Altium Designer18电路板设计入门与提高实战

随着电子产品规模的扩大和集成度的提高，对 PCB 设计的要求也越来越高。面对结构
精巧、功能复杂的电子产品设计，人们总是希望提高设计效率、缩短设计周期，同时还要从
信号传输、电源供应、电磁兼容等几个方面提高 PCB 性能，以保证系统可以稳定可靠地工
作。Altium Designer 作为主流的 EDA 工具，在高速、高密度 PCB 的设计和分析方面提供了
一系列解决方案，帮助用户提高效率，保障产品性能。Altium Designer 不但继承了 Protel 系
列软件板级设计上的易学易用性，功能上的层次化原理图设计，高效的 PCB 交互式布线器，
在线规则检查，全新的、更人性化的视图功能，强大的设计复用能力，方便快捷的加工文件
输出功能，而且还提供了丰富的、提高设计效率的新功能。
Altium Designer 18 显著地提高了用户体验和设计效率，利用极具现代感的用户界
面使设计流程流线化，同时实现了紧凑的性能优化。Altium Designer 18 将 64 位体系结
构和多线程结合，在 PCB 设计中实现了更高的稳定性、更快的速度和更强的功能。互
连的多板装配，时尚的用户界面体验，强大的 PCB 设计，快速、高质量的布线，实时
的 BOM 管理和简化的 PCB 文档处理流程，都体现了软件的现代感和对用户使用体验
的考虑。
本书以 Altium Designer 18 为平台，介绍电路原理图设计、印制电路板设计和电路仿真
等方面的内容。全书共 10 章：第 1 章介绍 Altium Designer 的相关知识和软件安装方法；第
2 章根据原理图编辑的一般流程介绍原理图设计的操作方法；第 3 章针对复杂电路设计介绍
层次化原理图的绘制方法，并根据实际应用介绍原理图绘制的后期处理；第 4 章介绍原理图
常用的几类元器件绘制方法及其元器件库的使用；第 5 章和第 6 章介绍 PCB 设计基础、自
动布线设计 PCB 和手动修改 PCB；第 7 章介绍 PCB 布线技巧、PCB 编辑技巧、Altium Designer 
18 与 Protel 99 SE 同类库文件的转换、PCB 设计的后期处理和 Altium Designer 软件的使用技
巧；第 8 章介绍创建元器件封装和集成库的方法；第 9 章介绍 Altium Designer 的电路仿真系
统；第 10 章是原理图与电路板综合设计实战，对电路板设计的多个实例进行讲解，通过实
例总结了原理图和电路板设计的多个知识点。
本书由浅入深，突出重点，可帮助读者掌握 PCB 设计技巧并加以灵活运用；采用结合
实例的方法，打破程式化的讲解思路，利于理解；注重软件基础知识与基础操作的讲解，
由浅入深，逐步提高，对原理图与 PCB 图绘制中的常用操作与使用方法进行了重点讲解；
通过笔者对软件使用经验的总结，帮助读者将掌握的软件使用技巧灵活地运用到工程实践
当中。
本书编者均来自东北石油大学秦皇岛分校。第 1 章由李红霞编写，第 2 章由刘彦昌编
写，第 3 章由陈雷编写，第 4 章由贾茉编写，第 5 章和第 8 章由李占友编写，第 6 章、第9 章和附录 A 由原大明编写，第 7 章 7.1 节～7.4 节由高静编写，第 7 章 7.5 节～7.8 节和
第 10 章由张利国编写，全书由张利国统稿。本书在编写过程中得到了来自学校、同事和
亲友等多方面的大力支持与帮助，在此一并表示感谢。由于时间仓促，加之编者水平有限，
书中难免有不妥之处，恳请读者批评指正。

本书以Altium Designer 18 为平台，打破程式化的讲解思路，结合实例，重点讲述原理图设计、印制电路板（PCB）设计、集成库生成、电路仿真系统和综合设计实战，既包括适合初学者学习的基础操作，也包括适合进阶提高者的绘制技巧和编辑技巧。

张利国，男，东北石油大学副教授，主持或参与多项研究项目，如电路板设计技能培养模式在职业教育中实施与研究，电路板设计软件Protel的教学改革与实践，EDA仿真软件在电子技术教学中的应用研究等；出版《轻松学会Altium Designer电路板设计》，《Protel 入门与实战108例》，《Protel 电路板设计入门与应用实例》，《Protel 电路板设计技能实训》等多部著作。

第1章 Altium Designer概述 1 
1.1 Altium Designer简介 1 
1.1.1 Altium Designer 的发展 1 
1.1.2 Altium Designer的主要功能 2 
1.1.3 Altium Designer 18的功能改进 3 
1.2 Altium Designer 18的安装 4 
1.2.1 Altium Designer 18的安装 4 
1.2.2 Altium Designer 18的激活 5 
第2章 原理图设计 8 
2.1 原理图设计准备 8 
2.1.1 新工作空间和项目 8 
2.1.2 创建原理图文件 11 
2.1.3 文件保存提示 11 
2.2 原理图工作环境设置 12 
2.2.1 工作环境设置选项 13 
2.2.2 图形编辑环境参数设置 15 
2.2.3 原理图图样参数设置 18 
2.3 原理图绘图环境介绍 21 
2.3.1 主菜单 21 
2.3.2 主工具栏 23 
2.3.3 工作面板 23 
2.3.4 原理图视图操作 24 
2.4 元器件的查找与放置 25 
2.4.1 加载元器件库 25 
2.4.2 元器件的查找 27 
2.4.3 元器件的放置 28 
2.4.4 元器件属性设置 29 
2.5 原理图的绘制 32 
2.5.1 导线的绘制 32 
2.5.2 放置电源/接地符号 34 
2.5.3 网络标号的放置 35 
2.5.4 总线与总线分支的绘制 36 
2.5.5 绘制I/O端口 38 
2.5.6 放置忽略ERC测试点 39 
2.6 原理图对象编辑 40 
2.6.1 对象的选取 40 
2.6.2 移动对象 42 
2.6.3 对象的复制、剪切、粘贴和删除操作 43 
2.6.4 元器件的阵列粘贴 44 
2.6.5 元器件的对齐 46 
2.6.6 对象属性整体编辑 47 
2.7 原理图绘图工具的使用 49 
2.7.1 绘图工具栏 49 
2.7.2 绘制直线 50 
2.7.3 绘制多边形和圆弧 51 
2.7.4 绘制直角矩形和圆角矩形 52 
2.7.5 放置文本和文本框 53 
2.7.6 绘制圆与椭圆 54 
第3章 原理图设计进阶 56 
3.1 层次化原理图设计 56 
3.1.1 层次化原理图介绍 56 
3.1.2 自上而下的层次化原理图设计 57 
3.1.3 自下而上的层次化原理图设计 61 
3.1.4 层次化原理图之间的切换 62 
3.2 原理图的后期处理 63 
3.2.1 文本的查找与替换 63 
3.2.2 元器件编号管理 64 
3.2.3 原理图电气检测与编译 69 
3.2.4 元器件的过滤 71 
3.2.5 封装管理器的使用 74 
3.2.6 自动生成元器件库 78 
3.2.7 原理图中添加PCB设计规则 78 
3.2.8 由覆盖区指示器创建网络类 80 
3.2.9 创建组合体（Union）和通用电路片段 82 
3.2.10 生成原理图报表 84 
3.2.11 打印输出原理图 89 
第4章 绘制原理图元器件 92 
4.1 原理图元器件库 92 
4.1.1 启动元器件库编辑器 92 
4.1.2 元器件库编辑管理器 92 
4.1.3 元器件库编辑器工具 95 
4.2 绘制简单元器件 96 
4.2.1 新建一个元器件符号 96 
4.2.2 添加元器件符号模型 100 
4.2.3 添加元器件参数 105 
4.3 绘制含有多个部件的元器件 107 
4.3.1 分部分绘制元器件 107 
4.3.2 绘制元器件的一个部分 107 
4.3.3 新建元器件另一部件 108 
4.3.4 元器件属性设置 109 
4.3.5 原理图的同步更新 109 
第5章 印制电路板设计环境 110 
5.1 PCB设计基础 110 
5.1.1 PCB的种类与结构 110 
5.1.2 元器件封装概述 112 
5.1.3 PCB设计流程 114 
5.2 规划PCB和设置环境参数 116 
5.2.1 电路板的规划 116 
5.2.2 PCB界面介绍 118 
5.2.3 PCB板层介绍 122 
5.2.4 设置板层 123 
5.2.5 设置工作层面与颜色 125 
5.2.6 设置PCB栅格 126 
5.3 设置PCB编辑环境 128 
5.3.1 设置常规参数 129 
5.3.2 设置显示参数 130 
5.3.3 设置板观察器参数 132 
5.3.4 设置交互式布线参数 135 
5.3.5 设置字体参数 137 
5.3.6 设置默认参数 137 
5.3.7 设置报告参数与层颜色 138 
5.4 元器件封装库操作 139 
5.4.1 加载元器件封装库 139 
5.4.2 元器件封装搜索和放置 141 
5.4.3 修改元器件封装属性 143 
5.5 PCB设计的基本规则 143 
5.5.1 电气设计规则 144 
5.5.2 布线设计规则 148 
5.5.3 表贴元器件（SMT）设计规则 155 
5.5.4 掩膜（Mask）设计规则 157 
5.5.5 内层（Plane）设计规则 158 
5.5.6 测试点（Testpoint）设计规则 160 
5.5.7 制造（Manufacturing）设计规则 163 
5.5.8 高频电路（High Speed）设计规则 166 
5.5.9 布局（Placement）设计规则 168 
5.5.10 PCB设计规则向导 170 
第6章 印制电路板（PCB）绘制 174 
6.1 PCB加载网络表 174 
6.1.1 设置同步比较规则 174 
6.1.2 网络表的导入 175 
6.1.3 原理图与PCB图同步更新 180 
6.2 手动调整元器件的布局 182 
6.2.1 元器件选取 182 
6.2.2 元器件的旋转与移动 183 
6.2.3 元器件的剪贴、复制与删除 184 
6.2.4 元器件的排列 185 
6.2.5 调整元器件标注 187 
6.3 PCB的自动布线 187 
6.3.1 设置PCB自动布线策略 187 
6.3.2 PCB自动布线命令 189 
6.3.3 扇出式布线 193 
6.3.4 自动补跳线和删除补跳线 196 
6.4 PCB的手动布线 196 
6.4.1 放置走线 196 
6.4.2 走线过程的快捷键 197 
6.4.3 走线过程添加过孔和切换板层 198 
6.4.4 走线过程调整线路长度 199 
6.4.5 走线过程改变线宽 200 
6.4.6 拆除布线 203 
第7章 PCB设计进阶 204 
7.1 PCB布线技巧 204 
7.1.1 循边走线 204 
7.1.2 推挤式走线 205 
7.1.3 智能环绕走线 206 
7.1.4 总线式布线 207 
7.1.5 差分对（Differential Pairs）走线 208 
7.1.6 调整布线 213 
7.2 PCB编辑技巧 215 
7.2.1 放置焊盘和过孔 215 
7.2.2 补泪滴 219 
7.2.3 放置敷铜 220 
7.2.4 放置文字和注释 223 
7.2.5 距离测量与标注 223 
7.2.6 添加包地 225 
7.2.7 特殊粘贴 226 
7.2.8 添加网络连接 228 
7.2.9 多层板设计 230 
7.2.10 内电层分割 233 
7.3 Altium Designer 18与同类软件库文件的转换 234 
7.3.1 将Protel 99 SE库文件导入Altium Designer 18中 234 
7.3.2 将Altium Designer 18的元器件库转换成Protel 99 SE的格式 238 
7.4 PCB设计的后期处理 239 
7.4.1 设计规则检查（DRC） 239 
7.4.2 PCB报表输出 241 
7.4.3 PCB的打印输出 244 
7.4.4 智能PDF生成向导 248 
7.4.5 面板设置 253 
7.4.6 汉化软件设置 254 
7.5 PCB的尺寸概念 255 
7.5.1 元器件引脚尺寸与焊盘孔径 255 
7.5.2 焊盘尺寸与孔径的关系 255 
7.5.3 焊盘间距的测量方法 256 
7.5.4 元器件外形尺寸的测量方法 257 
7.5.5 贴片元器件封装尺寸 257 
7.5.6 根据机壳设计电路版尺寸 258 
7.5.7 电路板安装孔的设计方法 260 
7.6 表面贴装技术（SMT） 261 
7.6.1 SMT元器件 262 
7.6.2 表面贴装对PCB的要求 264 
7.6.3 SMT元器件分类及换算 265 
7.6.4 SMT元器件的主要组成部分和SMT元器件的制造工艺 267 
7.7 单面板设计 268 
7.7.1 单面板设计准备工作 269 
7.7.2 加载元器件封装库和电路板规划 270 
7.7.3 设置单面板和导入网络表 271 
7.4.4 布局和自动布线 272 
7.8 PCB设计导引 273 
7.8.1 抗干扰设计原则 273 
7.8.2 热设计原则 276 
7.8.3 抗振设计原则 277 
7.8.4 可测试性设计原则 277 
第8章 创建元器件封装和集成库 279 
8.1 创建元器件封装库 279 
8.1.1 创建封装库文件 279 
8.1.2 手动创建元器件封装 279 
8.1.3 使用向导创建元器件封装 282 
8.1.4 不规则封装的绘制 284 
8.2 3D封装的绘制 284 
8.2.1 封装高度属性的添加 285 
8.2.2 手动制作3D模型 285 
8.2.3 交互式3D模型制作 288 
8.3 集成库的生成与维护 290 
8.3.1 创建集成库 290 
8.3.2 集成库的维护 293 
第9章 电路仿真系统 294 
9.1 电路仿真的基本概念和步骤 294 
9.1.1 电路仿真的基本概念 294 
9.1.2 电路仿真的步骤 295 
9.2 电源和仿真激励源 295 
9.3 仿真分析的参数设置 303 
9.3.1 通用参数设置 303 
9.3.2 元器件仿真参数设置 304 
9.3.3 特殊仿真元器件的参数设置 309 
9.3.4 仿真数学函数放置 309 
9.3.5 常用仿真传输元器件 310 
9.4 仿真形式 311 
9.4.1 静态工作点分析 311 
9.4.2 瞬态分析和傅里叶分析 312 
9.4.3 直流传输特性分析 315 
9.4.4 交流小信号分析 317 
9.4.5 噪声分析 318 
9.4.6 零—极点分析 319 
9.4.7 传递函数分析 321 
9.4.8 温度扫描 322 
9.4.9 参数扫描 323 
9.4.10 蒙特卡洛分析 325 
第10章 原理图与电路板综合设计实战 327 
10.1 单片机（基于51）*小系统电路板设计 327 
10.1.1 单片机（基于51）*小系统原理 327 
10.1.2 单片机（基于51）*小系统原理图设计 329 
10.1.3 单片机（基于51）*小系统PCB设计 335 
10.2 单片机（基于AVR）*小系统电路板设计 338 
10.2.1 单片机（基于AVR）*小系统原理 338 
10.2.2 单片机（基于AVR）*小系统原理图设计 342 
10.2.3 单片机（基于AVR）*小系统PCB设计 344 
10.3 单片机（基于MSP430）*小系统电路板设计 347 
10.3.1 单片机（基于MSP430）*小系统原理 347 
10.3.2 单片机（基于MSP430）*小系统原理图设计 349 
10.3.3 单片机（基于MSP430）*小系统PCB设计 352 
10.4 单片机（基于ARM）*小系统电路板设计 355 
10.4.1 单片机（基于ARM）*小系统原理 355 
10.4.2 单片机（基于ARM）*小系统原理图设计 358 
10.4.3 单片机（基于ARM）*小系统PCB设计 36