Altium Designer CAD实训指导手册 -

标题: Altium Designer CAD实训指导手册 [打印本页]

作者: wikiwiky 时间: 2018-4-21 10:03
标题: Altium Designer CAD实训指导手册
对于刚刚入门AD的同学有借鉴意义~

华中科技大学工程实训中心

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		ELECTRO2	RB4/5
三极管	Q		NPN	T3-4或T3X5
可控硅	VS		SCR	T3-4或T3X5
稳压二极管	VZ		DIODE TUNNEL	DIODE6
二极管	VD		DIODE	DIODE6
	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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