【电赛新兵训练营 】电子工程训练基础知识讲座_第5课时_Altium Designer简介

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查看: 36214回复: 122 发表于 2020-4-8 09:52:40   只看该作者
Altium Designer (简称AD)是原Protel软件开发商Altium公司推出的电路设计自动化 EDA(Electronic Design Automation)软件。优点是入门容易,用户广泛,器件库丰富。

本节将讲解以下内容:
(1)Altium Designer的主要版本。
(2)AD18的工程结构。
(3)PCB工程中的文件。
(4)基于AD18的电路板设计流程。

1、Atium Designer的主要版本
Protel 99SE是当年普及率最高的版本,至今仍有用户使用。Protel DXP 2004对操作界面改版,变为较现代化的软件界面。在Altium Desiger 6中引入3D视图,可以更直观的感受设计的电路板效果。Altium Desiger 17(以下简称AD17)新增了非常有用的动态布线功能。而Altium Desiger 18(以下简称AD18)改进了布线速度、大幅度的改组了菜单和操作界面。
首先讲解一下AD17的重大更新:Active Route 动态布线。如图1左所示,在以往对于BAG封装引脚这种总线性质的连线,需要手工一根一根布线,不仅繁琐,而且布线效果也不能保证。如图1右所示,Active Route布线仅需手工画出布线大致路径(红色粗线),然后软件会自动完成高质量的总线连线。

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图1 Active Route 动态布线

AD软件几乎每年都有更新,而前面只提到了AD的几个重要版本,对重要版本的定义应该是更换软件的收益明显大于成本(包括学习的时间成本)。AD17在使用上与之前版本几乎没有差别,而Active Route功能使其具备了更新价值。虽然AD18在软件操作上与之前版本有巨大差异,但是AD18在多项功能的速度方面比AD17有重大改进,所以也是值得更新的重要版本。
如图2所示为AD中4类高耗时进程的速度对比。分别是编译设计(Compiling Design)、3D渲染(NATIVE 3D Rendering)、铺铜(Shelved Copper Region)、各种分析检查(Copper Region Analysis / Ground & Net Analysis / Online DRC/Copper Region Repour),可以看出AD18比AD17的速度要快得多。

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图2 AD17和AD18的速度对比

2、AD18的工程
AD18相比低版本的AD不仅配色风格改变,菜单和默认功能也发生了巨大改变。AD18的工程已简化为只有三种:PCB工程、多电路板工程(Multi-board Design Project)、集成库工程(Integrated Library)。

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图3 AD18的工程种类

PCB工程就是正常设计电路板原理图和PCB的工程;集成库工程用于生成元件的原理图符号库封装库;而多电路板工程则用于有物理拼接或装配关系的电路板设计。以往在没有专门的多电路板工程时,我们是事前依靠测量与计算来实现事后两个电路板直接的精确连接以及外壳装配,这存在较大的错误概率。如图4所示的多电路板工程则可以在设计时就直接精确实现拼接、装配以及查验。

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图4 Multi-board工程示意图

3、PCB工程中的文件
所以如图5所示,为AD18的 Projects工程目录。一个普通PCB工程应该有原理图、PCB图和封装库,而封装库又可细分为三种类型。所以PCB工程中可能包括五种类型的文件,分别是:
(1)原理图文件(后缀名SchDoc)。
(2)PCB文件(后缀名PcbDoc)。
(3)同时包含原理图符号和PCB封装的集成库(后缀名Intlib)。
(4)只有PCB封装的PCB库(后缀名Pcblib)。
(5)只有原理图符号的原理图库(后缀名Schlib)。

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图5 PCB工程的文件结构

3.1 原理图文件
如图6所示为原理图文件的显示窗口,用于编辑电路的原理图。同一PCB工程的原理图可以有多个,用于模块化设计,这就是后面会单独讲解的多原理图工程;也可以像图?那样,在一个原理图上人为虚线分割模块。

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图6 原理图文件窗口

3.2 PCB文件
如图7所示为PCB文件的显示窗口,不同颜色的线表示不同图层,例如:红色表示顶层走线;蓝色表示底层走线;黄色表示顶部的丝印层;紫色斜线阴影方块则代表3D模型。

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图7 PCB文件窗口

Altium Desiger 6以后的版本都支持3D模式,在PCB窗口中按键盘2/3就能切换2D/3D显示。如图8所示,如果元件是关联了精确3D模型的话,就能得到接近实物电路板的3D效果。

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图8 PCB文件的3D显示效果

3.3 库文件
集成库文件一般是下载的成品元件库,例如AD自带的Miscellaneous Devices.IntLib和Miscellaneous Connectors.IntLib。如图9所示,集成库文件可以直接加载使用(Install Library),或者是“解压缩”(Extract Sources)为Schlib和PcbLib文件再对其进行编辑,

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图9 集成库文件的导入或“解压缩”

如图10所示,双击SchLib文件可以对原理图符号库进行编辑,图示为该库默认显示(最近一次编辑)的一个6引脚自锁双刀双掷开关的原理图符号。

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图10 默认最后一次编辑的原理图符号元件

如图11所示,点击导航窗格的SCH Library可以激活原理图符号库的操作界面。

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图11 导航窗口中的原理图库

如图12所示,一个原理图库中,可以包含很多元件的原理图符号。

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图12 原理图库导航界面

图13展示了一个典型的74系列芯片的原理图符号,标明了信号的方向和信号的名称。引脚的顺序未必是按顺序均匀排列,而是可以根据信号的种类特点来安排。

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图13 74HC138的原理图符号

图14所示的原理图符号是一个步进电机,完全根据元件的外形特点来绘制原理图符号外观,这是一个典型的用户自行绘制元件,有助于在将来原理图绘制中直观展示元件的属性。

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图14 4相5线步进电机的原理图符号

如图15所示,双击PcbLib文件可以激活PCB库,点击下方的PCB Library可以切换到PCB库导航编辑界面。

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图15 激活激活PCB库

在如图16所示的PCB库中,展示了0.36寸4位共阴数码管的PCB封装图,紫色斜线块代表它有3D模型。

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图16数码管的PCB封装图

点击键盘数字3,切换得到如图17所示数码管的3D模型。

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图17数码管的3D模型图


4、基于AD18的电路板设计流程
前面对PCB工程文件进行了简要介绍,那么基于AD18的电路板设计流程将分以下步骤:

(1)建立工程、准备库文件:
a)        新建PCB工程。
b)        新建原理图文件,并加入工程。
c)        导入或新建原理图库文件,并加入工程。
d)        绘制或添加完善原理图库,确保所有元件均有对应的原理图符号。
e)        导入或新建PCB库文件,并加入工程。
f)        绘制或添加完善PCB库,确保所有原理图符号均添加有对应的PCB封装。
g)        有条件应加入3D封装。

(2)绘制原理图:
a)        将全部元件原理图符号添加进原理图。
b)        调整元件位置。
c)        电气连线。
d)        添加标注说明。
e)        编译原理图,并修改错误。
f)        输出(打印)PDF文件进一步检查原理图。

(3)绘制PCB电路板:
a)        新建PCB文件并添加进工程。
b)        按原理图自动导入元件至PCB文件。
c)        电路板布局、调整元件位置。
d)        电路板布线。
e)        PCB后续操作。
f)        Design Rules Check( DRC )。
g)        1:1比例打印输出,核对引脚尺寸。
h)        PCB提交打样和焊接。

在后续的教程中,我们将分别对详细设计步骤进行讲解。

5、本课小结
对于讲解任何专业软件来说,穷举其功能都是不现实的,更何况软件版本的改变都可能带来具体操作步骤的不同。本教程原则是:
(1)让读者知道AD可以实现的“基本”功能(见过猪跑),
(2)第二是让读者知道入门所需要掌握的必要知识点(哪块肉必须吃)。
至于熟练使用AD,以及使用AD中遇到的各种无名肿痛,始终是要靠读者通过不断自学和搜索答案自行解决的。




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滴!第五期打卡!

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AD学习操作很重要

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AD使用学起来不难啊~

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细节内容讲解的太到位了,学习了好多内容呀,万用表冲鸭

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发表于 2020-4-8 09:58:48   只看该作者
前排,打卡,顺便期待后续课程:lol

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一直想学的AD来了,感谢!

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受益匪浅!

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打卡  005

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精华、精髓:lol:lol

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发表于 2020-4-8 10:03:27   只看该作者
可以可以,我还是用的AD16

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打卡少年不请自来(〜 ̄▽ ̄)〜

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打卡打卡

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我又来学习打卡了

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签到5,感谢分享

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好好学习,天天向上

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开始讲软件了嗷!

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发表于 2020-4-8 10:21:28   只看该作者
经过学习后,对AD使用变得更为熟悉了
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