内容简介
《计算机铺助设计与制造(CAD/CAM)系列:Altium Designer 13从入门到精通(附光盘)》以Protel的最新版本AlfiumDesigner13为平台,介绍了电路设计的方法和技巧,主要包括AltiumDesignerl3概述,电路原理图设计、层次化原理图的设计、原理图的后续处理、印制电路板谢、电路板的后期处理、信号完整性分析、创建元件库及元件封装、电路仿真系统、可编程逻辑器件设计、综合实例等。本书的介绍由浅入深,从易到难,各章节既相对独立,又前后关联。在介绍的过程中,编者根据自己多年的经验及教学心得,给出总结和提示,帮助读者快捷掌握相关知识。全书内容讲解详实,图文并茂,思路清晰。
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本书可以作为初学者的入门教材,也可以作为电路设计及相关行业工程技术人员及各院校相关专业师生的学习参考书。
内页插图
目录
前言
第1章 Altium Designer 13概述
1.1 Altium Designer 13 的特点
1.2 Altium Designer 13 的安装、激活与升级
1.2.1 Altium Designer 13 的安装、激活及申请license
1.2.2 Altium Designer 13 的升级与精简
1.3 Protel 电路板总体设计流程
1.4 启动Altium Designer 13
1.5 初始Altium Designer 13
1.5.1 工作面板管理
1.5.2 窗口的管理
第2章 设计电路原理图
2.1 电路设计的概念
2.2 原理图图纸设置
2.3 原理图工作环境设置
2.3.1 设置原理图的常规环境参数
2.3.2 设置图形编辑环境参数
2.4 元件的电气连接
2.4.1 用导线连接元件
2.4.2 总线的绘制
2.4.3 绘制总线分支线
2.4.4 放置电气节点
2.4.5 放置电源符号
2.4.6 放置网络标签
2.4.7 放置输入/输出端口
2.4.8 放置忽略ERC测试点
2.4.9 放置PCB布线指示
2.5 操作实例
2.5.1 绘制看门狗电路
2.5.2 绘制串行显示驱动器PS7219及单片机的SPI接口电路
第3章 层次化原理图的设计
3.1 层次电路原理图的基本概念
3.2 层次原理图的基本结构和组成
3.3 层次原理图的设计方法
3.3.1 自上而下的层次原理图设计
3.3.2 自下而上的层次原理图设计
3.4 层次原理图之间的切换
3.4.1 用Projects工作面板切换
3.4.2 用命令方式切换
3.5 层次设计表
3.6 操作实例
3.6.1 声控变频器电路层次原理图设计
3.6.2 存储器接口电路层次原理图设计
3.6.3 4 Port UART电路层次原理图设计
3.6.4 游戏机电路原理图设计
第4章 原理图的后续处理
4.1 打印与报表输出
4.1.1 打印输出
4.1.2 网络报表
4.1.3 生成原理图文件的网络表
4.1.4 基于单个原理图文件的网络表
4.1.5 生成元件报表
4.2 查找与替换操作
4.2.1 查找文本
4.2.2 文本替换
4.2.3 发现下一个
4.2.4 查找相似对象
4.3 工具的使用
4.3.1 自动分配元件标号
4.3.2 回溯更新原理图元件标号
4.4 元件编号管理
4.5 元件的过滤
4.6 在原理图中添加PCB设计规则
4.6.1 在对象属性中添加设计规则
4.6.2 在原理图中放置PCB Layout标志
4.7 使用Navigator(导航)面板进行快速浏览
4.8 原理图的电气检测及编译
4.8.1 原理图的自动检测设置
4.8.2 原理图的编译
4.9 操作实例
4.9.1 音量控制电路报表输出
4.9.2 A/D转换电路的打印输出
4.9.3 报警电路原理图元件清单输出
第5章 印制电路板设计
5.1 PCB编辑器的功能特点
5.2 PCB界面简介
5.2.1 菜单栏
5.2.2 主工具栏
5.3 电路板物理结构及环境参数设置
5.4 PCB的设计流程
5.5 设置电路板工作层面
5.5.1 电路板的结构
5.5.2 工作层面的类型
5.5.3 电路板层数设置
5.5.4 电路板层显示与颜色设置
5.6 “Preferences”的设置
5.7 在PCB文件中导入原理图网络表信息
5.7.1 装载元件封装库
5.7.2 设置同步比较规则
5.7.3 导入网络报表
5.7.4 原理图与PCB图的同步更新
5.8 元件的自动布局
5.8.1 自动布局的菜单命令
5.8.2 自动布局约束参数
5.8.3 元件的自动布局
5.8.4 自动布局的终止
5.8.5 推挤式自动布局
5.8.6 导入自动布局文件进行布局
5.9 元件的手动调整布局
5.9.1 元件说明文字的调整
5.9.2 元件的对齐操作
5.9.3 元件间距的调整
5.9.4 移动元件到格点处
5.9.5 元件手动布局的具体步骤
5.10 电路板的自动布线
5.10.1 设置PCB自动布线的规则
5.10.2 设置PCB自动布线的策略
5.10.3 启动自动布线服务器进行自动布线
5.11 电路板的手动布线
5.11.1 拆除布线
5.11.2 手动布线
5.12 添加安装孔
5.13 覆铜和补泪滴
5.13.1 执行覆铜命令
5.13.2 设置覆铜属性
5.13.3 放置覆铜
5.13.4 补泪滴
5.14 3D效果图
5.15 网络密度分析
5.16 操作实例
5.16.1 PS7219及单片机的SPI接口电路板设计
5.16.2 看门狗电路板设计
5.16.3 元器件的布局
5.16.4 PCB的布线
第6章 电路板的后期处理
6.1 电路板的测量
6.1.1 测量电路板上两点间的距离
6.1.2 测量电路板上对象间的距离
6.2 DRC检查
6.2.1 在线DRC和批处理DRC
6.2.2 对未布线的PCB文件执行批处理DRC
6.2.3 对已布线完毕的PCB文件执行批处理DRC
6.3 电路板的报表输出
6.3.1 PCB图的网络表文件
6.3.2 PCB的信息报表
6.3.3 元件清单
6.3.4 简略元件清单
6.3.5 网络表状态报表
6.4 电路板的打印输出
6.4.1 打印PCB文件
6.4.2 打印报表文件
6.4.3 生成Gerber文件
6.5 操作实例
6.5.1 设计规则检查(DRC)
6.5.2 生成电路板信息报表
6.5.3 元器件清单报表
6.5.4 网络状态报表
6.5.5 PCB图及报表的打印输出
第7章 信号完整性分析
7.1 信号完整性的基本介绍
7.1.1 信号完整性定义
7.1.2 在信号完整性分析方面的功能
7.1.3 信号完整性分析前的准备
7.1.4 运行信号完整性分析的工具
7.1.5 将信号完整性集成进标准的板卡设计流程中
7.2 信号完整性演示范例
7.3 进行信号完整性分析实例
第8章 创建元件库及元件封装
8.1 创建原理图元件库
8.1.1 元件库面板
8.1.2 工具栏
8.1.3 设置元件库编辑器工作区参数
8.1.4 绘制库元件
8.1.5 绘制含有子部件的库元件
8.2 创建原理图元件
8.2.1 原理图库
8.2.2 创建新的原理图库
8.2.3 创建新的原理图元件
8.2.4 给原理图元件添加管脚
8.2.5 设置原理图元件属性
8.2.6 向原理图元件添加模型
8.2.7 向原理图元件添加PCB 封装模型
8.2.8 添加电路仿真模型
8.2.9 加入信号完整性分析模型
8.2.10 添加元件参数
8.2.11 间接字符串
8.3 创建PCB元件库及元件封装
8.3.1 封装概述
8.3.2 常用元封装介绍
8.3.3 PCB库编辑器
8.3.4 PCB库编辑器环境设置
8.3.5 用PCB元件向导创建规则的PCB元件封装
8.3.6 手动创建不规则的PCB元件封装
8.4 创建一个新的含有多个部件的原理图元件
8.4.1 创建元件外形
8.4.2 创建一个新的部件
8.4.3 创建部件的另一个可视模型
8.4.4 设置元件的属性
8.4.5 从其他库中添加元件
8.4.6 复制多个元件
8.4.7 元件报告
8.4.8 库报告
8.4.9 元件规则检查器
8.5 操作实例
8.5.1 制作LCD元件
8.5.2 制作变压器元件
8.5.3 制作七段数码管元件
8.5.4 制作串行接口元件
8.5.5 制作运算单元
8.5.6 制作封装元件
第9章 电路仿真系统
9.1 电路仿真的基本概念
9.2 放置电源及仿真激励源
9.2.1 直流电压/电流源
9.2.2 正弦信号激励源
9.2.3 周期脉冲源
9.2.4 分段线性激励源
9.2.5 指数激励源
9.2.6 单频调频激励源
9.3 仿真分析的参数设置
9.3.1 常规参数的设置
9.3.2 仿真方式
9.4 特殊仿真元器件的参数设置
9.4.1 节点电压初值
9.4.2 节点电压
9.4.3 仿真数学函数
9.4.4 实例:使用Simulation Math Function(仿真数学函数)
9.5 电路仿真的基本方法
9.6 操作实例
9.6.1 双稳态振荡器电路仿真
9.6.2 Filter电路仿真
9.6.3 带通滤波器仿真
9.6.4 模拟放大电路仿真
9.6.5 扫描特性分析
9.6.6 数字电路分析
第10章 可编程逻辑器件设计
10.1 可编程逻辑器件及其设计工具
10.2 PLD设计概述
10.3 FPGA应用设计实例
10.3.1 创建FPGA设计工程及文件
10.3.2 FPGA工程的属性设置
10.3.3 绘制电路原理图
10.3.4 默认FPGA芯片的选择
10.3.5 设计配置
10.3.6 生成EDIF文件
10.3.7 反向标注FPGA工程
10.4 VHDL应用设计实例
10.4.1 VHDL中的描述语句
10.4.2 创建FPGA工程
10.4.3 创建VHDL设计文件
10.4.4 创建电路原理图文件
10.4.5 顶层电路原理图的设计
10.4.6 创建VHDL测试文件
10.4.7 创建VHDL行为描述文件
10.4.8 FPGA工程的设置
10.4.9 FPGA工程的编译
第11章 A/D转换电路图设计综合实例
11.1 电路板设计流程
11.1.1 电路板设计的一般步骤
11.1.2 电路原理图设计的一般步骤
11.1.3 印制电路板设计的一般步骤
11.2 A/D转换电路图设计实例
11.2.1 设计准备
11.2.2 原理图输入
11.2.3 元件属性清单
11.2.4 编译工程及查错
第12章 单片机试验板电路图设计综合实例
12.1 实例简介
12.2 新建工程
12.3 装入元器件
12.4 原理图输入
12.4.1 元件布局
12.4.2 元件手工布线
12.5 PCB设计
12.5.1 准备工作
12.5.2 资料转移
12.5.3 零件布置
12.5.4 网络分类
12.5.5 布线
12.6 生成报表文件
第13章 U盘电路设计综合实例
13.1 电路工作原理说明
13.2 创建工程文件
13.3 制作器件
13.3.1 制作K9F080UOB 器件
13.3.2 制作IC1114器件
13.3.3 制作AT1201 器件
13.4 绘制原理图
13.4.1 U盘接口电路模块设计
13.4.2 滤波电容电路模块设计
13.4.3 Flash电路模块设计
13.4.4 供电模块设计
13.4.5 连接器及开关设计
13.5 设计PCB
13.5.1 创建PCB 文件
13.5.2 编辑器件封装
13.5.3 绘制PCB
第14章 低纹波系数线性恒电位仪电路图设计综合实例
14.1 电路工作原理说明
14.2 低纹波系数线性恒电位仪设计
14.2.1 原理图设计
14.2.2 印制电路板设计
……
前言/序言
《电子设计自动化(EDA)系列:Altium Designer 13 从入门到精通(附光盘)》 一、 洞悉前沿,掌握核心:Altium Designer 13 助您驾驭电子设计浪潮 在日新月异的电子技术领域,高效、精准的电子设计自动化(EDA)工具是每一位工程师不可或缺的利器。Altium Designer 作为业界公认的EDA旗舰级软件,凭借其强大的功能、灵活的工作流程以及卓越的用户体验,已成为无数创新产品背后不可或缺的驱动力。本书《电子设计自动化(EDA)系列:Altium Designer 13 从入门到精通(附光盘)》正是为广大电子工程师、技术爱好者以及相关专业的学生量身打造的权威指南。我们聚焦于Altium Designer 13这一经典且功能强大的版本,以其为核心,系统性地、深入浅出地引领读者从零基础到精通,掌握现代电子系统设计与实现的全流程。 本书不仅仅是软件操作的简单罗列,更是一次深入电子设计本质的探索之旅。我们将带您领略从概念构思到最终产品实现的完整设计闭环,理解每一个步骤背后的设计理念与工程实践。通过对Altium Designer 13的精细化讲解,您将能够高效地完成原理图设计、PCB布局布线、3D模型导入、信号完整性分析、电源完整性分析,乃至更高级的FPGA设计集成等复杂任务。我们相信,掌握了Altium Designer 13,您就掌握了打开电子设计领域新篇章的金钥匙,能够自信地应对各种挑战,将创意转化为切实可行的电子产品。 二、 内容详尽,循序渐进:从基础概念到高级应用的全方位解析 本书内容结构精心设计,旨在满足不同层次读者的学习需求。我们深知,对于初学者而言,清晰易懂的基础概念是构建知识体系的基石;而对于有一定经验的工程师,深入挖掘软件的强大功能和高效技巧则能显著提升工作效率。因此,本书采用了“由浅入深,由点到面”的教学模式,确保每一位读者都能从中获益。 第一部分:Altium Designer 13 基础入门与核心概念 软件环境的搭建与初识: 我们将详细介绍Altium Designer 13的安装、许可配置以及软件界面的各个组成部分。通过直观的截图和清晰的步骤,帮助您快速熟悉工作环境,了解菜单栏、工具栏、面板以及设计文档的类型。 原理图设计精髓: 原理图是电子设计的蓝图。本部分将深入讲解如何从零开始绘制一份规范、清晰的原理图。内容涵盖: 元件库的管理与创建: 学习如何有效地组织、查找和使用现有的元件库,以及如何根据实际需求创建自定义元件库,包括创建符号、封装以及电气属性的定义。 绘制原理图: 掌握使用各种工具绘制导线、总线、端口、注释等元素,理解导线连接规则、层次化设计等概念,确保原理图的逻辑性和可读性。 设计规则的设置与检查(DRC): 学习如何设置电气连接规则、物理尺寸规则等,并通过DRC工具进行错误检测,保证原理图设计的准确性。 生成物料清单(BOM): 掌握如何自动生成详尽的物料清单,为后续的生产采购提供依据。 PCB 设计基础: 从原理图到PCB,是设计理念转化为物理实体的关键一步。本部分将带领您掌握PCB设计的核心技术: PCB 文档的创建与设置: 学习如何新建PCB文档,设置设计板框、层管理器、设计规则等,为PCB布局布线做好准备。 封装库的使用与创建: 理解PCB封装与原理图符号的对应关系,学习如何使用和创建各种封装库,包括焊盘、过孔、铜皮等元素的绘制。 PCB 布局(Placement): 掌握元器件的合理摆放策略,包括考虑信号流向、电源分布、散热要求、安装空间等因素,提升PCB的性能和可靠性。 PCB 规则驱动布线(Routing): 学习如何根据设计规则进行导线连接,包括单层、多层布线,差分对布线,高频信号布线等。掌握自动布线和手动布线相结合的技巧。 覆铜与电源地平面: 讲解覆铜的意义和方法,包括单层覆铜、多层覆铜,以及如何设置电源地平面,优化电源分配和信号完整性。 DRC 检查在 PCB 设计中的应用: 学习如何进行PCB的DRC检查,发现和修复诸如短路、断路、间距不足等问题。 生成 Gerber 文件和钻孔文件: 掌握生成用于PCB制造的标准文件,为PCB的生产加工提供数据。 第二部分:Altium Designer 13 进阶技能与高级应用 3D 协同设计: 现代电子产品设计越来越重视机构与电子的协同。本部分将重点介绍Altium Designer 13的3D功能: PCB 的 3D 显示与编辑: 学习如何将2D PCB设计实时转换为3D模型,直观地预览产品外观,检查元器件的安装高度和与其他器件的干涉。 导入和导出 3D 模型: 掌握导入STEP、IGES等标准3D模型,与机械设计软件无缝对接,实现机构与PCB的协同设计。 3D 碰撞检测: 学习利用3D模型进行碰撞检测,避免潜在的安装问题。 信号完整性(SI)与电源完整性(PI)分析: 对于高速、高密度PCB设计,SI和PI分析至关重要。本书将引入Altium Designer 13集成的高级仿真工具: 信号完整性基础概念: 讲解反射、串扰、损耗等关键概念。 SI 仿真流程: 学习如何设置仿真模型,运行仿真,分析仿真结果,并根据结果优化PCB设计。 电源完整性基础概念: 讲解去耦、阻抗匹配、电源噪声等。 PI 仿真流程: 学习如何进行PI仿真,评估电源网络的性能,优化去耦电容的布局和选型。 Allegro PCB Editor 与 Altium Designer 的协同: 对于大型项目或团队协作,了解与其他EDA工具的协同工作方式非常重要。本书将介绍如何利用Altium Designer与Allegro等工具进行数据交互。 FPGA/CPLD 设计集成: Altium Designer 13也支持与FPGA/CPLD开发流程的集成。本部分将介绍: FPGA/CPLD 符号与封装的创建: 如何为FPGA/CPLD器件创建相应的原理图符号和PCB封装。 PCB 设计中的 FPGA/CPLD 布局布线考虑: 针对FPGA/CPLD的特殊引脚特性和高速信号的要求,讲解PCB布局布线的优化策略。 与 FPGA/CPLD 开发工具的数据交互: 介绍Altium Designer如何输出文件给Quartus、ISE等FPGA开发软件,以及如何导入时序约束等信息。 文档输出与版本管理: 学习如何输出各种格式的设计文档,包括 Gerber 文件、钻孔文件、制造说明、装配图等,并了解版本管理在大型项目中的重要性。 第三部分:实战案例与技巧分享 经典电路设计实战: 通过分析和设计一些经典的电子电路(例如,电源模块、高速通信接口电路、传感器接口电路等),将理论知识转化为实践操作。每个案例都将详细展示从原理图设计到PCB实现的完整过程,让读者在实践中巩固所学。 设计技巧与效率提升: 分享大量实用技巧,例如快捷键的应用、自定义模板的创建、脚本编程的初步介绍、高效的查找替换功能等,帮助读者大幅提升设计效率。 常见问题解答与故障排除: 总结在实际设计过程中可能遇到的常见问题,并提供相应的解决方案和排查思路,帮助读者避免“踩坑”。 三、 附带光盘:丰富的资源助您学习无忧 本书附带的DVD光盘提供了海量的学习资源,极大地增强了本书的学习价值: Altium Designer 13 软件安装指南(非注册版): 提供详细的软件安装流程指导。 海量元件库: 包含常用的数字、模拟、电源、连接器、FPGA等各类电子元器件的原理图符号和PCB封装库,为您的设计提供坚实的基础。 丰富的工程模板: 提供多种行业标准的工程模板,涵盖不同类型的项目,让您可以快速开始新项目。 常用设计案例源文件: 本书中的实战案例在光盘中提供了完整的源文件,读者可以打开、修改、学习,深入理解设计流程。 相关技术文档与教程: 收集整理了一些与Altium Designer 13相关的官方技术文档、社区教程以及推荐的学习网站,帮助您持续深入学习。 高速PCB设计注意事项清单: 总结了高速PCB设计的关键点和需要特别注意的方面。 四、 目标读者 电子工程师: 无论是初入职场还是经验丰富的工程师,本书都能帮助您系统提升Altium Designer 13的使用技能,掌握前沿的设计理念。 硬件开发人员: 熟练掌握Altium Designer 13是硬件开发人员的核心竞争力之一。 电子技术爱好者: 对电子设计充满热情,希望通过学习专业的EDA工具实现自己的创意。 高等院校电子信息类专业学生: 为您的专业学习提供坚实的理论基础和实践指导,为未来的职业生涯打下良好基础。 PCB设计师: 深入了解Altium Designer 13的强大功能,提升PCB布局布线的设计水平。 五、 总结:开启您的电子设计新征程 《电子设计自动化(EDA)系列:Altium Designer 13 从入门到精通(附光盘)》是一本集理论、实践、技巧于一体的权威教程。我们致力于将复杂的电子设计流程变得清晰易懂,将强大的EDA工具变得得心应手。本书的每一个章节都经过精心打磨,力求内容准确、讲解到位。配合附带的光盘资源,您将获得一个无与伦比的学习体验。 无论您是刚刚踏入电子设计领域,还是希望在现有基础上更上一层楼,本书都将是您最值得信赖的学习伙伴。现在,就让我们一起,翻开这本书,用Altium Designer 13绘制出您心中的电子世界,开启一段精彩的电子设计之旅!