altium-designer论文

大学学生论文学号：原理图与PCB的设计与制作学生姓名：指导教师：所在院系：电气与信息学院所学专业：农业电气化与自动化所在班级：AltiumDesigner原理图与PCB设计11AltiumDesigner概述1.1AltiumDesigner简介经多年的发展，以及能强大而在国内享有良好声誉的Protel，正式更名为“AltiumDesigner”，AltiumDesigner不仅强化了以前的原理图设计、印制电路板（PCB）设计、电路仿真等功能更加入了FPGA设计等众多功能，从此摆脱了Protel只是二线品牌的PCB设计工具的地位，成为全方位的新一代的思安路设计软件。1.2AltiumDesigner的发展历史“AltiumDesigner”是Altium公司推出的新一代电子电路辅助设计软件。Altium公司前身为Protel国际有限公司，由NickMartin于1985年创始于澳大利亚，同年推出了第一代DOS版PCB设计软件，其升级版本ProtelforDOS由美国引入中国大陆，引起方便、易学习而得到广泛应用。20世纪90年代，随着计算机硬件的发展和Windows操作系统的推出，Protel国际有限公司于1991年发布了第一个基于Windows环境的EDA工具—ProtelforWindows1.0版。1998年，Protel公司推出了Protel98，他是一个32位的EDA软件，将原图设计，PCB设计、无网格布线器、可编程逻辑原件设计和混合电路模拟仿真集成于一体化的设计环境中，大大改进了自动布线技术，使PCB自动布线真正走向了实用。随后的Protel99，以及Protel99SE使得Protel成为中国用的最多的EDA工具，电子专业的大学生在大学基本上都用过Protel99SE，公司在招聘新人时也将Protel作为考核标准，据统计，在中国有73%的工程师和80%的电子工程相关专业在校学生正在使用其所提供的解决方案。2001年，ProtelTechnology公司改名为Altium公司，并于2002年推出了令人期待的新产品ProtelDXP，ProtelDXP与Protel99SE相比，不论是操作界面还是功能上都有了非常大的改进。而2003年推出的Protel2004又对ProtelDXP进行了进一步完善。2006年，经过多次蜕变，ProtelDXP正式更名为AltiumDesigner，AltiumDesigner6.0的推出，集成了跟多的工具，使用方便，功能更强大，特别是在PCB设计这一块性能大大提高。2011年推出的AltiumDesigner10.0将ECAD和MCAD两种文件格式结合在一起，在一体化设计解决方案中为电子工程师带了全面验证机械设计与电气特性关系的能力。还加AltiumDesigner原理图与PCB设计2入了OrCad和PowerPCB的支持能力，使其功能更加完善。1.3AltiumDesigner的组成AltiumDesigner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，它是由四大设计模块组成，即原理图(SCH)设计模块原理图(SCH)仿真模块PCB设计模块可编程逻辑原件（FPGA）设计模块2AltiumDesigner电路设计的基本流程2.1原理图的设计在设计电路图之前有必要对电路原理图的设计步骤有所了解，因为电路原理图的设计好坏直接决定最终PCB能否正常工作。一张好的原理图首先得保证原理图的原件选择及连线准确无误；其次还要保证原理图结构清晰，布局合理便于设计人员阅读。原理图设计最基本的要求是正确性，其实是布局合理，最后是在正确性和布局合理的前提下力求完美。基本步骤如下：（1）建立工程文件首先创建一个“PCBProject”工程，打开菜单【File】【New】【Project】，选【Project】标签面板中选择创建【BlankProject】来创建。（2）启动原理图设计服务器添加电路原理图设计文件，打开【File】【New】，选择【Schematic】添加一个原理图设计文件。（3）原理图环境设计在绘制电路前，首先要进行图纸设置，设置图纸的大小、方向、标题、网格参数等信息。AltiumDesigner原理图与PCB设计3图纸参数设定得当电路图才会更加美观，设计时也得心应手。单击菜单的【Design】【DocumentOptions】命令，弹出图纸设置对话框，可进行自己所需的图纸设置。（4）装入所需元件库AltiumDesigner元件库非常庞大，但是分类明确，采用两级分类方法来对原件进行管理，调用相应的原件只需找到相应公司的相应原件种类就可以方便的找到原件。单击弹出式面板的【Libraries】标签，选择【System】菜单，选择其中的【Libraries】即可显示元件库面板。单击【Libraries】面板的【Libraries】按钮，打开【AvailableLibraries】当前可用元件库对话框。在【Installed】选项卡中列出当前所安装的元件库，再此可以对元件库进行管理，包括装载、卸载、激活，以及顺序的调整。（5）放置原件根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按钮将原件放置在工作平面上，再根据与按键之间的走线把元件调整好。（6）原理图的布线利用AltiumDesigner所提供的各种工具，指令进行布线，将工作平面上的器件用具有点其意义的导线，符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。（7）检查原理图在编译工程前首先要对电气检查规则进行设定，以确定系统对各种违反规则的情况作出任何反应，以及编译完成后系统输出的报告类型。执行命令【Project】【ProjectOptions】命令，弹出所示工程选项设置对话框，对【Errorreporting】电器检查规则进行设置。（8）生成网络报表AltiumDesigner可以为单张原理图或是为整个设计工程生成网络表，选择【Design】菜单，下面有【NetlistforProject】生成工程网络表和【NetlistforDocument】生成设计文档网AltiumDesigner原理图与PCB设计4络表两个子菜单。经以上步骤，完成原理图设计如下：2.2相应PCB的绘制电路原理图的设计最终目的是为了设计出生产所需的PCB，也就是电子产品的物理结构是通过印刷电路板来实现的利用。AltiumDesigner可以非常简单的从原理图设计转入到PCB设计流程，为设计者提供了一个完整电路板设计环境，使电路设计更加的方便有效、快捷。PCB的设计过程是一个非常繁杂的过程，从最原始的网络表到最后设计出精美的电路板如同写作一般需要作者非常细心的反复修改，因为PCB设计的好坏直接影响到产品的工作性能。PCB的设计大致可分为以下几个步骤：（1）启动印制电路板服务器创建一个PCB文件，打开菜单【File】【New】【PCB】来添加新的文件，也可从【Files】标签面板中选择来创建。（2）PCB编译环境的参数设置定PCB编译环境参数的设置主要包括PCB层颜色与显示的设置，图件的显示与隐藏设置，AltiumDesigner原理图与PCB设计5以及PCB尺寸参数设置。参数设置是电路板设计的非常重要的步骤，执行菜单命令【Design】【Rules】，左键单击【Routing】按钮，根据设计要求，在规则类【RulesClasses】中设置参数。（3）转入元件库封装执行菜单命令【Design】中的【Add】或【RemoveLibrary】，在“添加、删除元件库”对话框中所选取所有元件所对应的元件封装库。（4）载入网络表原理图与电路板规划工作都完成后，就需要将原理图的设计信息传递到PCB编辑器中，进行PCB设计。从原理图向PCB编辑器传递的设计信息主要包括网络表文件、元件的封装和一些设计规则信息。用户在装入网络连接与封装之前，必须先转入元件库，否则将导致网络表和原件装入失败。在原理图编辑器中选择【Design】菜单下的【UpdatePCBDocument*.PcbDoc】子菜单项，弹出【EngineeringChangeOrder】对话框。单击【ValidateChanges】按钮，单击【ExecuteChanges】按钮则可将改变送到PCB。选择单击【ReportChanges】按钮可以弹出转换后的信息，完成之后的状态则会变成【Done】。关闭【EngineeringChangeOrder】对话框，即可看到加载的网络表在PCB图中。如图中不能看到，则可按【PageDown】进行缩小视图。（5）原件布局原件布局是将元件封装按一定的规则排列和摆放在PCB中。PCB编辑器中原件布局有自动布局和手动布局两种，一般都先采用自动布局的方法而后再采用手动布局进行手工调整的方法。（6）自动布线当原件的布局布好之后，就需要对整个系统进行布线，布线总体上分为自动布线和手动布线两种。随着微电子技术的发展对不现要求有了很高的要求，人们跟多的采用自动布线的AltiumDesigner原理图与PCB设计6方式进行布线。自动布线的方式灵活多样，根据用户需要，既可以进行全局自动布线，也可以在指定区域进行自动布线。AltiumDesigner采用世界最先静的无网络，基于形式的对角线自动布线技术。执行菜单命令【AutoRouting】中的【All】命令，并在弹出的窗口中单击【Routeall】按钮，程序即对印刷电路板进行自动布线。只要设置有关参数，元件布局合理，自动布线的成功率几乎为100%。按照以上步骤对画出的原理图生成PCB图如下：顶层PCB图：底层PCB图AltiumDesigner原理图与PCB设计73AltiumDesigner电路设计的心得此次课程设计是一项比较浩大的“工程”，在此之前，我从未进行过如此复杂的设计，可以算得上是一次不大不小的突破。回顾本次课程设计，难点颇多，主要集中于以下几点：（1）之前从未接触过类似AltiumDesigner这样的电子电路设计软件，且没有过相关使用电脑进行电路设计的经验。（2）AltiumDesigner的全英文界面使得对于这款软件的上手难度大大增加。（3）对于元器件的认识和对于PCB板、封装的基本概念不够成熟，致使设计进度推进缓慢。（4）PCB布线对于整体布局能力的要求较高。通过为期十周的课程设计，以上的问题大都得到了圆满的解决。自己在设计单片机最小系统的过程中也积累了一定的PCB设计绘制经验和能力，这对于解决日后学习工作中遇到的相关问题都是难能可贵的财富。