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電子電路CAD AltiumDesigner10電路設(shè)計(jì) AltiumDesigner原理圖與PCB設(shè)計(jì)及仿真 謝龍漢魯力張桂東電子工業(yè)出版社 AltiumDesigner教程 原理圖 PCB設(shè)計(jì)與仿真 第2版 谷樹(shù)忠 倪虹霞 張磊 AltiumDesigner原理圖與PCB設(shè)計(jì)教程機(jī)械出版社江思敏胡燁A(yù)ltiumDesigner10入門(mén)與PCB設(shè)計(jì)實(shí)例王建農(nóng)王偉 學(xué)習(xí)目標(biāo) 希望你能 了解本課程的教學(xué)目標(biāo)了解本課程的教學(xué)方法了解本課程的教學(xué)內(nèi)容了解本課程的考評(píng)方法 1 2 3 4 一 教學(xué)目標(biāo) 1 知識(shí)方面的要求 要求學(xué)生掌握在了解了數(shù)字 模擬電路的基礎(chǔ)上 熟練掌握電路原理圖 PCB板的設(shè)計(jì)方法 了解相關(guān)的概念 了解電路的仿真功能 熟悉AltiumDesigner軟件的使用 為今后的工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 2 技能和能力方面的要求 通過(guò)本課程的學(xué)習(xí) 要求學(xué)生能夠熟練地掌握AltiumDesigner軟件的設(shè)計(jì)環(huán)境 原理圖設(shè)計(jì) 層次原理圖設(shè)計(jì) 多通道設(shè)計(jì) 印制電路板 PCB 設(shè)計(jì) 三維PCB設(shè)計(jì) PCB規(guī)則約束及校驗(yàn) 交互式布線 原理圖庫(kù) PCB庫(kù) 集成庫(kù)的創(chuàng)建 電路設(shè)計(jì)與仿真 Protel99SE與AltiumDesigner的轉(zhuǎn)換等相關(guān)技術(shù)內(nèi)容 學(xué)會(huì)用該軟件解決在電路設(shè)計(jì)中的各種問(wèn)題 多掌握一種技能 為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì) 工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 二 本課程的教學(xué)方法 對(duì)于理論知識(shí)以 學(xué)生自學(xué) 教師輔導(dǎo) 的方式進(jìn)行教學(xué)對(duì)于技能訓(xùn)練采用 任務(wù)驅(qū)動(dòng) 的方式進(jìn)行教學(xué) 三 教學(xué)內(nèi)容 教材內(nèi)容 教材第1 14章學(xué)時(shí)安排 24學(xué)時(shí) 上機(jī)8學(xué)時(shí) 四 本課程的考評(píng)方法 隨堂考核 過(guò)程考核 結(jié)課作業(yè)從三個(gè)方面考核 知識(shí) 技能 態(tài)度 知識(shí) 課堂提問(wèn)技能 本堂課的內(nèi)容 作業(yè)平時(shí)成績(jī) 學(xué)習(xí)態(tài)度 出勤情況 課堂活動(dòng)的參與 課堂紀(jì)律等本課程希望全班同學(xué)都學(xué)會(huì) 不要有人補(bǔ)考 考核方法 本課為考試課成績(jī)包括 出勤 7分 曠課一次 扣2分作業(yè) 8分 少交一次或抄作業(yè)扣3分提問(wèn) 不會(huì)減5分 會(huì)加分試驗(yàn) 20分考試 65分 五 學(xué)習(xí)方法建議 新課部分應(yīng)自學(xué) 課前學(xué)習(xí) 培訓(xùn)自學(xué)能力課堂上進(jìn)行技能實(shí)訓(xùn) 第一章操作基礎(chǔ) 本章內(nèi)容 AltiumDesigner的組成AltiumDesigner的安裝與運(yùn)行AltiumDesigner基本參數(shù)設(shè)置AltiumDesigner的面板操作 1 1AltiumDesigner10 0簡(jiǎn)介 AltiumDesigner 顧名思義 是Altium公司推出的新一代電子電路輔助設(shè)計(jì)軟件 1 1 1AltiumDesigner發(fā)展演變 Protel公司成立于1985年 2001年更名為Altium 主要產(chǎn)品是PCB設(shè)計(jì)的EDA平臺(tái) 1991年 PROTEL公司推出PROTELFORWINDOWS1 01997年 推出Protel98 實(shí)現(xiàn)了原理圖 布局 布線 仿真等功能的綜合 1988年 美國(guó)ACCELTechnologies公司推出TANGO電路板設(shè)計(jì)軟件 這是第一個(gè)用于電路板設(shè)計(jì)的軟件 PROTEL公司 推出PROTELFORDOS升級(jí)版本 1999年 推出Protel99 Protel99SE Protel99SE是一個(gè)精典版本 至今很多公司都還在使用 2001年 Protel公司改名為Altium公司2002年 發(fā)布ProtelDXP2005年 推出AltiumDesigner6 02009年 推出AltiumDesignerSummer09 2011年推出的AltiumDesigner10 0將ECAD和MCAD兩種文件格式結(jié)合在一起 在其一體化設(shè)計(jì)解決方案中為電子工程師帶來(lái)了全面驗(yàn)證機(jī)械設(shè)計(jì) 如外殼與電子組件 與電氣特性關(guān)系的能力 Altium軟件在中國(guó)的市場(chǎng)占有率 有73 的工程師和80 的電子工程相關(guān)專(zhuān)業(yè)在校學(xué)生正在使用此軟件 1 1 2AltiumDesigner10 0新特性 集成ECAD與MCAD AltiumDesigner的三維功能增強(qiáng) 能夠連接由各種MCAD軟件制作的STEP模型 允許在設(shè)計(jì)中對(duì)任何對(duì)象之間進(jìn)行全面的干擾和間隙檢查 例如元件 支架及其周?chē)姆庋b 新增交互式布線引擎 AltiumDesigner引進(jìn)了一個(gè)全新的交互式布線引擎 提供高速的線路和過(guò)孔推鏟功能 實(shí)現(xiàn)線路快速放置的導(dǎo)向布線功能 布線時(shí)對(duì)現(xiàn)有線路自動(dòng)套索的功能 以及增強(qiáng)的布線自動(dòng)完成功能 DesignerInsight功能 DocumentInsight和ConnectivityInsight帶來(lái)的彈出式預(yù)覽和鼠標(biāo)懸停時(shí)的上下敏感導(dǎo)航功能讓設(shè)計(jì)師無(wú)需打開(kāi)多個(gè)圖紙即可預(yù)覽文檔和線路網(wǎng) 定制虛擬儀器元件 AltiumDesigner虛擬儀器庫(kù)新增定制儀器 該儀器經(jīng)過(guò)充分定制后 可用于監(jiān)控FPGA設(shè)計(jì)中的所有信號(hào) 基于C的定制FPGA邏輯開(kāi)發(fā) 能夠?qū)源代碼連接至基于原理圖的FPGA設(shè)計(jì) 符號(hào)引用的代碼被轉(zhuǎn)換成VHDL 并作為硬件與系統(tǒng)的其他部分整合 使得設(shè)計(jì)者能夠直接使用C語(yǔ)言創(chuàng)建功能 AllegroPCB導(dǎo)入 AltiumDesigner導(dǎo)入向?qū)У玫皆鰪?qiáng) 能夠支持CadenceAllegroPCB文檔的自動(dòng)轉(zhuǎn)換和導(dǎo)入 增強(qiáng)的內(nèi)層視圖 可在PCB編輯器中對(duì)內(nèi)層進(jìn)行建模 DRC還納入了實(shí)時(shí)電路層連接檢查功能 可探測(cè)到由電路層意外分離 焊盤(pán)和通孔隔離以及散熱連接匱乏所造成的網(wǎng)絡(luò)故障 1 2AltiumDesigner的組成 AltiumDesigner10 0并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的電子電路設(shè)計(jì)工具 而是一個(gè)功能完善的電路設(shè)計(jì) 仿真與PCB制作系統(tǒng) 他由4個(gè)大的設(shè)計(jì)模塊組成 即 原理圖 SCH 設(shè)計(jì)模塊原理圖 SCH 仿真模塊印刷電路板 PCB 設(shè)計(jì)模塊可編程邏輯器件 FPGA 設(shè)計(jì)模塊 1 2 1原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng) 原理圖系統(tǒng)主要用于電路原理圖的設(shè)計(jì) 并生成原理圖的網(wǎng)絡(luò)表文件 以便于進(jìn)行下一步的電路仿真或是PCB電路板的設(shè)計(jì) 圖1 1就是一個(gè)典型的電路原理圖設(shè)計(jì)界面 1 2 2電路原理圖仿真系統(tǒng) AltiumDesigner10 0的電路仿真系統(tǒng)界面 該系統(tǒng)主要用于電路原理圖的模擬運(yùn)行 用來(lái)檢驗(yàn)電路在原理設(shè)計(jì)過(guò)程中是否存在意想不到的缺陷 它可以通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)電路引入運(yùn)行的必備條件 使電路在模擬真實(shí)的環(huán)境下運(yùn)行 從而檢驗(yàn)電路是否達(dá)到理想的運(yùn)行效果 1 2 3印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng) AltiumDesigner10 0的印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng) 在該系統(tǒng)中將SCH原理圖設(shè)計(jì)成現(xiàn)實(shí)的印刷電路圖 由它生成的PCB文件將直接應(yīng)用到印刷電路板的生產(chǎn) 1 2 4可編程邏輯器件設(shè)計(jì)系統(tǒng) AltiumDesigner10 0的VHDL編輯系統(tǒng) 該系統(tǒng)可對(duì)印刷電路板上的可編程邏輯器件 如CPLD FPGA等 編程 通過(guò)編譯后 再將文件燒錄到邏輯器件中 生成具備特定功能的元器件 1 3AltiumDesigner10 0的安裝和啟動(dòng) 1 3 1AltiumDesigner10 0運(yùn)行的系統(tǒng)需求AltiumDesigner10 0與以前的Protel版本之間的巨大差異 使得其對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的配置有了更高的要求 要想在自己的計(jì)算機(jī)上順利安裝并正常運(yùn)行AltiumDesigner10 0 您的計(jì)算機(jī)必須至少具備以下配置 建議配置 操作系統(tǒng) WindowsXP 支持Professional和Home版 CPU Pentium4 3GHz以上內(nèi)存 1GBRAM硬盤(pán)空間 40GB顯示配置 1280 x1024分辨率 32位彩色顯示 64MB顯存 基本配置 操作系統(tǒng) Windows2000Professional SP2 CPU Pentium4 2GHz內(nèi)存 512MBRAM硬盤(pán)空間 20GB顯示配置 1024 768分辨率 32位彩色顯示 32MB顯存 AltiumDesigner10的文件大小大約為2 8GB 占用空間2 82G 用戶可以與當(dāng)?shù)氐腁ltium銷(xiāo)售和支持中心或增值代理商聯(lián)系 獲得軟件及許可證 擁有AltiumDesigner許可證的用戶 可以獲得3個(gè)月免費(fèi)的無(wú)限制電話和E mail支持 以幫助用戶快速掌握AltiumDesigner系統(tǒng)的使用方法和有關(guān)的細(xì)節(jié)信息 還可以免費(fèi)訪問(wèn)Altium公司網(wǎng)站定期發(fā)布的補(bǔ)丁包 這些補(bǔ)丁包會(huì)給用戶的AltiumDesigner系統(tǒng)帶來(lái)更多新技術(shù) 以及更多的器件支持和增強(qiáng)功能 以確保用戶始終保持最新的設(shè)計(jì)技術(shù) Altium公司英文網(wǎng)站 http 1 3 2AltiumDesigner10的安裝與啟動(dòng) 1 3 2AltiumDesigner10的安裝與啟動(dòng) 過(guò)程如下 1 打開(kāi)安裝文件夾 2 雙擊autorun exe文件進(jìn)入安裝界面 3 點(diǎn)擊 InstallAltiumDesigner 顯示如下圖所示的安裝向?qū)g迎窗口 4 單擊安裝向?qū)g迎窗口的 Next 按鈕 顯示如圖所示的 LicenseAgreement 視圖 5 選擇 LicenseAgreement 視圖中的 Iacceptthelicenseagreement 單選項(xiàng) 同意該協(xié)議 單擊 Next 按鈕 顯示所示的 UserInformation 視圖 6 單擊 Next 按鈕 顯示 DestinationFolder 視圖 7 單擊 Next 按鈕 顯示如圖所示的 Board levelLibraries 視圖 8 單擊 Next 按鈕 出現(xiàn)如圖的 ReadytoInstalltheApplication 視圖 9 確定以上安裝信息設(shè)定無(wú)誤后 單擊 ReadytoInstalltheApplication 視圖中的 Next 按鈕開(kāi)始安裝 過(guò)程中 文件復(fù)制窗口內(nèi)將顯示操作過(guò)程和文件復(fù)制進(jìn)度 以及安裝剩余時(shí)間等信息 如圖所示 10 文件復(fù)制完畢后 系統(tǒng)彈出安裝完畢窗口 單擊 Finish 按鈕 結(jié)束安裝如圖所示 1 3 3AltiumDesigner軟件激活 進(jìn)入AltiumDesignerWinter10破解文件夾 將jack alf patch exe文件拷貝到安裝目錄下 如 C programFiels Altium AD10 即可 1 3 4AltiumDesigner軟件界面設(shè)置 啟動(dòng)AltiumDesigner10的同時(shí)可以看到它的啟動(dòng)畫(huà)面 如圖所示 AltiumDesigner10的啟動(dòng)畫(huà)面 AltiumDesigner10啟動(dòng)后 進(jìn)入主頁(yè)面如圖所示 用戶可以使用該頁(yè)面進(jìn)行項(xiàng)目文件的操作 如創(chuàng)建新項(xiàng)目 打開(kāi)文件 配置等 該系統(tǒng)界面由系統(tǒng)主菜單 瀏覽器工具欄 系統(tǒng)工具欄 工作區(qū)和工作區(qū)面板五大部分組成 圖1 17AltiumDesignerWinter10軟件界面 1 4AltiumDesigner操作環(huán)境 1 4 1工作環(huán)境俗話說(shuō) 工欲善其事 必先利其器 要想熟練的使用AltiumDesigner10 0 首先必須對(duì)AltiumDesigner10 0的工作環(huán)境了如指掌 整個(gè)工作環(huán)境主要包括菜單欄 工具欄 面板控制欄 工作區(qū)等項(xiàng)目 其中工具欄 菜單欄里面的項(xiàng)目都會(huì)隨著所打開(kāi)的文件的屬性而不同 1 4 2工作面板管理 AltiumDesigner的面板大致可分為三類(lèi) 彈出式面板 活動(dòng)式面板和標(biāo)簽式面板 各面板之間可以相互轉(zhuǎn)換 彈出式面板 顧名思義 就是只有用鼠標(biāo)點(diǎn)擊或觸摸時(shí)才能彈出 如圖所示 在主界面的右上方有一排彈出式面板欄 當(dāng)用鼠標(biāo)觸摸隱藏的面板欄 鼠標(biāo)停留在標(biāo)簽上一段時(shí)間 不用點(diǎn)擊 即可彈出相應(yīng)的彈出式面板 當(dāng)指針離開(kāi)該面板后 面板會(huì)迅速縮回去 倘若希望面板停留在界面上而不縮回 可用鼠標(biāo)單擊相應(yīng)的面板標(biāo)簽 需要隱藏時(shí)再次點(diǎn)擊標(biāo)簽面板即自動(dòng)縮回 活動(dòng)式面板 界面中央的面板即為活動(dòng)式面板 使用者可用鼠標(biāo)拖動(dòng)活動(dòng)式面板的標(biāo)題欄使面板在主界面中隨意停放 標(biāo)簽式面板 界面左邊為標(biāo)簽式面板 左下角為標(biāo)簽欄 標(biāo)簽式面板同時(shí)只能顯示一個(gè)標(biāo)簽的內(nèi)容 可單擊標(biāo)簽欄的標(biāo)簽進(jìn)行面板切換 系統(tǒng)界面右下角有一個(gè)面板控制欄 控制拉面上有四個(gè)按鈕 如圖1 19 通過(guò)該控制欄可設(shè)置相應(yīng)的面板是否在界面上顯示 單機(jī)各項(xiàng)按鈕后彈出的菜單項(xiàng)目見(jiàn)表1 1 圖1 19面板控制欄 表1 1面板控制欄顯示菜單項(xiàng) 1 4 3窗口管理 同時(shí)打開(kāi)多個(gè)窗口時(shí) 可以將各個(gè)窗口按不同的方式在主界面中排列顯示出來(lái) 對(duì)窗口的管理可通過(guò) Window 菜單 或是通過(guò)右擊工作窗口的標(biāo)簽欄 在彈出的菜單中進(jìn)行設(shè)置 圖1 20窗口管理菜單項(xiàng) 平鋪窗口 執(zhí)行 Window Tile 命令 即可將當(dāng)前所有打開(kāi)的窗口在工作區(qū)平鋪顯示 如圖1 21所示 圖1 21窗口的平鋪顯示 垂直平鋪顯示 執(zhí)行 Window TileVertically 命令 即可將當(dāng)前所有打開(kāi)的窗口垂直平鋪顯示 如圖1 22所示 圖1 22窗口的垂直平鋪顯示 水平平鋪顯示 執(zhí)行 Window TileHorizontally 命令 即可將當(dāng)前所有打開(kāi)的窗口水平平鋪顯示 執(zhí)行效果如圖1 23 圖1 23窗口的水平平鋪顯示 隱藏所有窗口 執(zhí)行 Window HideAll 命令 可以將當(dāng)前所有打開(kāi)的窗口隱藏 關(guān)閉文件 執(zhí)行 Window CloseAll 命令 關(guān)閉當(dāng)前所有打開(kāi)的文件并關(guān)閉相應(yīng)的窗口 執(zhí)行 Window CloseDocuments 則關(guān)閉當(dāng)前打開(kāi)的文件 窗口的切換 要在多個(gè)文件之間進(jìn)行窗口切換只需點(diǎn)擊工作窗口中的各個(gè)文件名 如圖1 24所示 圖1 24不同文件之間窗口的切換 圖1 24不同文件之間窗口的切換 將一個(gè)窗口和其他窗口垂直分割顯示 右鍵點(diǎn)擊標(biāo)題欄 在圖1 20所示的彈出菜單中選擇 SplitVertical 命令 即可將該窗口與其他窗口垂直分割顯示 將一個(gè)窗口和其他窗口水平分割顯示 右鍵點(diǎn)擊標(biāo)題欄 在圖1 20所示的彈出菜單中選擇 SplitHorizontal 命令 即可將該窗口與其他窗口水平分割顯示 合并所有窗口 在圖1 20所示的彈出菜單中選擇 MergeAll 可將所有窗口合并 只顯示一個(gè)窗口 在新的窗口中打開(kāi)文件 在圖1 20所示的彈出菜單中選擇 OpenInNewWindow 程序會(huì)自動(dòng)打開(kāi)一個(gè)新的AltiumDesigner10 0界面 并單獨(dú)顯示該文件 1 4 4基本參數(shù)設(shè)置 點(diǎn)擊軟件左上角的圖標(biāo)彈出的菜單 較常用的設(shè)置選項(xiàng)包括Customize和Preferences 圖1 25參數(shù)設(shè)置選項(xiàng) 單擊customize按鈕 彈出個(gè)性化設(shè)置選項(xiàng)卡 如圖1 26 圖1 26Commands選項(xiàng)卡 Commands用于設(shè)置常用的命令及其快捷方式 左邊是命令的分類(lèi) 右邊為命令列表 雙擊相應(yīng)的命令如open即可顯示該命令的信息 如圖1 27 圖1 27命令的編輯 Toolbars選項(xiàng)卡用于設(shè)置Altiumdesigner操作界面的上方是否顯示菜單欄 工具欄等項(xiàng)目 默認(rèn)都顯示 圖1 28Toolbars選項(xiàng)卡 Preferences 選項(xiàng)卡用于設(shè)置系統(tǒng)整體和各模塊的參數(shù) 如圖1 29所示 選項(xiàng)卡左側(cè)列出了系統(tǒng)中所有需要參數(shù)設(shè)定的項(xiàng)目 一般情況下是不需要對(duì)系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行任何改動(dòng)的 不過(guò)讀者可進(jìn)行一些個(gè)性化設(shè)置 如 General 選項(xiàng)里面就可以設(shè)定系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)默認(rèn)所打開(kāi)的頁(yè)面 還可以設(shè)定系統(tǒng)的默認(rèn)文件存放目錄和庫(kù)文件存放目錄 中英文轉(zhuǎn)換 單擊Preference General UseLocalizedresource出現(xiàn)如下對(duì)話框 圖1 30改變?cè)O(shè)置警告框 單擊OK按鈕確認(rèn) 當(dāng)下次啟動(dòng)時(shí) 系統(tǒng)就變成中文界面 圖1 31AltiumDesigner10 0的中文操作界面 Altiumdesigner中文支持水平不是很完善 很多菜單還存在中英文夾雜情況 而且翻譯準(zhǔn)確度不是很高 為了不引起誤解 講課采用英文原版操作界面 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 1 系統(tǒng)菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 2 文件 File 菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 3 顯示 View 菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 4 項(xiàng)目 Project 菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 5 窗口 Window 菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 6 幫助 Help 菜單 1 5AltiumDesigner電路設(shè)計(jì)的基本流程 前面的各小節(jié)已經(jīng)詳細(xì)的介紹了AltiumDesigner10 0的操作環(huán)境 至此讀者對(duì)AltiumDesigner10 0的基本界面操作有了大致的了解 這一節(jié)中我們將介紹AltiumDesigner的文件系統(tǒng)和電子電路設(shè)計(jì)流程 并通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例來(lái)演練整個(gè)電路繪制以及PCB電路板設(shè)計(jì)的流程 1 5 1文件系統(tǒng) 表1 2常見(jiàn)的AltiumDesigner設(shè)計(jì)文件 AltiumDesigner10 0則采用了目前流行的軟件工程中工程管理的方式組織文件 各電路設(shè)計(jì)文件單獨(dú)存儲(chǔ) 并生成相關(guān)的項(xiàng)目工程文件 它包含有指向各個(gè)設(shè)計(jì)文件的鏈接和必要的工程管理信息 所有文件置于同一個(gè)文件夾中 便于管理維護(hù) 下面將通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的整流濾波電路來(lái)向讀者簡(jiǎn)單介紹AltiumDesigner10 0電子電路設(shè)計(jì)的流程 略 創(chuàng)建一個(gè)PCBProject工程 圖1 32通過(guò)菜單欄添加工程項(xiàng)目 圖1 33通過(guò)Files面板添加工程項(xiàng)目 圖1 34空的Project文檔 圖1 35添加原理圖文件 1 5 2繪制原理圖 繪制一個(gè)簡(jiǎn)單的整流濾波電路的原理圖 圖1 36元件的選取 圖1 37元器件屬性設(shè)置 圖1 38放置好元器件的電路圖 圖1 39元器件的連線 圖1 40整流濾波電路最終原理圖 1 5 3繪制PCB圖 圖1 41工程變更單對(duì)話框 圖1 42元器件和電氣連線 圖1 43元器件布局示意圖 圖1 45交互式布線參數(shù)設(shè)置 圖1 46電氣連線過(guò)程 圖1 47整流濾波電路PCB完成圖