作者：张正文 魏勇
出版社：人民邮电出版社
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Altium Designer 17电路设计与仿真从入门到精通试读：
内容提要
全书以Altium Designer 17为平台，讲解了电路设计的方法和技巧，主要包括Altium Designer 17概述、原理图简介、原理图的环境设置、原理图的基础操作、原理图的高级应用、层次原理图设计、电路仿真系统、PCB设计入门、PCB的高级编辑、电路板的后期制作、信号完整性分析、创建元器件库及元器件封装、可编程逻辑器件设计等内容。为了体现Altium的高端分析功能，本书特意讲解了FPGA、VHDL编程等相关知识；通过各个方面的实例应用介绍，让读者在掌握电路绘图技术的基础上学会电路设计的一般方法和技巧。全书内容讲解翔实，图文并茂，思路清晰。
本书可以作为初学者的入门教材，也可以作为电路设计行业工程技术人员及各院校相关专业师生的学习参考书。前言PREFACE
Altium系列软件是进入我国较早的电子设计自动化软件，一直以易学易用而深受广大电子设计者的喜爱。它的前身是由Protel Technology公司以其强大的研发能力推出的Protel软件，于2006年更名为Altium Designer软件。
Altium Designer 17是第28次升级，整合了在过去12个月中所发布的一系列更新，包括新的PCB特性以及核心PCB和原理图工具更新。作为新一代的板卡级设计软件，其独一无二的DXP技术集成平台为设计系统提供了所有工具和编辑器的兼容环境。
Altium Designer 17是一套完整的板卡级设计系统，真正实现了在单个应用程序中的集成。Altium Designer 17 PCB线路图设计系统完全利用了Windows平台的优势，具有更好的稳定性、增强的图形功能和超强的用户界面，设计者可以选择适当的设计途径以优化的方式工作。
本书以Altium Designer 17为平台，介绍了电路设计的方法和技巧。全书共13章，各部分内容如下。
第1章主要介绍Altium Designer 17基础知识。
第2章主要介绍原理图。
第3章主要介绍原理图的环境设置。
第4章主要介绍原理图设计的基础操作。
第5章主要介绍原理图的高级应用。
第6章主要介绍层次原理图的设计。
第7章主要介绍电路仿真系统。
第8章主要介绍PCB的基础知识。
第9章主要介绍PCB的高级编辑。
第10章主要介绍电路板的后期制作。
第11章主要介绍信号完整性分析。
第12章主要介绍元器件库及元器件封装的创建。
第13章主要介绍可编程逻辑器件设计。
为了保证读者能够从零开始学习，本书对基础概念的讲解比较全面，在编写过程中由浅入深，后面的实例具有典型性、代表性。在介绍过程中，编者根据自己多年的经验及教学心得，适当地给出总结和相关提示，以帮助读者快捷地掌握所学知识。全书内容讲解翔实，图文并茂，思路清晰。
本书是适合初、中级用户的一本实用教程，也可以作为电路设计行业工程技术人员及各院校相关专业师生的学习参考书。
为了方便读者学习，本书以二维码的形式提供了大量视频教程，扫描“云课”二维码，即可播放全书视频，也可扫描正文中的二维码观看对应章节的视频。
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本书由三维书屋工作室总策划，国家电网河北省电力有限公司信息通信分公司的张正文工程师和魏勇高级工程师主编，其中张正文编写了第1章～第7章，魏勇编写了第8章～第13章。闫聪聪、胡仁喜、刘昌丽、康士廷、王培合、解江坤、王艳池、王玉秋、王义发、卢园、孟培、杨雪静、李亚莉、吴秋彦、王玮、王敏、井晓翠、王泽朋、卢思梦、张亭、秦志霞、刘丽丽、毛瑢等也参加了部分章节的编写工作。
由于时间仓促，加上编者水平有限，书中不足之处在所难免，望广大读者发送邮件到win760520@126.com批评指正，编者将不胜感激，也欢迎广大读者登录我们的服务QQ群477013282参与交流探讨。编者2018年4月第1章Altium Designer 17概述
Protel系列是进入我国较早的电子设计自动化软件，一直以易学易用而深受广大电子设计者的喜爱。2001年8月Protel公司更名为Altium公司，2008年5月推出Altium Designer系列。Altium Designer作为新一代的板卡级设计软件，以Windows XP的界面风格为主，同时， Altium独一无二的DXP技术集成平台也为设计系统提供了所有工具和编辑器的兼容环境，友好的界面环境及智能化的性能为电路设计者提供了优质的服务。
Altium Designer 17版本有什么特点？如何安装Altium Designer 17?PCB电路板的总体设计流程有哪些？这些都是本章要讲解的内容。
本章将从Altium Designer 17的功能特点讲起，介绍Altium Designer 17的安装与卸载，Altium Designer 17的界面汉化，以使读者能对该软件有一个大致的了解。1.1 Altium Designer 17的主要特点
Altium Designer 17是一套完整的板卡级设计系统，真正地实现了在单个应用程序中的集成。该设计系统的目的是支持整个设计过程，该版本增加了全新的功能，让用户能尽情享受创新激情，同时脱离琐碎的工作任务，更多关注设计本身。Altium Designer 17 PCB线路图设计系统完全利用了Windows平台的优势，具有改进的稳定性、增强的图形功能和超强的用户界面，设计者可以选择最适当的设计途径以及优化的方式工作。
Altium Designer 17包括以下特点。（1）DRC具有灵活性：最大化设计时间，并使正在进行的工作项目按照正式的约束条件进行发布。（2）对象定义禁入区：通过预定义的禁入区和自动放置功能，保证相关对象类型处于规定的板禁入区之外。（3）PCB布线功能增强：对PCB布线工作流程的精确控制及其卓越性能，使我们更容易处理不断增强的工程复杂性的挑战。
Active Route：通过高性能的指导性布线技术，在短时间内进行高质量的PCB布线。
跟踪修线：运用布线路径自动对准功能，轻松优化PCB网络的长度和质量。
动态选择：运用全新的基于任意形状的选择工具，快速分组、编辑设计对象。（4）设计效率增强：凭借高速设计、设计文档以及PCB布线的效率增强，提升用户的工程体验。
动态铺铜：通过便捷的编辑模式及自定义边界，节约修改多边形铺铜的时间。
背钻孔：通过对钻孔的完全控制，减少高速设计时对信号完整性的干扰。
自动交叉搜索：通过在原理图及电路板间交叉引用，可以在设计工程的多个文件中快速导航。1.2 Altium Designer 17的运行环境
Altium Designer 17软件的最低运行环境和推荐系统配置如下。
1.安装Altium Designer 17软件的最低配置要求
Windows XP SP2 Professional。
英特尔奔腾1.8 GHz处理器或同等处理器。
1.7 GB RAM（内存）。
3.8 GB硬盘空间（系统安装 + 用户文件）。
主显示器的屏幕分辨率至少为1280像素×1024像素（强烈推荐）。
次显示器的屏幕分辨率不得低于1024像素×768像素。
NVIDIA GeForce 6000/7000系列128 MB显卡或同等显卡。
并口（连接NanoBoard-NB1）。
USB 2.0端口（连接NanoBoard-NB2）。
Adobe Reader 8或更高版本。
DVD驱动器。
2.安装Altium Designer 17软件的推荐配置
Windows XP SP2 Professional或更高的版本。
英特尔酷睿2双核/四核2.66 GHz处理器或同等以及更快的处理器。
2 GB RAM。
10 GB硬盘空间（系统安装 + 用户文件）。
双重显示器，屏幕分辨率至少为1680像素×1050像素（宽屏）或1600像素×1200像素（4 : 3）。
NVIDIA GeForce 80003系列256 MB显卡或更高级显卡。
并口（连接NanoBoard-NB1）。
USB 2.0端口（连接NanoBoard-NB2）。
Adobe Reader 8或更高版本。
DVD驱动器。
因特网连接，获取更新和在线技术支持。1.3 Altium Designer 17软件的安装和卸载1.3.1 Altium Designer 17的安装
Altium Designer 17虽然对运行系统的要求有点高，但安装起来却是很简单的。
Altium Designer 17的安装步骤如下。（1）将安装光盘装入光驱后，打开该光盘，从中找到并双击AltiumInstaller.exe文件，弹出Altium Designer 17的安装界面，如图1-1所示。图1-1 安装界面（2）单击“Next（下一步）”按钮，进入Altium Designer 17的安装协议界面。无须选择语言，选择“I accept the agreement（我接受协议）”选项，如图1-2所示。图1-2 安装协议界面（3）单击左下角的“Advanced（高级）”按钮，弹出“Advanced Settings（高级设置）”对话框，选择文件安装路径，如图1-3所示。单击“OK”按钮，关闭“Advanced Settings”对话框。图1-3 设置安装路径（4）单击“Next（下一步）”按钮，进入选择安装类型界面，如果只做PCB设计，选中第1个复选框即可，系统默认全选，如图1-4所示。图1-4 选择安装类型（5）设置完成后，单击“Next（下一步）”按钮，进入选择Altium Designer 17的安装路径界面。系统默认的安装路径为“C:\Program Files（x86）\Altium\AD17”，用户可以通过单击“Default（默认）”按钮来自定义其安装路径，如图1-5所示。图1-5 选择安装路径（6）选择好安装路径后，单击“Next（下一步）”按钮，进入确认安装界面，如图1-6所示。继续单击“Next（下一步）”按钮，此时界面内会显示安装进度，如图1-7所示。由于系统需要复制大量文件，所以需要等待几分钟。图1-6 确认安装界面图1-7 安装进度界面（7）安装结束后，会出现安装成功界面，如图1-8所示。单击“Finish”按钮，完成Altium Designer 17的安装工作。
在安装过程中，可以随时单击“Cancel（取消）”按钮来终止安装过程。安装完成以后，在Windows的“开始”→“所有程序”子菜单中创建了一个Altium Designer 17菜单。图1-8 安装成功界面1.3.2 Altium Designer 17的汉化
安装完成后界面是英文的，用户可以调出中文界面。选择菜单栏中的“DXP”→“Preferences （参数选择）”命令，在打开的“Preferences（参数选择）”对话框中选择“System”→“General”→“Localization（本地化）”选项，选中“Use localized resources（使用本地资源）”复选框，如图1-9所示，保存设置后，重新启动程序就有中文菜单了，如图1-10所示。图1-9 “Preferences（参数选择）”对话框图1-10 中文界面1.3.3 Altium Designer 17的卸载
Altium Designer 17的卸载步骤如下。（1）在Windows桌面中，选择“开始”→“控制面板”选项，打开“控制面板”窗口。（2）双击“添加/删除程序”图标后，选择“Altium Designer 17”选项。（3）单击“删除”按钮，开始卸载程序，直至卸载完成。1.4 PCB总体设计流程
为了让用户对电路设计过程有一个整体的认识和理解，下面我们介绍一下PCB（印制电路板）的总体设计流程。
通常情况下，从接到设计要求书到最终制作出PCB，主要经历以下几个流程。
1.案例分析
这个步骤严格来说并不是PCB设计的内容，但对后面的PCB设计又是必不可少的。案例分析的主要任务是来决定如何设计电路原理图，同时也影响到PCB如何规划。
2.电路仿真
在设计电路原理图之前，有时候对某一部分电路设计并不十分确定，因此需要通过电路仿真来验证。电路仿真还可以用于确定电路中某些重要元器件的参数。
3.绘制原理图元器件
Altium Designer 17虽然提供了丰富的原理图元器件库，但不可能包括所有元器件，必要时需动手设计原理图元器件，建立自己的元器件库。
4.绘制电路原理图
找到所有需要的原理图元器件后，就可以开始绘制原理图了。根据电路复杂程度决定是否需要使用层次原理图。完成原理图后，用ERC（电气规则检查）工具查错，如果发现错误，则找到出错原因并修改原理图电路，重新查错直到没有原则性错误为止。
5.绘制元器件封装
与原理图元器件库一样，Altium Designer 17也不可能提供所有元器件的封装，需要时自行设计并建立新的元器件封装库。
6.设计PCB
确认原理图没有错误之后，开始绘制PCB图。首先绘出PCB图的轮廓，确定工艺要求（使用几层板等），然后将原理图传输到PCB图中，在网络表（简单介绍来历功能）、设计规则和原理图的引导下布局和布线，最后利用DRC（设计规则检查）工具查错。此过程是电路设计时另一个关键环节，它将决定该产品的实用性能，需要考虑的因素很多，不同的电路有不同的要求。
7.文档整理
对原理图、PCB图及元器件清单等文件予以保存，以便以后维护、修改。第2章原理图简介
Altium Designer 17强大的集成开发环境使得电路设计中绝大多数的工作可以迎刃而解，从构建设计原理图开始到复杂的FPGA设计，从电路仿真到多层PCB的设计，Altium Designer 17都提供了具体的一体化应用环境，使从前需要多个开发环境的电路设计变得简单。
本章详细介绍关于原理图设计的一些基础知识，具体包括原理图的组成、原理图编辑器的界面、原理图绘制的一般流程、新建与保存原理图文件等。
在整个电子设计过程中，电路原理图的设计是最基础的环节。同样，在Altium Designer 17中，只有设计出符合需要和规则的电路原理图，然后才能对其顺利进行仿真分析，最终变为可以用于生产的PCB文件。2.1 Altium Designer 17的启动
成功安装Altium Designer 17后，系统会在Windows的“开始”菜单中加入程序项，并在桌面上建立Altium Designer 17的启动快捷方式。
启动Altium Designer 17的方法很简单，与其他Windows程序没有什么区别。在Windows的“开始”菜单中找到“Altium Designer”选项并单击，或在桌面上双击“Altium Designer”快捷方式，即可启动Altium Designer 17。
启动Altium Designer 17时，将有一个Altium Designer的启动画面出现，通过启动画面区别于其他的Altium版本，如图2-1所示。图2-1 Altium Designer 17启动画面2.2 Altium Designer 17的主窗口
Altium Designer 17成功启动后便进入主窗口，如图2-2所示。用户可以使用该窗口进行项目文件的操作，如创建新项目、打开文件等。图2-2 Altium Designer 17的主窗口
主窗口类似于Windows的界面风格，它主要包括6个部分，分别为菜单栏、工具栏、工作窗口、工作区面板、状态栏及导航栏。2.2.1 菜单栏
菜单栏包括1个用户配置按钮和“文件”“视图”“工程”“窗口”“帮助”5个菜单。图2-3 用户配置菜单
1．用户配置按钮
单击用户配置按钮，弹出如图2-3所示的用户配置菜单，该菜单中包括一些用户配置选项。（1）“我的账户”菜单项：帮助用户自定义界面，如移动、删除、修改菜单栏或菜单选项，创建或修改快捷键等。（2）“参数选择”菜单项：单击该菜单项，弹出“参数选择”对话框，如图2-4所示，用于设置Altium Designer的工作状态。图2-4 “参数选择”对话框（3）“Extensions and Updates（插件与更新）”命令：用于检查软件更新。单击该命令，在主窗口右侧弹出如图2-5所示的“Home（首页）”选项卡。（4）“Sign in to Altium Vault（登录到奥腾保险库）”命令：单击该命令，弹出“Connecting to Altium Vault”对话框，如图2-6所示。在该对话框中只需输入存储区的URL和访问凭据就可以登录保险库，创建一个新的托管项目。该保险库拥有基于云的存储库，提供设计辅助资料（包括电路板模板、特定于供应商的组件系列以及包括电容器和电阻器在内的通用组件）。图2-5 “Home（首页）”选项卡图2-6 “Connecting to Altium Vault”对话框（5）“数据保险库浏览器”命令：用于打开“Vaults（保险库）”对话框，连接浏览器，显示数据保险库。（6）“Altium论坛”命令：单击该命令，在主窗口右侧弹出“Altium论坛”网页，显示关于Altium的讨论内容。（7）“Documentation（文档）”命令：单击该命令，弹出“Altium Designer Documentation”网页，显示关于Altium的内容。（8）“自定制”命令：用于自定义用户界面，如移动、删除、修改菜单栏或菜单选项，创建或修改快捷键等。单击该命令，弹出“Customizing PickATask Editor（定制原理图编辑器）”对话框，如图2-7所示。（9）“运行进程”命令：Altium Designer 17提供了以命令行方式启动某个进程的功能，可以启动系统提供的任何进程。单击该命令，弹出“运行过程”对话框，如图2-8所示，单击其中的“浏览”按钮，弹出“处理浏览”对话框，如图2-9所示。图2-7 “Customizing PickATask Editor（定制原理图编辑器）”对话框图2-8 “运行过程”对话框图2-9 “处理浏览”对话框（10）“运行脚本”命令：用于运行各种脚本文件，如用Delphi、VB、Java等语言编写的脚本文件。
2.“文件”菜单“文件”菜单主要用于文件的新建、打开和保存等，如图2-10所示。下面详细介绍“文件”菜单中的各命令及其功能。“New（新建）”命令：用于新建一个文件，其子菜单如图2-10所示。“打开”命令：用于打开已有的Altium Designer 17可以识别的各种文件。“关闭”命令：用于关闭已打开的文件。“打开工程”命令：用于打开各种工程文件。“打开设计工作区”命令：用于打开设计工作区。“检出”命令：用于从设计储存库中选择模板。“保存工程”命令：用于保存当前的工程文件。“保存工程为”命令：用于另存当前的工程文件。“保存设计工作区”命令：用于保存当前的设计工作区。“保存设计工作区为”命令：用于另存当前的设计工作区。“全部保存”命令：用于保存所有文件。“智能PDF”命令：用于生成PDF格式设计文件的向导。“导入向导”命令：用于将其他EDA软件的设计文档及库文件，如Protel 99SE、CADSTAR、Orcad、P-CAD等设计软件生成的设计文件导入Altium Designer的导入向导。“元件发布管理器”命令：用于设置发布文件参数及发布文件。“当前文档”命令：用于列出最近打开过的文件。“最近的工程”命令：用于列出最近打开过的工程文件。“当前工作区”命令：用于列出最近打开过的设计工作区。“退出”命令：用于退出Altium Designer 17。
3.“视图”菜单“视图”菜单主要用于工具栏、工作区面板、命令行及状态栏的显示和隐藏，如图2-11所示。（1）“Toolbars（工具栏）”命令：用于控制工具栏的显示和隐藏，其子菜单如图2-11所示。图2-10 “文件”菜单图2-11 “视图”菜单（2）“Workspace Panels（工作区面板）”命令：用于控制工作区面板的打开与关闭，其子菜单如图2-12所示。图2-12 “工作区面板”命令子菜单“Design Compiler（设计编译器）”命令：用于控制设计编译器相关面板的打开与关闭，包括编译过程中的差异、编译错误信息、编译对象调试器及编译导航等面板。“Help（帮助）”命令：用于控制帮助面板的打开与关闭。“Instruments（设备）”命令：用于控制设备机架面板的打开与关闭，其中包括Nanoboard控制器、软件设备和硬件设备3个部分。“System（系统）”命令：用于控制系统工作区面板的打开和隐藏。其中，“库”“Messages （信息）”“Files（文件）”和“Projects（工程）”工作区面板比较常用，后面的章节将详细介绍。（3）“桌面布局”命令：用于控制桌面的显示布局，其子菜单如图2-13所示。图2-13 “桌面布局”命令子菜单“Default（默认）”命令：用于设置Altium Designer 17为默认桌面布局。“Startup（启动）”命令：用于当前保存的桌面布局。“Load layout（载入布局）”命令：用于从布局配置文件中打开一个Altium Designer 17已有的桌面布局。“Save layout（保存布局）”命令：用于保存当前的桌面布局。（4）“器件视图”命令：用于打开器件视图窗口，如图2-14所示。（5）“Library Migrator”命令：单击该命令，弹出“Connecting to Altium Vault”对话框，在该对话框中只需输入存储区的URL和访问凭据就可以登录保险库。图2-14 器件视图窗口（6）“Workspace（工作区）”命令：单击该命令打开工作区。（7）“首页”命令：用于打开首页窗口，一般与默认的窗口布局相同。（8）“状态栏”命令：用于控制工作窗口下方状态栏上标签的显示与隐藏。（9）“命令状态”命令：用于控制命令行的显示与隐藏。
4.“工程”菜单“工程”菜单主要用于工程文件的管理，包括工程文件的编译、添加、删除、差异显示和版本控制等，如图2-15所示。这里主要介绍“显示差异”和“版本控制”两个命令。“显示差异”命令：单击该命令，将弹出如图2-16所示的“选择文档比较”对话框。勾选“高级模式”复选框，可以进行文件之间、文件与工程之间、工程之间的比较。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]