电子电路CAD1操作基础课件.ppt

1、电子电路电子电路 CAD CAD-Altium Designer10电路设计Altium Designer 原理图与PCB设计及仿真谢龙汉 鲁力 张桂东电子工业出版社 Altium Designer教程原理图、PCB设计与仿真（第2版）谷树忠,倪虹霞,张磊 Altium Designer原理图与PCB设计教程 机械出版社 江思敏 胡烨 Altium Designer 10入门与PCB设计实例 王建农 王伟学习目标：希望你能了解本课程的教学目标了解本课程的教学方法了解本课程的教学内容了解本课程的考评方法 1234一、教学目标 1、知识方面的要求：、知识方面的要求：要求学生掌握在了解了数字、模拟电

2、路的基础上，熟练掌握电路原理图、PCB板的设计方法，了解相关的概念、了解电路的仿真功能，熟悉Altium Designer软件的使用，为今后的工作打下坚实的基础。2、技能和能力方面的要求：、技能和能力方面的要求：通过本课程的学习，要求学生能够熟练地掌握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，Protel 99 SE 与Altium Designer的转换等相关技术内容。学会用该软件解决在电路设计中的各种问题，多掌握一

3、种技能，为以后的毕业设计、工作打下坚实的基础。二、本课程的教学方法 对于理论知识 以“学生自学，教师辅导”的方式进行教学 对于技能训练采用“任务驱动”的方式进行教学三、教学内容 教材内容：教材第1-14章 学时安排：24学时，上机8学时四、本课程的考评方法：随堂考核+过程考核+结课作业 从三个方面考核：知识、技能、态度。知识：课堂提问 技能：本堂课的内容、作业 平时成绩+学习态度：出勤情况、课堂活动的参与、课堂纪律等 本课程希望全班同学都学会，不要有人补考。考核方法 本课为考试课 成绩包括：出勤：7分，旷课一次，扣2分 作业：8分，少交一次或抄作业扣3分 提问：不会减5分，会加分 试验：20分

4、 考试：65分五、学习方法建议 新课部分应自学（课前学习），培训自学能力 课堂上进行技能实训第一章 操作基础 Altium Designer的组成 Altium Designer的安装与运行 Altium Designer基本参数设置 Altium Designer的面板操作 1.1 Altium Designer 10.0简介“Altium Designer”顾名思义，是Altium公司推出的新一代电子电路辅助设计软件。1.1.1 Altium Designer发展演变发展演变Protel 公司成立于公司成立于1985年，年，2001年更名为年更名为Altium，主要产品是主要产品是PCB设

5、计的设计的EDA平台平台 1991年，年，PROTEL公司推出公司推出PROTEL FOR WINDOWS 1.0 1997年：推出年：推出Protel 98，实现了原理图、布局、，实现了原理图、布局、布线、仿真等功能的综合布线、仿真等功能的综合1988年：美国年：美国ACCEL Technologies公司推出公司推出TANGO电电路板设计软件，这是第一个用于电路板设计的软件路板设计软件，这是第一个用于电路板设计的软件PROTEL公司：推出公司：推出PROTEL FOR DOS升级版本升级版本 1999年：推出年：推出Protel 99、Protel99SE。Protel99SE是一个精典版

6、本，至今很多公是一个精典版本，至今很多公司都还在使用。司都还在使用。2001年：年：Protel公司改名为公司改名为Altium公司公司 2002年：发布年：发布Protel DXP 2005年：推出年：推出Altium Designer 6.0 2009年：推出年：推出Altium Designer Summer092011年推出的年推出的Altium Designer 10.0将将ECAD和和MCAD两种文件格式结合在一起，在其一体化设计解两种文件格式结合在一起，在其一体化设计解决方案中为电子工程师带来了全面验证机械设计决方案中为电子工程师带来了全面验证机械设计(如如外壳与电子组件外壳与电

7、子组件)与电气特性关系的能力与电气特性关系的能力.Altium软件在中国的市场占有率：软件在中国的市场占有率：有有73%的工程师和的工程师和80%的电子工程相的电子工程相关专业在校学生正在使用此软件。关专业在校学生正在使用此软件。1.1.2 Altium Designer 10.0新特性 集成集成ECAD与与MCAD：Altium Designer的三维功能增强，能够连接由各种MCAD软件制作的STEP模型，允许在设计中对任何对象之间进行全面的干扰和间隙检查，例如元件、支架及其周围的封装。新增交互式布线引擎：新增交互式布线引擎：Altium Designer引进了一个全新的交互式布线引擎，提供

8、高速的线路和过孔推铲功能、实现线路快速放置的导向布线功能、布线时对现有线路自动套索的功能，以及增强的布线自动完成功能。Designer Insight功能：功能：Document Insight 和Connectivity Insight带来的弹出式预览和鼠标悬停时的上下敏感导航功能让设计师无需打开多个图纸即可预览文档和线路网。定制虚拟仪器元件：定制虚拟仪器元件：Altium Designer虚拟仪器库新增定制仪器。该仪器经过充分定制后，可用于监控FPGA设计中的所有信号。基于基于C的定制的定制FPGA逻辑开发逻辑开发：能够将：能够将C源代码连源代码连接至基于原理图的接至基于原理图的FPGA设

9、计。符号引用的代码设计。符号引用的代码被转换成被转换成VHDL，并作为硬件与系统的其他部分，并作为硬件与系统的其他部分整合，使得设计者能够直接使用整合，使得设计者能够直接使用C语言创建功能。语言创建功能。Allegro PCB导入导入：Altium Designer导入向导得到增强，能够支持Cadence Allegro PCB文档的自动转换和导入。增强的内层视图：增强的内层视图：可在PCB编辑器中对内层进行建模，DRC还纳入了实时电路层连接检查功能，可探测到由电路层意外分离、焊盘和通孔隔离以及散热连接匮乏所造成的网络故障1.2 Altium Designer的组成 Altium Design

10、er 10.0并不是一个简单的电子电路设计工具，而是一个功能完善的电路设计、仿真与PCB制作系统，他由4个大的设计模块组成，即：原理图（SCH）设计模块 原理图（SCH）仿真模块 印刷电路板（PCB）设计模块 可编程逻辑器件（FPGA）设计模块1.2.1原理图设计系统原理图系统主要用于电路原理图的设计，并生成原理图的网络表文件，以便于进行下一步的电路仿真或是PCB电路板的设计，图1-1就是一个典型的电路原理图设计界面。1.2.2 电路原理图仿真系统Altium Designer 10.0的电路仿真系统界面，该系统主要用于电路原理图的模拟运行，用来检验电路在原理设计过程中是否存在意想不到的缺陷，

11、它可以通过对设计电路引入运行的必备条件，使电路在模拟真实的环境下运行，从而检验电路是否达到理想的运行效果。1.2.3 印制电路板设计系统 Altium Designer 10.0的印刷电路板设计系统，在该系统中将SCH原理图设计成现实的印刷电路图，由它生成的PCB文件将直接应用到印刷电路板的生产。1.2.4可编程逻辑器件设计系统 Altium Designer 10.0的VHDL编辑系统。该系统可对印刷电路板上的可编程逻辑器件（如CPLD，FPGA等）编程，通过编译后，再将文件烧录到逻辑器件中，生成具备特定功能的元器件。1.3 Altium Designer 10.0的安装和启动1.3.1 A

12、ltium Designer 10.0运行的系统需求 Altium Designer10.0与以前的Protel版本之间的巨大差异，使得其对计算机系统的配置有了更高的要求，要想在自己的计算机上顺利安装并正常运行Altium Designer10.0，您的计算机必须至少具备以下配置：建议配置 操作系统：Windows XP(支持Professional 和Home 版)CPU：Pentium4，3GHz 以上 内存：1GB RAM 硬盘空间：40GB 显示配置：1280 x 1024 分辨率，32位彩色显示，64MB显存基本配置 操作系统：Windows 2000 Professional（SP

13、2）CPU：Pentium4，2GHz 内存：512MB RAM 硬盘空间：20GB 显示配置：1024768分辨率，32位彩色显示，32MB显存 Altium Designer 10的文件大小大约为2.8GB，占用空间2.82G。用户可以与当地的Altium销售和支持中心或增值代理商联系，获得软件及许可证。拥有Altium Designer许可证的用户，可以获得3个月免费的无限制电话和E-mail支持，以帮助用户快速掌握Altium Designer系统的使用方法和有关的细节信息，还可以免费访问Altium公司网站定期发布的补丁包，这些补丁包会给用户的Altium Designer系统带来更

14、多新技术，以及更多的器件支持和增强功能，以确保用户始终保持最新的设计技术。Altium公司英文网站：公司英文网站：http：/ Altium Designer 10的安装与启动1.3.2 Altium Designer 10的安装与启动过程如下：过程如下：（1）打开安装文件夹）打开安装文件夹（2）双击）双击autorun.exe文件进入安装界面文件进入安装界面（3）点击）点击“Install Altium Designer”，显示如下图，显示如下图所示的安装向导欢迎窗口。所示的安装向导欢迎窗口。（4）单击安装向导欢迎窗口的）单击安装向导欢迎窗口的“Next”按钮，显示按钮，显示如图所示的如图所

15、示的“License Agreement”视图视图（5）选择）选择“License Agreement”视图中的视图中的“I accept the license agreement”单选项，同意该协议，单击单选项，同意该协议，单击“Next”按钮，显示所示的按钮，显示所示的“User Information”视图。视图。（6）单击）单击“Next”按钮，显示按钮，显示“Destination Folder”视图。视图。（7）单击）单击“Next”按钮，显示如图所示的按钮，显示如图所示的“Board-level Libraries”视图。视图。（8）单击）单击“Next”按钮，出现如图的按钮，

16、出现如图的“Ready to Install the Application”视图。视图。（9）确定以上安装信息设定无误后，单击）确定以上安装信息设定无误后，单击“Ready to Install the Application”视图中的视图中的“Next”按钮开始安装，按钮开始安装，过程中，文件复制窗口内将显示操作过程和文件复制进过程中，文件复制窗口内将显示操作过程和文件复制进度，以及安装剩余时间等信息，如图所示。度，以及安装剩余时间等信息，如图所示。（10）文件复制完毕后，系统弹出安装完毕窗口，）文件复制完毕后，系统弹出安装完毕窗口，单击单击“Finish”按钮，结束安装如图所示。按钮，结

17、束安装如图所示。1.3.3 Altium Designer 软件激活软件激活 进入AltiumDesignerWinter10破解文件夹，将jack.alf、patch.exe文件拷贝到安装目录下（如：C:program FielsAltiumAD10）即可。1.3.4 Altium Designer 软件界软件界面设置面设置n启动Altium Designer 10的同时可以看到它的启动画面,如图所示。nAltium Designer 10启动后，进入主页面如图所示，用户可以使用该页面进行项目文件的操作，如创建新项目、打开文件、配置等。该系统界面由系统主菜单、浏览器工具栏、系统工具栏、工作区

18、和工作区面板五大部分组成。图1-17 Altium Designer Winter 10软件界面 系统主菜单系统主菜单系统工具栏系统工具栏浏览器工具栏浏览器工具栏工作区面板工作区面板工作区工作区工作区面板切工作区面板切换按钮换按钮1.4 Altium Designer 操作环境 1.4.1 工作环境 俗话说“工欲善其事，必先利其器”，要想熟练的使用Altium Designer 10.0，首先必须对Altium Designer 10.0的工作环境了如指掌。整个工作环境主要包括菜单栏、工具栏、面板控制栏、工作区等项目，其中工具栏、菜单栏里面的项目都会随着所打开的文件的属性而不同。菜单栏工具栏标

19、签式面板工作区面板转换标签任务选择区弹出式面板标签面板控制栏1.4.2 工作面板管理 Altium Designer的面板大致可分为三类：弹出式面板、活动式面板和标签式面板，各面板之间可以相互转换 弹出式面板：弹出式面板：顾名思义，就是只有用鼠标点击或触摸时才能弹出。如图所示，在主界面的右上方有一排弹出式面板栏，当用鼠标触摸隐藏的面板栏（鼠标停留在标签上一段时间，不用点击），即可弹出相应的弹出式面板；当指针离开该面板后，面板会迅速缩回去。倘若希望面板停留在界面上而不缩回，可用鼠标单击相应的面板标签，需要隐藏时再次点击标签面板即自动缩回。活动式面板：活动式面板：界面中央的面板即为活动式面板，使用

20、者可用鼠标拖动活动式面板的标题栏使面板在主界面中随意停放。标签式面板：标签式面板：界面左边为标签式面板，左下角为标签栏，标签式面板同时只能显示一个标签的内容，可单击标签栏的标签进行面板切换。系统界面右下角有一个面板控制栏，控制拉面上有四个按钮：如图1-19.通过该控制栏可设置相应的面板是否在界面上显示，单机各项按钮后弹出的菜单项目见表1-1.图1-19 面板控制栏按钮菜单选项对应面板【System】系统面板开关按钮Clipboard剪切板面板Favorites收藏夹面板Files文件面板Libraries元件库面板Messages信息面板Output输出面板Projects项目面板Snippe

21、ts切片面板Storage Manager存储管理器面板To-Do执行面板【Design Compilers】设计编译器面板开关按钮Compile Errors编译错误信息面板Compiled Object Debugger编译对象调试器面板Differences差异面板Navigator导航面板【Help】帮助面板开关按钮Knowledge Center知识中心面板Shortcuts快捷键面板【Instruments】FPGA设计仪表架面板开关按钮Instrument Rack Hard Devices硬件装置的仪表架面板Instrument Rack Nanoboard Controlle

22、rs纳米板控制器的仪表架面板Instrument Rack Soft Devices软件装置的仪表架面板表1-1 面板控制栏显示菜单项1.4.3窗口管理 同时打开多个窗口时，可以将各个窗口按不同的方式在主界面中排列显示出来。对窗口的管理可通过【Window】菜单，或是通过右击工作窗口的标签栏，在弹出的菜单中进行设置 图1-20 窗口管理菜单项 平铺窗口：平铺窗口：执行【Window】|【Tile】命令，即可将当前所有打开的窗口在工作区平铺显示，如图1-21所示。图1-21 窗口的平铺显示 垂直平铺显示：垂直平铺显示：执行【Window】|【Tile Vertically】命令，即可将当前所有打

23、开的窗口垂直平铺显示，如图1-22所示。图1-22 窗口的垂直平铺显示 水平平铺显示：水平平铺显示：执行【Window】|【Tile Horizontally】命令，即可将当前所有打开的窗口水平平铺显示，执行效果如图1-23.图1-23 窗口的水平平铺显示 隐藏所有窗口：隐藏所有窗口：执行【Window】|【Hide All】命令，可以将当前所有打开的窗口隐藏。关闭文件：关闭文件：执行【Window】|【Close All】命令，关闭当前所有打开的文件并关闭相应的窗口；执行【Window】|【Close Documents】则关闭当前打开的文件。窗口的切换：窗口的切换：要在多个文件之间进行窗口

24、切换只需点击工作窗口中的各个文件名。如图1-24所示。图1-24 不同文件之间窗口的切换图1-24 不同文件之间窗口的切换 将一个窗口和其他窗口垂直分割显示：将一个窗口和其他窗口垂直分割显示：右键点击标题栏，在图1-20所示的弹出菜单中选择【Split Vertical】命令，即可将该窗口与其他窗口垂直分割显示。将一个窗口和其他窗口水平分割显示；将一个窗口和其他窗口水平分割显示；右键点击标题栏，在图1-20所示的弹出菜单中选择【Split Horizontal】命令，即可将该窗口与其他窗口水平分割显示。合并所有窗口：合并所有窗口：在图1-20所示的弹出菜单中选择【Merge All】，可将所有

25、窗口合并，只显示一个窗口。在新的窗口中打开文件在新的窗口中打开文件：在图1-20所示的弹出菜单中选择【Open In New Window】，程序会自动打开一个新的Altium Designer10.0界面，并单独显示该文件。1.4.4 基本参数设置 点击软件左上角的图标弹出的菜单，较常用的设置选项包括Customize和Preferences。图 1-25 参数设置选项 单击customize按钮，弹出个性化设置选项卡，如图1-26图 1-26 Commands 选项卡 Commands 用于设置常用的命令及其快捷方式，左边是命令的分类，右边为命令列表，双击相应的命令如open即可显示该命令

26、的信息，如图1-27.图 1-27 命令的编辑 Toolbars选项卡 用于设置 Altium designer 操作界面的上方是否显示菜单栏、工具栏等项目，默认都显示。图 1-28 Toolbars选项卡【Preferences】选项卡用于设置系统整体和各模块的参数。如图1-29所示，选项卡左侧列出了系统中所有需要参数设定的项目，一般情况下是不需要对系统默认参数进行任何改动的，不过读者可进行一些个性化设置，如【General】选项里面就可以设定系统启动时默认所打开的页面，还可以设定系统的默认文件存放目录和库文件存放目录。中英文转换 单击Preference-GeneralUse Locali

27、zed resource 出现如下对话框图 1-30 改变设置警告框 单击OK 按钮确认，当下次启动时，系统就变成中文界面。图 1-31 Altium Designer 10.0的中文操作界面 Altium designer 中文支持水平不是很完善，很多菜单还存在中英文夹杂情况，而且翻译准确度不是很高，为了不引起误解，讲课采用英文原版操作界面。1.4.5 Altium Designer的英文界面1Altium Designer的主菜单栏（1）系统菜单1.4.5 Altium Designer的英文界面1Altium Designer的主菜单栏（2）文件（File）菜单1.4.5 Altium

28、Designer的英文界面1.4.5 Altium Designer的英文界面1Altium Designer的主菜单栏（3）显示（View）菜单1.4.5 Altium Designer的英文界面1Altium Designer的主菜单栏（4）项目（Project）菜单1.4.5 Altium Designer的英文界面1Altium Designer的主菜单栏（5）窗口（Window）菜单1.4.5 Altium Designer的英文界面1Altium Designer的主菜单栏（6）帮助（Help）菜单1.5 Altium Designer电路设计的基本流程 前面的各小节已经详细的介绍

29、了Altium Designer10.0的操作环境，至此读者对Altium Designer 10.0的基本界面操作有了大致的了解，这一节中我们将介绍Altium Designer的文件系统和电子电路设计流程，并通过一个简单的实例来演练整个电路绘制以及PCB电路板设计的流程。1.5.1文件系统 表 1-2 常见的Altium Designer设计文件设计文件扩展名电路原理图文件*.SchDOCPCB印制电路板文件*.PCBDOC原理图原器件库文件*.SchLibPCB元器件库文件*.PcbLibPCB项目工程文件*.PRJPCBFPGA项目工程文件*.PRJFPG Altium Designe

30、r10.0则采用了目前流行的软件工程中工程管理的方式组织文件，各电路设计文件单独存储，并生成相关的项目工程文件，它包含有指向各个设计文件的链接和必要的工程管理信息。所有文件置于同一个文件夹中，便于管理维护。下面将通过设计一个简单的整流滤波电路来向读者简单介绍Altium Designer10.0电子电路设计的流程。（略）创建一个PCB Project工程 图 1-32 通过菜单栏添加工程项目图 1-33 通过Files面板添加工程项目 图1-34 空的Project文档图1-35 添加原理图文件1.5.2 绘制原理图 绘制一个简单的整流滤波电路的原理图。图 1-36 元件的选取图 1-37 元器件属性设置 图 1-38放置好元器件的电路图图 1-39 元器件的连线 图 1-40 整流滤波电路最终原理图1.5.3绘制PCB图 图 1-41 工程变更单对话框图 1-42 元器件和电气连线图 1-43 元器件布局示意图图 1-45 交互式布线参数设置图 1-46 电气连线过程图 1-47 整流滤波电路PCB完成图