電子電路CAD1操作基礎.ppt

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電子電路CAD AltiumDesigner10電路設計 AltiumDesigner原理圖與PCB設計及仿真 謝龍漢魯力張桂東電子工業(yè)出版社 AltiumDesigner教程 原理圖 PCB設計與仿真 第2版 谷樹忠 倪虹霞 張磊 AltiumDesigner原理圖與PCB設計教程機械出版社江思敏胡燁AltiumDesigner10入門與PCB設計實例王建農(nóng)王偉 學習目標 希望你能 了解本課程的教學目標了解本課程的教學方法了解本課程的教學內(nèi)容了解本課程的考評方法 1 2 3 4 一 教學目標 1 知識方面的要求 要求學生掌握在了解了數(shù)字 模擬電路的基礎上 熟練掌握電路原理圖 PCB板的設計方法 了解相關的概念 了解電路的仿真功能 熟悉AltiumDesigner軟件的使用 為今后的工作打下堅實的基礎 2 技能和能力方面的要求 通過本課程的學習 要求學生能夠熟練地掌握AltiumDesigner軟件的設計環(huán)境 原理圖設計 層次原理圖設計 多通道設計 印制電路板 PCB 設計 三維PCB設計 PCB規(guī)則約束及校驗 交互式布線 原理圖庫 PCB庫 集成庫的創(chuàng)建 電路設計與仿真 Protel99SE與AltiumDesigner的轉(zhuǎn)換等相關技術內(nèi)容 學會用該軟件解決在電路設計中的各種問題 多掌握一種技能 為以后的畢業(yè)設計 工作打下堅實的基礎 二 本課程的教學方法 對于理論知識以 學生自學 教師輔導 的方式進行教學對于技能訓練采用 任務驅(qū)動 的方式進行教學 三 教學內(nèi)容 教材內(nèi)容 教材第1 14章學時安排 24學時 上機8學時 四 本課程的考評方法 隨堂考核 過程考核 結課作業(yè)從三個方面考核 知識 技能 態(tài)度 知識 課堂提問技能 本堂課的內(nèi)容 作業(yè)平時成績 學習態(tài)度 出勤情況 課堂活動的參與 課堂紀律等本課程希望全班同學都學會 不要有人補考 考核方法 本課為考試課成績包括 出勤 7分 曠課一次 扣2分作業(yè) 8分 少交一次或抄作業(yè)扣3分提問 不會減5分 會加分試驗 20分考試 65分 五 學習方法建議 新課部分應自學 課前學習 培訓自學能力課堂上進行技能實訓 第一章操作基礎 本章內(nèi)容 AltiumDesigner的組成AltiumDesigner的安裝與運行AltiumDesigner基本參數(shù)設置AltiumDesigner的面板操作 1 1AltiumDesigner10 0簡介 AltiumDesigner 顧名思義 是Altium公司推出的新一代電子電路輔助設計軟件 1 1 1AltiumDesigner發(fā)展演變 Protel公司成立于1985年 2001年更名為Altium 主要產(chǎn)品是PCB設計的EDA平臺 1991年 PROTEL公司推出PROTELFORWINDOWS1 01997年 推出Protel98 實現(xiàn)了原理圖 布局 布線 仿真等功能的綜合 1988年 美國ACCELTechnologies公司推出TANGO電路板設計軟件 這是第一個用于電路板設計的軟件 PROTEL公司 推出PROTELFORDOS升級版本 1999年 推出Protel99 Protel99SE Protel99SE是一個精典版本 至今很多公司都還在使用 2001年 Protel公司改名為Altium公司2002年 發(fā)布ProtelDXP2005年 推出AltiumDesigner6 02009年 推出AltiumDesignerSummer09 2011年推出的AltiumDesigner10 0將ECAD和MCAD兩種文件格式結合在一起 在其一體化設計解決方案中為電子工程師帶來了全面驗證機械設計 如外殼與電子組件 與電氣特性關系的能力 Altium軟件在中國的市場占有率 有73 的工程師和80 的電子工程相關專業(yè)在校學生正在使用此軟件 1 1 2AltiumDesigner10 0新特性 集成ECAD與MCAD AltiumDesigner的三維功能增強 能夠連接由各種MCAD軟件制作的STEP模型 允許在設計中對任何對象之間進行全面的干擾和間隙檢查 例如元件 支架及其周圍的封裝 新增交互式布線引擎 AltiumDesigner引進了一個全新的交互式布線引擎 提供高速的線路和過孔推鏟功能 實現(xiàn)線路快速放置的導向布線功能 布線時對現(xiàn)有線路自動套索的功能 以及增強的布線自動完成功能 DesignerInsight功能 DocumentInsight和ConnectivityInsight帶來的彈出式預覽和鼠標懸停時的上下敏感導航功能讓設計師無需打開多個圖紙即可預覽文檔和線路網(wǎng) 定制虛擬儀器元件 AltiumDesigner虛擬儀器庫新增定制儀器 該儀器經(jīng)過充分定制后 可用于監(jiān)控FPGA設計中的所有信號 基于C的定制FPGA邏輯開發(fā) 能夠?qū)源代碼連接至基于原理圖的FPGA設計 符號引用的代碼被轉(zhuǎn)換成VHDL 并作為硬件與系統(tǒng)的其他部分整合 使得設計者能夠直接使用C語言創(chuàng)建功能 AllegroPCB導入 AltiumDesigner導入向?qū)У玫皆鰪?能夠支持CadenceAllegroPCB文檔的自動轉(zhuǎn)換和導入 增強的內(nèi)層視圖 可在PCB編輯器中對內(nèi)層進行建模 DRC還納入了實時電路層連接檢查功能 可探測到由電路層意外分離 焊盤和通孔隔離以及散熱連接匱乏所造成的網(wǎng)絡故障 1 2AltiumDesigner的組成 AltiumDesigner10 0并不是一個簡單的電子電路設計工具 而是一個功能完善的電路設計 仿真與PCB制作系統(tǒng) 他由4個大的設計模塊組成 即 原理圖 SCH 設計模塊原理圖 SCH 仿真模塊印刷電路板 PCB 設計模塊可編程邏輯器件 FPGA 設計模塊 1 2 1原理圖設計系統(tǒng) 原理圖系統(tǒng)主要用于電路原理圖的設計 并生成原理圖的網(wǎng)絡表文件 以便于進行下一步的電路仿真或是PCB電路板的設計 圖1 1就是一個典型的電路原理圖設計界面 1 2 2電路原理圖仿真系統(tǒng) AltiumDesigner10 0的電路仿真系統(tǒng)界面 該系統(tǒng)主要用于電路原理圖的模擬運行 用來檢驗電路在原理設計過程中是否存在意想不到的缺陷 它可以通過對設計電路引入運行的必備條件 使電路在模擬真實的環(huán)境下運行 從而檢驗電路是否達到理想的運行效果 1 2 3印制電路板設計系統(tǒng) AltiumDesigner10 0的印刷電路板設計系統(tǒng) 在該系統(tǒng)中將SCH原理圖設計成現(xiàn)實的印刷電路圖 由它生成的PCB文件將直接應用到印刷電路板的生產(chǎn) 1 2 4可編程邏輯器件設計系統(tǒng) AltiumDesigner10 0的VHDL編輯系統(tǒng) 該系統(tǒng)可對印刷電路板上的可編程邏輯器件 如CPLD FPGA等 編程 通過編譯后 再將文件燒錄到邏輯器件中 生成具備特定功能的元器件 1 3AltiumDesigner10 0的安裝和啟動 1 3 1AltiumDesigner10 0運行的系統(tǒng)需求AltiumDesigner10 0與以前的Protel版本之間的巨大差異 使得其對計算機系統(tǒng)的配置有了更高的要求 要想在自己的計算機上順利安裝并正常運行AltiumDesigner10 0 您的計算機必須至少具備以下配置 建議配置 操作系統(tǒng) WindowsXP 支持Professional和Home版 CPU Pentium4 3GHz以上內(nèi)存 1GBRAM硬盤空間 40GB顯示配置 1280 x1024分辨率 32位彩色顯示 64MB顯存 基本配置 操作系統(tǒng) Windows2000Professional SP2 CPU Pentium4 2GHz內(nèi)存 512MBRAM硬盤空間 20GB顯示配置 1024 768分辨率 32位彩色顯示 32MB顯存 AltiumDesigner10的文件大小大約為2 8GB 占用空間2 82G 用戶可以與當?shù)氐腁ltium銷售和支持中心或增值代理商聯(lián)系 獲得軟件及許可證 擁有AltiumDesigner許可證的用戶 可以獲得3個月免費的無限制電話和E mail支持 以幫助用戶快速掌握AltiumDesigner系統(tǒng)的使用方法和有關的細節(jié)信息 還可以免費訪問Altium公司網(wǎng)站定期發(fā)布的補丁包 這些補丁包會給用戶的AltiumDesigner系統(tǒng)帶來更多新技術 以及更多的器件支持和增強功能 以確保用戶始終保持最新的設計技術 Altium公司英文網(wǎng)站 http 1 3 2AltiumDesigner10的安裝與啟動 1 3 2AltiumDesigner10的安裝與啟動 過程如下 1 打開安裝文件夾 2 雙擊autorun exe文件進入安裝界面 3 點擊 InstallAltiumDesigner 顯示如下圖所示的安裝向?qū)g迎窗口 4 單擊安裝向?qū)g迎窗口的 Next 按鈕 顯示如圖所示的 LicenseAgreement 視圖 5 選擇 LicenseAgreement 視圖中的 Iacceptthelicenseagreement 單選項 同意該協(xié)議 單擊 Next 按鈕 顯示所示的 UserInformation 視圖 6 單擊 Next 按鈕 顯示 DestinationFolder 視圖 7 單擊 Next 按鈕 顯示如圖所示的 Board levelLibraries 視圖 8 單擊 Next 按鈕 出現(xiàn)如圖的 ReadytoInstalltheApplication 視圖 9 確定以上安裝信息設定無誤后 單擊 ReadytoInstalltheApplication 視圖中的 Next 按鈕開始安裝 過程中 文件復制窗口內(nèi)將顯示操作過程和文件復制進度 以及安裝剩余時間等信息 如圖所示 10 文件復制完畢后 系統(tǒng)彈出安裝完畢窗口 單擊 Finish 按鈕 結束安裝如圖所示 1 3 3AltiumDesigner軟件激活 進入AltiumDesignerWinter10破解文件夾 將jack alf patch exe文件拷貝到安裝目錄下 如 C programFiels Altium AD10 即可 1 3 4AltiumDesigner軟件界面設置 啟動AltiumDesigner10的同時可以看到它的啟動畫面 如圖所示 AltiumDesigner10的啟動畫面 AltiumDesigner10啟動后 進入主頁面如圖所示 用戶可以使用該頁面進行項目文件的操作 如創(chuàng)建新項目 打開文件 配置等 該系統(tǒng)界面由系統(tǒng)主菜單 瀏覽器工具欄 系統(tǒng)工具欄 工作區(qū)和工作區(qū)面板五大部分組成 圖1 17AltiumDesignerWinter10軟件界面 1 4AltiumDesigner操作環(huán)境 1 4 1工作環(huán)境俗話說 工欲善其事 必先利其器 要想熟練的使用AltiumDesigner10 0 首先必須對AltiumDesigner10 0的工作環(huán)境了如指掌 整個工作環(huán)境主要包括菜單欄 工具欄 面板控制欄 工作區(qū)等項目 其中工具欄 菜單欄里面的項目都會隨著所打開的文件的屬性而不同 1 4 2工作面板管理 AltiumDesigner的面板大致可分為三類 彈出式面板 活動式面板和標簽式面板 各面板之間可以相互轉(zhuǎn)換 彈出式面板 顧名思義 就是只有用鼠標點擊或觸摸時才能彈出 如圖所示 在主界面的右上方有一排彈出式面板欄 當用鼠標觸摸隱藏的面板欄 鼠標停留在標簽上一段時間 不用點擊 即可彈出相應的彈出式面板 當指針離開該面板后 面板會迅速縮回去 倘若希望面板停留在界面上而不縮回 可用鼠標單擊相應的面板標簽 需要隱藏時再次點擊標簽面板即自動縮回 活動式面板 界面中央的面板即為活動式面板 使用者可用鼠標拖動活動式面板的標題欄使面板在主界面中隨意停放 標簽式面板 界面左邊為標簽式面板 左下角為標簽欄 標簽式面板同時只能顯示一個標簽的內(nèi)容 可單擊標簽欄的標簽進行面板切換 系統(tǒng)界面右下角有一個面板控制欄 控制拉面上有四個按鈕 如圖1 19 通過該控制欄可設置相應的面板是否在界面上顯示 單機各項按鈕后彈出的菜單項目見表1 1 圖1 19面板控制欄 表1 1面板控制欄顯示菜單項 1 4 3窗口管理 同時打開多個窗口時 可以將各個窗口按不同的方式在主界面中排列顯示出來 對窗口的管理可通過 Window 菜單 或是通過右擊工作窗口的標簽欄 在彈出的菜單中進行設置 圖1 20窗口管理菜單項 平鋪窗口 執(zhí)行 Window Tile 命令 即可將當前所有打開的窗口在工作區(qū)平鋪顯示 如圖1 21所示 圖1 21窗口的平鋪顯示 垂直平鋪顯示 執(zhí)行 Window TileVertically 命令 即可將當前所有打開的窗口垂直平鋪顯示 如圖1 22所示 圖1 22窗口的垂直平鋪顯示 水平平鋪顯示 執(zhí)行 Window TileHorizontally 命令 即可將當前所有打開的窗口水平平鋪顯示 執(zhí)行效果如圖1 23 圖1 23窗口的水平平鋪顯示 隱藏所有窗口 執(zhí)行 Window HideAll 命令 可以將當前所有打開的窗口隱藏 關閉文件 執(zhí)行 Window CloseAll 命令 關閉當前所有打開的文件并關閉相應的窗口 執(zhí)行 Window CloseDocuments 則關閉當前打開的文件 窗口的切換 要在多個文件之間進行窗口切換只需點擊工作窗口中的各個文件名 如圖1 24所示 圖1 24不同文件之間窗口的切換 圖1 24不同文件之間窗口的切換 將一個窗口和其他窗口垂直分割顯示 右鍵點擊標題欄 在圖1 20所示的彈出菜單中選擇 SplitVertical 命令 即可將該窗口與其他窗口垂直分割顯示 將一個窗口和其他窗口水平分割顯示 右鍵點擊標題欄 在圖1 20所示的彈出菜單中選擇 SplitHorizontal 命令 即可將該窗口與其他窗口水平分割顯示 合并所有窗口 在圖1 20所示的彈出菜單中選擇 MergeAll 可將所有窗口合并 只顯示一個窗口 在新的窗口中打開文件 在圖1 20所示的彈出菜單中選擇 OpenInNewWindow 程序會自動打開一個新的AltiumDesigner10 0界面 并單獨顯示該文件 1 4 4基本參數(shù)設置 點擊軟件左上角的圖標彈出的菜單 較常用的設置選項包括Customize和Preferences 圖1 25參數(shù)設置選項 單擊customize按鈕 彈出個性化設置選項卡 如圖1 26 圖1 26Commands選項卡 Commands用于設置常用的命令及其快捷方式 左邊是命令的分類 右邊為命令列表 雙擊相應的命令如open即可顯示該命令的信息 如圖1 27 圖1 27命令的編輯 Toolbars選項卡用于設置Altiumdesigner操作界面的上方是否顯示菜單欄 工具欄等項目 默認都顯示 圖1 28Toolbars選項卡 Preferences 選項卡用于設置系統(tǒng)整體和各模塊的參數(shù) 如圖1 29所示 選項卡左側列出了系統(tǒng)中所有需要參數(shù)設定的項目 一般情況下是不需要對系統(tǒng)默認參數(shù)進行任何改動的 不過讀者可進行一些個性化設置 如 General 選項里面就可以設定系統(tǒng)啟動時默認所打開的頁面 還可以設定系統(tǒng)的默認文件存放目錄和庫文件存放目錄 中英文轉(zhuǎn)換 單擊Preference General UseLocalizedresource出現(xiàn)如下對話框 圖1 30改變設置警告框 單擊OK按鈕確認 當下次啟動時 系統(tǒng)就變成中文界面 圖1 31AltiumDesigner10 0的中文操作界面 Altiumdesigner中文支持水平不是很完善 很多菜單還存在中英文夾雜情況 而且翻譯準確度不是很高 為了不引起誤解 講課采用英文原版操作界面 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 1 系統(tǒng)菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 2 文件 File 菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 3 顯示 View 菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 4 項目 Project 菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 5 窗口 Window 菜單 1 4 5AltiumDesigner的英文界面 1 AltiumDesigner的主菜單欄 6 幫助 Help 菜單 1 5AltiumDesigner電路設計的基本流程 前面的各小節(jié)已經(jīng)詳細的介紹了AltiumDesigner10 0的操作環(huán)境 至此讀者對AltiumDesigner10 0的基本界面操作有了大致的了解 這一節(jié)中我們將介紹AltiumDesigner的文件系統(tǒng)和電子電路設計流程 并通過一個簡單的實例來演練整個電路繪制以及PCB電路板設計的流程 1 5 1文件系統(tǒng) 表1 2常見的AltiumDesigner設計文件 AltiumDesigner10 0則采用了目前流行的軟件工程中工程管理的方式組織文件 各電路設計文件單獨存儲 并生成相關的項目工程文件 它包含有指向各個設計文件的鏈接和必要的工程管理信息 所有文件置于同一個文件夾中 便于管理維護 下面將通過設計一個簡單的整流濾波電路來向讀者簡單介紹AltiumDesigner10 0電子電路設計的流程 略 創(chuàng)建一個PCBProject工程 圖1 32通過菜單欄添加工程項目 圖1 33通過Files面板添加工程項目 圖1 34空的Project文檔 圖1 35添加原理圖文件 1 5 2繪制原理圖 繪制一個簡單的整流濾波電路的原理圖 圖1 36元件的選取 圖1 37元器件屬性設置 圖1 38放置好元器件的電路圖 圖1 39元器件的連線 圖1 40整流濾波電路最終原理圖 1 5 3繪制PCB圖 圖1 41工程變更單對話框 圖1 42元器件和電氣連線 圖1 43元器件布局示意圖 圖1 45交互式布線參數(shù)設置 圖1 46電氣連線過程 圖1 47整流濾波電路PCB完成圖