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第一篇 Altium Designer软件基本知识3

第1章 Altium Designer 15.0的设计方法和安装流程3

1.1 Altium Designer“一体化”设计理念3

1.1.1 传统电子设计方法的局限性3

1.1.2 电子设计的发展趋势4

1.1.3 生态系统对电子设计的重要性4

1.1.4 电子设计一体化5

1.2 Altium Designer 15.0的安装和配置5

1.2.1 Altium Designer 15.0的安装文件5

1.2.2 Altium Designer 15.0的安装流程6

1.2.3 Altium Designer 15.0的配置和插件8

第2章 Altium Designer 15.0的设计环境12

2.1 Altium Designer 15.0的功能12

2.1.1 原理图捕获工具12

2.1.2 印刷电路板设计工具12

2.1.3 FPGA和嵌入式软件工具13

2.1.4 发布／数据管理13

2.2 Altium Designer 15.0的工程及相关文件13

2.3 Altium Designer 15.0的界面组成14

2.3.1 Altium Designer 15.0的主界面14

2.3.2 Altium Designer 15.0的工作区面板15

2.3.3 Altium Designer 15.0的文件编辑空间18

2.3.4 Altium Designer 15.0工具栏和状态栏19

第3章 Altium Designer单页原理图绘制30

3.1 放置元器件30

3.1.1 生成新的设计30

3.1.2 在原理图中添加元器件31

3.1.3 重新分配原件标识符33

3.2 添加信号线连接36

3.3 添加总线连接38

3.3.1 添加总线38

3.3.2 添加总线入口39

3.4 添加网络标号40

3.5 添加端口连接42

3.6 添加信号束系统44

3.6.1 添加信号束连接器44

3.6.2 添加信号束入口46

3.6.3 查看信号束定义文件48

3.7 添加No ERC标识48

3.7.1 设置阻止所有冲突标识49

3.7.2 设置阻止指定冲突标识50

第4章 Altium Designer多页原理图绘制53

4.1 多页原理图绘制方法53

4.1.1 层次化和平坦式原理图设计结构53

4.1.2 多页原理图中的网络标识符55

4.1.3 网络标号范围56

4.2 平坦式方式绘制原理图57

4.2.1 建立新的平坦式原理图设计工程57

4.2.2 绘制平坦式设计中第一个放大电路原理图57

4.2.3 绘制平坦式设计中第二个放大电路原理图59

4.2.4 绘制平坦式设计中其他单元的原理图61

4.3 层次化方式绘制原理图64

4.3.1 建立新的层次化原理图设计工程64

4.3.2 绘制层次化设计中第一个放大电路原理图64

4.3.3 绘制层次化设计中第二个放大电路原理图65

4.3.4 绘制层次化设计中顶层放大电路原理图67

第二篇 Altium Designer混合电路仿真75

第5章 SPICE混合电路仿真75

5.1 Altium Designer软件SPICE仿真导论75

5.1.1 Altium Designer软件SPICE构成75

5.1.2 Altium Designer的SPICE仿真功能77

5.1.3 Altium Designer的SPICE仿真流程84

5.2 电子线路SPICE描述84

5.2.1 电子线路构成84

5.2.2 SPICE程序结构85

5.2.3 SPICE程序相关命令90

第6章 电子线路元件及SPICE模型95

6.1 基本元件95

6.1.1 电阻95

6.1.2 半导体电阻95

6.1.3 电容96

6.1.4 半导体电容96

6.1.5 电感97

6.1.6 耦合（互感）电感97

6.1.7 开关97

6.2 电压和电流源98

6.2.1 独立源98

6.2.2 线性受控源102

6.2.3 非线性独立源105

6.3 传输线105

6.3.1 无损传输线106

6.3.2 有损传输线106

6.3.3 均匀分布的RC线107

6.4 晶体管和二极管108

6.4.1 结型二极管108

6.4.2 双极结型晶体管110

6.4.3 结型场效应管112

6.4.4 金属氧化物半导体场效应管114

6.4.5 金属半导体场效应管117

6.4.6 不同晶体管的特性比较与应用范围118

6.5 从用户数据中创建SPICE模型120

6.5.1 SPICE模型的建立方法120

6.5.2 运行SPICE模型向导121

第7章 模拟电路仿真实现129

7.1 直流工作点分析129

7.1.1 建立新的直流工作点分析工程129

7.1.2 添加新的仿真库129

7.1.3 构建直流分析电路131

7.1.4 设置直流工作点分析参数132

7.1.5 直流工作点仿真结果的分析133

7.2 直流扫描分析135

7.2.1 打开分析电路135

7.2.2 设置直流扫描分析参数135

7.2.3 直流扫描仿真结果的分析136

7.3 传输函数分析139

7.3.1 建立新的传输函数分析工程139

7.3.2 构建传输函数分析电路139

7.3.3 设置传输函数分析参数140

7.3.4 传输函数仿真结果的分析141

7.4 交流小信号分析143

7.4.1 建立新的交流小信号分析工程143

7.4.2 构建交流小信号分析电路143

7.4.3 设置交流小信号分析参数147

7.4.4 交流小信号仿真结果的分析148

7.5 瞬态分析150

7.5.1 建立新的瞬态分析工程150

7.5.2 构建瞬态分析电路150

7.5.3 设置瞬态分析参数152

7.5.4 瞬态仿真结果的分析153

7.6 参数扫描分析154

7.6.1 打开前面的设计154

7.6.2 设置参数扫描分析参数154

7.6.3 参数扫描结果的分析155

7.7 零极点分析157

7.7.1 建立新的零极点分析工程157

7.7.2 构建零极点分析电路157

7.7.3 设置零极点分析参数159

7.7.4 零极点仿真结果的分析160

7.8 傅里叶分析161

7.8.1 建立新的傅里叶分析工程161

7.8.2 构建傅里叶分析电路162

7.8.3 设置傅里叶分析参数164

7.8.4 傅里叶仿真结果分析165

7.8.5 修改电路参数重新执行傅里叶分析166

7.9 噪声分析168

7.9.1 建立新的噪声分析工程170

7.9.2 构建噪声分析电路170

7.9.3 设置噪声分析参数173

7.9.4 噪声仿真结果分析174

7.10 温度分析174

7.10.1 建立新的温度分析工程175

7.10.2 构建温度分析电路175

7.10.3 设置温度分析参数177

7.10.4 温度仿真结果分析178

7.11 蒙特卡罗分析179

7.11.1 建立新的蒙特卡罗分析工程179

7.11.2 构建蒙特卡罗分析电路179

7.11.3 设置蒙特卡罗分析参数182

7.11.4 蒙特卡罗仿真结果分析184

第8章 模拟行为仿真实现185

8.1 模拟行为仿真概念185

8.2 基于行为模型的增益控制实现186

8.2.1 建立新的行为模型增益控制工程186

8.2.2 构建增益控制行为模型186

8.2.3 设置增益控制行为仿真参数188

8.2.4 分析增益控制行为仿真结果189

8.3 基于行为模型的调幅实现190

8.3.1 建立新的行为模型AM工程190

8.3.2 构建AM行为模型190

8.3.3 设置AM行为仿真参数191

8.3.4 分析AM行为仿真结果192

8.4 基于行为模型的滤波器实现193

8.4.1 建立新的滤波器行为模型工程193

8.4.2 构建滤波器行为模型193

8.4.3 设置滤波器行为仿真参数196

8.4.4 分析滤波器行为仿真结果197

8.5 基于行为模型的压控振荡器实现197

8.5.1 建立新的压控振荡器行为模型工程198

8.5.2 构建压控振荡器行为模型198

8.5.3 设置压控振荡器行为仿真参数201

8.5.4 分析压控振荡器行为仿真结果202

第9章 数字电路仿真实现203

9.1 数字逻辑仿真库的构建203

9.1.1 导入与数字逻辑仿真相关的原理图库203

9.1.2 构建相关的mdl文件204

9.2 时序逻辑电路的门级仿真205

9.2.1 有限自动状态机的实现原理205

9.2.2 三位八进制计数器实现原理206

9.2.3 建立新的三位计数器电路仿真工程207

9.2.4 构建三位计数器仿真电路208

9.2.5 设置三位计数器电路的仿真参数209

9.2.6 分析三位计数器电路的仿真结果211

9.3 基于HDL语言的数字系统仿真及验证212

9.3.1 HDL功能及特点212

9.3.2 建立新的IP核设计工程213

9.3.3 建立新的FPGA设计工程221

第10章 数模混合电路仿真实现229

10.1 建立数模混合电路仿真工程229

10.2 构建数模混合仿真电路229

10.3 分析数模混合电路实现原理231

10.4 设置数模混合仿真参数232

10.5 遇到仿真不收敛时的处理方法233

10.5.1 修改误差容限234

10.5.2 直流分析帮助收敛策略234

10.5.3 瞬态分析帮助收敛策略235

10.6 分析数模混合仿真结果235

第三篇 Altium Designer的WEBENCH设计工具239

第11章 WEBENCH电源设计与实现239

11.1 激活WEBENCH工具包239

11.2 WEBENCH设计工具介绍241

11.3 电源设计工具242

11.3.1 电源设计背景242

11.3.2 电源选型242

11.3.3 单电源设计244

11.3.4 电源结构设计247

11.3.5 FPGA或处理器电源结构设计250

11.3.6 LED电源结构设计251

11.3.7 电源仿真253

11.3.8 原理图导出260

11.4 开关电源参数之间的关系262

11.4.1 开关频率和电感262

11.4.2 开关频率和MOS管263

11.5 BUCK开关电源设计实现265

11.5.1 芯片选择优化265

11.5.2 外围元件优化选择268

11.5.3 三种优化方案对比268

11.5.4 方案的仿真分析269

11.6 BOOST开关电源设计实现286

11.6.1 BOOST电路电流路径分析287

11.6.2 开关电源波特图仿真288

11.6.3 BOOST开关电源效率仿真289

11.7 FPGA电源设计实现290

11.7.1 FPGA芯片选择291

11.7.2 供电芯片电源树设计292

11.7.3 电源树优化设计292

11.7.4 电源芯片优化选型293

11.7.5 电源芯片外围电路优化295

11.7.6 原理图输出296

第12章 WEBENCH电源高级分析297

12.1 引言297

12.2 Vin与占空比的关系297

12.3 △I随Vin变化规律299

12.4 △I和D变化关系301

12.4.1 BUCK电源中△I和D关系301

12.4.2 BOOST电源中△I和D关系302

12.4.3 BUCK-BOOST电源中△I和D关系304

12.5 电流直流分量IDC分析304

12.5.1 LM22677电路结构分析305

12.5.2 LM2585电路结构分析307

12.6 开关电源中的功率分析310

第13章 WEBENCH有源滤波器设计与实现311

13.1 有源滤波器的设计理论311

13.2 有源滤波器设计312

13.2.1 设计要求312

13.2.2 设计过程313

13.2.3 设计仿真317

13.2.4 运放选择317

13.3 过采样简化模拟滤波器设计318

13.4 多阶滤波器改善过渡带324

第四篇 Altium Designer元器件封装设计329

第14章 常用电子元器件的物理封装329

14.1 电阻元件特性及封装329

14.1.1 电阻元件的分类329

14.1.2 电阻值标示方法331

14.1.3 电阻元件物理封装的表示333

14.2 电容元件特性及封装334

14.2.1 电容元件的作用335

14.2.2 电容元件的分类336

14.2.3 电容值标示方法338

14.2.4 电容元件的主要参数338

14.2.5 电容元件正负极判断340

14.2.6 电容元件PCB封装的标示340

14.3 电感元件特性及封装342

14.3.1 电感元件的分类342

14.3.2 电感元件电感值标示方法343

14.3.3 电感元件的主要参数344

14.3.4 电感元件PCB封装的标示344

14.4 二极管元件特性及封装345

14.4.1 二极管元件的分类345

14.4.2 二极管元件的识别和检测349

14.4.3 二极管元件的主要参数349

14.4.4 二极管元件PCB封装的标示350

14.5 三极管元件特性及封装352

14.5.1 三极管元件的分类352

14.5.2 三极管元件的识别和检测353

14.5.3 三极管元件的主要参数354

14.5.4 三极管元件的PCB封装的标示354

14.6 集成电路芯片特性及封装356

第15章 Altium Designer 15.0自定义元件设计364

15.1 自定义元件设计流程364

15.2 打开和浏览PCB封装库366

15.3 打开和浏览集成封装库367

15.4 创建元器件PCB封装369

15.4.1 使用IPC Footprint Wizard创建元器件PCB封装369

15.4.2 使用Component Wizard创建元器件PCB封装376

15.4.3 使用IPC Footprints Batch Generator创建元器件PCB封装379

15.4.4 不规则焊盘和PCB封装的绘制382

15.4.5 检查元器件PCB封装390

15.5 创建元器件原理图符号封装391

15.5.1 元器件原理图符号术语391

15.5.2 为LM324器件创建原理图符号封装392

15.5.3 为XC3S100E-CP132器件创建原理图符号封装395

15.6 分配模型和参数400

15.6.1 分配器件模型400

15.6.2 元器件主要参数功能404

15.6.3 使用供应商数据分配元器件参数405

第五篇 Altium Designer电路原理图设计411

第16章 电子线路信号完整性设计规则411

16.1 信号完整性问题的产生411

16.2 电源分配系统及其影响411

16.2.1 理想的电源不存在412

16.2.2 电源总线和电源层412

16.2.3 印制电路板的去耦电容配置413

16.2.4 电源分配方面考虑的电路板设计规则417

16.3 信号反射及其消除方法419

16.3.1 信号传输线定义419

16.3.2 信号传输线分类420

16.3.3 信号反射的定义421

16.3.4 信号反射的计算423

16.3.5 消除信号反射424

16.3.6 传输线的布线规则426

16.4 信号串扰及其消除方法428

16.4.1 信号串扰的产生428

16.4.2 信号串扰的类型428

16.4.3 抑制串扰的方法430

16.5 电磁干扰及解决431

16.5.1 滤波431

16.5.2 磁性元件432

16.5.3 器件的速度432

16.6 差分信号原理及设计规则432

16.6.1 差分线的阻抗匹配433

16.6.2 差分线的端接433

16.6.3 差分线的一些设计规则435

第17章 原理图参数设置与绘制436

17.1 原理图绘制流程436

17.2 原理图设计规划437

17.3 原理图绘制环境参数设置438

17.3.1 设置图纸选项标签栏439

17.3.2 设置参数标签栏440

17.3.3 设置单位标签栏442

17.4 所需元器件库的安装443

17.5 绘制原理图444

17.5.1 添加剩余的图纸445

17.5.2 放置原理图符号446

17.5.3 连接原理图符号450

17.5.4 检查原理图设计451

17.6 导出原理图设计到PCB中455

17.6.1 设置导入PCB编辑器工程选项455

17.6.2 使用同步器将设计导入到PCB编辑器456

17.6.3 使用网表实现设计间数据交换457

第六篇 Altium Designer电子线路PCB设计463

第18章 PCB绘制基础知识463

18.1 PCB设计流程463

18.2 PCB层标签463

18.3 PCB视图查看命令464

18.3.1 自动平移465

18.3.2 显示连接线466

18.4 PCB绘图对象467

18.4.1 电气连接线（Track）468

18.4.2 普通线（Line）470

18.4.3 焊盘（Pad）471

18.4.4 过孔（Via）471

18.4.5 弧线（Arcs）472

18.4.6 字符串（Strings）473

18.4.7 原点（Origin）475

18.4.8 尺寸（Dimension）476

18.4.9 坐标（Coordinate）476

18.4.10 填充（Fill）476

18.4.11 固体区（Solid Region）477

18.4.12 多边形灌铜（Polygon Pour）478

18.4.13 禁止布线对象（Keepout object）481

18.4.14 捕获向导（Snap Guide）482

18.5 PCB绘图环境参数设置482

18.5.1 板选项对话框参数设置482

18.5.2 栅格尺寸设置483

18.5.3 视图配置485

18.5.4 PCB坐标系统的设置487

18.5.5 设置选项快捷键488

18.6 PCB形状和边界设置488

18.6.1 通过板规划模式定义板形状488

18.6.2 通过2D模式定义板形状491

18.6.3 通过3D模式定义板形状491

18.6.4 PCB板中间掏空的设计492

18.7 PCB叠层设置492

18.7.1 柔性电路制造技术的发展493

18.7.2 打开叠层管理器494

18.7.3 添加／删除多个层堆叠494

18.7.4 添加／删除叠层496

18.7.5 更改叠层顺序497

18.7.6 编辑叠层属性498

18.7.7 层设置498

18.7.8 钻孔对499

18.7.9 内部电源层499

18.8 PCB面板的使用501

18.8.1 PCB面板501

18.8.2 PCB的规则和冲突502

18.9 PCB设计规则502

18.9.1 添加设计规则503

18.9.2 如何检查规则505

18.9.3 规则应用场合507

18.10 PCB高级绘图对象509

18.10.1 对象类509

18.10.2 房间511

18.11 运行设计规则检查515

18.11.1 设计规则检查报告515

18.11.2 定位设计规则冲突515

第19章 PCB绘制实例操作518

19.1 PCB板形状和尺寸设置518

19.1.1 定义PCB形状518

19.1.2 定义PCB板的边界519

19.2 PCB布局设计520

19.2.1 PCB布局规则的设置520

19.2.2 PCB布局原则520

19.2.3 PCB布局中的其他操作521

19.3 PCB布线设计522

19.3.1 交互布线线宽和过孔大小的设置522

19.3.2 交互布线线宽和过孔大小规则设置523

19.3.3 处理交互布线冲突524

19.3.4 其他交互布线选项525

19.3.5 交互多布线526

19.3.6 交互差分对布线527

19.3.7 交互布线长度对齐529

19.3.8 自动布线531

19.3.9 布线中泪滴的处理534

19.3.10 布线阻抗控制535

19.3.11 设计中关键布线策略536

19.4 测试点系统设计541

19.4.1 测试点策略的考虑542

19.4.2 焊盘和过孔测试点支持542

19.4.3 测试点设计规则设置543

19.4.4 测试点管理545

19.4.5 检查测试点的有效性546

19.4.6 测试点相关查询字段546

19.4.7 生成测试点报告547

19.5 PCB覆铜设计549

19.6 PCB设计检查552

19.7 DDR3接口的设计555

19.7.1 原理图设计556

19.7.2 PCB图设计560

第七篇 Altium Designer的PCB仿真和验证565

第20章 IBIS模型原理和功能565

20.1 IBIS模型定义565

20.2 IBIS发展历史566

20.3 IBIS模型生成566

20.4 IBIS模型所需数据567

20.4.1 输出模型567

20.4.2 输入模型569

20.4.3 其他参数570

20.5 IBIS文件格式570

20.6 IBIS模型验证572

20.7 IBIS模型编辑器573

20.7.1 下载IBIS模型573

20.7.2 安装TI元件库574

20.7.3 IBIS模型映射574

第21章 电子线路板级仿真实现578

21.1 Altium Designer信号完整性分析原理和功能578

21.1.1 信号完整性分析原理579

21.1.2 分析设置需求579

21.1.3 操作流程580

21.2 设计实例信号完整性分析580

21.2.1 检查原理图和PCB图之间的元件连接580

21.2.2 叠层参数的设置581

21.2.3 信号完整性规则设置582

21.2.4 为元器件分配IBIS模型584

21.2.5 执行信号完整性分析586

21.2.6 观察信号完整性分析结果586

第22章 生成加工PCB的相关文件591

22.1 生成和配置输出工作文件591

22.1.1 生成输出工作文件591

22.1.2 设置打印工作选项592

22.2 生成CAM文件594

22.2.1 生成料单文件595

22.2.2 生成光绘文件596

22.2.3 生成钻孔文件599

22.2.4 生成贴片机文件600

22.3 生成PDF格式文件600

22.4 CAM编辑器601

22.4.1 导入数据设置601

22.4.2 导入／导出CAM文件603

22.5 生成和打印3D视图606

22.5.1 生成3D视图606

22.5.2 打印3D视图607

第八篇 PCB制造工艺流程详解613

第23章 PCB板生产工艺及流程613

23.1 工程文件制作613

23.2 PCB板制造工艺流程概述620

23.3 L3-L4层（内层）制造工艺流程620

23.3.1 内层基材裁切620

23.3.2 内层线路处理流程621

23.4 L2-L5层制造工艺流程623

23.4.1 L2-L5层压合工艺流程623

23.4.2 L2-L5层钻孔工艺流程624

23.4.3 L2-L5层线路制作流程624

23.5 L1-L6层制造工艺流程627

23.5.1 第二次压合L1-L6层工艺流程627

23.5.2 棕化减铜工艺流程627

23.5.3 激光钻孔工艺流程628

23.5.4 机械钻孔工艺流程628

23.5.5 L1-L6层线路制作流程628

23.5.6 绿油工序制作流程631

23.5.7 表面处理工艺流程632

23.5.8 成型工艺流程632

23.5.9 电测工艺流程633

23.5.10 FQC＆FQA工艺流程633

23.5.11 包装工艺流程633

23.6 1+4+1盲／埋孔板结构说明634

附录A 第17章设计的原理图635

附录B 第19章设计的PCB图642

附录C PCB生产工艺参数643

附录D 数据驱动设计648