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Altium Designer CAD实训指导手册

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楼主
ID:312874 发表于 2018-4-21 10:03 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
对于刚刚入门AD的同学 有借鉴意义~

华中科技大工程实训中

一、教学任务

1、熟悉声光控开关电路原理;
2、熟悉Altium Designer 15开发工具的使用;
3、利用Altium Designer 15设计编辑声光控开关电路图;
4、利用Altium Designer 15设计PCB 电路板;
5、设计原理图元器件和PCB封装库。


二、环境准备

1、启动AltiumDesigner15软件

启动Altium Designer 15软件,在的桌面上找到DXP 快捷键双击鼠标左键就可以启动该软件,或用 鼠标左键点击屏幕下方windows开始图标,在所有程序中找到Altium—>Altium Designer启动该软件, 进入软件的设计主页面,如图1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、配置设计环境等。该系统界面由系统主菜单、浏览器工具栏、系统工具栏、工作区和工作区 面板五大部分组成。






三、建立工程文件
图 1 Altium Designer 软件设计主页面

在菜单栏中,单击“文件(F)”-“NEW”-“Project”,出现如图 2 所示界面。

图 2 新工程界面

在“project Types:”选项中选择“PCB Projec,在“Project Templates:”选项中,选择<default>。 在“name”下的栏目中,填写工程文件名,工程文件名为任意一字母加自己的学号和名字组成,

如:U20150101张三.prjpcb。 在“location ”下的栏目中,填写设计文件存放的路径,将文件放置的位置设置为 F 盘,如,

f:\lightdemo3\Projects,完成后,点击“OK”。出现图 3 所示的界面。


图 2 新工程界面

记住自己存放文件的位置,退出计算机前一定要把文件拷贝到自己的 U 盘上或存储在其他的网 络介质上(如百度网盘、邮箱等),否则当机房计算机重启时你的文件很可能会丢失,因为机房的每 台计算机上都装有还原软件。



2、 建立原理图文件
在菜单栏中,点击“文件(F)”-> “NEW” ->“原理图”,或者在Files面板的New单元选择:Schematic
Sheet。
通过选择“File ” ->“Save As ”来将新原理图文件重命名(扩展名为*.SchDoc )。出现如图3
所示界面。


图3              原理图工作区

3、设置环境

在菜单栏中,点击“设计(D)”->“文档选项(O)…”,出现如图4所示界面。 在“参数”栏中,采用默认值,在“单位”栏中,选用“使用英制单位系统”,在“Template”

采用默认,不选用模板。 选中“方块电路选项”,按照图4所示界面上的参数填写。设计图纸的图幅为A4,方向水平;栅格

Grids设置中,捕捉栅格为“50mil”,也是设计时鼠标移动的最小间隔;可见栅格为“100mil”,即是 在屏幕上显示出的最小方格;电气栅格(Electrical Grid),电气栅格设置为“40mil”,电子产品(电 气原理图)设计时,一定要勾选“使能”(Enable)项。





图4 环境设置界面

4、原理图设计

1)加载元器件库 将鼠标移到右上角的“库…”菜单上,会出现如图5所示界面,点击libraries…,出现如图6所示

界面。

图5



图6


在 图 6 中 , 点 击 “ 添 加 库 ( A ) … ” , 出 现 如 图 7 所 示 界 面 , 分 别 将 自 己 建 立 的 元 件 符 号 库
(light.schlib)和封装库(light.pcblib)加入到设计工程中。


图7 加入元件库后,再将鼠标移到右上角的“库…”上,会出现如图8所示的界面。选择light.schlib,

在它的下面就会出现该器件库的全部元器件,选中需要放置的元件(如:cap),然后,点击“place cap”,

选中的元器件就会粘贴在鼠标的光标上,再按tab键,出现如图8所示界面,在此界面中可以填写该元 器件的参数和封装形式,在“Designator”栏目中填写c1,在“Comment”栏目中填写电容:0.1uF。 封装形式填写RAD4。




图8



图9

按照表1,继续放置剩下的其他元器件。

表1              声光控电路元器件与封装表

器件
器件标号
SCH库名
SCH库中器件名字
PCB库中封装
电阻
R1——R7

Miscellaneous
Devices.lib
RES2
AXIAL0.4
电解电容
C1
CAP
RAD4

C2

ELECTRO2
RB5/8

C3
RB4/5
三极管
Q
NPN

T3-4或T3X5
可控硅
VS
SCR
稳压二极管
VZ
DIODE TUNNEL

DIODE6
二极管
VD
DIODE

V3——V6
DIODE_1
DIODE8
电源插头
J1
CON2
RAD0.1
集成电路
IC
4011
DIP14
麦克风
MIC
用户自己的库
MIC
RB5/9
光敏电阻
RG
用户自己的库
RG
RB5/8-D







放置完元器件后,


图6


完成器件放置后,开始放置器件引脚间的连线——电路中的等电位点! 执行Place菜单下的Wire命令,找到需要连接的器件引脚端点,鼠标移动到该引脚时,软件会提

示如图:

显示一圆点,表示可以开始连线,点鼠标左键确定,开始连接,到另外一个需要连接的器件引脚

时,会再提示,点鼠标左键确定即可。 电源、网络标号和接地,使用下图中的工具按钮。


电源使用的是网络标号,上图中的NET1,如VCC、V+、V1、V2等,接地使用的是地符号,按上面 的原理图连接好电路。这部分不使用直接连接,是为了方便后面PCB设计时,在布线规则中定义布线 宽度。

仔细检查原理图设计,要求保证没有任何错误。

4、 编译项目 编译项目可以检查设计文件中的设计草图和电气规则的错误,并提供给设计者一个排除错误的环

境。
1)要编译u20150101张三项目,选择Project → Compile PCB Project u20150101张三.PrjPcb。
2)当项目被编译后,任何错误都将显示在Messages面板上,如果电路图有严重的错误,Messages

面板将自动弹出,否则Messages面板不出现。 项目编译完后,在Navigator面板中将列出所有对象的连接关系。(如图2-15所示)





5、PCB设计
图2-15




1)建立用户的PCB设计文件
点击菜单栏中“文件(F)”-“NEW”-PCB(P),出现如下界面。



图2-16

执行File菜单下的保存命令,在对话框中选择PCB 1缺省名(也可以自己重新命名),点OK确定。

1)设置设计环境 首先注意我们的操作环境: PCB设计是产品设计,设计中肯定会需要确定位置和大小等尺寸,在设计窗口左下角有坐标及单

位,缺省状态下是毫英寸——mil。 当前电子产品已经开始使用多层电路板,在PCB设计状态下,设计窗口的下面一行,是PCB层切换

的“面”,与层相关的操作,必须进入对应的层,不然,操作将是错误的。 在键盘上按“Q”键,将将坐标单位切换到mm。 执行Design菜单下Options命令,Layers是层管理页面,可以打开或关闭目前使用的层,方便观

察PCB的设计。
在PCB工作区,点击鼠标右键,选择“跳转栅格”-“栅格属性”,出现如图所示界面。



图2-17 操作环境设置

在步进x(x)栏目中,填写1mm。然后,点击适用按键,再点击确定退出界面。


2)确定电路板尺寸

电路板尺寸使用机械层Multi Layer,是外框;布线区间使用的层是禁止布线区层Keep Out Layer, 是内框。先设置电路板尺寸,将层切换到MultiLayer,执行一般布线命令Place——Line,键盘P/L, 注意坐标,确定尺寸,在放置中,按Tab键,设置线宽为0.254mm。



在菜单上,选编辑-原点,设置图纸的参考原点坐标。 设置好电路板尺寸后,按一次鼠标右键,退出当前操作,但没有退出布线命令,按键盘数字键盘

区的+/-号键,将层切换到Keep Out Layer层,在距离电路板尺寸边框2mm处点鼠标左键开始布线。布 线要求见下图。




确定布线区间使用层——Keep Out Layer



图2-18 电路板尺寸要求和布线区间要求



1、              放置定位螺钉孔

电路板螺钉孔使用机械层Multi Layer,执行Plcae菜单下Via命令,开始放置电路板的螺钉孔, 按TAB键设置孔属性,仅仅需要在对话框中,将Diameter设置为3mm,如下图2-19所示。


图2-19




图2-19              Via尺寸设置




2、              加载网络表

执行设计(D)菜单下的Import changes from u20150101.prjpcb命令,打开加载网络表对话框, 如下图2-20所示。



图2-20 点击生效更改,然后再点击执行更改,出现如图2-21所示的界面。







再点击关闭,出现如图2-22所示界面。
图2-21



图2-22



3、确定定位器件并布局电路 本次设计,需要对麦克风和光敏电阻进行定位操作——将器件放置在指定位置,这在大部分产品

中,都有相应的要求,如硬盘的插头等。将红色矩形框中的元器件逐个移入紫色的设计框中,并进行
布局。用鼠标拖动对应器件到指定位置,注意不是选中状态,仅仅用鼠标拖!!!




图2-23 麦克风和光敏电阻的定位图


定位好麦克风和光敏电阻后,再对其他器件进行位置调整——布局。 布局的要求:

(1)、全局张弛有度,避免局部器件密集,其他部位器件很少。

(2)、注意前后、左右器件的相互关系,相关的器件应该在附近,习惯器件间不要放置无关的器 件。

(3)、器件间保留足够的空间,方便以后的布线。

(4)、注意拖动器件时,软件的提示!!! 布局考虑的因素:

(1)、中心器件,如本电路中的4011和三极管,整体电路是以4011为中心的,则4011不能放置的 太靠边,并且,其他器件应该围绕4011;三极管是一局部中心器件,电容C1和电阻R2、R3是围绕三极 管的,应该靠近。

(2)、信号流向,电路中,信号总是一级、一级的传递的,所以,相关的电路应该按信号的流向 逐级排布,连续的两级间,不应该插入其他电路,避免电路连接的混乱。

(3)、考虑好电磁特性,强弱信号间的干扰,避免电源线因为需要宽的不限无法操作,避免高频 信号的相互干扰。

布局是电子产品设计中很重要的能力,需要综合思考,也需要多的锻炼。

3、 设置设计规则 执行设计(D)菜单下规则(R)命令




图2-24 设计规则设置对话框


1) 安全距离



图2-25


安全距离设置Clearance采用默认值(0.254mm);

2、设置线宽 将光标放在上图中左边菜单Routing下的Width菜单上,点击右键,出现对话框,在对话框中选择

新规则(W),并单击它,如图2-26所示界面。



图2-26


修改后的线宽设置如图2-27所示。






4、 设置单面布线
图2-27


图2-28

其他规则设置,本次设计都使用缺省值——不修改,三项设置情况见下图。双击项目,进入设 置!

最后是Routing Layers是布线层的使用;




5、 自动布线、手工修改布线
执行Auto Route菜单下All命令,对话框见下图2-29所示。





图2-29


选择对应的布线要求,点击Route All按钮,对全电路自动布线。 计算机的自动布线,总有不尽人意的地方,所以,需要人工修改;布完线后,选择Bottom Layer,

执行Place菜单下的Interactive Routing命令,进行交互式布线(不需要删除前面的布线,软件会自 动处理)。

6、 检查电路 检查内容有:1.电气布线是否连线正确,焊盘间的连接关系应该和上图完全一致。

2.布线要求尽量短,不要人为增加布线长度。
3.PCB中所有的安全距离要求大于0.5mm。
4.布线宽度设置使用有两个,图中最细的是0.5mm,电源和地线是1mm。
7、 放置学号
操作的层是Top Overlay,执行Place下String 命令,键盘P/S。按Tab键设置字符Text为自己的学号。



为当前设计生成用户器件库


在当前的用户设计文件中,建立用户使用的器件库,作为用户设计文件的捆绑器件库。 建立原理图器件库

选择当前的原理图设计文件,执行Design菜单下Make Project Library命令,软件自动搜索当前 文件夹(目录)下所有用户原理图,然后自动生成使用到的器件对应的器件库,文件名称为当前原理 图的文件名称,当使用了PRJ模块管理文件时,文件名为模块文件的文件名。

建立PCB文件器件库

执行Design菜单下Mark Library命令,软件根据当前PCB文件中使用的器件建立对应的器件库, 器件库名为当前PCB的文件名。




5、思考与练习

1)预习元件符号的设计,原理图器件引脚设置注意事项:引脚方向、引脚名字、引 脚编号、电气特性等
2) 熟悉如何应用网络标号的作用于使用方法?
3) 预习封装库的制作方法。PCB 器件设计的要求?器件的层需要考虑哪些因素?
4) PCB 器件与实物器件的对应关系?
5) 工作电路板的层,电气层有哪些?非电气层的用途?
6) 布局的要求?


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