Altium Designer的使用方法

一般来说，一个产品的电路设计的最终表现为印制电路板，为了获得印制电路板，整个电路设计过程基本分5个主要步骤：原理图的设计、生成网络表、印制电路板的设计、生成印制电路板报表并打印印制电路板、生成钻孔文件和光绘文件。Altium Designer构建于一整套板级设计及实现特性上，其中包括原理图设计、印制电路板设计、混合信号电路仿真、布局前/后信号完整性分析、规则驱动PCB布局与编辑、改进型拓扑自动布线及全部计算机辅助制造（CAM）输出能力等。Altium Designer的功能在Protel旧版本的基础上得到进一步增强，以支持FPGA及其他可编程设计及其在PCB上的集成。下面以uA741电路为例介绍Altium Designer10软件的使用方法。

一、新建项目

执行菜单File/new/Project/PCBProject，左侧项目管理窗口出现新建的项目，默认项目名为PCB_Project1.PrjPCB，点击右键在出现的菜单中选择Save Project，自定义项目名称如exp1.PrjPCB（建议学生在E盘根目录下建一个以学号命名的文件夹来管理项目）。

二、原理图设计

1．新建原理图文件

执行菜单File/new/Schematic，左侧的项目管理窗口看到在Source Documents 文件夹下生成了新文件sheet1.SchDoc，右键save更名为exp1.SchDoc

2. 环境参数设置

菜单Design/ Document Options，弹出文件选项窗口，设置光标移动基本单位snap：2mil，可见网格尺寸为10mil。如图1

图1 文件属性设置

3. 绘制原理图（放置元件及连线）

图2为uA741电路原理图。

图2 uA741电路原理图

表1中列出了电路中使用到的元件及所属的库（Library）。

管理器，在元件库管理器中，用户可以装载新的元件库、查找元件、放置元件等。

图3 元件库管理窗口

另外两种方法也可以从元件库中取元件：菜单Place/Part，或者直接点击布线工具栏上的按钮，打开图4所示的对话框，点击Choose按钮，弹出如图5

浏览元器件对话框，在Libraries下拉列表中选择元件库，在“Component Name”列表中选择需要的元件（图1电路中使用到的元件及所属库见表1），在预览框中可以查看元件图形。如图5中选择Miscellaneous Devices.IntLib库中的电阻Res2，选择元件后点击OK按钮，返回到图4所示对话框，设置元件流水号Designator （在此输入流水号后，则以后放置相同的元件时，其流水号将会自动增加）、注释Comment、封装Footprint。

图4 放置元件对话框

图5 浏览元件库对话框本次实验中用到的分立元件电阻、电容、发光二极管均是属于Miscellaneous Devices.IntLib库，单排插座（Header 2）属于Miscellaneous Connectors.IntLib库，这两个库运行程序时已自动加载。本次实验还用到集成芯片uA741N，属于ST Operational Amplifier.IntLib库，该库需要手动加载，操作方法为：点击图5中Libraries下拉列表后的，弹出装载/卸载元件库对话框，如图6，点击install 按钮，找到ST Operational Amplifier.IntLib库并打开，加载成功，则可以选用库中的uA741N器件了。（该库随教学文件一起打包发给学生）

图6 器件库弹出框

元件放置到编辑区后，如果需要修改属性，可以双击元件，打开编辑窗口，进行修改。本次实验使用的10uF电容默认封装为RB7.6-15，焊盘间距为300mil，实际使用的电容封装较小，建议修改封装为CAPR5-4×5，修改方法：双击电容，弹出元件属性窗口，如图7，在图中双击Models中的footprint类型。

图7 电容属性窗口

图8 PCB Model窗口

弹出PCB Model窗口（图8），确认PCB Library为“any”，点击Browse 按钮，弹出浏览库窗口（见图9），从Miscellaneous Devices.IntLib[Footprint View]库中选择封装CAPR5-4×5，点击ok，完成封装修改。

图9 浏览库窗口

电阻阻值、电容的容量可以在两处标注：如图7，注释Comment或者参数Parameters中的Value，此两处选择一处设置即可。

从库中选择好器件还没有放置到编辑区之前处于活动状态，点击TAB，弹出属性窗口，在此窗口中修改元件属性，则以后相同的元件都会使用默认属性，且流水号自动递增。元件处于活动状态时，可以点击space空格键实现元件的旋转。

放置元件后需要删除：点击选中该元件，按delete键即可。

从库里调用元件时，如果不清楚元件属于哪个具体的库，或者元件的详细名称不确定，也可以用查找的方法。具体操作，点击图5中库下拉列表中右侧的“Find”按钮，弹出图窗口，设置好查找范围Scope、查找路径Path和查找条件Filters，点击Search开始查找。

放置电路地：点击布线工具栏上的按钮，拖动鼠标到编辑区放置。

放置电源：布线工具栏上的按钮，拖动鼠标到编辑区放置。由于LM324N

需要正负电源工作，再放置一个VCC电源并双击，在打开的窗口修改网络名（net）为VEE即可。

在编辑区布置好元件后，点击画线工具进行连线。

按住ctrl+鼠标点住元件拖动，则元件和导线一起移动。

三、检查原理图的电气连接

电气连接检查可检查原理图中是否有电气特性不一致的情况，如某个输出引脚连接到另一个输出引脚就会造成信号冲突，未连接完整的网络标签会造成信号断线，重复的流水号会使系统无法区分出不同的元件等。Altium Designer会按照用户的设置以及问题的严重性分别以错误（Error）或者警告（Warning）等信息来提示用户注意。

设置电气连接检查规则方法：菜单Project/ Project Options，在弹出对话框的Error Reporting和Connection Matrix选项卡中设置检查规则。

Altium Designer检查原理图是通过编译项目来实现的。具体操作：菜单Project/Compile PCB Project 项目文件名。如果电路图绘制正确，不会弹出信息窗口。如果原理图有错，则弹出信息窗口，给出错误报告，根据提示修改原理图。

四、生成网络表

网络表是原理图设计与印制电路板设计之间的一座桥梁，列出了绘制的原理图中所有的元器件、节点和互连关系。具体操作：菜单Design/Netlist for Project/Protel。

五、印制电路板（PCB）设计

1、建立PCB文件并添加到项目中

新建PCB的方法有多种，我们使用向导（Wizard）来创建PCB文件并完成参数设置。

窗口左侧在Files面板底部的New from Template单元中单击PCB Board Wizard，如图10。系统将PCB Board Wizard打开，首先看到的是介绍页，点击next继续。

弹出窗口设置度量单位英制（Imperial）或公制（Metric），本次实验中采用英制，即单位为mil（毫英寸），1mil＝0.0254mm，点击next继续。

弹出窗口选择新建的PCB的图样轮廓尺寸，选择Custom，即用户自定义PCB 尺寸，点击next继续。

弹出窗口自定义板卡的尺寸、边界和图形标志等参数，定义板卡为矩形，设定板卡的宽和高分别为4000mil、2000mil，其余为默认设置（见图11），点击Next 继续。

图10 通过向导建立PCB文件

图11 自定义板卡的尺寸、边界和图形标志等参数

选择PCB的层数。因为后面采用手动单面布线，所以设定信号层（Signal Layer）为2层，电源层（Power Planes）为0层。

设置过孔样式，默认。

设置布线技术，选择Thro-hole components（通孔式元件），相邻焊盘（Pad）间的导线数默认设为Two Track。

设置最小的导线尺寸（Minimum Track Size）为40mil、其余为默认设置。

点击Finish完成向导，在项目管理窗口即可看到新建的pcb文件保存在Free Documents文件夹下，默认文件名为PCB1.PcbDoc。将新建的pcb文件从Free Documents文件夹拖到项目Source Documents文件夹中完成把新建的PCB添加到项目中，如图12。

图12 新建立的PCB文件添加到项目中

还有一种方法可以将PCB文件添加到项目中：菜单Project/Add Existing to Project。

2、载入网络表文件

网络与元件的装入过程实际上是将原理图设计的数据装入到PCB的过程。

两种方法装入网络表：在PCB文件编辑环境，执行菜单Design/Import Changes From exp1.PrjPCB。或者在原理图编辑环境，执行菜单Design/Update PCB document pcb1.PcbDoc。弹出图13对话框，点击按钮“Validate Changes”，检查工程变化顺序（ECO），并使工程变化顺序有效，点击按钮“Execute Changes”接受工程变化顺序，将元件封装和网络添加到PCB编辑器中。如果ECO存在错误，在装载不成功。

图13 工程改变顺序对话框

，

3、布局和布线

手工调整元件的布局：选中元件，进行元件的移动、旋转、翻转、排列等操作。

布线：放置导线和过孔在电路板上，并将元件连接起来。手动布线操作方法：从菜单选择Place/Interactive Routing或者单击放置（Placement）工具栏的

Interactive Routing按钮。光标将变成十字形，表示处于导线放置模式。

借助预拉线引导将导线放置在电路板上，实现所有网络的电气连接。

布线时注意你所在的层：不同层绘制的导线颜色不同，顶层（Top Layer）为红色，底层（Bottom Layer）为蓝色。

布线要求平滑自然, 避免急拐弯和尖角，拐角不得小于90°。

PCB编辑中，除了从网络表导入元件与导线以外，还可以直接向当前PCB中添加新的封装和网络，具体操作：菜单Place/Component，或者单击布线工具栏的按钮来添加新的封装。在PCB图中添加正负电源、地的单排插座就是用这

种方法。

如果使用的元件封装在封装库中找不到，就需要使用元件封装编辑器来制作一个新的元件封装。

六、设计规则检查

Altium Designer具有一个有效的设计规则检查（Design Rule Check，DRC）功能，该功能可以确认设计是否符合设计规则。DRC可以测试各种违反走线情况，比如安全错误、未走线网络、宽度错误、长度错误、影响制造和信号完整性的错误。

具体操作：菜单Tools/Design Rule Check，点击“Run Design Rule Check”按钮，就可启动DRC运行模式，完成检查后将在信息窗口显示任何可能违反规则的情况。

实验要求：

1.分析uA741电路工作原理；

2.在Altium Designer 10中完成图1原理图和PCB图的设计和制作；

3.Pcb图中要求信号线和地线在底层布线，正负电源线允许在顶层布线；

4.为了四级电路能测试，请在各级间通过接插件连接；

5.要求原理图、PCB电路图布局布线紧凑合理；

6.PCB布局布线有很多规则和注意事项，请查阅资料学习，并在实验中应用；

东南大学电工电子实验中心

2016/12