Altium Designer 原理图与PCB设计PDF电子书下载

第1章 Altium Designer 15操作基础 1

1.1 Altium Designer 15简介 1

1.2 Altium Designer 15的运行环境要求 2

1.3 Altium Designer 15软件的安装和卸载 3

1.3.1 Altium Designer 15的安装 3

1.3.2 Altium Designer 15的汉化 6

1.3.3 Altium Designer 15的卸载 6

1.4 Altium Designer 15的主窗口 6

1.5 Altium Designer 15的菜单栏和工具栏 7

1.5.1 用户配置按钮 7

1.5.2 “文件”菜单 9

1.5.3 “视图”菜单 10

1.5.4 “工程”菜单 11

1.5.5 “窗口”和“帮助”菜单 12

1.5.6 工具栏 12

1.6 工作区面板 12

1.7 Altium Designer 15的文件管理系统 13

1.7.1 项目文件 13

1.7.2 自由文件 13

1.7.3 存盘文件 13

1.8 Altium Designer 15的开发环境 13

1.8.1 Altium Designer 15原理图开发环境 14

1.8.2 Altium Designer 15PCB开发环境 14

1.8.3 Altium Designer 15仿真编辑环境 14

1.8.4 Altium Designer 15VHDL编辑环境 15

1.9 编辑器的启动 15

1.9.1 创建新的项目文件 16

1.9.2 原理图编辑器的启动 17

1.9.3 PCB编辑器的启动 17

1.9.4 不同编辑器之间的切换 18

第2章 原理图设计基础 19

2.1 原理图简介 19

2.1.1 原理图的组成 19

2.1.2 原理图设计的一般流程 20

2.2 原理图编辑器 21

2.2.1 打开原理图编辑器 21

2.2.2 原理图编辑器主菜单 21

2.2.3 原理图编辑器工具栏 22

2.2.4 工作窗口和工作面板 23

2.3 原理图的图纸参数设置 24

2.4 绘图工具的使用 27

2.4.1 绘图工具命令和按钮 27

2.4.2 绘制直线 27

2.4.3 绘制贝塞尔曲线 28

2.4.4 绘制椭圆弧线 29

2.4.5 绘制多边形 29

2.4.6 绘制矩形 30

2.4.7 绘制圆角矩形 30

2.4.8 绘制椭圆 31

2.4.9 绘制饼形图（扇形图） 32

2.4.10 添加说明文字 32

2.4.11 添加图像 34

2.5 原理图设计环境参数设置 35

2.5.1 “General”参数设置 35

2.5.2 “Graphical Editing”参数设置 37

2.5.3 “Mouse Wheel Configuration”参数设置 40

2.5.4 “Compiler”参数设置 41

2.5.5 “AutoFocus”参数设置 42

2.5.6 “Library AutoZoom”参数设置 43

2.5.7 “Grids”参数设置 43

2.5.8 “Break Wire”参数设置 44

2.5.9 “Default Units”参数设置 45

2.5.10 “Default Primitives”参数设置 46

2.5.11 “Orcad（tm）”参数设置 48

第3章 原理图的绘制 49

3.1 元器件库的操作 49

3.1.1 Altium Designer 15的元器件库 49

3.1.2 查找元器件 49

3.1.3 元器件库的加载与卸载 50

3.2 元器件的操作 52

3.2.1 放置元器件 52

3.2.2 编辑元器件属性 52

3.2.3 元器件的删除 54

3.2.4 元器件的编号 54

3.3 元器件的位置调整 55

3.3.1 元器件的选取和取消选取 55

3.3.2 元器件的移动 56

3.3.3 元器件的旋转 56

3.3.4 元器件的复制与粘贴 57

3.3.5 元器件的排列与对齐 59

3.4 绘制电路原理图 60

3.4.1 绘制原理图的工具 60

3.4.2 绘制导线 60

3.4.3 绘制总线 63

3.4.4 放置电路结点 65

3.4.5 设置网络标号 66

3.4.6 放置电源和接地符号 68

3.4.7 放置输入/输出端口 70

3.4.8 放置忽略ERC检查测试点 72

3.4.9 电路原理图绘制示例 72

第4章 原理图的高级编辑 79

4.1 工作窗口的操作 79

4.1.1 工作窗口的缩小和放大 79

4.1.2 原理图的刷新 80

4.1.3 打开/关闭工具栏和工作面板 80

4.1.4 打开/关闭状态信息显示栏 80

4.2 对象的复制、剪切和粘贴 81

4.3 查找与替换操作 83

4.3.1 文本的查找与替换 83

4.3.2 相似对象的查找 84

4.4 元器件的编号管理 86

4.4.1 元器件的重新编号 86

4.4.2 元器件编号的反向标注 89

4.5 元器件的过滤 89

4.6 添加和放置PCB设计规则和标志 91

4.6.1 添加PCB设计规则 91

4.6.2 放置PCB Layout标志 92

4.7 原理图的快速浏览 94

4.7.1 利用“Navigator”面板浏览 94

4.7.2 利用“SCH Filter”面板浏览 95

4.8 原理图的查错、编译和修正 96

4.8.1 原理图的查错 96

4.8.2 原理图的编译 101

4.8.3 原理图的修正 102

4.9 电路原理图设计示例 103

第5章 层次化原理图设计 110

5.1 层次化原理图设计简介 110

5.1.1 层次化原理图设计的基本概念 110

5.1.2 顶层原理图的基本组成 111

5.2 “自上而下”的层次化原理图设计 111

5.2.1 绘制顶层原理图 112

5.2.2 绘制子原理图 115

5.3 “自下而上”的层次化原理图设计 116

5.4 层次原理图之间的切换 117

5.4.1 利用“Projects”面板切换 117

5.4.2 利用命令方式切换 117

5.5 原理图的报表输出 119

5.5.1 原理图的网络表 120

5.5.2 原理图的元器件报表 123

5.5.3 层次设计表 128

5.6 打印输出 128

5.6.1 打印电路图 128

5.6.2 输出PDF文档 129

5.7 综合示例 133

5.7.1 “自上而下”层次电路设计示例 133

5.7.2 “自下而上”层次电路设计示例 140

第6章 PCB设计基础 144

6.1 元器件在PCB上的安装形式 144

6.1.1 元器件单面安装形式 144

6.1.2 元器件双面安装形式 144

6.1.3 元器件之间的间距 144

6.1.4 元器件布局形式 146

6.1.5 测试探针触点/通孔尺寸 148

6.2 焊盘设计 148

6.2.1 焊盘类型 148

6.2.2 焊盘尺寸 149

6.3 过孔设计 149

6.3.1 过孔类型 149

6.3.2 过孔的电流模型 150

6.3.3 过孔焊盘与孔径尺寸设置 150

6.3.4 过孔与SMT焊盘的连接 151

6.3.5 过孔到金手指的距离 152

6.3.6 PCB的过孔电容 152

6.3.7 PCB的过孔电感 153

6.3.8 典型过孔的RLC参数 154

6.4 PCB的叠层设计 154

6.4.1 PCB的叠层设计一般原则 154

6.4.2 四层板设计 156

6.4.3 六层板设计 156

6.4.4 八层板设计 157

6.4.5 十层板设计 158

6.5 PCB的RLC 159

6.5.1 PCB的导线电阻 159

6.5.2 PCB的导线电感 160

6.5.3 PCB导线的阻抗 160

6.5.4 PCB导线的互感 162

6.5.5 PCB电源和接地平面电感 162

6.5.6 PCB的导线电容 163

6.5.7 PCB的平行板电容 163

6.6 PCB布线的一般原则 164

6.6.1 控制走线方向 164

6.6.2 检查走线的开环和闭环 164

6.6.3 控制走线的长度 165

6.6.4 控制走线分支的长度 165

6.6.5 拐角设计 165

6.6.6 差分对走线 166

6.6.7 控制PCB导线的阻抗 167

6.6.8 设计接地保护走线 168

6.6.9 防止走线谐振 169

6.6.10 布线的一些工艺要求 169

6.7 PCB的地线设计 171

6.7.1 接地系统设计的一般规则 171

6.7.2 参考面 172

6.7.3 避免接地平面开槽 172

6.7.4 接地点的相互距离 174

6.7.5 地线网络 175

6.7.6 电源线和地线的栅格 177

6.7.7 电源线和地线的指状布局 178

6.7.8 最小化环面积 179

6.7.9 局部接地面 181

6.7.10 参考层的重叠 182

6.7.11 20H原则 183

6.8 去耦滤波器电路的PCB设计 184

6.8.1 去耦电容器的安装位置 184

6.8.2 与电源引脚端共用一个焊盘 186

6.8.3 采用小面积的电源平面 187

6.8.4 连接在每个电源引脚端上 187

6.8.5 抑制电容器并联的反谐振 188

6.8.6 降低去耦电容器的ESL 190

6.8.7 靠近IC放置的允许距离 190

6.9 电源电路的PCB设计 191

6.9.1 开关型调节器的PCB设计 191

6.9.2 开关电源的PCB设计 196

6.10 模数混合系统的PCB设计 201

6.10.1 模数混合电路PCB的分区 201

6.10.2 PCB分割的隔离与互连 201

6.10.3 模拟地和数字地分割 202

6.10.4 按电路功能分割接地面 203

6.10.5 采用“统一地平面”形式 203

6.10.6 模数电源平面的分割 205

6.10.7 导线环的面积最小化 205

6.10.8 提供电流的返回路径 206

6.10.9 改进ADC的接地设计 206

6.10.10 模数混合系统的电源和接地布局示例 209

6.11 放大器电路的PCB设计 210

6.11.1 放大器输入端保护环设计 210

6.11.2 放大器PCB的对称设计 211

6.11.3 差分电路的PCB设计 211

6.12 射频电路的PCB设计 214

6.12.1 “零阻抗”接地 214

6.12.2 “无穷大阻抗”辅助接地 216

6.12.3 复杂射频系统的接地 216

6.12.4 半波长PCB连接线接地 217

6.12.5 1/4波长PCB连接线接地 217

6.12.6 连线上的过孔数量与尺寸 217

6.12.7 端口的PCB连线设计 219

6.12.8 PCB保护环 220

6.12.9 接地平面的开缝设计 220

6.12.10 PCB走线形式 222

6.13 PCB的散热设计 223

6.13.1 PCB的热性能分析 223

6.13.2 PCB基材选择 224

6.13.3 PCB元器件的布局 225

6.13.4 PCB的布线 227

6.13.5 裸露焊盘的PCB设计 229

第7章 PCB设计环境和基本操作 233

7.1 Altium Designer 15PCB编辑器简介 233

7.2 PCB编辑器的设计界面 234

7.2.1 菜单栏 235

7.2.2 工具栏 235

7.3 创建PCB文件 236

7.3.1 利用“PCB板向导”创建PCB文件 236

7.3.2 利用菜单命令创建PCB文件 239

7.3.3 利用模板创建PCB文件 239

7.4 PCB结构及环境参数设置 240

7.4.1 PCB板型设置 240

7.4.2 PCB图纸设置 243

7.4.3 PCB层面设置 246

7.4.4 PCB板层颜色设置 248

7.4.5 PCB布线框设置 250

7.4.6 “参数选择”设置 250

7.5 PCB图与原理图的同步和更新 257

7.5.1 装载元器件封装库 257

7.5.2 同步比较规则设置 257

7.5.3 导入网络表 258

7.5.4 原理图与PCB图的同步更新 260

7.6 PCB视图操作 263

7.6.1 视图的移动 263

7.6.2 视图的放大或缩小 263

7.6.3 视图的整体显示 263

7.7 元器件的手动布局 264

7.7.1 手动布局的菜单命令 264

7.7.2 元器件的对齐操作 265

7.7.3 元器件说明文字的位置调整 265

7.7.4 元器件的间距调整 265

7.7.5 移动元器件到栅格上 266

7.7.6 元器件的手动布局操作示例 266

7.8 3D效果图 267

7.9 网络密度分析 268

7.10 PCB设计示例 268

第8章 PCB的高级编辑 273

8.1 PCB的设计规则 273

8.1.1 PCB规则及约束编辑器 273

8.1.2 “Electrical”设计规则 274

8.1.3 “Routing”设计规则 275

8.1.4 “SMD”设计规则 279

8.1.5 “ Mask”设计规则 280

8.1.6 “Plane”设计规则 281

8.1.7 “Test Point”设计规则 283

8.1.8 “Manufacturing”设计规则 284

8.1.9 “High Speed”设计规则 287

8.1.10 “Placement”设计规则 289

8.1.11 “Signal Integrity”设计规则 289

8.2 PCB的“自动布线”策略 289

8.2.1 默认的“自动布线”策略 289

8.2.2 添加新的“自动布线”策略 290

8.2.3 设置PCB“自动布线”策略 292

8.3 PCB的“自动布线”操作 292

8.3.1 “自动布线”菜单命令的操作 292

8.3.2 “自动布线”的手动调整 296

8.4 PCB的“覆铜” 297

8.4.1 启动“覆铜”命令 297

8.4.2 设置“覆铜”属性 298

8.4.3 放置“覆铜”的操作步骤 300

8.5 补“泪滴” 300

8.6 添加安装孔 302

8.7 PCB的测量 303

8.7.1 测量工具菜单命令 303

8.7.2 测量距离 303

8.7.3 测量导线长度 304

8.8 DRC（设计规则检查） 304

8.8.1 DRC报告选项和规则 304

8.8.2 在线DRC和批处理DRC 306

8.8.3 对未布线的PCB进行“批处理DRC” 307

8.8.4 对已布线的PCB进行“批处理DRC” 308

8.9 PCB的报表输出 308

8.9.1 PCB的网络表 308

8.9.2 PCB的信息报表 310

8.9.3 元器件报表 311

8.9.4 简单元器件报表 312

8.9.5 网络表状态报表 313

8.10 PCB的打印输出 314

8.10.1 打印PCB文件 314

8.10.2 打印报表文件 317

8.11 生成Gerber文件 317

第9章 电路仿真 321

9.1 电路仿真的基本概念 321

9.2 元件的仿真模式及参数 322

9.2.1 常用元件的仿真参数设置 322

9.2.2 特殊仿真元件的参数设置 323

9.2.3 仿真数学函数 326

9.2.4 仿真电源及激励源 331

9.3 电路仿真分析方式选择和参数设置 335

9.3.1 电路仿真分析方式 335

9.3.2 仿真通用参数设置 336

9.3.3 工作点分析 337

9.3.4 瞬态特性分析 338

9.3.5 直流扫描分析 339

9.3.6 交流小信号分析 340

9.3.7 噪声分析 340

9.3.8 零-极点分析 341

9.3.9 传递函数分析 342

9.3.10 温度扫描分析 343

9.3.11 参数扫描分析 343

9.3.12 蒙特卡罗分析 344

9.3.13 仿真波形管理 345

9.4 电路仿真示例 346

9.4.1 电路仿真方法和步骤 346

9.4.2 电路仿真示例 346

第10章 信号完整性分析 354

10.1 信号完整性分析基础 354

10.1.1 上升时间与带宽 354

10.1.2 传播速度与材料介电常数 356

10.1.3 反射 356

10.1.4 串扰 358

10.1.5 同时开关噪声（SSN） 360

10.1.6 PDN与SI， PI和EMI 362

10.1.7 EMI噪声与控制 364

10.1.8 利用PCB分层堆叠设计抑制EMI辐射 365

10.1.9 高速数字电路的差模辐射与控制 366

10.1.10 高速数字电路的共模辐射与控制 368

10.2 信号完整性分析工具简介 371

10.3 信号完整性分析规则参数设置 371

10.3.1 “Signal Integrity”规则选择 371

10.3.2 “Signal Stimulus”规则 373

10.3.3 “Overshoot-Falling Edge”规则 374

10.3.4 “Overshoot-Rising Edge”规则 374

10.3.5 “Undershoot-Falling Edge”规则 374

10.3.6 “Undershoot-Rising Edge”规则 374

10.3.7 “Impedance”规则 375

10.3.8 “Signal Top Value”规则 375

10.3.9 “Signal Base Value”规则 375

10.3.10 “Flight Time-Rising Edge”规则 375

10.3.11 “Flight Time-Falling Edge”规则 375

10.3.12 “Slope-Rising Edge” 规则 376

10.3.13 “Slope-Falling Edge” 规则 376

10.3.14 “Supply Nets”规则 376

10.4 设定元件的信号完整性模型 376

10.4.1 在信号完整性分析之前设定元件的SI模型 377

10.4.2 在信号完整性分析过程中设定元件的SI模型 379

10.5 信号完整性分析器设置 381

10.6 信号完整性分析示例 385

10.6.1 PCB信号完整性分析示例 385

10.6.2 PCB信号串扰分析示例 391

第11章 绘制元器件 394

11.1 绘制原理图库元件 394

11.1.1 打开原理图库文件编辑器 394

11.1.2 工具栏 394

11.1.3 “工具”菜单的库元器件管理命令 397

11.1.4 设置库编辑器工作区参数 398

11.1.5 “SCH Library”面板 399

11.1.6 绘制库元件 400

11.1.7 绘制含有子部件的库元件 404

11.1.8 元件报告 405

11.1.9 库报告 406

11.1.10 元件规则检查器 406

11.2 绘制 PCB库元器件封装 407

11.2.1 PCB库编辑器 407

11.2.2 PCB库编辑器环境设置 409

11.2.3 利用PCB器件向导创建规则的PCB元件封装 410

11.2.4 手工创建不规则的PCB元件封装 412

11.2.5 元件封装检错和元件封装库报表 415

参考文献 417