作者：周润景,郝媛媛
出版社：电子工业出版社
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Altium Designer原理图与PCB设计(第2版)试读：
前言
Protel是当今优秀的EDA软件之一，而Altium Designer是目前最新版本的Protel软件。为什么要将Protel升级到Altium Designer呢?主要有以下几点理由：① Altium Designer提供了解决布线难题的新工具（差分对布线工具、灵巧交互式布线工具）；② Altium Designer提供了更高级的元件库管理工具；③ Altium Designer提供了更强大的电路仿真功能；④Altium Designer提供了一些更高效的操作技巧（智能粘贴、自动标注等）；⑤ Altium Designer还提供了更多的和第三方分析工具的接口。
本书主要目的是使读者熟悉AltiumDesigner的设计环境，了解AltiumDesigner的功能特性，快速掌握并熟练使用AltiumDesigner。全书分为11章，以电子产品设计的过程为主线，介绍原理图的绘制、PCB的布局、布线、库元件的绘制、多通道设计等。本书内容连贯，尤其适合初学者阅读。通过阅读本书，读者可以对PCB设计有一个全面的了解。
本书内容结构如下。
第1章 AltiumDesigner介绍：主要介绍AltiumDesigner的发展和特点。
第2章 绘制电路原理图：主要介绍原理图的绘制环境和如何实现设计到图形的转变。
第3章 原理图元器件库管理：主要介绍如何绘制系统中没有的元件。
第4章 电路原理图绘制的优化方法：主要介绍4种原理图优化的方法和信号输出、输入波形的绘制。
第5章 PCB设计预备知识：主要介绍PCB的基础知识，包括层的管理、封装的定义和电路板的尺寸定义等。
第6章 PCB设计基础：主要介绍PCB的编辑环境和一些必要的参数设置。
第7章 元件布局：主要介绍PCB布局的规则设置、如何进行PCB的布局和布局要求。
第8章 PCB布线：主要介绍布线要求、PCB布线的规则设置、布线策略、如何进行PCB的布局和设计规则检查等。
第9章 PCB后续操作：主要介绍完成PCB布局、布线后还应该做的一些后续工作，包括测试点的设置、包地和敷铜等。
第10章 AltiumDesigner多通道设计：主要介绍多通道设计的思想和方法。
第11章 PCB的输出：主要介绍提供给PCB加工方的输出文件。
本书具有以下特色。注重系统性：本书将软件操作与电路设计技术有机地结合在一起，使学生能够更全面地学习和掌握PCB设计的整个过程。注重实用性：本书提供了具体的电路设计例子并做了详尽分析，克服了空洞的纯文字描述的缺点。注重先进性：本书讲述的是AltiumDesigner公司开发的最新技术，并将其应用于电路的设计；借助其提供的相关新技术和新方法，用户可大大提高设计质量与设计效率。注重全面性：本书附有习题及思考题，可使读者更容易学习和掌握课程的内容。
本书所给出的电路图均为在AltiumDesigner中绘制，其中涉及的元器件符号会有不符合国家标准之处，编辑时未做规范，主要是为了便于查阅。
本书第1章由郝媛媛编写，其余内容由周润景编写，全书由周润景负责统稿。参加本书编写的还有丁莉、王志军、胡训智、李琳、解倩倩、苏良碧、李彦龙、李可洋、任冠中、赵建凯、朱晓丽、刘煜、于佳。
由于作者水平有限，加之时间仓促，书中难免有错误和不足之处，敬请读者批评指正！第1章 Altium Designer介绍
随着计算机业的发展，到20世纪80年代中期，计算机在各个领域得到广泛的应用。在这种背景下，1987年、1988年由美国ACCEL Technologies Inc公司推出了第一个应用于电子线路设计的软件包TANGO，开创了电子设计自动化（EDA）的先河。这个软件包现在看来比较简陋，但在当时给电子线路设计带来了设计方法和方式的革命，人们纷纷开始用计算机来设计电子线路，直到今天在国内许多科研单位还在使用这个软件包。1.1 Protel的产生及发展
随着电子业的飞速发展，TANGO日益显示出其不适应时代发展需要的弱点。为了适应电子业的发展，Protel Technology公司以其强大的研发能力推出了Protel For DOS作为TAN-GO的升级版本，从此Protel这个名字在业内响亮起来。
20世纪80年代末期，Windows系统开始盛行，Protel相继推出Protel For Windows 1.0、Protel For Windows 1.5等版本来支持Windows操作系统。这些版本的可视化功能给用户设计电子线路带来了很大的方便，设计者不用记一些烦琐的操作命令，大大提高了设计效率，并且体会到了资源共享的优势。
20世纪90年代中期，Windows 95系统开始普及，Protel也紧跟潮流，推出了基于Windows 95的3.x版本。Protel 3.x版本加入新颖的主从式结构，但在自动布线方面却没有出众的表现。另外，由于Protel 3.x版本是16位和32位的混合型软件，所以其稳定性比较差。
1998年，Protel公司推出了给人全新感觉的Protel 98。Protel 98这个32位产品是第一个包含5个核心模块的EDA工具，其以出众的自动布线功能获得了业内人士的一致好评。
1999年，Protel公司又推出了新一代的电子线路设计系统———Protel 99，它既有原理图逻辑功能验证的混合信号仿真，又有PCB信号完整性分析的板级仿真，构成了从电路设计到真实板分析的完整体系。
2005年年底，Protel软件的原厂商Altium公司推出了Protel系列的高端版本Altium Designer。Altium Limited宣布发布Altium Designer，它是完全一体化电子产品开发系统的下一个版本。Altium Designer 是业界首例将设计流程、集成化PCB 设计、可编程器件（如FP-GA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品。
这款最新版本的Altium Designer除了全面继承包括99 SE、Protel 2004在内的先前一系列版本的功能和优点以外，还增加了许多改进和一些高端功能。Altium Designer 提供了生成PCB 3 D视频文档的功能、功能性增强的多边形敷铜管理器对话框和统一的光标捕获系统等。Altium Designer提供了涵盖整个设计与生产生命周期的器件数据管理方案，结构性的输出流程确保了输出信息的完整性。1.2 Altium Designer的优势及特点
与以前的Protel版本相比较，Altium Designer具有以下几点优势。
1）提供布线的新工具 高速的设备切换和新的信息命令技术意味着需要将布线处理成电路的组成部分，而不是“线的相互连接”。需要将全面的信号完整性分析工具、阻抗控制交互式布线、差分信号对发送和交互长度调节协调工作，才能确保信号及时同步到达。通过灵活的总线拖动、引脚和零件的互换及BGA扇出逃溢布线，可以轻松完成布线工作。
2）为复杂的板间设计提供良好的环境 在Altium Designer中，具有Shader Model3 的DirectX图形功能，可以使PCB编辑效率大大提高。对于在板的底侧工作时，只要从菜单中选择【翻转板子】命令，就可以像在顶侧一样进行工作。通过优化的嵌入式板数组支持，可完全控制设计中所有多边形的多边形管理器、PCD垫中的插槽、PCB层集和动态视图管理选项的协同工作，提供更高效率的设计环境。它具有智能粘贴功能，不仅可以将网络标签转移到端口，还可以使用文件编辑和自动片体条目创建来简化从旧工具转移设计的步骤，使其成为一个更好的设计环境。
3）提供高级元件库管理 元件库是有价值的设计源，它提供给用户丰富的原理图组件库和PCB封装库，并且为设计新的器件提供了封装向导程序，简化了封装设计过程。随着技术的发展，需要利用公司数据库对它们进行栅格化。当数据库连接提供从Altium Designer返回到数据库的接口时，新的数据库就增加了很多功能，可以直接将数据从数据库放置到电路图中。新的元件识别系统可管理元件到库的关系，覆盖区管理工具可提供项目范围的覆盖区控制，这样，便于提供更好的元件管理的解决方案。
4）增强的电路分析功能 为了提高设计板的成功率，Altium Designer中的PSPICE 模型、功能和变量支持及灵活的新配置选项，增强了混合信号模拟。在完成电路设计后，可对其进行必要的电路仿真，观察观测点信号是否符合设计要求，从而提高了设计的成功率，并大大缩短了开发周期。
5）统一的光标捕获系统 Altium Designer 的 PCB 编辑器提供了很好的栅格定义系统，通过可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格等可以有效地放置设计对象到PCB文档中。Altium Designer统一的光标捕获系统已达到一个新的水平。该系统汇集了三个不同的子系统，共同驱动并完成将光标捕获到最优选的坐标集：用户可定义的栅格，直角坐标和极坐标之间可按照需求选择；捕获栅格，可以自由地放置并提供随时可见的对于对象排列进行参考的线索增强的对象捕捉点，使得放置对象时自动定位光标到基于对象热点的位置。按照合适的方式，使用这些功能的组合，可轻松地在PCB工作区放置和排列对象。
6）增强的多边形敷铜管理器 Altium Designer 的多边形敷铜管理器对话框提供了更强大的功能，并提供了关于管理PCB中所有多边形敷铜的附加功能。附加功能包括创建新的多边形敷铜，访问对话框的相关属性和多边形敷铜删除等，全面地丰富了多边形敷铜管理器对话框的内容，并将多边形敷铜管理整体功能带到新的高度。
7）强大的数据共享功能 Altium Desginer完全兼容Protel系列以前版本的设计文件，并提供对Protel 99 SE下创建的DDB和库文件的导入功能，同时还增加了P-CSD、OrCAD等软件的设计文件和库文件的导入功能。它的智能PDF向导可以帮助用户把整个项目或所选定的设计文件打包成可移植的PDF文档，增强了团队之间的灵活合作。
8）全新的FPGA设计功能 Altium Designer与微处理器相结合，可充分利用大容量FP-GA器件的潜能，更快地开发出更加智能的产品。其设计的可编程硬件元素不用经过重大改动即可重新定位到不同的FPGA器件中，设计师不必受特定FPGA厂商或系列器件的约束。它无须对每个采用不同处理器或FPGA器件的项目更换不同的设计工具，因此可以节省成本，保证设计师工作于不同项目时的高效性。1.3 PCB设计的工作流程
1）方案分析 方案分析决定电路原理图如何设计，同时也影响到 PCB如何规划。方案分析的内容包括根据设计要求进行方案比较和选择，以及元器件的选择等。方案分析是开发项目中最重要的环节之一。
2）电路仿真 在设计电路原理图之前，有时会对某一部分电路的设计并不十分确定，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器件的参数。
3）设计原理图组件 Altium Designer提供器件库，但不可能包括所有器件。在器件库中找不到需要的器件时，用户需动手设计原理图库文件，建立自己的器件库。
4）绘制原理图 找到所有需要的原理图器件后，即可开始绘制原理图。可根据电路的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（电气法则检查）工具检查，找到出错原因并修改电路原理图，重新进行 ERC 检查，直到没有原则性错误为止。
5）设计器件封装 和原理图器件库一样，Altium Designer也不可能提供所有的器件封装，用户需要时可以自行设计并建立新的器件封装库。
6）设计PCB 确认原理图没有错误之后，即可开始制作PCB。首先绘出 PCB 的轮廓，确定工艺要求，如使用几层板等。然后将原理图传输到PCB中，在网络表（简单介绍各器件来历及功能）、设计规则和原理图的引导下完成布局和布线。设计规则检查工具用于对绘制好的PCB进行检查。PCB设计是电路设计的另一个关键环节，它将决定产品的实用性能，需要考虑的因素很多，不同的电路有不同要求。
7）文档整理 对原理图、PCB 图及器件清单等文件予以保存，以便日后维护和修改。1.4 Altium Designer的安装
Altium Designer安装后的文件大小约为1.54 GB。由于增加了新的设计功能，Altium Designer与以前版本的Protel相比，对硬件的要求更高。
1.硬件环境需求
Altium Designer对操作系统的要求比较高，最好采用Windows XP、Windows 2000或版本更高的操作系统，它不再支持Windows 95、Windows 98和Windows ME操作系统。
为了获得符合要求的软件运行速度和更稳定的设计环境，Altium Designer对计算机的硬件要求也比较高。
1）推荐的计算机最佳性能配置®TMCPU：英特尔酷睿2双核/四核2.66GHz 或同等或更快的处理器。内存：2GB或更大的内存。硬盘：80GB或更大的硬盘空间。显卡：256MB独立显卡。显示器：分辨率在1 152像素×864像素以上。
2）最低的计算机性能配置®TMCPU：英特尔奔腾 1.8GHz 或同等处理器。内存：256MB内存。硬盘：20GB硬盘空间。显卡：128MB独立显卡。显示器：分辨率不低于1 024 像素×768像素。
2.安装Altium Designer
单击【开始】菜单，选择【控制面板】命令，如图1-1所示。
此时系统将出现如图1-2所示的【控制面板】窗口。图1-1 选择【控制面板】命令图1-2【控制面板】窗口
双击【添加或删除程序】图标，系统弹出如图1-3所示的【添加或删除程序】对话框。
单击【添加新程序】图标，系统弹出【添加或删除程序】窗口，如图1-4所示。
单击窗口中的【CD或软盘】按钮，即可启动【从软盘或光盘安装程序】对话框，如图1-5所示。图1-3【添加或删除程序】对话框图1-4【添加或删除程序】窗口图1-5【从软盘或光盘安装程序】对话框
单击【下一步】按钮，出现如图1-6所示的【运行安装程序】对话框。
单击【浏览】按钮，找到安装程序的位置，然后单击【打开】按钮，便可将安装程序的位置放到文本框中，如图1-7所示。图1-6【运行安装程序】对话框图1-7 选择安装路径
单击【完成】按钮，出现如图1-8所示的安装向导对话框。图1-8 安装向导对话框
单击【Next】按钮，系统进入【License Agreement】窗口，如图1-9所示。图1-9【License Agreement】窗口
选中【I accept the agreement】单选按钮，然后单击【Next】按钮，进入【Platform Re-pository and Version】窗口，如图1-10所示。图1-10【Platform Repository and Version】窗口
在该窗口的【Repository Location】栏中，选择安装程序所在的文件夹。单击【Next】按钮，进入【Select Design Functionality】窗口，如图1-11所示。图1-11【Select Design Functionality】窗口
在该窗口可选择需要安装的功能，保持默认设置即可。单击【Next】按钮，进入【Des-tination Folders】窗口，如图1-12所示。
在【Destination Folders】窗口中，设定安装路径。然后单击【Next】按钮，进入【Ready to Install】窗口，如图1-13所示。
单击【Next】按钮，开始安装程序，如图1-14所示。
当程序安装完毕后，出现如图1-15所示的安装完成对话框。
单击【Finish】按钮，至此Altium Designer程序安装完毕。图1-12【Destination Folders】窗口图1-13【Ready to Install】窗口图1-14 开始安装程序图1-15 程序安装完成对话框
3.启动Altium Designer
单击【开始】菜单，选择【所有程序】命令，在弹出的菜单中选择应用程序【Altium Designer Release 10】，如图1-16所示。
在启动Altium Designer的同时可以看到其启动画面，如图1-17所示。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]