章小结30

习题30

第3章电压检测控制电路原理图的绘制31

3.1任务分析31

3.2电路原理图设计基础32

3.2.1电路原理图设计步骤32

3.2.2创建电路原理图文件32

3.2.3电路原理图编辑器简介34

3.2.4主菜单34

3.2.5工具栏35

3.2.6工作面板37

3.2.7工作面板标签38

3.3设置原理图图纸、网格、光标和文件信息38

3.4放置元件41

3.4.1装卸元件库41

3.4.2查找元件42

3.4.3查找与替换文本44

3.4.4放置方法45

3.4.5设置元件属性45

3.4.6改变元件放置方向46

3.4.7电压检测控制电路原理图中元件的放置47

3.5放置导线并设置属性47

3.6放置电源/接地元件和输入/输出端口48

3.6.1放置电源和接地元件48

3.6.2放置输入/输出端口49

3.7编辑对象50

3.7.1选取对象和取消选取操作50

3.7.2删除对象51

3.7.3移动对象51

3.7.4对齐对象51

3.7.5撤销与恢复对象53

3.7.6复制、剪切和粘贴对象53

3.8改变视窗操作53

3.9上机实训绘制555振荡器与积分器电路原理图54

本章小结54

习题55

第4章数码管原理图元件库的创建56

4.1任务分析56

4.2创建原理图元件56

4.2.1新建原理图库文件56

4.2.2启用元件库编辑器56

4.2.3绘制原理图元件58

4.3编辑原理图元件62

4.3.1在原理图元件库中直接修改元件引脚62

4.3.2快速绘制原理图元件62

4.3.3绘制含有子元件的元件63

4.3.4原理图元件库的调用65

4.4上机实训变压器原理图元件的绘制65

本章小结66

习题66

第5章直流电机PWM调速电路原理图的绘制67

5.1任务分析67

5.2原理图绘制67

5.3网络标号与绘制总线70

5.3.1添加网络标号70

5.3.2绘制总线71

5.3.3完成PWM调速电路原理图的绘制73

5.3.4原理图元件的过滤73

5.4设置工程选项73

5.5编译工程75

5.6全局编辑76

5.7输出制造文件79

5.8原理图的打印输出81

5.9上机实训绘制DAC0832数模转换电路原理图84

本章小结85

习题86

第6章单片机最小系统与DA/AD转换电路的多图纸设计87

6.1任务分析87

6.2多图纸设计的页面结构88

6.2.1定义页面结构88

6.2.2维护层次结构89

6.2.3常用符号90

6.3定义网络的连通性90

6.3.1网络标识符91

6.3.2平行和分层次连接的比较92

6.3.3平行设计92

6.3.4连通性设计举例92

6.4绘制层次原理图94

6.4.1绘制MCU模块子原理图95

6.4.2绘制DA数模转换模块子图97

6.4.3绘制AD模数转换模块子图98

6.4.4建立层次原理图总图98

6.5层次原理图间的切换102

6.6上机实训单片机系统控制板层次原理图的绘制103

本章小结106

习题106

第7章电压检测电路PCB单面板的绘制108

7.1PCB板设计基础108

7.1.1印制电路板分类及组成结构108

7.1.2元件封装109

7.1.3PCB板的板层111

7.1.4PCB图的设计流程112

7.2PCB设计环境112

7.2.1新建PCB文件112

7.2.2PCB设计界面113

7.2.3PCB环境设置115

7.3规划电路板122

7.3.1采用PCB向导规划电路板122

7.3.2手工规划电路板125

7.4导入网络表125

7.5PCB布局与布线127

7.5.1PCB自动布局127

7.5.2PCB手动布局128

7.5.3更新PCB129

7.5.4自动布线130

7.6上机实训OTL功率放大器PCB单面板的绘制134

本章小结135

习题135

第8章数码管PCB元件库的制作137

8.1常用元件及其封装图137

8.2手工创建PCB元件封装141

8.2.1新建PCB元件外形封装库141

8.2.2元件库编辑器简介142

8.2.3设置绘图环境143

8.2.4制作LED数码管的封装143

8.2.5元件封装的保存和调用147

8.3利用向导创建PCB元件封装148

8.3.1利用元件向导创建封装148

8.3.2利用IPC封装向导创建封装151

8.4PCB元件封装的编辑153

8.5集成库的创建和管理154

8.5.1集成库的创建154

8.5.2集成库的管理156

8.6上机实训制作变压器PCB元件封装156

本章小结157

习题157

第9章门禁自动控制电路PCB双面板的绘制158

9.1电路与任务分析158

9.2布线原则160

9.3手工规划电路板与元件布局162

9.4手工布线166

9.4.1手工初步布线166

9.4.2删除或拆除排线167

9.4.3添加过孔和切换板层168

9.4.4加入引线端点168

9.5添加标注和说明文字171

9.6手工布线训练参考图172

9.7设计规则校验(DRC)173

9.8添加安装孔175

9.9敷铜和补泪滴175

9.9.1敷铜175

9.9.2添加矩形填充177

9.9.3补泪滴178

9.10PCB元件的过滤179

9.11PCB打印输出181

9.12上机实训制作直流电机PWM调速电路PCB双面板183

9.13职业院校技能大赛电子CAD绘图部分考核试卷184

本章小结185

习题186

第10章IPC标准介绍189

10.1IPC概述189

10.1.1IPC的发展历史189

10.1.2IPC标准内容概要190

10.1.3IPC通用设计规范191

10.1.4PCB设计开发流程191

10.2PCB设计要求192

10.2.1封装库规则192

10.2.2布局规则195

10.2.3布线规范198

10.2.4字符大小和方向201

10.2.5文件输出201

本章小结201

习题201

第11章电路板综合设计实例一——电子设计竞赛板的绘制202

11.1电路与任务分析202

11.2绘制原理图204

11.2.1单片机最小系统电路图的绘制204

11.2.2键盘及LED显示电路的绘制206

11.2.3LCD液晶显示电路的绘制207

11.2.4进行电气检测（ERC）207

11.3PCB板的制作207

本章小结213

第12章电路板综合设计实例二——温度测量控制板的绘制214

12.1电路及任务分析215

12.2温度测量控制板电路PCB板的绘制215

12.2.1创建一个新的PCB工程215

12.2.2创建一个新的电气原理图215

12.2.3加载元器件库216

12.3设置原理图选项218

12.4放置元件并绘制原理图218

12.4.1绘制原理图218

12.4.2当库未知的情况下查找封装219

12.4.3给元器件添加封装220

12.5完成原理图222

12.6构建完整的项目并编译项目224

12.7元件标注及错误检查225

12.8创建新的PCB文件226

12.9印刷电路板（PCB）的设计228

12.10PCB板设计数据校验232

12.11输出制造文件233

本章小结235

参考文献236

 

本书采用的电子CAD工具软件是Altium公司（前身为Protel国际有限公司）的设计软件Altium Designer。其继承了Protel 99SE软件全部优异的特性和功能，Altium Designer从设计窗口的环境布局到功能切换的快捷组合按键定义，均保持了与Protel 99SE基本一致的要素。Altium Designer从系统设计的角度，将软、硬件设计流程统一到单一开发平台内，电子设计工程师可以轻松地实现设计数据在某一项目设计的各个阶段（板级电路设计—FPGA组合逻辑设计—嵌入式软件设计）无障碍地传递，不仅提高了研发效率，而且增强了产品设计的可靠性和数据的安全性。

本书采用理论与实践相结合的教学方法，以完成工程实践中典型电路的原理图、PCB板图的顺序为主线，使学生清晰地理解电路板设计制作的整个流程，掌握原理图绘制、原理图元件创建、PCB板绘制、PCB元件创建等技能，并养成良好的绘图习惯。另外，根据电子技术快速发展的特点，强化贴片元件在PCB绘图中的应用。本书具有以下显著特色。

1.采用Altium Designer新版本软件

相较之前版本, Altium Designer 16（简称AD16）集成了新的高速信号线设计工具xSignal，支持DDR3/4及高速差分信号总线设计功能；AD16增强了交互式布线器，支持基于安全间距规则的布线空间显示功能和元器件动态位置管理功能等新的功能，而且AD16运行更稳定、更可靠。

2.在职业教育国家规划教材基础上改写，继承了优点

本书主要编写者与“十二五”职业教育国家规划教材《电子CAD——Protel
99SE》（缪晓中主编）相同，《电子CAD——Protel
99SE》（第二版）自2014年由化学工业出版社出版以来，全国许多高职院校将其选用为教材，给予很高的评价，还被评为全国第二届电子信息类优秀教材一等奖，本书是在上述图书的基础上取长补短、更新软件后重新编写的，进一步发扬了优点。

（1）以完成项目为主线，突出工程实践性。以每章完成一个典型电路的电路图设计为主线，把相关知识点融入完成任务的整个过程中，让学生体验知识的有效性和实用性，提高学习兴趣。书中许多任务都是编者在长期教学与科研工作中积累和实践过的项目，得到实践的检验，体现了很强的工程实践性。书中给出了许多项目的电路安装调试方法或者控制程序，有兴趣的学生在完成绘图任务之后，还可以进行实际电路的制作与调试。

（2）注重教材内容编排的合理性和科学性。在教材内容安排上，按照电路图由简单到复杂的顺序，以及完成项目所需知识点的先后顺序安排教学内容，从而实现教材内容理论知识点安排的连贯性和科学性，使学生对Altium Designer软件的整体结构和内容有一个系统的理解和掌握，同时对软件的讲解和术语的表达力求科学、准确。

3.与全国职业院校技能大赛相结合

本书与全国职业院校技能大赛相结合，重点讲解了贴片元件在PCB绘图中的应用知识。本书第9章参考了职业院校技能大赛训练内容，采用以贴片元件为主的实例，强调贴片元件在PCB绘图中的应用。同时，强化PCB实际布线规范和手动布线技法的训练，培养学生适应企业实际岗位要求的能力。

4.校企合作编写

在本书编写工程中，编写团队与Altium公司上海总部展开了紧密合作，编者们多次到Altium公司上海总部参加相关课程的培训学习，得到Altium公司的大力支持，Altium公司还提供了许多技术资料。本书第12章由Altium公司的工程师编写，使本教材更加体现了规范性和岗位适用性。

5.引入IPC国际标准

引入电路板设计的IPC国际标准，使学生了解IPC标准并具备按标准设计的理念。该部分内容由知名PCB设计公司提供资料并合作编写，体现了校企深度合作的成果。

本书由无锡职业技术学院缪晓中教授主编，并负责编写了第1章、第5章、第6章、第9章～第11章，第2章由缪晓中与Altium中国区大学项目部经理华文龙工程师合作编写，无锡职业技术学院谷永先老师编写了第3章，无锡职业技术学院王波老师编写了第4章、第7章，无锡职业技术学院瞿惠琴老师编写了第8章，华文龙编写了第12章。

由于水平有限，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正！主编邮箱：[email protected]。

编者

2019年3月