Altium Designer 17电路设计案例教程

中国水利水电出版社

【作者】主编王静

【I S B N 】978-7-5170-6211-0

【责任编辑】高辉

【适用读者群】高职高专

【出版时间】2018-02-02

【开本】16开

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【页数】328

【千字数】515

【印张】20.5

【定价】￥39

【丛书】全国高职高专“十三五”规划教材

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本书详细介绍了Altium Designer 17汉化版的基本功能、操作方法和实际应用技巧。该书集作者十多年PCB设计的实际工作经验和从事该课程教学的深刻体会于一体，从实际应用出发，以典型案例为导向，以任务为驱动，深入浅出地介绍了Altium Designer软件的设计环境、原理图设计、层次原理图设计、多通道设计、印制电路板（PCB）设计、三维PCB设计、PCB规则约束及校验、交互式布线、原理图库、PCB库、集成库的创建、电路设计与仿真等相关技术内容。

本书内容全面、图文并茂、通俗易懂、实用性强，既可作为高职高专电子、电气、计算机、通信等专业的教材，也可作为从事电子线路设计工作的科技人员的参考书。

本教材从实用角度出发，以丰富、专业的电路实例为导向，由浅入深、循序渐进地讲解了从基础的原理图设计到复杂的印制电路板设计与应用。

本教材打破了传统教材中先讲原理图再讲PCB设计的写作手法，使读者在学习由简单到复杂的案例中快速掌握该软件的使用方法。

本教材中的案例前后贯通，如第2章的多谐振荡器电路，在第13章中用来仿真，有利于帮助读者从整体上把握知识点。

Altium Designer是Altium公司继Protel系列产品（TANGO、Protel for DOS、Protel for Windows、Protel 98、Protel 99SE、Protel DXP、Protel DXP 2004）之后推出的高端设计软件。

2001年，Protel Technology公司改名为Altium公司，整合了多家EDA软件公司，成为业内的巨无霸。2006年，Altium公司推出新品Altium Designer 6.0，经过Altium Designer Summer 08、Altium Designer 09、Altium Designer 10、Altium Designer 13、Altium Designer 14、Altium Designer 15、Altium Designer 16、Altium Designer 17等版本升级，体现了Altium公司全新的产品开发理念，也更加贴近电子设计师的应用需求，更加符合未来电子设计发展趋势要求。

这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB设计、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，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。

本教材以Altium Designer 17汉化版为基础，从实用角度出发，以丰富、专业的电路实例为导向，由浅入深，循序渐进地讲解了从基础的原理图设计到复杂的印制电路板设计与应用。

本书打破了传统教材中先讲原理图再讲PCB设计的写作手法，使读者在学习由简单到复杂的案例过程中快速掌握Altium Designer 17软件的使用方法，而且书中案例前后贯通，例如第2章中的多谐振荡器电路会在第13章中用于仿真。

本书共分为13章，简介如下：

第1章：介绍Altium Designer 17的基础知识、安装步骤、使用界面以及系统环境的设置。学习完本章后，读者对Altium Designer平台有了一定的直观了解，消除了对Altium Designer平台使用的陌生感。

第2章和第3章：以“多谐振荡器电路”为例介绍原理图及PCB设计的基础知识。通过这两章的学习，读者对该软件的功能有了初步了解，并能进行简单的原理图及PCB设计。

第4和第5章：介绍原理图库、PCB封装库和集成库。经常设计PCB板的读者可能有这样的体会：在设计PCB板时，经常有些元器件在软件提供的库里面找不到。在读者掌握了这两章的知识后，就不会再为找不到元器件而苦恼了。

第6章：介绍原理图绘制的环境参数及设置方法，方便读者根据自己的使用习惯进行参数设置，以得心应手地使用该软件。

第7章：通过一个实例“数码管显示电路原理图绘制”验证第4章建立的元件库的正确性，以及第6章设置的原理图环境是否合理，并介绍原理图编辑的高级应用，如在SCH Inspector面板和SCH List面板中编辑对象等。

第8章至第10章：第8章介绍PCB板的编辑环境及参数设置；第9章完成“数码管显示电路”的PCB设计，并通过该实例验证第5章建立的封装库的正确性以及PCB编辑环境设置的合理性，然后进行设计规则介绍；在“数码管显示电路的PCB”的基础上，第10章进行交互式布线及PCB板的设计技巧介绍。

第11章：通过“数码管显示电路”实例介绍各种输出文件的建立，如打印原理图及PCB图、生成Gerber文件、创建BOM文件等。

第12章：通过“机器人电机驱动电路”实例介绍层次原理图设计方法，通过“多路滤波器的原理图设计”介绍多通道电路的设计方法并完成相应的PCB设计。

第13章：通过两个实例介绍电路的仿真分析。

在本书编写过程中，编者得到聚物腾云物联网（上海）有限公司华文龙经理，亿道电子公司许世奇、金黎杰、郑晶翔等高级工程师的技术支持和指导；得到重庆电子工程职业学院的龚小勇、武春岭、徐宏英、李斌老师和学生郑昌帝、马露的关心与帮助；得到好友徐惠香、刘毅的帮助和指导。此外编者参阅了同行专家的编著文献，在此一并致谢。

由于时间仓促及编者水平有限，书中的错误和不妥之处在所难免，恳请读者批评指正，编者Email：wangjingad09＠126.com。

编者

2017年11月

前言
第1章认识Altium Designer 17软件 1
1.1 Altium Designer 17软件概述 1
1.2 Altium Designer 17软件安装 3
1.2.1 安装Altium Designer 17软件 3
1.2.2 激活Altium Designer 17软件 7
1.3 熟悉Altium Designer 17 软件界面 10
1.3.1 系统主菜单（System Menu） 10
1.3.2 系统工具栏（Menus） 11
1.3.3 浏览器工作栏（Navigation） 11
1.3.4 工作区面板（Workspace Panel） 11
1.3.5 工作区（Main Design Window） 14
1.4 Altium Designer 17软件参数设置 14
1.4.1 切换英文编辑环境到中文编辑环境 15
1.4.2 系统备份设置 16
1.4.3 调整面板弹出与隐藏速度和浮动
面板的透明程度 17
习题 18
第2章绘制多谐振荡器电路原理图 19
2.1 工程及工作台介绍 19
2.2 创建一个新工程 20
2.3 创建一个新的原理图图纸 21
2.3.1 创建一个新的原理图图纸的步骤 21
2.3.2 将原理图图纸添加到工程 22
2.3.3 设置原理图选项 22
2.4 绘制原理图 23
2.4.1 在原理图中放置元件 23
2.4.2 连接电路 27
2.4.3 网络与网络标记 28
2.5 编译工程 29
习题 31
第3章多谐振荡器PCB图的设计 33
3.1 印制电路板的基础知识 33
3.2 创建一个新的PCB文件 36
3.3 用封装管理器检查所有元件的封装 39
3.4 导入设计 40
3.5 印刷电路板（PCB）设计 42
3.5.1 设置新的设计规则 42
3.5.2 在PCB中放置元件 45
3.5.3 交互选择模式和交互探查 47
3.5.4 修改封装 48
3.5.5 手动布线 49
3.5.6 自动布线 51
3.6 验证设计者的板设计 52
3.6.1 找出三极管焊盘边缘间的实际间距 54
3.6.2 修改当前安全间距设计规则 55
3.7 在3D模式下查看电路板设计 57
3.7.1 设计时的3D显示状态 57
3.7.2 3D显示设置 58
习题 59
第4章创建原理图元器件库 60
4.1 原理图库、模型和集成库 60
4.2 创建新的库文件包和原理图库 61
4.3 创建新的原理图元件 64
4.4 设置原理图元件属性 69
4.5 为原理图元件添加模型 70
4.5.1 模型文件搜索路径设置 70
4.5.2 为原理图元件添加封装模型 71
4.5.3 用模型管理器为元件添加封装模型 74
4.6 从其他库复制元件 75
4.6.1 在原理图中查找元件 75
4.6.2 从其他库中复制元件 75
4.6.3 修改元件 77
4.7 创建多部件原理图元件 79
4.7.1 建立元件轮廓 80
4.7.2 添加信号引脚 81
4.7.3 建立元件其余部件 81
4.7.4 添加电源引脚 82
4.7.5 设置元件属性 83
4.8 检查元件并生成报表 83
4.8.1 元件规则检查器 83
4.8.2 元件报表 84
4.8.3 库报表 85
习题 85
第5章元器件封装库的创建 86
5.1 建立PCB元器件封装 86
5.1.1 建立一个新的PCB库 87
5.1.2 使用“PCB元器件向导”创建封装 89
5.1.3 使用IPC Footprint Wizard创建封装 90
5.1.4 手工创建封装 91
5.1.5 创建带有不规则形状焊盘的封装 96
5.1.6 其他封装属性 97
5.2 添加元器件的三维模型信息 97
5.2.1 为PCB封装添加高度属性 98
5.2.2 为PCB封装添加三维模型 98
5.2.3 手工放置三维模型 98
5.2.4 从其他来源添加封装 101
5.2.5 交互式创建三维模型 102
5.2.6 检查元器件封装并生成报表 105
5.3 创建集成库 108
5.4 集成库的维护 110
5.4.1 将集成零件库文件拆包 110
5.4.2 集成库维护的注意事项 110
习题 111
第6章原理图绘制的环境参数及设置方法 112
6.1 原理图编辑的操作界面设置 112
6.2 图纸设置 114
6.2.1 图纸尺寸 114
6.2.2 图纸方向 115
6.2.3 图纸颜色 116
6.3 栅格（Grids）设置 117
6.4 其他设置 117
6.4.1 “文档选项”中的系统字体设置 117
6.4.2 图纸设计信息 117
6.5 原理图图纸模板设计 120
6.5.1 创建原理图图纸模板 120
6.5.2 原理图图纸模板文件的调用 123
6.6 原理图工作环境设置 124
6.6.1 General（常规设置） 125
6.6.2 Graphical Editing选项卡 129
6.6.3 设置编译器的环境参数
（Compiler） 133
6.6.4 AutoFocus（原理图的自动聚焦
设置） 134
6.6.5 Library AutoZoom（元件自动缩放
设置） 135
6.6.6 Grids（原理图的网格设置） 136
6.6.7 Break Wire选项卡 137
6.6.8 Default Units（电路板单位设置） 138
6.6.9 Default Primitives（电路板图元的
设置） 139
习题 140
第7章数码管显示电路原理图绘制 141
7.1 数码管原理图的绘制 141
7.1.1 绘制原理图首先要做的工作 141
7.1.2 加载库文件 142
7.1.3 放置元件 145
7.1.4 导线放置模式 147
7.1.5 放置总线和总线引入线 148
7.1.6 放置网络标签（网络标号） 151
7.1.7 检查原理图 152
7.2 原理图对象的编辑 154
7.2.1 对已有导线的编辑 154
7.2.2 移动和拖动原理图对象 155
7.2.3 使用复制和粘贴 157
7.2.4 标注和重标注 158
7.3 原理图编辑的高级应用 159
7.3.1 通过属性对话框编辑顶点 159
7.3.2 在SCH Inspector面板中编辑对象 159
7.3.3 在SCH List面板中编辑对象 161
7.3.4 使用过滤器选择批量目标 161
习题 162
第8章 PCB板的编辑环境及参数设置 164
8.1 Altium Designer中的PCB设计环境
简介 164
8.2 PCB编辑环境设置 167
8.2.1 General选项卡 167
8.2.2 Display选项卡 169
8.2.3 Board Insight Display选项卡 170
8.2.4 Board Insight Modes选项卡 172
8.2.5 Board Insight Lens选项卡 174
8.2.6 Interactive Routing选项卡 175
8.2.7 True Type Fonts选项卡 177
8.2.8 PCB Legacy 3D选项卡 177
8.2.9 Default选项卡 178
8.2.10 Reports选项卡 179
8.2.11 Layer Colors选项卡 180
8.3 PCB板设置 180
8.3.1 PCB板层介绍 180
8.3.2 PCB板层设置 181
8.3.3 PCB板层及颜色设置 182
习题 185
第9章数码管显示电路的PCB设计 186
9.1 创建PCB板 186
9.1.1 在工程中新建PCB文档 186
9.1.2 设置PCB板 186
9.2 PCB板布局 188
9.2.1 导入元件 188
9.2.2 元件布局 190
9.3 设计规则介绍 192
9.3.1 Electrical（电气）规则类 192
9.3.2 Routing规则类 194
9.3.3 SMT规则类 198
9.3.4 Mask规则类 198
9.3.5 Plane规则类 199
9.3.6 Manufacturing规则类 201
9.4 PCB板布线 202
9.4.1 自动布线 202
9.4.2 调整布局、布线 205
9.4.3 验证PCB设计 207
习题 210
第10章交互式布线及PCB板设计技巧 211
10.1 交互式布线 211
10.1.1 放置走线 212
10.1.2 连接飞线自动完成布线 214
10.1.3 处理布线冲突 214
10.1.4 布线中添加过孔和切换板层 217
10.1.5 交互式布线中更改线路宽度 218
10.2 修改已布线的线路 220
10.3 在多线轨布线中使用智能拖拽工具 221
10.4 放置和会聚多线轨线路 222
10.5 PCB板的设计技巧 223
10.5.1 放置泪滴 224
10.5.2 放置过孔作为安装孔 225
10.5.3 布置多边形敷铜区域 227
10.5.4 放置尺寸标注 231
10.5.5 设置坐标原点 235
10.5.6 对象快速定位 235
10.6 PCB板的3D显示 238
10.7 原理图信息与PCB板信息的一致性 241
习题 242
第11章输出文件 243
11.1 原理图的打印输出 243
11.2 电路板的打印输出 244
11.3 生成Gerber文件 247
11.3.1 生成Gerber文件 248
11.3.2 钻孔文件 252
11.4 创建BOM 254
11.5 输出PDF文件 256
习题 260
第12章层次原理图及其PCB设计 261
12.1 层次设计 261
12.1.1 自上而下的层次原理图设计 263
12.1.2 自下而上的层次原理图设计 271
12.1.3 层次电路图的PCB设计 276
12.1.4 电机驱动电路PCB板的3D设计 280
12.2 多通道电路设计 282
12.2.1 多路滤波器的原理图设计 282
12.2.2 多路滤波器的PCB设计 285
习题 290
第13章电路仿真分析 292
13.1 仿真元件库 292
13.1.1 仿真信号源元件库（Simulation
Sources.IntLib） 293
13.1.2 仿真数学函数元件库（Simulation
Math Function.IntLib） 296
13.1.3 仿真特殊功能元件库（Simulation
Special Function.IntLib） 296
13.1.4 信号仿真传输线元件库（Simulation
Transmission Line.IntLib） 296
13.1.5 仿真Pspice功能元件库（Simulation
Pspice Function.IntLib） 296
13.2 仿真器的设置 297
13.2.1 一般设置（General Setup） 297
13.2.2 静态工作点分析（Operating Point
Analysis） 298
13.2.3 瞬态分析（Transient Analysis） 298
13.2.4 交流小信号分析（AC Small Signal
Analysis） 299
13.3 多谐振荡电路仿真实例 300
13.3.1 绘制仿真原理图 300
13.3.2 仿真器参数设置 302
13.3.3 信号仿真分析 303
13.4 有源低通滤波电路仿真实例 304
13.4.1 绘制仿真原理图 304
13.4.2 一般设置（General Setup） 307
13.4.3 瞬态分析（Transient Analysis） 308
13.4.4 交流小信号分析（AC Small Signal
Analysis） 309
13.4.5 参数扫描分析 311
习题 313
附录 314
参考文献 318

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