描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787302477570丛书名: EDA工程技术丛书
重点突出:书中重点介绍了Altium Designer设计工具*常用、*主要的功能,便于读者把握学习重点。
实战性强:在介绍案例时,会给出实际操作中的技巧及常见问题的处理方法,这些方法极具实用性;书中给案例也均经充分验证,按照步骤操作即可实现*终结果。
本书按照印制电路板设计的顺序,全面地介绍Altium Designer 15的功能和面向实际应用的操作方法与技巧。本书主要包括工程项目的建立、原理图设计、PCB设计、创建元件库、电路仿真以及实际工程案例介绍等内容。此外,本书也对Altium Designer 15的各功能模块的参数设置、使用方法进行了较详细的介绍。
本书各章都配备有练习题,通过学、例、练的方式,加深读者对知识的学习和运用能力。本书以实际的设计实例为基础,讲解由浅入深,从易到难,各章节之间既相对独立又前后关联。在本书的编写过程中,作者根据自身电路设计与制作的经验,适当地给出总结和相关提示,以供读者进一步地吸收理解。
本书适合作为大中专院校电子、通信类学生的专业教材,也可以作为工程技术人员的自学读物和专业人士的参考手册。
目录
第1章初识Altium Designer
1.1Protel的发展概况
1.2Altium Designer 15的安装、启动与激活
1.3Altium Designer 15的主界面布局
1.4Altium Designer 15的个性化资源
1.5Altium Designer 15的集成开发环境
1.6Altium Designer 15的文件管理
1.7获取Altium Designer帮助
1.8思考与练习
第2章电路原理图环境设置
2.1绘制电路原理图的原则及步骤
2.2原理图的编辑环境
2.3图纸的设置
2.4原理图工作环境设置
2.5思考与练习
第3章原理图视图对象的操作
3.1原理图视图操作
3.1.1工作界面的缩放
3.1.2其他视图操作
3.2原理图对象的编辑操作
3.2.1对象的选择
3.2.2对象的复制、剪切和粘贴
3.2.3对象的删除
3.2.4发现相似对象
3.3原理图的打印
3.4综合演练
3.5思考与练习
第4章原理图绘制工具介绍
4.1原理图绘制工具简介
4.2导线的绘制
4.3电路节点的放置
4.4电源/地符号的放置
4.5网络标号的放置
4.6端口的放置
4.7总线的绘制
4.8忽略ERC检查点的使用
4.9PCB布线指示(PCBLayout)的放置
4.10综合演练
4.11思考与练习
第5章电路原理图的绘制
5.1原理图的组成
5.2Altium Designer 15元器件库
5.2.1元器件库的管理与操作
5.2.2加载和卸载元器件库
5.2.3查找元器件
5.3元器件的放置和属性编辑
5.3.1元器件的放置
5.3.2元器件的属性编辑
5.4元器件位置的调整
5.4.1元器件的移动
5.4.2元器件的对齐
5.5绘制简单电路原理图
5.6层次原理图的设计方法
5.6.1层次原理图概述
5.6.2层次原理图的设计
5.6.3层次原理图之间的切换
5.7编译项目及查错
5.7.1编译项目的设置
5.7.2执行编译项目
5.8生产和输出各种报表与文件
5.8.1网络报表
5.8.2元器件报表
5.8.3元器件交叉引用报表
5.8.4层次设计报表
5.9综合演练
5.10思考与练习
第6章创建元器件原理图库
6.1原理图库文件管理
6.1.1库文件的创建
6.1.2库文件的保存
6.2原理图元器件库编辑环境
6.2.1元器件库面板
6.2.2工具栏
6.3原理图元器件符号绘制工具
6.3.1绘图工具
6.3.2绘制直线
6.3.3绘制椭圆弧和圆弧
6.3.4绘制多边形
6.3.5绘制矩形
6.3.6绘制贝塞尔曲线
6.3.7绘制椭圆或圆
6.3.8绘制扇形
6.3.9放置文本字符串和文本框
6.3.10放置图片
6.4原理图封装检查
6.4.1通过元器件属性检查元器件封装
6.4.2通过封装管理器检查封装
6.5绘制元器件及原理图元器件库的加载
6.5.1元器件的绘制
6.5.2原理图元器件库的加载
6.6元器件的检错和报表
6.6.1元器件符号信息报表
6.6.2元器件符号错误信息报表
6.6.3元器件符号库信息报表
6.7综合演练
6.8思考与练习
第7章创建元器件PCB封装库
7.1封装库文件管理
7.2封装库编辑环境
7.3新建元器件封装
7.3.1手工创建元器件封装
7.3.2使用向导创建元器件封装
7.4不规则封装的绘制
7.4.1焊盘属性编辑
7.4.2线属性编辑
7.4.3圆弧属性编辑
7.4.4示例芯片的封装信息
7.4.5通过向导制作SOP6
7.4.6修改SOP6焊盘
7.4.7测量焊盘的距离
7.4.8查看元器件封装的走线尺寸
7.4.9绘制SOP6的走线
7.5元器件封装管理
7.5.1元器件封装管理面板
7.5.2元器件封装管理操作
7.6封装报表文件
7.6.1设置元器件封装规则检查
7.6.2创建元器件封装报表文件
7.6.3封装库报表文件
7.7综合演练
7.8思考与练习
第8章印制电路板设计的环境设置
8.1PCB的设计基础
8.1.1PCB的分类
8.1.2PCB常用组成
8.1.3元器件封装概述
8.1.4PCB设计流程
8.1.5PCB设计的基本原则
8.2PCB编辑环境
8.2.1集成的设计平台
8.2.2典型图形界面对象
8.2.3启动PCB编辑环境
8.2.4PCB编辑界面及菜单工具简介
8.2.5在PCB编辑器中快速导航
8.3利用PCB向导创建PCB文件
8.4使用菜单命令生成PCB文件
8.4.1菜单命令创建空白PCB文件
8.4.2规划电路板物理边界
8.4.3规划电路板电气边界
8.4.4印制电路板选项设置
8.5PCB视图操作管理
8.5.1工作窗口的缩放
8.5.2飞线的显示与隐藏
8.5.3常见视图命令
8.5.4PCB的3D显示
8.6综合演练
8.7思考与练习
第9章印制电路板设计
9.1PCB常用对象的放置及属性设置
9.1.1放置辅助对象及属性设置
9.1.2放置走线及属性设置
9.1.3放置字符串及属性设置
9.1.4放置焊盘及属性设置
9.1.5放置过孔(Via)及属性设置
9.1.6放置元器件(Component)及属性设置
9.1.7放置坐标(Coordinate)及属性设置
9.1.8放置尺寸(Dimension)及属性设置
9.1.9放置敷铜(Polygon Pour)
9.1.10敷铜镂空(Polygon Pour Cutout)
9.1.11切割敷铜
9.1.12放置矩形填充
9.1.13放置铜区域
9.1.14敷铜管理器
9.1.15放置禁止布线对象
9.2PCB设计规则
9.2.1概述
9.2.2电气规则(Electrical)
9.2.3布线规则(Routing)
9.2.4表贴式封装设计规则(SMT)
9.2.5屏蔽设计规则(Mask)
9.2.6内电层设计规则(Plane)
9.2.7测试点设计规则(Testpoint)
9.2.8制造设计规则(Manufacturing)
9.2.9高频电路设计规则(High Speed)
9.2.10组件布置规则(Placement)
9.2.11信号完整性分析设计规则(Signal Integrity)
9.2.12电源线宽度类规则的设计
9.3PCB的板层
9.3.1PCB板层启动
9.3.2板层定义
9.3.3板层设置与管理
9.4PCB元器件布局布线
9.4.1元器件的自动布局
9.4.2元器件的手动布局
9.4.3元器件的自动布线
9.4.4元器件的手动布线
9.5原理图与PCB的同步更新
9.5.1由原理图更新PCB
9.5.2由PCB更新原理图
9.6信号完整性分析
9.6.1信号完整性常见问题
9.6.2信号完整性系统模型
9.6.3信号完整性分析指标
9.6.4信号完整性分析规则设置
9.6.5在信号完整性分析方面的功能
9.6.6进行信号完整性分析特点
9.7综合演练
9.8思考与练习
第10章电路仿真
10.1Altium Designer仿真概述
10.2Altium Designer 15电路仿真的主要特点
10.3Altium Designer 15仿真的主要步骤
10.4常用电路仿真元器件
10.5仿真信号源
10.5.1独立源
10.5.2线性受控源
10.5.3非线性受控源
10.6仿真模式设置及分析
10.6.1参数设置
10.6.2直流工作点分析
10.6.3直流扫描分析
10.6.4传递函数分析
10.6.5交流小信号分析
10.6.6瞬态分析
10.6.7参数扫描分析
10.6.8零点极点分析
10.6.9傅里叶分析
10.6.10噪声分析
10.6.11温度扫描
10.6.12蒙特卡罗分析
10.7思考与练习
第11章工程案例
11.1设计任务和实现方案介绍
11.2创建工程项目
11.3原理图设计
11.4PCB设计
11.5制造文件的生成
11.6思考与练习
前言
Altium Designer 15是原Protel软件开发商Altium公司推出的一款一体化的电子产品开发系统,主要运行在Windows操作系统上。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术完美地融合,为设计者提供了一套全新的设计解决方案,使设计工作变得更为轻松,熟练使用这一软件必将大大提高电路设计的质量和效率。Altium Designer 15除了全面继承包括Protel 99SE、Protel DXP在内的先前一系列版本的功能和优点外,还增加了许多改进和高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界面,全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能,从而允许工程设计人员能够将系统设计中的FPGA与PCB设计及嵌入式设计集成在一起。
为了能够让广大电子线路初学者以及有一定基础的电路设计从业者快速掌握电路设计软件,尽快提高实际工程应用能力,作者尽可能地从读者易于接受的角度编写了本书。本书的介绍由浅入深、从易到难,各章节之间既相对独立又前后关联。在本书的编写过程中,作者根据自身电路设计与制作的经验,适当地给出总结和相关提示,以供读者进一步理解。
本书作者都是长期使用Altium Designer进行教学、科研和实际生产工作的教师或工程师,有着丰富的教学和图书编著经验。在内容编排上,按照读者学习的一般规律,结合大量实例讲解操作步骤,能够使读者快速、真正地掌握Altium软件的使用。
本书具有以下鲜明的特点:
(1) 实例贯穿全书。所选实例非常典型,难度由浅入深,讲解透彻,可使读者快速入门。
(2) 重点突出。有重点地介绍该设计工具常用、主要的功能,便于读者抓住学习重点。
(3) 技巧性强。具体讲解案例时,会介绍一些在实际操作中的技巧及常见问题的处理方法。
(4) 可操作性强。书中所举例子均经充分验证,按所述步骤可实现终结果。
本书特别适合大中专院校学生、在职工程技术人员、渴望充电继续深造的人员学习使用,也可以作为高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电气控制类专业课教材及电子工程技术人员的参考书。
本书主要由游藩、王圣旭、谈世哲编著,参与编写工作的还有陈敏、向阳奎、夏平、孟祥明、王强、李爽、蔡青格、孟波等。
作者
在Altium Designer 15中,绘制原理图是PCB设计工作的起点,在电路原理图设计工作中起主导作用。只有绘制出符合设计要求的原理图,才能顺利对其进行信号仿真分析,终生产可用的PCB文件,并投入生产。本章将重点介绍一般原理图及层次原理图的绘制方法,要求用户熟练掌握。
5.1原理图的组成
原理图是用户设计意图的符号化(逻辑/功能)表示。如图51所示,这是一张由Altium Designer 15绘制的某采集板的原理图,从原理图中可以发现,它主要由一系列具有电气特性的符号组成,包括元器件、导线、电源/地、网络标号、端口及注释等符号。这些符号的意义如下:
图51用Altium Designer 15绘制的原理图
(1) 元器件: 原理图中的元器件是以元器件符号的形式出现的。元器件符号各引脚与实际元器件引脚一一对应,也与PCB上的焊盘相对应。
(2) 导线: 一般连接导线是以线段的形式出现在原理图中,表示两个引脚之间具有电气连接。而表示一组并行信号的导线,则是以粗线段的形式出现在原理图中,在PCB上与一组由铜箔组成的有时序关系的导线相对应。
(3) 电源/地符号: 标注在原理图中的电源端口,与实际供电设备和接地引脚相对应。
(4) 网络标号: 与导线功能一样,用来建立元器件引脚之间的电气连接,一般标注在导线、总线和元器件引脚上。
(5) 端口: 包括输入端口和输出端口两种类型。其功能和导线、网络标号功能一样,但它主要用于在层次原理图中建立电气连接。
(6) 忽略ERC检查点: 为避免在ERC检查时出现一些不希望出现的错误报告,在原理图中的某些节点处放置忽略ERC检查点,以忽略对这些节点的ERC检查。
(7) 原理图注释: 为了便于原理图的阅读和检查,在原理图中所标注的文字、形状及图片。
原理图上的电气符号表示了PCB的各个组成部分,它们存在相互对应的关系。
5.2Altium Designer 15元器件库
元器件是电路原理图的重要组成部分。从本质上讲,电路原理图就是各种元器件的连接图,要完成原理图的绘制,首先必须根据电路设计理念,在图纸上放置各种所需要的元器件。一般常用的系统设计所需的元器件均可在Altium Designer 15中找到。但是,元器件种类繁多、数量庞杂,该如何快速、准确地找到所需的元器件呢?
其实,Altium Designer 15提供的元器件库已对各种元器件进行了明确的分类,用户可以通过Altium Designer 15元器件库快速、准确地查找到所需的元器件。下面对元器件库的有关内容进行详细介绍。
5.2.1元器件库的管理与操作
在Altium Designer 15系统中,元器件库是以各种元器件集成库的形式进行设计的。所谓集成库,就是把元器件符号、引脚的封装形式及信号完整性的分析模型等所有信息都集成在一个库文件(*.IntLib)中。在调用某个元器件时,可以同时把该元器件的有关信息显示出来。
系统提供的元器件集成库种类繁多,但分类十分明确,一般是以元器件制造厂家的名称进行分类,在各厂家分类下面又以元器件的种类进行分类,如模拟电路、逻辑电路、A/D转换芯片等。
为了方便用户对元器件库进行管理与操作,Altium Designer 15提供了【Libraries】(库)面板,如图52所示。只要执行菜单栏【Design】|【Browse Library】命令,
或者单击工作窗口右侧的【Libraries】标签,即可打开【Libraries】面板。面板中各选项的意义如下:
图52【Libraries】面板
【当前加载元件库】下拉列表框: 列出当前加载的库文件。
【查询条件输入栏】: 通过输入与所要查找元器件的相关内容,帮助用户快速查找到需要的元器件。
【元器件列表】: 列出所有满足所列查询条件的相关元器件,包括元器件名称、特性描述、来源库、封装名称等信息。
【元器件符号预览】: 预览当前元器件在原理图中的外形符号。
【元器件模型预览】: 预览当前元器件PCB封装形式、信号完整性分析等各种模型。
如果在工作界面上没有【Libraries】标签,只要单击底部面板控制栏中的【System/Libraries】按钮,在工作界面右侧就会自动出现【Libraries】标签,并自动弹出【Libraries】面板。
在Altium Designer 15中,系统对数量庞杂的元器件进行了集成归类,并且提供了加载元器件库、快速查找元器件、放置元器件等功能。用户只要通过【Libraries】面板,即可完成对元器件库的管理与操作,十分便捷。
5.2.2加载和卸载元器件库
在原理图绘制过程中,用户需要在图纸上放置各种元器件,因此,需要将所放置元器件所属的元器件库载入系统内存中,即元器件库的加载。但是,如果载入系统内存中的元器件库过多,就会占用较多的系统资源,给系统运行造成负担,进而会大大影响系统的运行效率,因此,需要将一些暂时不用的元器件库从系统内存中移除,即元器件库的卸载。用户可以根据电路设计需要,灵活地对元器件库进行加载和卸载操作。
1. 加载元器件库
加载元器件库的具体操作步骤如下:
(1) 选择菜单栏【Design】|【Add/Remove Library】命令,或者单击【Libraries】面板左上角的【Libraries】按钮,系统将弹出图53所示的【Available Libraries】(可用库)对话框。通过对话框,可以看出,系统已经默认加载了Miscellaneous Devices.IntLib(通用元器件库)、Miscellaneous Connectors.IntLib(通用插接件库)等多个元器件库。
图53【Available Libraries】对话框
在【Available Libraries】对话框中共有3个选项卡。其中,【Project】选项卡列出了用户为当前工程自行创建的库文件; 【Installed】选项卡列出系统当前可用的文件库。对话框左下方的【Move Up】(上移)和【Move Down】(下移)两个按钮主要用来调整元器件库的排列顺序。
(2) 选择【Installed】选项卡,单击右下角的【Install】按钮,在弹出的对话框中选择确定的库文件夹,打开后选择所需要的元器件库,单击右下角的【打开】按钮,所选择库文件即可出现在【Available Libraries】对话框中,完成元器件库的加载。
(3) 重复上述操作,把所需要的元器件库分别进行加载,使之成为系统中当前可用的元器件库。加载完毕单击【Close】按钮,关闭【Available Libraries】对话框。此时,所加载的元器件库均显示在【Libraries】面板上,用户可以选择使用。
2. 卸载元器件库
卸载元器件库的操作与加载元器件库类似,运用上述方法打开【Available Libraries】对话框,选择【Installed】选项卡,选中需要卸载的元器件库,单击对话框右下角的【Remove】按钮,即可完成选中元器件库的卸载。
5.2.3查找元器件
虽然Altium Designer 15系统对各种元器件进行了分类管理,但是面对元器件库中众多相同种类的元器件,用户想要找到所需元器件也要花上一定的时间,这大大影响了工作效率。此时,用户可以使用系统提供的元器件快速查询功能,通过设置所需元器件的查找条件,快速在元器件库中定位所需元器件。其具体操作方法如下:
选择菜单栏【Tools】|【Find Component】命令,或者在【Libraries】面板中单击【Search】按钮,系统将弹出如图54所示的【Libraries Search】(搜索库)对话框。
图54【Libraries Search】对话框
对话框中各选项的意义如下:
(1) 【Scope】(范围)选项: 用于设置查找范围。
【Search in】(查找类型): 该下拉列表框包括4种类型可供选择,分别为Components(元件)、ProtelFootprints(PCB封装)、3D Models(3D模型)和Database Components(数据库元件)。
【Available libraries】(可用库): 选择该单选按钮,系统会在已经加载元器件库中查找元器件。
【Libraries On Path】(元器件库路径): 选择该单选按钮,系统会按照所设置的路径查找元器件。
(2) 【Path】(路径)选项: 用于设置查找路径。只有选中【Libraries On Path】单选按钮,才能激活【Path】选项。
【Path】(路径)文本框: 单击文本框右侧的按钮,系统将弹出如图55所示的【浏览文件夹】对话框,从中可设置查找路径。如果选中【Include Subdirectories】复选框,那么也会对包含在指定目录中的子目录进行查找。
图55【浏览文件夹】对话框
【File Mask】(文件面具)文本框: 设置所要查找元器件的文件匹配域,“*”表示匹配字符串。
(3) 【Advanced】(高级): 高级查询按钮。单击该按钮,系统将弹出图56所示对话框。在对话框的文本框中,可以输入一些与查询内容相关的过滤语句表达式,帮助系统更加快速、准确地进行查找。例如,在文本框中输入Name=‘PNP’,单击【Search】按钮后,系统开始进行查找,查找结果显示在如图57所示的【Libraries】面板中。
图56【Libraries Search】对话框的高级查询界面
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