Altium Designer 14原理图与PCB设计教程.pdf

目 录 XI Altium Designer 14 原理图与PCB设计教程 刘 松 及 力 主编 高等应用型人才培养规划教材 内 容 简 介 本书从实际出发，以Altium Designer软件（版本14.3.15）为基础，详细介绍了原理图和印制电路板（PCB）的设计过程。全书内容共11章，分为四部分，第一部分（包括第1章），主要介绍Altium Designer 14的基本操作界面、工程建立和文档管理。第二部分（包括第2章至第5章），主要介绍原理图绘制方法，元器件符号编辑和常用编辑功能，以及层次原理图设计等知识。第三部分（包括第6章至第9章），主要介绍PCB的绘制方法，如何绘制元器件的PCB封装等知识。第四部分（包括第10章和第11章），用两个具体的实例来展现PCB工程的全部设计过程，将第2章至第9章的知识融会贯通，此外还对Altium Designer设计和Protel 99 SE设计之间的互相转化做了详细介绍。第19章均配有针对性很强的练习题，便于读者复习。本书结构合理、内容详尽、实例丰富、由浅入深，逐步引导读者熟悉原理图和PCB的绘制过程。本书可作为高等院校、高等职业院校电子类相应课程的教材，也可供从事电路设计的工程人员参考。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 Altium Designer 14 原理图与 PCB 设计教程/刘松，及力主编.北京：电子工业出版社，2019.1 ISBN 978-7-121-35442-7.A .刘 及 .印刷电路计算机辅助设计应用软件高等学校教材 .TN410.2 中国版本图书馆CIP数据核字（2018）第255429号 策划编辑：薛华强 责任编辑：程超群 文字编辑：薛华强 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：20.5 字数：578.6 千字 版 次：2019 年 1 月第 1 版 印 次：2019 年 1 月第 1 次印刷 定 价：49.80 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：（010）88254569，，QQ1140210769。目 录 XI 随着电子科技的蓬勃发展，新型元器件层出不穷，电子线路变得越来越复杂，电路的设计工作已经无法单纯依靠手工来完成，电子线路的计算机辅助设计已经成为必然趋势，越来越多的设计人员使用快捷、高效的 CAD 设计软件来进行辅助电路原理图、印制电路板图的设计，打印各种报表。电路设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成，如电路原理图（Schematic）的绘制、印制电路板（PCB）文件的制作、执行电路仿真（Simulation）等设计工作。Altium Designer 是原 Protel 软件开发商 Altium 公司推出的一体化的电子产品开发系统，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进行完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计。Altium Designer 除了全面继承包括 Protel 99 SE、Protel DXP 在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进功能和很多高端功能。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将系统设计中的 FPGA 与 PCB 设计及嵌入式设计集成在一起。本书以 Altium Designer 软件（版本 14.3.15）为基础，详细介绍了在电子产品设计中非常重要的环节原理图和 PCB 的设计过程。本书为案例型教材，书中所涉及的命令均通过实例操作进行介绍；在介绍操作步骤的同时，介绍命令的使用场合和使用条件，使读者对命令的应用有更深入的了解，且每个命令所选实例均可单独实现，避免了必须完成前面内容才能进行后续操作的烦琐关联；在编排顺序上，根据从易到难、由浅入深、循序渐进的原则和学生的学习特点进行精心安排，同时兼顾了 PCB 的设计流程和设计规律，逐步引导读者熟悉原理图和 PCB 的绘制过程；本书所选实例中，既有典型电路也有新型元器件，在 PCB 板图设计中，尽可能包含新的工艺和技术。第 19 章均配有针对性很强的练习题，便于边学边练。本书内容共 11 章，分为四部分，各部分构成如下。第 1 章即为第一部分，主要介绍 Altium Designer 14 的基本操作界面、工程建立和文档管理。第 2 章至第 5 章为第二部分，详细介绍原理图的绘制方法，元器件符号编辑和常用编辑功能，以及层次原理图设计等知识。第 6 章至第 9 章为第三部分，详细介绍 PCB 的绘制方法，如何绘制元器件的 PCB 封装等知识。第 10 章至第 11 章为第四部分，用两个具体的实例来展现 PCB 工程的全部设计过程，将第 2 章至第 9 章的知识融会贯通。另外这部分内容还对 Altium Designer 设计和 Protel 99 SE设计之间的互相转化展开详细介绍。本书第 1 章和第 3 章由刘松编写，第 2 章、第 11 章和附录由及力编写，第 4 章、第 5 章和第 10 章由张智彬编写，第 6 章至第 9 章由张书源编写，书中的习题及素材由沈庆绪编写并制作完成。全书由刘松教授负责统筹和审校工作。其他参与本书编写的人员有：李娜、刘南平、王述欣、罗慧欣、张锡芳、赵志新、聂强、刘春怜、吕本杰、周春明。编 者 V 第1 章 Altium Designer 使用基础1 1.1 Altium Designer 简介1 1.2 Altium Designer 文档管理 5 练习题9 第2 章 绘制原理图 10 2.1 原理图图纸设置和画面管理 10 2.1.1 原理图编辑器界面 10 2.1.2 画面管理 13 2.2 绘制简单原理图 13 2.2.1 加载元器件库 14 2.2.2 放置元器件符号 17 2.2.3 绘制导线 19 2.2.4 放置电源和接地符号 20 2.3 元器件符号属性和导线属性 编辑 21 2.3.1 编辑元器件符号属性 21 2.3.2 编辑导线属性 25 2.3.3 全局编辑 25 2.4 创建元器件清单和原理图打印 27 2.4.1 创建元器件清单 27 2.4.2 原理图打印 30 2.5 在原理图中快速查找元器件 符号和网络连接 31 2.5.1 快速查找元器件符号 31 2.5.2 快速查找网络连接 32 2.6 在元器件符号库中查找元器件 符号 32 2.6.1 精确查找 32 2.6.2 模糊查找 33 练习题 33 第3 章 原理图元器件符号编辑37 3.1 原理图元器件符号库、集成库 概念 37 3.2 库文件包和元器件符号库37 3.2.1 创建库文件包37 3.2.2 直接在项目中创建元器件 符号库39 3.3 元器件符号编辑器40 3.3.1 工作窗口40 3.3.2 SCH Library 面板40 3.3.3 有关参数设置42 3.4 元器件符号绘制43 3.5 从其他库文件中复制元器件 符号 46 3.6 为元器件符号添加封装模型48 3.6.1 元器件封装与原理图符号 的关系49 3.6.2 为元器件符号添加封装 模型的具体方法 49 3.7 检查元器件符号54 3.8 生成报表56 3.8.1 元器件符号报表56 3.8.2 生成完整报表57 3.9 多部件元器件符号绘制58 3.10 使用自己绘制的元器件符号62 3.10.1 在原理图中加载元器 件库 62 3.10.2 直接从库文件中放置63 3.10.3 放置多部件符号中的 指定单元63 VI 3.10.4 更新原理图文件中元器件 符号 64 3.11 创建当前原理图文档的元器件 符号库 65 练习题 65 第4 章 原理图编辑器常用编辑功能 67 4.1 对象的复制、粘贴、删除和 移动 67 4.1.1 选择对象 67 4.1.2 复制 74 4.1.3 粘贴 75 4.1.4 智能粘贴 76 4.1.5 特殊粘贴 79 4.1.6 删除 81 4.1.7 移动 83 4.2 绘图工具 86 4.2.1 绘制直线 86 4.2.2 单行文字标注 92 4.2.3 多行文字标注 93 4.2.4 绘制多边形 97 4.2.5 绘制椭圆弧线和圆形 弧线 99 4.2.6 绘制椭圆图形102 4.2.7 绘制曲线104 4.3 改变对象叠放层次 105 4.3.1 移到最上层105 4.3.2 移到最下层106 4.3.3 将一个对象移到另一个 对象上面（下面）106 练习题107 第5 章 总线、层次和多通道原理图 设计108 5.1 多部件元器件符号和总线 绘制108 5.1.1 多部件元器件符号的 概念与放置108 5.1.2 放置端口109 5.1.3 总线的概念与绘制112 5.2 层次原理图设计 116 5.2.1 层次原理图的概念116 5.2.2 自上而下的层次原理图 设计 117 5.2.3 自下而上的层次原理图 设计 121 5.3 多通道原理图设计 123 练习题 125 第6 章 PCB 设计基础 127 6.1 印制电路板结构 127 6.1.1 印制电路板的基本构成 127 6.1.2 印制电路板分类 127 6.2 印制电路板中的各种对象及其 在软件中的表示 128 6.2.1 印制电路板中的各种 对象 128 6.2.2 各种对象在软件中的 表示 129 6.3 元器件封装 130 6.3.1 元器件封装概述 130 6.3.2 元器件封装的分类 131 6.3.3 常见元器件的封装 131 6.3.4 元器件的封装编号 135 6.4 PCB 编辑器 135 6.4.1 在项目中创建PCB 文件 135 6.4.2 PCB 编辑器参数设置 141 练习题 147 第7 章 PCB 设计 149 7.1 PCB 设计流程 149 7.2 自动布局与自动布线基本步骤 149 7.2.1 准备原理图 150 7.2.2 利用封装管理器检查所有 元器件封装 150 7.2.3 规划印制电路板 150 7.2.4 绘制电路板轮廓 150 7.2.5 导入数据 154 7.2.6 元器件自动布局 156 7.2.7 手动调整布局 158 7.2.8 自动布线规则 159 7.2.9 自动布线 162 7.2.10 拆线 163 7.3 布线前的其他设置 164 7.3.1 电气设计规则 164 7.3.2 布线设计规则 165 VII 7.3.3 SMT 元器件规则167 7.3.4 阻焊层设计规则167 7.3.5 内层设计规则167 7.3.6 布线规则设置实例168 7.4 设计规则检查177 7.5 电路板的3D 显示179 7.6 原理图与PCB 图的一致性179 7.6.1 将PCB 图中的改变更新 到原理图179 7.6.2 将原理图中的改变更新到 PCB 图181 7.6.3 原理图与PCB 图的一致性 检查 182 7.7 根据PCB 文件产生元器件 清单183 7.8 创建当前PCB 文件封装库183 7.9 在PCB 文件中快速查找有关 内容184 7.10 单面板、多层板设计184 7.10.1 单面板设计184 7.10.2 多层板设计186 练习题188 第8 章 PCB 编辑器常用编辑方法193 8.1 放置各种对象193 8.1.1 放置元器件封装193 8.1.2 放置焊盘194 8.1.3 放置过孔195 8.1.4 放置字符串196 8.1.5 放置位置标注19