编辑推荐
作者专业
从事电子设计的一线工程师和从事AltiumDesigner教学理论研究的名校教师联合编著,汇集多年PCB设计经验和应用技巧
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内容简介
《Altium Designer 14电路设计与仿真从入门到精通》以Altium的全新版本Altium Designer 14为平台,讲解了电路设计的方法和技巧,主要包括Altium Designer 14概述、原理图简介、原理图的环境设置、原理图的基础操作、原理图的高级应用、层次化原理图设计、电路仿真系统、PCB设计入门、PCB的高级编辑、电路板的后期制作、信号完整性分析、创建元件库及元件封装、可编程逻辑器件设计。为了体现Altium的高端分析功能,《Altium Designer 14电路设计与仿真从入门到精通》特意讲解了FPGA、VHDL编程等相关知识;最后通过各个方面的实例应用介绍,让读者在掌握电路绘图技术的基础上学会电路设计的一般方法和技巧。《Altium Designer 14电路设计与仿真从入门到精通》内容讲解详实,图文并茂,思路清晰。
随书光盘包含全书所有实例的源文件和操作过程录屏讲解动画,总时长达125分钟。
《Altium Designer 14电路设计与仿真从入门到精通》可以作为初学者的入门教材,也可以作为电路设计及相关行业工程技术人员及各院校相关专业师生的学习参考书。
内页插图
目录
第1章 Altium Designer 14概述
1.1 Altium Designer 14的主要特点
1.2 Altium Designer 14的运行环境
1.3 Altium Designer 14软件的安装和卸载
1.3.1 Altium Designer 14的安装
1.3.2 Altium Designer 14的汉化
1.3.3 Altium Designer 14的卸载
1.4 Altium电路板总体设计流程
第2章 原理图简介
2.1 Altium Designer 14的启动
2.2 Altium Designer 14的主窗口
2.2.1 菜单栏
2.2.2 工具栏
2.2.3 工作窗口
2.2.4 工作区面板
2.3 Altium Designer 14的文件管理系统
2.3.1 项目文件
2.3.2 自由文件
2.3.3 存盘文件
2.4 Altium Designer 14的开发环境
2.4.1 Altium Designer 14原理图开发环境
2.4.2 Altium Designer 14印制板电路开发环境
2.4.3 Altium Designer 14仿真编辑环境
2.4.4 Altium Designer 14 VHDL编辑环境
2.5 常用编辑器的启动
2.5.1 创建新的项目文件
2.5.2 原理图编辑器的启动
2.5.3 PCB编辑器的启动
2.5.4 不同编辑器之间的切换
2.6 原理图的组成
2.7 原理图编辑器的界面简介
2.7.1 主菜单栏
2.7.2 主工具栏
2.7.3 工作窗口和工作面板
2.8 原理图设计的一般流程
第3章 原理图的环境设置
3.1 原理图图纸设置
3.2 原理图工作环境设置
3.2.1 设置原理图的常规环境参数
3.2.2 设置图形编辑的环境参数
3.2.3 设置鼠标滚轮属性
3.2.4 设置编译器的环境参数
3.2.5 原理图的自动聚焦设置
3.2.6 元件自动缩放设置
3.2.7 原理图的网格设置
3.2.8 原理图的连线切割设置
3.2.9 电路板物理边框的设置(一)
3.2.10 电路板物理边框的设置(二)
3.2.11 设置Orcad的环境参数
3.3 使用图形工具绘图
3.3.1 Drawing工具条
3.3.2 绘制直线
3.3.3 绘制多边形
3.3.4 绘制椭圆弧
3.3.5 绘制矩形
3.3.6 绘制圆角矩形
3.3.7 绘制椭圆
3.3.8 绘制扇形
3.3.9 添加文本字符串
3.3.10 添加文本框
3.3.11 添加贝塞儿曲线
3.3.12 添加图形
第4章 原理图的基础操作
4.1 Altium Designer 14元器件库
4.1.1 ";库";面板
4.1.2 元器件的查找
4.1.3 元器件库的加载与卸载
4.2 元器件的放置和属性编辑
4.2.1 在原理图中放置元器件
4.2.2 编辑元器件属性
4.2.3 元器件的删除
4.2.4 元器件编号管理
4.2.5 回溯更新原理图元件标号
4.3 元器件位置的调整
4.3.1 元器件的选取和取消选取
4.3.2 元器件的移动
4.3.3 元器件的旋转
4.3.4 元器件的复制与粘贴
4.3.5 元器件的排列与对齐
4.4 绘制电路原理图
4.4.1 绘制原理图的工具
4.4.2 绘制导线和总线
4.4.3 放置电路节点
4.4.4 设置网络标号
4.4.5 放置电源和接地符号
4.4.6 放置输入输出端口
4.4.7 放置忽略ERC检查测试点
4.4.8 设置PCB布线标志
4.5 综合实例
4.5.1 绘制抽水机电路
4.5.2 绘制气流控制电路
4.5.3 绘制最小系统电路
4.5.4 绘制看门狗电路
第5章 原理图的高级应用
5.1 原理图中的常用操作
5.1.1 工作窗口的缩放
5.1.2 刷新原理图
5.1.3 工具栏和工作面板的打开/关闭
5.1.4 状态信息显示栏的打开/关闭
5.1.5 对象的复制/剪切和粘贴
5.1.6 查找与替换操作
5.2 工具的利用
5.2.1 自动分配元件标号
5.2.2 返回更新原理图元件标号
5.2.3 导入引脚数据
5.3 元件编号管理
5.4 元件的过滤
5.5 在原理图中添加PCB设计规则
5.5.1 在对象属性中添加设计规则
5.5.2 在原理图中放置PCB Layout标志
5.6 使用List与Navigator面板进行快速浏览
5.7 原理图的查错及编译
5.7.1 原理图的自动检测设置
5.7.2 原理图的编译
5.7.3 原理图的修正
5.8 综合实例——汽车多功能报警器电路
第6章 层次化原理图设计
6.1 层次电路原理图的基本概念
6.2 层次原理图的基本结构和组成
6.3 层次原理图的设计方法
6.3.1 自上而下的层次原理图设计
6.3.2 自下而上的层次原理图设计
6.4 层次原理图之间的切换
6.4.1 用Projects工作面板切换
6.4.2 用命令方式切换
6.5 层次设计表
6.6 层次原理图之间的切换
6.6.1 由顶层原理图中的方块电路图切换到相应的子原理图
6.6.2 由子原理图切换到顶层原理图
6.7 打印与报表输出
6.7.1 打印输出
6.7.2 网络报表
6.7.3 基于整个项目的网络表
6.7.4 基于单个原理图文件的网络表
6.7.5 生成元件报表
6.8 层次设计表
6.9 综合实例
6.9.1 自上而下绘制电路
6.9.2 自下而上绘制电路
第7章 电路仿真系统
7.1 电路仿真的基本概念
7.2 放置电源及仿真激励源
7.3 仿真分析的参数设置
7.3.1 通用参数的设置
7.3.2 仿真方式的具体参数设置
7.3.3 ";Operating Point Analysis";(工作点分析)
7.4 特殊仿真元器件的参数设置
7.4.1 节点电压初值
7.4.2 节点电压
7.4.3 仿真数学函数
7.4.4 实例——正弦函数和余弦函数
7.5 电路仿真的基本方法
7.6 综合实例
7.6.1 双稳态振荡器电路仿真
7.6.2 Filter电路仿真
7.6.3 数字电路分析
第8章 PCB设计入门
8.1 PCB编辑器的功能特点
8.2 PCB界面简介
8.2.1 菜单栏
8.2.2 主工具栏
8.3 新建PCB文件
8.3.1 利用PCB板向导创建PCB文件
8.3.2 利用菜单命令创建PCB文件
8.3.3 利用模板创建PCB文件
8.4 PCB的设计流程
8.5 电路板物理结构及环境参数设置
8.5.1 电路板物理边框的设置
8.5.2 电路板图纸的设置
8.5.3 电路板的层面设置
8.5.4 工作层面与颜色设置
8.5.5 PCB布线框的设置
8.5.6 ";参数选择";的设置
8.6 在PCB文件中导入原理图网络表信息
8.6.1 装载元件封装库
8.6.2 设置同步比较规则
8.6.3 导入网络报表
8.6.4 原理图与PCB图的同步更新
8.7 PCB视图操作管理
8.7.1 视图移动
8.7.2 视图的放大或缩小
8.7.3 整体显示
8.8 元件的手动布局
8.8.1 元件的对齐操作
8.8.2 元件说明文字的调整
8.8.3 元件间距的调整
8.8.4 移动元件到格点处
8.8.5 元件手动布局的具体步骤
8.9 综合实例——完整的PCB板电路
第9章 PCB的高级编辑
9.1 电路板的自动布线
9.1.1 设置PCB自动布线的规则
9.1.2 设置PCB自动布线的策略
9.1.3 电路板自动布线的操作过程
9.2 电路板的手动布线
9.2.1 拆除布线
9.2.2 手动布线
9.3 添加安装孔
9.4 覆铜和补泪滴
9.4.1 执行覆铜命令
9.4.2 设置覆铜属性
9.4.3 放置覆铜
9.4.4 补泪滴
9.5 3D效果图
9.6 网络密度分析
9.7 综合实例——看门狗电路板处理
第10章 电路板的后期制作
10.1 电路板的测量
10.1.1 测量电路板上两点间的距离
10.1.2 测量电路板上对象间的距离
10.1.3 测量电路板上导线的长度
10.2 DRC检查
10.2.1 在线DRC和批处理DRC
10.2.2 对未布线的PCB文件执行批处理DRC
10.2.3 对已布线完毕的PCB文件执行批处理DRC
10.3 电路板的报表输出
10.3.1 PCB图的网络表文件
10.3.2 PCB板信息报表
10.3.3 元器件报表
10.3.4 简单元器件报表
10.3.5 网络表状态报表
10.4 电路板的打印输出
10.4.1 打印PCB文件
10.4.2 打印报表文件
10.4.3 生成Gerber文件
10.5 操作实例——看门狗电路后期制作
10.5.1 设计规则检查(DRC)
10.5.2 生成电路板信息报表
10.5.3 元器件清单报表
10.5.4 网络状态报表
10.5.5 PCB图及报表的打印输出
第11章 信号完整性分析
11.1 信号完整性分析概述
11.1.1 信号完整性分析的概念
11.1.2 信号完整性分析工具
11.2 信号完整性分析规则设置
11.3 设定元件的信号完整性模型
11.3.1 在信号完整性分析之前设定元件的SI模型
11.3.2 在信号完整性分析过程中设定元件的SI模型
11.4 信号完整性分析器设置
11.5 综合实例——时钟电路
11.5.1 PCB信号完整性分析
11.5.2 PCB信号串扰分析
第12章 创建元件库及元件封装
12.1 创建原理图元件库
12.1.1 元件库面板
12.1.2 工具栏
12.1.3 设置库编辑器工作区参数
12.1.4 绘制库元件
12.1.5 绘制含有子部件的库元件
12.2 创建PCB元件库及封装
12.2.1 封装概述
12.2.2 常用封装介绍
12.2.3 新建封装的界面介绍
12.2.4 PCB库编辑器环境设置
12.2.5 用PCB向导创建PCB元件规则封装
12.2.6 手工创建PCB元件不规则封装
12.3 元件封装检错和元件封装库报表
12.4 创建一个新的含有多个部件的原理图元件
12.4.1 创建元件外形
12.4.2 创建一个新的部件
12.4.3 创建部件的另一个可视模型
12.4.4 设置元件的属性
12.4.5 从其他库中添加元件
12.4.6 复制多个元件
12.4.7 元件报告
12.4.8 库报告
12.4.9 元件规则检查器
12.5 综合实例——变压器的绘制及报告检查
12.5.1 绘制芯片CC14488
12.5.2 元器件报表
12.5.3 元器件库报表
12.5.4 元器件规则检查报表
第13章 可编程逻辑器件设计
13.1 可编程逻辑器件及其设计工具
13.2 PLD设计概述
13.3 VHDL应用设计实例
13.3.1 VHDL中的描述语句
13.3.2 创建FPGA工程
13.3.3 创建VHDL设计文件
13.3.4 创建电路原理图文件
13.3.5 顶层电路原理图的设计
13.3.6 创建VHDL测试文件
13.3.7 创建VHDL行为描述文件
13.3.8 FPGA工程的设置
13.3.9 FPGA工程的编译
前言/序言
探索PCB设计的无限可能:一本精炼的实践指南 在数字化浪潮席卷全球的今天,电子产品已渗透到我们生活的方方面面,从智能手机的掌上王国到家用电器的便捷生活,再到工业自动化精密控制,这一切都离不开精密的电路设计。而对于每一个渴望将奇思妙想转化为触手可及的电子设备的设计师、工程师、创客乃至学生而言,掌握一套强大而易用的电路设计与仿真工具至关重要。本书正是为满足这一需求而精心打造,它将带您踏上一段从零开始,深入理解并精通现代PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)设计流程的旅程,旨在赋能您独立完成复杂电子项目的硬件设计。 本书并非简单地罗列软件功能,而是将理论知识与实践操作深度融合,以一种循序渐进、由浅入深的方式,引领读者掌握从概念构思到成品验证的完整PCB设计体系。我们相信,真正的精通源于动手实践,因此,本书的核心理念在于“学以致用”。每一章节都围绕着实际的设计场景展开,通过详细的步骤讲解和贴近实际的案例分析,帮助您迅速建立起对电路设计各个环节的直观理解和操作信心。 零基础入门:构建坚实的理论基石 对于初学者而言,复杂的电路设计软件往往令人望而却步。本书的首要任务就是为您扫清这些障碍。我们将从最基础的电路原理知识讲起,以一种清晰易懂的方式介绍电子元件的基本特性、电路的基本构成以及信号的传播规律。这些看似基础的概念,却是后续所有高级设计的根基。我们不追求枯燥的理论堆砌,而是侧重于讲解这些原理如何体现在实际的电路设计中,以及它们对PCB布局布线的影响。 随后,我们将正式引入电路设计软件的操作界面和基本工作流程。您将学习如何创建新的项目,理解原理图设计的重要性,并掌握绘制高品质原理图的技巧。这包括如何准确选择和放置元件,如何建立元件库,以及如何使用各种工具绘制逻辑清晰、易于理解的电路连接。我们会详细介绍不同类型元件的电气符号和封装信息,帮助您建立起元件与实际硬件之间的联系。 从原理图到PCB:精湛的转化艺术 原理图是设计的蓝图,而PCB则是将蓝图变为现实的关键载体。本书将花费大量篇幅讲解如何将绘制好的原理图转化为实际的PCB布局。这一过程涉及众多细节,需要精细的操作和周密的考虑。您将学习如何设置PCB板的物理尺寸、层叠结构以及设计规则。 一个优秀的PCB布局,不仅关乎元件的合理摆放,更直接影响着信号的完整性、电源的稳定性以及散热的效率。我们将深入探讨各种元件布局的原则和技巧,例如如何处理高频元件、电源元件、信号接口元件以及散热需求大的元件。您将了解到如何根据元件的电气特性、功能分组以及信号流向来优化布局,以最大程度地减少信号干扰和提高整体性能。 而PCB布线,则是将元件之间的连接转化为导线的过程。本书将引导您掌握各种布线策略,包括单层、多层布线的技巧,以及如何处理差分信号、高速信号和电源线。我们将重点讲解布线规则的设置与应用,例如线宽、线距、过孔的合理选择,以及如何避免信号串扰、地弹和电源噪声。通过丰富的实例,您将学会如何根据不同的信号类型和频率要求,设计出高效、可靠的布线方案。 仿真验证:未雨绸缪的智慧保障 在电子产品设计的过程中,仅仅完成原理图和PCB布局布线是远远不够的。各种潜在的电气问题,例如信号完整性、电源完整性、热效应以及电磁兼容性(EMC)等,都可能导致产品在实际使用中出现性能下降甚至失效。本书将为您详细介绍如何利用先进的仿真工具,在设计早期就对这些关键问题进行预测和评估,从而大大降低后期返工的风险。 您将学习如何搭建仿真环境,设置仿真参数,并理解不同仿真类型(如瞬态仿真、频域仿真、信号完整性仿真、电源完整性仿真等)的适用场景。我们将通过具体的案例,演示如何分析仿真结果,识别潜在的设计缺陷,并给出相应的优化建议。例如,如何通过仿真评估高速信号的时序和抖动,如何分析电源轨的电压跌落和噪声,以及如何预测PCB板在高温环境下的散热表现。通过熟练运用仿真工具,您将能够更自信地验证您的设计,确保产品在各种工作条件下都能稳定可靠地运行。 高级技巧与实践:精益求精的进阶之路 当您掌握了基本的PCB设计流程后,本书还将引导您进入更高级的领域,解锁更强大的设计能力。我们将探讨一些在复杂项目设计中至关重要的议题,例如: 元件库的创建与管理: 学习如何从零开始创建自定义元件库,包括原理图符号、PCB封装以及SPICE模型,并掌握有效的元件库管理策略,提高设计效率和可维护性。 差分信号和高速信号的处理: 深入理解差分信号的传输原理,学习如何进行精确的阻抗匹配和长度匹配,以及如何处理高速信号的反射和串扰,确保信号的完整性。 电源完整性(PI)分析: 学习如何评估和优化电源分配网络(PDN)的性能,包括分析电压跌落、噪声耦合,并掌握使用去耦电容等技术来改善电源稳定性。 信号完整性(SI)分析: 深入研究信号传输中的各种失真现象,学习如何通过仿真和优化布线来确保信号的质量,满足高速通信的需求。 电磁兼容性(EMC)设计: 了解EMC的基本原理,学习如何在PCB设计阶段采取措施,减少电磁辐射和提高抗干扰能力,满足相关法规要求。 热仿真分析: 掌握如何进行PCB板的热仿真,评估元件的温升和整体散热性能,并学习如何通过优化布局和散热设计来解决发热问题。 生产制造的考量: 了解PCB制造工艺的流程和限制,学习如何根据制造要求优化设计,生成符合生产标准的 Gerber 文件和钻孔文件,确保顺利投产。 本书将通过这些高级内容的讲解,帮助您将PCB设计能力提升到新的高度,应对更具挑战性的项目需求。 实践驱动,案例丰富:让学习充满活力 理论的学习需要通过实践来巩固和升华。本书的每一章节都配有精心设计的实践案例,涵盖了从简单的LED闪烁电路到功能相对复杂的嵌入式系统主板的设计。这些案例不仅详细地展示了设计过程中的每一步操作,更融入了实际项目开发中遇到的常见问题和解决方案。 例如,在学习原理图绘制时,我们将以一个通用微控制器开发板的原理图为例,逐步讲解如何连接主控芯片、存储器、接口电路以及外围设备。在PCB布局布线章节,我们会以一个具体的无线通信模块为例,演示如何处理高频天线、射频电路以及高速数据线的布线。这些贴近实际的案例,将帮助您快速建立起“知其然,更知其所以然”的设计思维。 总结:通往卓越PCB设计的捷径 总而言之,本书的目标是成为您在PCB设计领域最得力的助手。它提供了一个系统性的学习路径,将理论知识、软件操作与实际项目经验融为一体。无论您是刚刚踏入电子设计领域的新手,还是希望提升专业技能的在职工程师,本书都能为您提供宝贵的指导和实用的工具。通过本书的学习,您将能够: 自信地独立完成复杂的PCB设计项目。 熟练掌握业界主流的电路设计与仿真工具。 深入理解PCB设计背后的原理和最佳实践。 有效预测和解决设计过程中可能出现的各种问题。 不断提升您的电子产品设计能力,创造更多可能。 翻开本书,开启您的PCB设计探索之旅,让您的电子梦想得以实现!