手把手帶你玩轉Altium Designer 23（簡體書）

Altium Designer是深受廣大電路設計工程師喜愛的一款電路設計輔助工具。本書對Altium Designer 23的功能進行了全面翔實的解讀，重點介紹了如何利用Altium Designer 23進行電路原理圖設計、印制電路板(PCB)設計、信號完整性分析以及混合信號仿真。 讀者通過閱讀本書不僅能了解Altium Designer 23的**功能，還能掌握EDA設計的通用流程和方法，最終能獨立完成電路設計。在項目實戰部分，本書列舉了三個實戰案例： 初級實戰案例實現了PWM 信號電機驅動電路板的設計； 中級實戰案例實現了ARM架構的嵌入式系統的雙面板設計； 高級實戰案例實現了SAMV71的四層電路板的設計。三個實戰案例從簡到繁，層層深入，引導讀者最終能獨立完成多層電路板的設計任務。 本書在Altium Designer 23的新功能的基礎上，為廣大電路設計工程師和EDA方向的學生提供了一個全方位的電路設計、分析和仿真的指南，對於掌握未來電路設計工具的新技術動向有比較明晰的解析和指引，起到了拋磚引玉的作用。 本書適合理工類大學電路專業的高年級本科生、立志從事電子電路計算機輔助設計方向研究的低年級研究生、對硬件電路技術感興趣的研發工程師等閱讀。

Altium Designer是深受廣大電路設計工程師喜愛的一款電路設計輔助工具，本書對Altium Designer 23的功能進行了全面翔實的解讀，重點介紹了如何利用Altium Designer 23進行電原理圖設計、印制電路板（PCB）設計、信號完整性分析以及混合信號的仿真。
讀者不僅能從本書中了解到Altium Design 23的最新功能，還能夠通過本書掌握EDA設計的通用流程和方法，讀完此書之後，能獨立完成電路設計。在項目實戰部分，為讀者列舉了三個實戰案例，初級的實戰案例實現了PWM 信號電機驅動電路板的設計，中級的實戰案例實現了ARM架構的嵌入式系統的雙面板設計，高級實戰案例實現了SAMV71 的四層電路板的設計。三個實戰案例從簡到繁，層層深入，引導讀者最終能獨立完成多層電路板的設計任務。
在Altium Design 23的新功能的基礎上，為廣大電路設計工程師和EDA方向的學生提供一個全方位的電路設計、分析和仿真的指南，對於未來電路設計工具的新技術動向，有了比較明晰的解析和指引，起到了拋磚引玉的作用。

本書以Altium Designer 23英文版為依托，介紹了利用Altium Designer 23進行電子電路設計的方法，利用豐富翔實的案例，將理論和實踐相結合，重點介紹Altium Designer 23的使用方法和技巧。在此基礎上，分別從初、中、高三個不同的層面展示了三個實戰案例，給出了具體的原理圖和PCB實現。全書用簡單通俗的語言對Altium Designer 23的功能做了闡述和拓展，力求做到淺顯易懂，便於操作。本書提供配套微課視頻，讀者掃描封底的文泉云盤防盜碼，再掃描相應章節中的二維碼，可以在線學習。

全書共分11章，主要內容介紹如下。

第1章以當前EDA的主流工具為全書的背景知識，介紹了EDA的發展史、EDA領域面臨的主要問題、EDA的發展方向，以及當前EDA的主流工具Mentor、Synopsys、Cadence等。

第2章為Altium簡介，重點介紹了Altium的發展歷程和主要產品線。對Altium Designer 23、Altium 365、Altium NEXUS等產品的主要功能做了概括性的描述，並以此為切入點，引出本書的重點Altium Designer 23。

第3 章對Altium Designer 23的新特點做了詳細的闡述，介紹了Altium Designer 23的安裝方式、授權管理和開發環境，還列舉了利用EDA進行電路設計所需要掌握的專業術語。

第4章對如何利用Altium Designer 23開發電路進行了全面而詳細的講解，介紹了電路設計的通用流程，從簡單原理圖入手，完成電路開發的第一步； 循序漸進地介紹了繪製PCB版圖的通用操作流程。

第5章介紹如何利用Altium Designer 23製作元器件庫，包括原理圖庫製作、PCB封裝庫製作和集成庫製作，涉及元器件封裝、電原理圖輸入、PCB布局、PCB布線、原理圖封裝庫、PCB封裝庫、集成庫等方面的知識。

第6章介紹如何利用Altium Designer 23進行信號完整性(SI)分析，包括設置設計規則和信號完整性模型的參數，對原理圖和PCB圖中的網絡進行信號完整性分析，配置用於網絡篩選分析的測試，對選定的網絡進行深度分析，信號線的終端和處理生成的波形，等等。

第7章介紹Altium Designer 23的仿真器以及如何利用仿真器實現電路仿真，從而驗證設計的正確性。

第8章介紹利用Altium Designer 23進行高速PCB設計時遇到的問題及注意事項。

第9章電路設計實戰案例選用微芯(Microchip)公司的PIC12F675作為主控單元，通過控制PIC12F675的通用接口，產生脈寬調制信號(PWM信號)。

第10章實戰演練案例選用意法半導體公司的STM32F030作為主控單元，控制帶有人機接口(HMI)的觸摸屏、排熱風扇和電磁閥等外部接口。與此同時，輸出一個PWM信號，實現外部電動機的控制。

第11章實戰演練案例選用微芯公司的SAMV71作為主控單元，利用其豐富多樣的外設和接口，構建起SAMV71的仿真開發系統。系統帶有以太網接口、高速USB接口、MediaLB接口等，可以作為SAMV71的評估開發板使用。

後記作為全書的結尾部分，對全書的創作過程做了總結。

由於筆者水平有限，加之項目時間周期比較短，成書之時難免會有疏漏，敬請各位讀者多提寶貴意見和建議。感謝熱心讀者撥冗閱讀全書，希望此書能在今後的EDA電路設計生涯中助您一臂之力。

陳之炎
2023年8月

基礎概念篇

第1章當前EDA的主流工具

1.1EDA的發展史

1.2EDA領域面臨的主要問題

1.3EDA的發展方向

1.4EDA的主流工具

1.4.1Altium Designer 簡介

1.4.2Mentor簡介

1.4.3Synopsys 簡介

1.4.4Cadence簡介

第2章Altium簡介

2.1Altium的前世今生

2.1.1Altium的起源

2.1.2Altium的發展歷程

2.2Altium 的主要產品線

2.3Altium Designer

2.3.1Altium Designer 23簡介

2.3.2Altium Designer 23的主要功能

2.4Altium 365

2.4.1Altium 365簡介

2.4.2Altium 365 工作區

2.4.3全球數據共享

2.4.4ECAD/MCAD協同設計

2.4.5面向未來的協作平臺

2.5Altium NEXUS

2.5.1使用相互連通的工作區進行設計

2.5.2Altium NEXUS屬性

2.5.3Altium NEXUS功能實現

第3章Altium Designer 23概述

3.1Altium Designer 23的新功能

3.2Altium Designer 23的安裝

3.2.1運行Altium Designer 23的系統要求

3.2.2安裝Altium Designer 23

3.2.3離線安裝Altium Designer 23

3.3Altium Designer 23的授權管理

3.3.1許可證類型

3.3.2許可證的獲取、選擇和配置

3.3.3基於瀏覽器的許可證管理

3.4熟悉Altium Designer 23 開發環境

3.4.1主菜單

3.4.2活躍工具欄

3.4.3快速訪問工具欄

3.4.4狀態欄

3.4.5打開文檔和活躍文檔

3.4.6配置對話框

3.4.7項目和文件導航欄

3.4.8面板

3.4.9顯示提示信息

3.4.10許可證授權

3.4.11軟件擴展和更新

3.4.12獲取幫助信息

3.5Altium Designer 23 設計術語表

設計入門篇

第4章電路設計指南

4.1電路設計通用流程

4.2電原理圖的創建和設計

4.2.1創建新項目

4.2.2添加原理圖

4.2.3設置文檔屬性選項

4.2.4訪問元器件

4.2.5搜索元器件

4.2.6放置穩壓器元器件

4.2.7原理圖連線

4.2.8設置項目選項和動態編譯

4.2.9檢查原理圖的電氣特性

4.2.10項目驗證和錯誤檢查

4.3PCB版圖設計

4.3.1創建新的PCB文件

4.3.2設置PCB的形狀和位置

4.3.3設置默認屬性值

4.3.4遷移設計

4.3.5配置層的顯示方式

4.3.6柵格設置

4.3.7設置設計規則

4.3.8元器件定位和放置

4.3.9交互式布線

4.4PCB設計驗證

4.4.1配置違規顯示方式

4.4.2配置規則檢查器

4.4.3運行DRC

4.4.4定位錯誤

4.5項目輸出

4.5.1輸出文檔種類

4.5.2獨立的輸出作業文件

4.5.3處理Gerber文件

4.5.4配置生成驗證報告

4.5.5配置物料清單

4.5.6輸出物料清單

4.6項目發布

4.7項目歷史記錄

4.8在Web瀏覽器中查看設計信息

4.9文件批注

4.10項目共享

第5章利用Altium Designer 23製作元器件庫

5.1原理圖庫製作

5.1.1準備階段

5.1.2創建電原理圖符號

5.1.3編輯原理圖符號

5.1.4配置引腳屬性

5.1.5利用原理圖庫面板創建原理圖符號

5.1.6定義符號屬性

5.1.7原理圖符號生成工具

5.2PCB封裝庫製作

5.2.1手動創建元器件封裝

5.2.2利用IPC兼容封裝向導創建元器件PCB封裝

5.2.3利用IPC 封裝批處理生成器創建元器件封裝

5.2.4利用封裝向導創建元器件封裝

5.2.5創建異形元器件封裝

5.2.6位號和批注字符串

5.2.7驗證元器件的封裝

5.2.8更新PCB封裝

5.2.9將創建好的PCB封裝發布到服務器上

5.3集成庫的製作

5.3.1集成庫的優點

5.3.2創建集成庫

5.3.3根據項目文件創建集成庫包IntLib

5.3.4修改集成庫

5.3.5集成庫反編譯

仿真分析進階篇

第6章信號完整性分析

6.1信號完整性概述

6.1.1對只有原理圖的項目運行信號進行完整性分析

6.1.2對項目的PCB文檔運行信號進行完整性分析

6.2前期準備工作

6.2.1使用模型分配對話框添加SI模型

6.2.2使用模型分配對話框修改元器件模型

6.2.3保存模型

6.2.4手動為元器件添加信號完整性模型

6.2.5設置被動器件

6.2.6設置集成電路

6.2.7導入IBIS文件

6.2.8編輯引腳模型

6.3原理圖中的信號完整性設計規則

6.4信號激勵設計規則

6.5PCB的信號完整性設計規則

6.6配置SI設置選項

6.7單原理圖模式下的信號完整性設置選項

6.7.1使用信號完整性面板

6.7.2查看篩選結果

6.7.3選項設置

6.7.4設置公差

6.8選定待分析的網絡

6.8.1選擇待分析的網絡

6.8.2設置被干擾源網絡和干擾源網絡

6.8.3設置雙向引腳的方向

6.8.4編輯緩衝區

6.8.5終端

6.8.6在原理圖上放置終端

6.9運行信號完整性分析

6.10波形分析窗口

第7章混合信號仿真

7.1Spice 仿真簡介

7.2信號源

7.3通用仿真流程

7.3.1準備工作

7.3.2運行全部分析

7.3.3仿真結果測量

7.4仿真原理圖設計

7.4.1仿真儀表板

7.4.2仿真所需的必要條件

7.4.3原理圖中元器件的選取

7.4.4為原理圖中的元器件添加仿真模型

7.5運行仿真

7.6結果顯示和分析

7.7使用繪圖

7.8Spice網表

第8章高速電路板設計

8.1高速數字系統設計

8.2高速PCB堆疊設計和阻抗計算

8.2.1PCB材料選擇、層數目和板材厚度

8.2.2電氣系統中的傳輸線損耗

8.2.3不同射頻PCB材料的比較

8.2.4高速PCB的阻抗控制

8.3高速PCB設計注意事項

實戰演練篇

第9章PWM信號電機驅動

9.1繪製原理圖

9.2繪製PCB版圖

9.3PCB設計驗證

9.4項目輸出

9.5項目發布

第10章STM32單片機控制系統

10.1繪製原理圖

10.2繪製PCB版圖

10.3PCB設計驗證

10.4項目輸出

10.5項目發布

第11章SAMV71仿真開發板

11.1繪製原理圖

11.2繪製PCB版圖

11.3PCB設計驗證

11.4項目輸出

11.5項目發布

後記

附錄PCB通用設計規則

參考文獻