電路仿真與PCB設計：基於Altium Designer與ADS的電子設計自動化技術（簡體書）

本書系統論述了電路的原理圖設計、電路模擬和印製電路板設計，全書分為兩部分： 第1部分（第1~4章）為電路設計與模擬，在介紹常用的電路模擬軟件基礎上，詳細講解了如何使用Altium Designer、ADS軟件實現類比電路和射頻電路模擬，舉例說明了基本單元電路的設計與模擬方法； 第2部分（第5~7章）為電路原理圖及PCB設計，以Altium Designer 18.0為設計工具，詳細介紹了印製電路板基礎知識，元器件符號和封裝庫設計、電路原理圖及PCB設計的流程、規則、方法及注意事項等。 本書以培養學生具備電路設計、模擬和PCB設計能力為宗旨，適用於課程教學以及學生自學，可作為高等院校電子信息類本科、專科學生的“電子設計自動化(EDA)技術”課程教材，也可以作為“電路分析基礎”“電子電路基礎”“通信電子電路”等課程或相關實驗的輔導教材，還可以作為電子信息類專業工程技術人員的參考書。

崔巖松：京郵電大學電子工程學院教授，國家級電子信息實驗教學中心教學團隊。長期從事電子電路設計與EDA技術、多媒體通信與積體電路領域的教學和研究工作。先後開設“電路模擬與PCB設計”“模擬積體電路設計”“三維積體電路設計”等多門本科生及研究生課程。曾獲國家科學技術進步獎二等獎、中國通信學會科學技術獎一等獎、中國電子學會電子信息科學技術獎一等獎、北京市教學成果二等獎、北京市科技進步獎三等獎，並獲得北京市大學生電子設計競賽優秀輔導教師、全國高等學校創新創業教育工作突出者、大學生創新創業實踐教學先進工作者等榮譽稱號。已獲授權國家發明專利5項，出版教材3部。

本書是北京郵電大學崔巖松教授編寫的一部精品教材。這套書凝聚了Altium Designer等電路設計與模擬工具的精華。致力於打造一部可靠的電路設計工具圖書。適用於高等學校作為電路與電路板設計的教材，也適合電路工程師作為工具書。本書涉及的主題
? 常用的電子電路設計與模擬工具介紹
? 電子電路SPICE模擬描述與模型創建
? 基於Altium Designer 18.0的電子電路設計與模擬
? 基於ADS 2017的射頻電路設計與模擬
? 基於ModelSim 10.5的數字電路設計與模擬
? 基於Proteus VSM的控制電路設計與模擬
? 常用電子元器件特性及封裝
? 印製電路板基礎知識及材質、生產加工流程
? 元器件的原理圖符號和PCB封裝製作
? 電路原理圖繪製、模擬及檢查
? PCB佈局佈線設計規則及相關參數設置
? 電路信號完整性和電源信號完整性設計及模擬
本書的突出特點
? 介紹了電子設計自動化技術在類比電路、數字電路、射頻電路、單片機電路的應用
? 通過實際電路案例講解各模擬工具的使用
? 詳細描述原理圖和PCB的設計規則和設計步驟
? 針對高速電路設計的信號完整性和電源完整性進行系統的講解和模擬。適合作為普通高校電子設計自動化課程教材。
 

第一部分電路設計與模擬

第1章電路設計與模擬簡介

1.1緒論

1.2類比電路設計及模擬工具

1.2.1NI Multisim

1.2.2Cadence PSpice

1.2.3Synopsys HSpice

1.2.4MATLAB/Simulink

1.2.5Altium Designer

1.3數字電路設計及模擬工具

1.3.1ModelSim

1.3.2Quartus Prime

1.3.3Vivado

1.4射頻電路設計及模擬工具

1.4.1ADS

1.4.2HFSS

1.4.3CST

1.5控制電路設計及模擬工具

1.6電路板設計及模擬工具

1.6.1Altium Designer 

1.6.2Allegro PCB Designer

1.6.3PADS

習題1

第2章Spice模擬描述與模型

2.1電子電路Spice描述

2.1.1Spice模型及程式結構

2.1.2Spice程式相關命令

2.2電子元件及Spice模型

2.2.1基本元件

2.2.2電壓和電流源

2.2.3傳輸線

2.2.4二極管和電晶體

2.3從使用者資料中創建Spice模型

2.3.1Spice模型的建立方法

2.3.2運行Spice模型嚮導

習題2

第3章電子電路設計與模擬

3.1直流工作點分析

3.1.1建立新的直流工作點分析工程

3.1.2添加新的模擬庫

3.1.3構建直流分析電路

3.1.4設置直流工作點分析參數

3.1.5直流工作點模擬結果分析

3.2直流掃描分析

3.2.1打開前面的設計

3.2.2設置直流掃描分析參數

3.2.3直流掃描模擬結果分析

3.3交流小信號分析

3.3.1建立新的交流小信號分析工程

3.3.2構建交流小信號分析電路

3.3.3設置交流小信號分析參數

3.3.4交流小信號模擬結果分析

3.4瞬態分析

3.4.1建立新的瞬態分析工程

3.4.2構建瞬態分析電路

3.4.3設置瞬態分析參數

3.4.4瞬態模擬結果分析

3.5參數掃描分析

3.5.1打開前面的設計

3.5.2設置參數掃描分析參數

3.5.3參數掃描結果分析

3.6傅裡葉分析

3.6.1建立新的傅裡葉分析工程

3.6.2構建傅裡葉分析電路

3.6.3設置傅裡葉分析參數

3.6.4傅裡葉模擬結果分析

3.6.5修改電路參數重新執行傅裡葉分析

3.7噪聲分析

3.7.1建立新的噪聲分析工程

3.7.2構建噪聲分析電路

3.7.3設置噪聲分析參數

3.7.4噪聲模擬結果分析

3.8溫度分析

3.8.1建立新的溫度分析工程

3.8.2構建溫度分析電路

3.8.3設置溫度分析參數

3.8.4溫度模擬結果分析

3.9蒙特卡羅分析

3.9.1建立新的蒙特卡羅分析工程

3.9.2構建蒙特卡羅分析電路

3.9.3設置蒙特卡羅分析參數

3.9.4蒙特卡羅模擬結果分析

習題3

第4章射頻電路設計與模擬

4.1S參數模擬

4.1.1S參數的概念

4.1.2S參數在電路模擬中的應用

4.1.3S參數模擬面板與模擬控制器

4.1.4S參數模擬過程

4.1.5基本S參數模擬

4.1.6匹配電路設計

4.1.7參數優化

4.2諧波平衡法模擬

4.2.1諧波平衡法模擬基本原理及功能

4.2.2諧波平衡法模擬面板與模擬控制器

4.2.3諧波平衡法模擬的一般步驟

4.2.4單音信號HB模擬

4.2.5參數掃描

4.3功率分配器的設計與模擬

4.3.1功分器的基本原理

4.3.2等分型功分器

4.3.3等分型功分器設計實例

4.3.4比例型功分器設計

4.3.5Wilkinson功分器

4.3.6Wilkinson功分器設計

4.3.7電路模擬與優化

4.3.8版圖模擬

4.4印刷偶極子天線的設計與模擬

4.4.1印刷偶極子天線

4.4.2偶極子天線設計

4.4.3優化模擬

習題4

第二部分電路原理圖及PCB設計

第5章印製電路板設計基礎

5.1印製電路板基礎知識

5.1.1印製電路板的發展

5.1.2印製電路板的分類

5.2PCB材質及生產加工流程

5.2.1常用PCB結構及特點

5.2.2PCB生產加工流程

5.2.3PCB疊層定義

5.3常用電子元器件特性及封裝

5.3.1電阻元器件特性及封裝

5.3.2電容元器件特性及封裝

5.3.3電感元器件特性及封裝

5.3.4二極管元器件特性及封裝

5.3.5三極管元器件特性及封裝

5.4積體電路晶片封裝

5.5自訂元器件設計流程

習題5

第6章電路原理圖設計

6.1原理圖繪製流程

6.1.1原理圖設計規劃

6.1.2原理圖繪製環境參數設置

6.2原理圖元器件庫設計

6.2.1元器件原理圖符號術語

6.2.2為LM324器件創建原理圖符號封裝

6.2.3為XC2S300E6PQ208C器件創建原理圖符號封裝

6.2.4分配器件模型

6.2.5元器件主要參數功能

6.2.6使用供應商數據分配元器件參數

6.3原理圖繪製及檢查

6.3.1繪製原理圖

6.3.2添加設計圖紙

6.3.3放置原理圖符號

6.3.4連接原理圖符號

6.3.5檢查原理圖設計

6.4匯出原理圖至PCB

6.4.1設置導入PCB編輯器工程選項

6.4.2使用同步器將設計導入到PCB編輯器

6.4.3使用網表實現設計間資料交換

習題6

第7章印製電路板設計

7.1PCB設計流程及基本使用

7.1.1PCB層標籤

7.1.2PCB視圖查看命令

7.1.3自動平移

7.1.4顯示連接線

7.2PCB繪圖物件及繪圖環境參數

7.2.1電氣連接線

7.2.2普通線

7.2.3焊盤

7.2.4過孔

7.2.5弧線

7.2.6字串

7.2.7原點

7.2.8尺寸

7.2.9座標

7.2.10填充

7.2.11固體區

7.2.12多邊形覆銅

7.2.13禁止佈線物件

7.2.14捕獲嚮導

7.2.15PCB選項對話方塊參數設置

7.2.16柵格尺寸設置

7.2.17視圖配置

7.2.18PCB坐標系統的設置

7.2.19設置選項快速鍵

7.3PCB元器件封裝庫設計

7.3.1使用IPC Footprint Wizard創建元器件PCB封裝

7.3.2使用Component Wizard創建元器件PCB封裝

7.3.3使用IPC Footprints Batch Generator創建器件PCB封裝

7.3.4不規則焊盤和PCB封裝的繪製

7.3.5添加3D封裝描述

7.3.6檢査元器件PCB封裝

7.4PCB設計規則

7.4.1添加設計規則

7.4.2如何檢查規則

7.4.3AD中相關規則

7.5PCB佈局設計

7.5.1PCB板形狀和尺寸設置

7.5.2PCB佈局規則的設置

7.5.3PCB佈局原則

7.5.4PCB佈局中的其他操作

7.6PCB佈線設計

7.6.1交互佈線線寬和過孔大小設置

7.6.2交互佈線線寬和過孔大小規則設置

7.6.3處理交互佈線衝突

7.6.4其他交互佈線選項

7.6.5交互多佈線

7.6.6交互差分對佈線

7.6.7交互佈線長度對齊

7.6.8自動佈線

7.6.9佈線中淚滴的處理

7.6.10佈線阻抗控制

7.6.11設計中關鍵佈線策略

7.7PCB覆銅設計

7.8PCB設計檢查

7.9生成加工PCB相關檔

7.9.1生成輸出工作文件

7.9.2設置打印工作選項

7.9.3生成CAM檔

7.9.4生成料單檔

7.9.5生成光繪檔

7.9.6生成鑽孔檔

7.9.7生成貼片機檔

7.9.8生成PDF格式檔

7.9.9CAM編輯器

7.9.10生成3D視圖

習題7

附錄AAltium Designer 18.0快速鍵

A.1通用環境快速鍵

A.2通用編輯器快速鍵

A.3SCH/SCHLIB編輯器快速鍵

A.4PCB/PCBLIB編輯器快速鍵

附錄B設計實例原理圖

附錄C元器件及PCB絲印識別