Altium Designer在電子設計中的應用

江敏

摘要：在電子設計中，需要硬件和軟件的配合使用，才能取得比較理想的成果。傳統(tǒng)式的萬用板焊接已經跟不上復雜系統(tǒng)的設計要求。對于復雜電路的設計，采用Altium Designer仿真軟件進行電路設計，不但能保證電路設計的理論正確性，還能1：1導出PCB制作出實際元器件又寸的電路板，從而提高了電路焊接的效率以及電路設計的正確率。文章以Altium Designer6對單片機流水燈的電路進行設計為例，說明其在電子設計中的應用。通過實踐證明，利用Altium Designer進行電路仿真設計，不但能提高學生學習的興趣，而且能達到使學生主動學習的目的。

關鍵詞：Altium Designer；電路；興趣

隨著社會的發(fā)展，電子產品更新迭代的周期越來越短。如何在學校培養(yǎng)出適應社會發(fā)展需要的人才，成為高校教育的研究熱點。電子設計競賽綜合考察了學生的知識水平和實踐動手能力，設計難度和要求都比較大。傳統(tǒng)的萬用板焊接電路已經不能滿足復雜電路的設計要求，因此，借助電子設計自動化（Electronics Design Automation，EDA）技術成為了大家設計電路的主要技術目標，Altium Designer是Altium推出的一體化電子產品開發(fā)系統(tǒng)，其功能強大、操作簡單，把原理圖設計、PCB繪制編輯、電路仿真、拓撲自動布線、信號完整性分析和設計輸出等融合在一起[1]，已經成為國內電子設計者的首選軟件。

下面介紹如何利用Altium Designer 6對單片機流水燈進行電路原理圖設計、PCB板繪制設計以及1：1參數設置打印出PCB版圖效果圖。

1 設計實例

1.1 電路原理圖（見圖1）設計步驟

（1）打開Altium Designer 6軟件，打開菜單欄處文件（F）新建工程、原理圖、PCB，并將它們統(tǒng)一保存在相應的文件夾里面并命名（最好采用英文路徑以及英文名稱）。

（2）在原理圖界面中，放置元器件。元器件在相應的庫里面查找，對于庫里面沒有的元器件，可以自己繪制元器件的原理圖以及封裝，然后再添加到庫中。具體操作：在庫中選中Libraries，安裝需要安裝的Schematic Libraries（*.SCHLIB）和對應的Protel Footprint Library（*.PCBLIB）的庫文件分別進行添加安裝。放置元器件的基本原則是按照信號的流向方向放置，從左到右，或者從上到下；先放置核心元器件，再放置其他外圍元器件，并設置元件屬性[2]。

（3）元器件之間的電氣連接。元器件之間的電氣連接，可用導線將有電氣連接的引腳相連（注意引腳連線端一定是有電氣特性的一端）。對于電路系統(tǒng)復雜的電路，可采用放置總線、總線入口以及網絡標簽的形式（通常采用Tab鍵可以快速地對網絡標簽重命名）進行電氣連接。

（4）元器件命名。從庫里放置的元器件默認的標號是加問號（比如R？、C？等），而在導入PCB時要求元器件標號必須唯一（否則系統(tǒng)將報錯）。因此需要修改元器件標號，可以采用手動修改；而對于元器件多且電路復雜的設計通常采用注解、復位標號、靜態(tài)注釋等進行一次性修改元器件標號。

（5）放置忽略ERC檢查點。忽略ERC檢查本身不具備任何電氣特性，主要用于檢查原理圖。Protel升級后，在菜單欄中就沒有了ERC。實際工作中，電氣檢查分為了在線電氣檢查和批次電氣檢查。在線電氣檢查中，元件器引腳上的波浪線就表示引腳的電氣有問題；批次電氣檢查是在編譯的時候，對原理圖進行批次檢查，若原理圖有問題就會給出錯誤與警告的信息[3]。

1.2 PCB版圖（見圖2）設計步驟

（1）在電路原理圖的界面，選擇菜單欄中的設計Update PCB Document PCBl.PcbDoc，將原理圖導入PCB進行PCB版圖設計，并對檢查有錯的元件進行修改，直至全部正確為止。

（2）對PCB版圖的修改。在設計欄中可以對板子形狀重新定義；規(guī)則中可以對線的寬度、電氣約束大小進行重新定義等；板參數選項中通常對板選項的度量單位進行修改（通常將英制單位Imperial改為公制單位Metric），為了便于觀察，通常對可視化柵格標記由Lines改為Dots。

（3）按照信號流的方向對元器件布局布線，且先布局布線核心元件，再布局布線外圍元件。布線可采用自動布線和手動布線[4]。

（4）打印參數設置。在頁面設置中，對縮放比例（通常選擇Scaled Print并設置刻度為1）進行設置，對顏色設置為Mono（黑色），然后在高級設置中選中需要打印的層（比如Bottom Layer，Top Layer等），并勾選孔洞Holes，以及在PCB Printout Properties設置為黑色。單片機流水燈打印效果圖如圖3所示。

（5）常用的技巧。在設計中通常采用Ctrl+M快捷鍵對元器件的位置距離進行測量；小鍵盤上的*可以快速地切換電氣層，且在交互布局中，自動添加過孔；Ctrl+PgUp，Ctrl+PgDn快捷鍵對選中的區(qū)域進行放大或縮小等[5]。

除此之外，還可對PCB版圖焊盤大小、補淚滴、多邊形敷銅等操作[6]，由于篇幅的原因，這里不再一一敘述。

2 結語

本文以單片機流水燈在Altium Designer 6中的設計為例，分析了其電路原理圖和PCB版圖的設計過程以及1：1打印設置步驟。筆者認為，本文對于入門電子設計有一定的幫助作用，并能提高學生動手實踐性以及學習的主動性和興趣。

[參考文獻]

[1]李迎迎.射頻功率放大器的研究[D].新鄉(xiāng)：河南師范大學，2011.

[2]宮占霞，吳瓊，張曉亞.ProtelDXP2004軟件在EDA課程教學中的應用[J].電子世界，2017（20）：85-86.

[3]代顯智.Multisim在鎖定放大器教學中的應用[J].電子世界，2016（14）：8-9.

[4]牛耀國，朱朝霞，芮新芳.Altium Designer軟件在印刷電路板設計中的應用[J].電子科技，2011（24）：128-130.

[5]沈培鋒，張德偉.Altium Designer軟件使用技巧及常見問題探討[J].實驗室研究與探索，2016（35）：135-138.

[6]莊延良.AltiumDesigner在電路設計中的應用[J].電子世界，2017（6）：74.