Altium_Designer_原理图与PCB设计精讲教程

本书基于  Altium  Designer  电子设计集成平台，全面细致地介绍了利用Altium  Designer  开展原理图和  PCB  设计的基本方法与完整流程。  本书内容全面、讲解细致、思路清晰、图文并茂、实例丰富，充分考虑了初学者的基础，按照实际电路板的设计流程一步步展开介绍，帮助读者循序渐进地掌握  Altium  Designer  设计工具。  全书共  19  章，包括  Altium  Designer  概述、工程与文档管理、原理图编辑环境、绘制原理图、原理图后期处理、原理图设计技巧、多图纸电路原理图设计、原理图编辑器首  选项配置、印制电路板（PCB）基础、PCB  编辑环境、PCB  设计准备、设计规则、电路板布局、电路板布线、电路板进阶优化、电路板后期处理、PCB  编辑器首  选项配置、创建库与元件、FSK  通信演示系统设计实例等内容。各章节相互独立却又前后承接，大限度地平滑学习曲线，降低学习难度。  本书可作为高等学校电子、通信、控制、计算机类专业课程的教材，也可作为读者自学的教程，同时还可作为电路设计及相关行业工程技术人员的参考资料。

前  言

第  1  章  Altium  Designer  概述  1

1.1  发展历史1

1.2  Altium  Designer  的电路板设计流程  2

1.3  软件安装4

1.3.1  计算机配置要求4

1.3.2  安装步骤与许可证管理  4

1.4  关于本书的若干说明8

1.5  思考与实践9

第  2  章  工程与文档管理  10

2.1  从创建工程开始10

2.2  新建设计文档  11

2.3  保存设计文档与工程12

2.4  向工程添加已有设计文档  13

2.5  关闭设计文档与工程14

2.6  打开设计文档与工程15

2.7  从工程中移除设计文档  17

2.8  导入其他来源的文件17

2.9  设计文档的存储管理18

2.10  工程管理相关面板20

2.10.1  工程面板20

2.10.2  文件面板24

2.11  思考与实践26

第  3  章  原理图编辑环境  27

3.1  原理图编辑环境简介27

3.1.1  菜单栏27

3.1.2  工具栏29

3.1.3  面板概述33

3.1.4  实用小工具35

3.1.5  面板标签栏35

3.1.6  状态栏36

3.2  原理图图纸设置36

3.2.1  Sheet  Options  选项卡36

3.2.2  Parameters（参数）选项卡38

3.2.3  Units（单位）选项卡38

3.3  原理图视窗操作39

3.4  快捷键与知识中心面板40

3.5  思考与实践41

第  4  章  绘制原理图43

4.1  放置元件43

4.1.1  元件、模型和库43

4.1.2  Libraries（库）面板44

4.1.3  加载元件库47

4.1.4  搜索并放置元件50

4.1.5  另一种放置元件的方法54

4.2  元件操作55

4.2.1  编辑属性55

4.2.2  选择元件58

4.2.3  复制粘贴59

4.2.4  位置调整60

4.2.5  排列对齐61

4.2.6  撤销与重做62

4.2.7  删除元件62

4.3  放置其他电气对象  62

4.3.1  导线（Wire）63

4.3.2  网络标签（Net  Label）66

4.3.3  总线（Bus）和总线入口（Bus

Entry）67

4.3.4  电源和接地70

4.3.5  电气节点（Junction）71

4.4  绘制非电气对象72

4.4.1  折线（Line）73

4.4.2  贝塞尔曲线（Bezier）74

4.4.3  圆弧（Arc）75

4.4.4  椭圆弧（Elliptical  Arc）  76

4.4.5  椭圆（Ellipse）77

4.4.6  文本字符串（Text  String）78

4.4.7  文本框（Text  Frame）  79

4.4.8  注释（Note）  79

4.5  一个例子——简易直流电压表80

4.5.1  优秀原理图的设计原则80

4.5.2  绘制简易直流电压表原理图81Altium  Designer  原理图与  PCB  设计精讲教程

VI

4.6  思考和实践85

第  5  章  原理图后期处理  86

5.1  元件自动编号86

5.1.1  基本元件编号命令86

5.1.2  其他元件编号命令90

5.2  工程编译与查错90

5.2.1  编译选项设置90

5.2.2  编译工程与查错92

5.2.3  编译屏蔽93

5.3  Navigator  面板95

5.4  生成报表96

5.4.1  网表（Netlist）  96

5.4.2  元件清单（Bill  of  Materials）  97

5.4.3  简易元件清单99

5.4.4  工程层次结构报表99

5.5  文件输出与打印99

5.5.1  智能  PDF  99

5.5.2  打印原理图99

5.6  思考与实践  104

第  6  章  原理图设计技巧  105

6.1  色笔  105

6.2  粘贴阵列  105

6.3  Jump（跳转）功能  106

6.4  Snippets（片段）面板  107

6.5  SCH  Inspector（SCH  检视器）面板  109

6.6  利用查找相似对象和  SCH  检视器

编辑多个对象  110

6.7  SCH  Filter  面板  112

6.8  SCH  List  面板  114

6.9  选择记忆面板  116

6.10  思考与实践  118

第  7  章  多图纸电路原理图设计  119

7.1  平坦式原理图设计  119

7.2  层次化原理图设计  123

7.2.1  放置图纸符号及属性设置  123

7.2.2  放置图纸入口及属性设置  124

7.2.3  层次化图纸之间的连接关系  125

7.2.4  自上而下的原理图设计  126

7.2.5  自下而上的原理图设计  129

7.2.6  Off  Sheet  Connector（离图

连接器）  129

7.2.7  多通道原理图设计  131

7.3  多图纸电路原理图的导航133

7.4  思考与实践134

第  8  章  原理图编辑器首选项配置136

8.1  常规（General）配置136

8.2  图形编辑（Graphical  Editing）配置139

8.3  鼠标滚轮（Mouse  Wheel  Configuration）

配置  142

8.4  编译器（Compiler）配置142

8.5  自动聚焦（Auto  Focus）配置  144

8.6  元件库自动缩放（Library  AutoZoom）

配置  146

8.7  栅格（Grids）配置  146

8.8  切割导线（Break  Wire）配置148

8.9  默认单位（Default  Units）配置  149

8.10  默认图元（Default  Primitives）

配置149

8.11  Orcad  配置  150

8.12  思考与实践150

第  9  章  印制电路板（PCB）基础151

9.1  印制电路板基础知识  151

9.2  印制电路板的常用术语154

9.2.1  封装（Package）154

9.2.2  焊盘（Pad）159

9.2.3  过孔（Via）  159

9.2.4  走线（Track）160

9.2.5  预拉线（Ratsnest）161

9.2.6  板层（Layer）161

9.3  印制电路板的基本原则162

9.3.1  前期准备162

9.3.2  布局原则163

9.3.3  布线原则164

9.3.4  焊盘与钻孔的大小及间距166

9.4  思考题167

第  10  章  PCB  编辑环境  168

10.1  PCB  编辑环境简介168

10.1.1  菜单栏168

10.1.2  工具栏169

10.1.3  状态栏172

10.1.4  板层标签栏173

10.1.5  实用小工具173

VII

10.1.6  面板标签栏  174

10.2  PCB  视窗操作  174

10.3  查看网络与元件  174

10.4  单层模式  175

10.5  Board  Insight  系统  175

10.6  PCB  面板  178

10.7  PCB  视图配置  180

10.8  层集合管理  185

10.9  层堆栈管理  187

10.10  思考与实践  187

第  11  章  PCB  设计准备  188

11.1  板形绘制  188

11.2  PCB  图纸设置  192

11.3  从原理图向  PCB  的转移  192

11.4  添加封装所在的库  194

11.5  设置板层堆栈  201

11.6  思考与实践  203

第  12  章  设计规则  204

12.1  创建类（Class）  204

12.2  设计规则详解  205

12.2.1  Electrical（电气）设计规则  207

12.2.2  Routing（布线）设计规则  211

12.2.3  SMT（表面安装技术）设计

规则  216

12.2.4  Mask（掩膜）设计规则  217

12.2.5  Plane（电源平面）设计规则  218

12.2.6  Testpoint（测试点）设计规则  219

12.2.7  Manufacturing（制造）设计

规则  220

12.2.8  High  Speed（高速）设计规则  223

12.2.9  Placement（元件布置）设计

规则  224

12.2.10  Signal  Integrity（信号完整性）

设计规则  226

12.3  设计规则向导  228

12.4  思考与实践  232

第  13  章  电路板布局  233

13.1  自动布局元件  233

13.1.1  Keep-Out（禁止布线）区域  233

13.1.2  布局相关的设计规则  234

13.1.3  自动布局命令  234

13.2  手工布局元件236

13.2.1  手工布局的常用操作  236

13.2.2  PCB  和原理图的交叉访问239

13.3  布局其他图元241

13.3.1  Pad（焊盘）241

13.3.2  Via（过孔）243

13.3.3  Line（直线）243

13.3.4  Arc（圆弧）243

13.3.5  Coordinate（坐标）245

13.3.6  Fill（矩形填充）246

13.3.7  Solid  Region（实心区域）247

13.3.8  String（字符串）247

13.3.9  实例演示249

13.3.10  思考与实践251

第  14  章  电路板布线252

14.1  自动布线252

14.1.1  布线相关的设计规则  252

14.1.2  全局自动布线252

14.1.3  其他自动布线命令  254

14.2  删除布线257

14.3  交互式布线258

14.4  多走线布线265

14.5  差分对布线267

14.6  调整布线270

14.6.1  选择布线网络270

14.6.2  自动环路移除271

14.6.3  拖拽布线271

14.6.4  增加新的走线段272

14.6.5  锁定已有布线272

14.6.6  延长多条走线273

14.6.7  复制走线273

14.7  思考与实践274

第  15  章  电路板进阶优化  276

15.1  重新编号276

15.2  平面层分割277

15.3  布线密度图279

15.4  补泪滴279

15.5  包地280

15.6  覆铜281

15.6.1  放置覆铜281

15.6.2  编辑覆铜283Altium  Designer  原理图与  PCB  设计精讲教程

VIII

15.6.3  删除覆铜  284

15.6.4  切除覆铜  284

15.6.5  分割覆铜  285

15.6.6  利用选中的对象生成覆铜  285

15.6.7  其他覆铜操作  287

15.7  思考与实践  287

第  16  章  电路板后期处理  288

16.1  尺寸标注  288

16.1.1  线性标注  288

16.1.2  角度标注  290

16.1.3  半径标注  291

16.1.4  引线标注  292

16.1.5  数据线标注  293

16.1.6  基准线标注  294

16.1.7  圆心标注  295

16.1.8  线状直径标注  296

16.1.9  放射状直径标注  296

16.1.10  标准标注  297

16.2  测量命令  298

16.3  DRC  298

16.4  板层堆栈图例  303

16.5  3D  视图显示  303

16.6  生成  PCB  报表  304

16.6.1  网表（Netlist）  304

16.6.2  电路板信息  305

16.6.3  元件清单  306

16.6.4  简易元件清单  306

16.7  文件输出与打印  306

16.7.1  智能  PDF  306

16.7.2  工程打包  309

16.7.3  打印  PCB  309

16.8  思考与实践  313

第  17  章  PCB  编辑器首选项配置  314

17.1  General（常规）配置  314

17.2  Display（显示）配置  317

17.3  Board  Insight  Display  配置  319

17.4  Board  Insight  Modes  配置  320

17.5  Board  Insight  Color  Overrides  配置  322

17.6  Board  Insight  Lens  配置  323

17.7  DRC  Violations  Display  配置  324

17.8  Interactive  Routing  配置  325

17.9  True  Type  Fonts  配置  326

17.10  Mouse  Wheel  Configuration  配置326

17.11  PCB  Legacy  3D  配置  327

17.12  Defaults  配置328

17.13  Reports  配置329

17.14  Layer  Colors  配置  330

17.15  Models  配置331

17.16  思考与实践332

第  18  章  创建库与元件  333

18.1  元件及其模型333

18.2  创建集成库的基本步骤334

18.3  新建原理图库与元件符号334

18.3.1  新建原理图库文件  334

18.3.2  原理图库编辑环境  334

18.3.3  创建元件的原理图符号340

18.4  新建  PCB  库与元件封装347

18.4.1  新建  PCB  库文件347

18.4.2  PCB  库编辑环境347

18.4.3  创建  PCB  封装350

18.5  元件规则检查354

18.6  生成集成库355

18.6.1  建立原理图符号与封装之间的

链接关系355

18.6.2  生成集成库文件357

18.7  报表输出357

18.8  从  PCB  工程生成库358

18.9  思考与实践358

第  19  章  FSK  通信演示系统设计实例360

19.1  实例简介360

19.2  新建工程360

19.3  创建元件360

19.3.1  创建  USB-A  型插座  361

19.3.2  创建  USB  转串口芯片

PL-2303SA362

19.3.3  创建  STC15W4K60S4

单片机363

19.3.4  创建液晶  12864  365

19.3.5  链接元件符号及其封装366

19.4  绘制电路原理图366

19.4.1  FSK_Demo  顶层原理图  366

19.4.2  MCU  控制模块367

IX

19.4.3  Transmitter  模块  367

19.4.4  Receiver  模块  367

19.4.5  Comm  模块  369

19.4.6  LCD_Display  模块  369

19.4.7  Power  模块  369

19.5  电路原理图的后期处理  370

19.5.1  元件编号  370

19.5.2  工程编译与纠错  370

19.5.3  报表输出  370

19.6  绘制  PCB  371

19.6.1  定义板层结构  371

19.6.2  定义板形  372

19.6.3  将原理图数据更新到  PCB  372

19.6.4  元件布局373

19.6.5  放置安装孔373

19.6.6  自动布线374

19.6.7  手工调整布线375

19.7  PCB  设计的后期处理375

19.7.1  重新定义电路板板形  375

19.7.2  整理元件标识符376

19.7.3  电路板覆铜377

19.7.4  DRC  377

19.7.5  生成智能  PDF  文档378

19.7.6  打印输出379

19.8  思考与实践380

参考文献