AltiumDesigner電路板設計EPPT學習教案

1、會計學1AltiumDesigner電路板設計電路板設計E主要教學內(nèi)容 基礎知基礎知識識 電路原理圖的設計電路原理圖的設計 電路板設計與制作電路板設計與制作第1頁/共90頁l Altium Designer Altium Designer軟件簡介軟件簡介l 印刷電路板的基本知識印刷電路板的基本知識l 印制電路板的設計流程印制電路板的設計流程l 印制電路板的制作印制電路板的制作基礎知識主要教學內(nèi)主要教學內(nèi)容容第2頁/共90頁Altium Designer是一個功能強大的通用電路板設計軟件，簡稱AD。發(fā)展歷程如下：基礎知識軟件簡軟件簡介介1.19851.1985年年-TANGO-TANGO2.19

2、882.1988年年-Protel for DOS-Protel for DOS3.19983.1998年年-Protel 98-Protel 984.19994.1999年年-Protel 99-Protel 995.5.20002000年年-Protel 99 se-Protel 99 se6.20016.2001年年-Protel DXP-Protel DXP7.20047.2004年年-Protel DXP 2004-Protel DXP 20048.20068.2006年年-Altium Designer 6.0-Altium Designer 6.09.20099.2009年年-A

3、ltium Designer Winter 09-Altium Designer Winter 09（8.38.3）第3頁/共90頁基礎知識軟件簡軟件簡介介1.電路原理圖設計:SCH、SCHLIB、各種文本編輯器。2.印刷電路板設計:PCB、PCBLIB、電路板組件管理器。3.FPGA及邏輯器設計。Altium Designer主要特點:功能強大，支持多國語言，完全兼容Protel各版本。Altium Designer主要功能:第4頁/共90頁基礎知識印刷電路板的基本知印刷電路板的基本知識識是指說明電路中各個元器件的電氣連接是指說明電路中各個元器件的電氣連接關系的關系的圖紙圖紙。（它不涉及元器

4、件的具體。（它不涉及元器件的具體大小大小、形狀形狀，而只是關心元器件的，而只是關心元器件的類型類型、相互之間的連接相互之間的連接情況。）情況。）是用來是用來安裝、固定各個實際電路元器安裝、固定各個實際電路元器件并利用銅箔走線實現(xiàn)其正確連接關件并利用銅箔走線實現(xiàn)其正確連接關系系的一塊的一塊基板基板。什么是電路原理圖？什么是印刷電路板？兩個概念：第5頁/共90頁基礎知識分類：分類：1.1.剛性電路板和柔性電路板；剛性電路板和柔性電路板；2.2.酚醛樹脂板、環(huán)氧樹脂板、氮化鋁板、碳化硅板等；酚醛樹脂板、環(huán)氧樹脂板、氮化鋁板、碳化硅板等；3.3.目前常用的電路板有單層、雙面、四層板、六層板等。目前常用

5、的電路板有單層、雙面、四層板、六層板等。印刷電路板（ Printed Circuit Board, PCB ）作用：安裝、固定支撐各個實際電路元器件并利用作用：安裝、固定支撐各個實際電路元器件并利用銅箔走線將各種元器件聯(lián)接起來形成電流通路。銅箔走線將各種元器件聯(lián)接起來形成電流通路。印刷電路板的基本知印刷電路板的基本知識識第6頁/共90頁原理圖原理圖 元器件元器件 印刷電路板印刷電路板舉例說明：基礎知識印刷電路板的基本知印刷電路板的基本知識識第7頁/共90頁 單面板單面板 早期的電路板主要連接較大體積的元器件，由于制造工藝水平不夠高，主要是以單面板為主。基礎知識印刷電路板的基本知印刷電路板的基本

6、知識識第8頁/共90頁 雙面板雙面板 集成電路的出現(xiàn)使電路板的布局更加的復雜，因此出現(xiàn)了雙面板，即：兩面都可以走線的電路板?；A知識印刷電路板的基本知印刷電路板的基本知識識第9頁/共90頁多層板的特點是除了頂面、底面走線層外，板子中間還多層板的特點是除了頂面、底面走線層外，板子中間還有走線層。有走線層。 多層板基礎知識頂層（Top layer）電源/接地板層(VCC or GND)過孔（Via)絕緣層中間層（Mid Layer）VCC or GND底層（Bottom Layer）沉孔4層板簡略圖印刷電路板的基本知印刷電路板的基本知識識第10頁/共90頁基礎知識印刷電路板的設計流印刷電路板的設計

7、流程程原理圖設計編譯原理圖生成網(wǎng)絡表規(guī)劃電路板調(diào)取網(wǎng)絡表設計電路板規(guī)則檢查加載元件庫電子實習.PrjPcb 第11頁/共90頁基礎知識印刷電路板的設計流印刷電路板的設計流程程一般而言，一個電路設計要經(jīng)過以下步驟：一般而言，一個電路設計要經(jīng)過以下步驟：1.1.建立建立pcbpcb設計工程文件：設計工程文件：(.PrjPcb(.PrjPcb文件文件) )；2. 2. 繪制電路原理圖，對元件屬性賦值繪制電路原理圖，對元件屬性賦值: (.SchDoc: (.SchDoc文件文件) )；3. 3. 編譯原理圖，以消息方式顯示錯誤；編譯原理圖，以消息方式顯示錯誤；4. 4. 生成網(wǎng)絡表生成網(wǎng)絡表 (.NE

8、T(.NET文件，系統(tǒng)自動生成）；文件，系統(tǒng)自動生成）；5. 5. 生成生成PCBPCB板圖，繪制板框：板圖，繪制板框：(.PcbDoc(.PcbDoc文件文件) )；6. 6. 調(diào)入網(wǎng)絡表，完成元件位置布置，設置布線規(guī)則，完成全部調(diào)入網(wǎng)絡表，完成元件位置布置，設置布線規(guī)則，完成全部布線；布線；7. 7. 電路板規(guī)則檢查電路板規(guī)則檢查 (.html(.html文件，系統(tǒng)自動生成）。文件，系統(tǒng)自動生成）。第12頁/共90頁基礎知識印刷電路板的制印刷電路板的制作作實驗室手工制作電路板的過程電路設計打印圖紙轉(zhuǎn)印圖紙修補線條腐蝕銅箔去除碳膜打孔清洗涂助焊劑第13頁/共90頁基礎知識軟件的漢軟件的漢化化

9、重啟后生效！其它系統(tǒng)設定也是在這里。第14頁/共90頁電路原理圖設計主要教學內(nèi)容主要教學內(nèi)容l 原理圖的設計流程l 常用原理圖庫調(diào)用l 生成網(wǎng)絡表的方法第15頁/共90頁電路原理圖設計原理圖設計流原理圖設計流程程在E盤下建立以自己的學號命名的文件夾里，新建一個PCB項目工程，點擊鼠標右鍵保存，名字改為“練習1”。第16頁/共90頁電路原理圖設計設計流設計流程程點擊鼠標右鍵 “練習1.PrjPcb”,為工程添加原理圖文件，并保存，名字改為“練習1”。第17頁/共90頁電路原理圖設計設計流設計流程程設置文檔選項：在圖紙上雙擊圖紙四周的方塊電路。第18頁/共90頁電路原理圖設計設計流設計流程程安裝所

10、有元件庫，包括原理圖符庫和元件封裝庫。第19頁/共90頁電路原理圖設計設計流設計流程程添加圖中所有元件，依據(jù)原理圖進行元器件間的電氣聯(lián)接。畫導線快捷:PW注意：要捕捉到元件的電氣節(jié)點才能畫正確的線找不到的器件用過濾器篩選（Header 2）（Header 2）（Res2）（Cap Pol1 ）（2N3904）（Res2）（Res2）（Res2）（Cap Pol1 ）（Cap Pol1 ）第20頁/共90頁電路原理圖設計設計流設計流程程雙擊元件編輯修改其屬性：標識、注釋、封裝等。第21頁/共90頁電路原理圖設計設計流設計流程程編譯（規(guī)則檢查）：沒錯誤，則Messages為空白。如果有錯誤，則要把

11、錯誤修改好，警告有時可以忽略。第22頁/共90頁電路原理圖設計設計流設計流程程查看封裝管理器，器件的標識、封裝欄不能有空白。第23頁/共90頁電路原理圖設計設計流設計流程程 生成網(wǎng)絡表文件（練習1.NET)。第24頁/共90頁電路原理圖設計常用元件常用元件庫庫如果庫里沒有,要自定義其圖符及封裝。 Miscellaneous Devices.IntLib: 包含常用的電阻、電容、二極管、三極管等的符號； Miscellaneous Connectors.IntLib: 包含常用的接插器件等； 廠家名稱.IntLib: 包含各自廠家生產(chǎn)的元器件的符號和封裝，可以在安裝目錄 下的“庫”文件夾中找到。

12、第25頁/共90頁電路原理圖設計以數(shù)碼管為例，講解如何制作集成庫。新建一個Integrated Library文件，保存為“數(shù)碼管”，并打開。集成庫的畫集成庫的畫法法第26頁/共90頁電路原理圖設計繪制元件：在工程中添加一個Schematic Library文件，保存為“數(shù)碼管元件”，并打開。集成庫的畫集成庫的畫法法第27頁/共90頁電路原理圖設計在繪制元件的圖紙中心放置一個大小合適的矩形。集成庫的畫集成庫的畫法法第28頁/共90頁電路原理圖設計用畫直線和橢圓的命令繪制“8.8.8.”。集成庫的畫集成庫的畫法法第29頁/共90頁電路原理圖設計放置10個元件管腳：管腳上的十字叉朝外。雙擊每個管腳

13、，修改其名稱和編號。雙擊每個管腳，修改其名稱和編號。十字叉集成庫的畫集成庫的畫法法第30頁/共90頁電路原理圖設計繪制完成的數(shù)碼管：集成庫的畫集成庫的畫法法第31頁/共90頁電路原理圖設計修改元件屬性：名稱、封裝、標識等。雙擊打開集成庫的畫集成庫的畫法法第32頁/共90頁電路原理圖設計添加封裝名為DIS集成庫的畫集成庫的畫法法第33頁/共90頁電路原理圖設計繪制封裝：向工程添加一個PCB Library，保存為“數(shù)碼管封裝”，并打開。集成庫的畫集成庫的畫法法第34頁/共90頁電路原理圖設計設置柵格：菜單操作“Tools-Library Options”。 Grid1、2改成10mil和100m

14、il，（為了方便繪圖）。集成庫的畫集成庫的畫法法第35頁/共90頁電路原理圖設計在TopoverLayer，繪制元件外形、放焊盤（PP）。集成庫的畫集成庫的畫法法第36頁/共90頁電路原理圖設計設置基準點：使元件在坐標的原點附近。原點集成庫的畫集成庫的畫法法第37頁/共90頁電路原理圖設計修改封裝名字：改成PPT要求的footprint名稱（DIS）。集成庫的畫集成庫的畫法法第38頁/共90頁電路原理圖設計編譯集成庫：把元件和封裝打包輸出，在文件存放的目錄下生成一個文件夾，里面為制作好的集成庫。編譯的同時也把該集成庫安裝到了庫中。集成庫的畫集成庫的畫法法第39頁/共90頁lCtrl+C: 復制

15、 Ctrl+X: 剪切 Ctrl+V: 粘貼lCtrl+R:復制多個 Ctrl+D:復制一個（先選中元件） lSA（XA）：選中（釋放）所有的元件l鼠標左鍵點中元件X：元件水平方向切換；Y垂直l點中元件TAB鍵：打開元件屬性編輯器l鼠標左鍵點中某元件空格：元器件旋轉(zhuǎn)l鼠標右鍵+移動鼠標：上下左右移動視圖lCtrl+滾輪：放大、縮小視圖l滾動滾輪（+Shift）：視圖上下（左右）移動快捷鍵要在輸入法是英文的狀態(tài)下才起作用。電路原理圖設計常用快捷操常用快捷操作作第40頁/共90頁 名稱 封裝名稱 元件名稱 所屬元件庫傳感器: SEN （改） Optoisolator1 Miscellaneous

16、Devices直插電阻: 默認 RES2 Miscellaneous Devices瓷片電容: RAD-0.1（改） CAP Miscellaneous Devices運算放大器: 默認 LM741CN NSC Amplifier反相器: 默認 HCC4049UBF ST Logic Gate整流二極管: 默認 DIODE 1N4007 Miscellaneous Devices開關二極管: 默認 DIODE 1N4148 Miscellaneous Devices發(fā)光二極管： LED （改） LED0 Miscellaneous Devices單列直插接口: 默認 HEADER 2 Misc

17、ellaneous Connectors電解電容: B (改) CAP POL1 Miscellaneous Devices電路原理圖設計常用元件說常用元件說明明心率計1傳感器、放大、負電源第41頁/共90頁電路原理圖設計常用元件說常用元件說明明心率計2單片機部分 名稱 封裝名稱 元件名稱 所屬元件庫7805: 默認 MC7805CT ON Semi Power Mgt Voltage Regulator直插電阻: 默認 RES2 Miscellaneous Devices瓷片電容: RAD-0.1（改） CAP Miscellaneous Devices單片機: 默認 P89C51RC2HB

18、P Philips Microcontroller 8-Bit撥動開關: PIN3（改） SW-SPDT Miscellaneous Connectors整流二極管: 默認 DIODE 1N4007 Miscellaneous Devices發(fā)光二極管: LED（改） LED0 Miscellaneous DevicesPNP三極管: 默認 2N3906 Miscellaneous Devices單列直插接口: 默認 HEADER 2 Miscellaneous Connectors數(shù)碼管: DIS（加） DIS 無（需要自己繪制）按鈕: SW（改） SW-PB Miscellaneous D

19、evices晶振: JZ （改） XTAL Miscellaneous Devices電解電容: B（改） CAP POL1 Miscellaneous Devices第42頁/共90頁電路原理圖設計常用元件說常用元件說明明心率計2計數(shù)、顯示、門控 名稱 封裝名稱 元件名稱 所屬元件庫555: 默認 NE555N ST Analog Timer Circuit4543: 默認 HCC4543BF ST Interface Display Driver4553: 默認 MC14553BCL ON Semi Logic Counter瓷片電容: RAD-0.1（改） CAP Miscellaneo

20、us Devices按鈕開關: PIN3（改） SW-PB Miscellaneous DevicesNPN三極管: 默認 2N3904 Miscellaneous DevicesPNP三極管: 默認 2N3906 Miscellaneous Devices 發(fā)光二極管: LED（改） LED0 Miscellaneous Devices單列直插接口: 默認 HEADER 2 Miscellaneous Connectors數(shù)碼管: DIS （加） DIS 無（需要自己繪制）電阻: 默認 RES2 Miscellaneous Devices可調(diào)電阻: 默認 RPOT Miscellaneous

21、 Devices電解電容: B（改） CAP POL1 Miscellaneous Devices第43頁/共90頁電路板設計l PCB繪圖的基礎知識l 電路板的設計流程l 元件放置和走線的原則主要教學內(nèi)容主要教學內(nèi)容第44頁/共90頁 電路板中常用各個層的含義：Toplayer:頂層走線層（默認紅色）；Bottomlayer:底層走線層（默認藍色）；TopOverlayer:頂層絲印層，用于字符的絲網(wǎng)露印 （默認黃色）；BottomOverlayer:(可選）底層絲印層；KeepOutlayer:禁止層，用于定義PCB板框；Multilayer:穿透層（焊盤鍍錫層）；MechanicalLa

22、yer14:機械層，用于尺寸標注等。電路板設計基礎知基礎知識識第45頁/共90頁 常用元件所在的封裝庫名稱基礎知基礎知識識電路板設計如果庫里沒有,要自定義其圖符及封裝。 Miscellaneous Devices.IntLib: 包含常用的電阻、電容、二極管、三極管等的符號； Miscellaneous Connectors.IntLib: 包含常用的接插器件等； 廠家名稱.IntLib: 包含各自廠家生產(chǎn)的元器件的符號和封裝，可以在安裝目錄 下的“庫”文件夾中找到。第46頁/共90頁建立PCB文件并保存，名字改成“練習1”。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第47頁/共90頁安裝標準PC

23、B封裝庫和自定義元件封裝庫。安裝安裝PCBPCB封裝庫下封裝庫下和自己畫的標準和自己畫的標準庫和自己畫的幾庫和自己畫的幾個元件的封裝庫。個元件的封裝庫。如右圖：如右圖：電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第48頁/共90頁電路板設計流電路板設計流程程電路板設計導入元件，如果有錯返回原理圖修改。點擊，元件被調(diào)出，如下圖：方法1：第49頁/共90頁導入元件，如果有錯返回原理圖修改。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計點擊，元件被調(diào)出，如下圖：方法2:原理圖修改過后， 想改變PCB板， 可以用此方法第50頁/共90頁元件被調(diào)出后，元件之間由飛線連接。飛線代表元件的連接關系，并不存在PCB中。刪除

24、暗紅色ROOM。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第51頁/共90頁運行規(guī)則檢查，把元件上的綠色報警取消。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計把勾去掉復位錯誤檢查第52頁/共90頁按照一定的原則排列元件和元件的編號。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第53頁/共90頁規(guī)劃電路板的大小。在軟件界面下面層的選擇中，選中Keep-Out Layer。即：禁止布線層，來定義板子大小。如下圖：用畫線的命令畫一個比排列的元件稍微大一些的矩形。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計在邊框的左下角設定原點：EditOriginSet第54頁/共90頁用上述菜單操作選中電路板的尺寸范圍，重新定義板子的

25、外形。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第55頁/共90頁板子大小定義完成的圖紙。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計定義圖紙大小的過程。第56頁/共90頁定義布線規(guī)則：主要修改以下三項。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第57頁/共90頁-1定義最小間距：改為0.3mm。單位快速切換Q鍵。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第58頁/共90頁 -2定義線粗細：信號線0.5mm，電源線加粗且優(yōu)先。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第59頁/共90頁電路板設計流電路板設計流程程電路板設計把VCC網(wǎng)絡的線改為0.6mm。鼠標右鍵第60頁/共90頁電路板設計流電路板設計流程程電路板設

26、計把GND網(wǎng)絡的線改為0.8mm。鼠標右鍵第61頁/共90頁電路板設計流電路板設計流程程電路板設計注意優(yōu)先權的選擇！否則布出來的線寬一樣第62頁/共90頁 -3走線層：把Top Layer上的勾去掉，則是底層走線的單面板；反之是頂層走線的單面板。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第63頁/共90頁手工畫線或自動布線，手工修改不合適的線。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計把飛線取代即可第64頁/共90頁修改電路前先刪除已經(jīng)布好的線。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第65頁/共90頁布線規(guī)則檢查。Messages對話框應該是空白，如果有致命的錯誤則要返回電路板圖進行修該。電路板設計流

27、電路板設計流程程電路板設計第66頁/共90頁電路板的三維顯示。相同的菜單操作可以切換為2維顯示。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第67頁/共90頁電路板的3D顯示（立體顯示）。電路板設計流電路板設計流程程電路板設計菜單操作：ToolsLegacy ToolsLegacy 3D View*3D視圖可以翻轉(zhuǎn)第68頁/共90頁PCB后續(xù)處理。A：加淚滴。（修改布線之前先刪除淚滴）電路板設計流電路板設計流程程電路板設計菜單操作：ToolsTeardropsOK前后比較第69頁/共90頁B：鋪銅網(wǎng)單面板只要底層鋪銅雙面板鋪頂層和底層電路板設計流電路板設計流程程電路板設計*電路板在修改前首先把銅網(wǎng)刪

28、除。第70頁/共90頁C：放置字符串電路板設計流電路板設計流程程電路板設計第71頁/共90頁用向?qū)ЫCB文件的方法（55mm88mm）：向?qū)Ы⑾驅(qū)ЫCBPCB電路板設計第72頁/共90頁向?qū)Ы⑾驅(qū)ЫCBPCB電路板設計第73頁/共90頁向?qū)Ы⑾驅(qū)ЫCBPCB電路板設計第74頁/共90頁向?qū)Ы⑾驅(qū)ЫCBPCB電路板設計第75頁/共90頁向?qū)Ы⑾驅(qū)ЫCBPCB電路板設計第76頁/共90頁電路板的尺寸：長寬以3：2或4：3為最佳。當大于200mm長和150mm寬時，考慮強度。高頻元器件之間的連線越短越好，隸屬于輸入或輸出電路的元器件之間的距離越遠越好。具有高電位差的

29、元器件應加大與其它連線之間的距離。一般200V/mm比較合適。發(fā)熱元器件應該遠離熱敏元器件?？梢哉{(diào)節(jié)的元器件應該注意位置，應該放在比較容易調(diào)節(jié)的地方，要與整機的面板一致。太重或發(fā)熱量多的元器件不宜安裝在電路板上。對于電路板和元器件的要求：元件布局和走線原元件布局和走線原則則電路板設計第77頁/共90頁按照電路功能布局：如果沒有特殊要求，盡可能的按照原理圖的元件安排對元件進行布局，信號從左邊進入，從右邊輸出，從上邊輸入，從下邊輸出。按照電路的流程，安排各個功能電路單元的位置，使信號流通更加順暢和保持一致。以每個功能電路為核心，圍繞這個核心電路進行布局，元件安排應該均勻、整齊、緊湊。數(shù)字部分與模擬

30、部分的地線分開。元件布局和走線原元件布局和走線原則則電路板設計第78頁/共90頁對于布線的要求：線長：銅線應該盡可能的短。拐角為圓角或斜角。線寬：一般1-1.5mm的線寬，可以流過2A的電流。但是一般要選擇大于0.3mm。手工制板大于0.5mm。線間距：相臨銅線之間的距離應該滿足電氣安全要求，同時為了便于生產(chǎn)。間距越寬越好，最小間距應該能承受所加的電壓的峰值。屏蔽與接地：銅線的公共地，應該盡可能的放在電路板的邊緣部分。在電路板上應該盡可能多的保留銅箔做地線，這樣可以使屏蔽能力增強。地線的形狀最好做成環(huán)路或網(wǎng)絡狀。頂層、底層走線應盡量相互垂直，避免相互平行，盡量減少過孔的數(shù)量。元件布局和走線原元件布