1、- 1 - 目 录 第六部分 Altium Designer 10 电路设计 - 2 - 第 1 章 印制电路板与 Protel 概述 .- 2 - 1.1 印制电路板设计流程 .- 2 - 第 2 章 原理图设计 - 4 - 2.1 原理图设计步骤： - 4 - 2.2 原理图设计具体操作流程 - 4 - 第 3 章 原理图库的建立 . - 11 - 3.1 原理图库概述 . - 11 - 3.2 编辑和建立元件库 - 11 - 第 4 章 创建 PCB 元器件封装 - 17 - 4.1 元器件封装概述 .- 17 - 4.2 创建封装库大体流程 . - 18 - 4.3 绘制 PCB 封装
2、库具体步骤和操作 . - 18 - 第五章 PCB 设计 . - 27 - 5.1 重要的概念和规则 - 27 - 5.2 PCB 设计流程 . - 28 - 5.3 详细设计步骤和操作 - 28 - 第 6 章 实训项目 . - 34 - 6.1 任务分析 . - 34 - 6.2 任务实施 - 37 - 6.3 利用热转印技术制作印制电路板 . - 64 - - 2 - 第六部分 Altium Designer 10 电路设计 第 1章 印制电路板与 Protel概述 随着电子技术的飞速发 展和印制电路板加工工艺不断提高，大规模和超大规模集成电路的不断涌现，现代电子线路系统已经变得非常复杂
3、。同时电子产品有在向小型化发展，在更小的空间内实现更复杂的电路功能，正因为如此，对印制电路板的设计和制作要求也越来越高。快速、准确的完成电路板的设计对电子线路工作者而言是一个挑战，同时也对设计工具提出了更高要求，像 Cadence、PowerPCB 以及 Protel 等电子线路辅助设计软件应运而生。其中 Protel 在国内使用最为广泛。本书所有讲解均使用 Altium Designer Release 10（ Protel 新版本）。 1.1 印制电路板设计流程 用 Altium Designer Release 10 绘制印制电路板的流程图如图 6-1.1 所示。 是否合格？ 是 生成网
4、络表 否 开始 新建原理图文件 设置工作环境 放置元件 原理图的布线 原理图电气检查 编译和调整 新建工程（项目文件） 创建 PCB - 3 - 图 6-1.1 电路板绘制流程图 规划 PCB 加载元件封装 加载网络表 元件布局及其调整 设置布线规则 布线及其调整 电气规则检查 生成报表文件 保 存并打印输出 结束 - 4 - 第 2章 原理图设计 2.1 原理图设计步骤： 原理图设计过程如下图 6.2.1 所示。 图 6-2.1 原理图设计流程 2.2 原理图设计具体操作流程 （说明：以设计“两级放大电路”为例，电路原理图如图 6-2.2 所示） 生成网络表 编译和调整 存盘和报表输出 结束
5、 开始 新建原理图文件 设置工作环境 放置元件 原理图的布线 原理图电气检查 设置图纸大小以及颜色栅格等 放置元件；调整元件位置；对名称、封装进行定义和设定 通过导线或网络标号将元件联接起来 通过项目编译，完成错误检查 修改和调整错误 是否合格？ - 5 - 注意： 建议先建立好 PCB 工程（项目）文件后再进行原理图的绘制工作，原理图文件需加载到项目文件中，且保存到同一文件夹下。 6-2.2 两级放大电路 （ 1）创建 PCB 工程（项目文件） 启动 Protel DXP 后，选择菜单【 File】 /【 New】 /【 Project】 /【 PCB Project】命令；完成后如图 6-
6、2.3 所示。 图 6-2.3 新建工程后 （ 2）保存 PCB 项目（工程）文件 选择【 File 】 / 【 Save Project 】菜单命令，弹出保存对话框【 Save PCB_Project1.PrjPCBAS】对话框如图 6-2.4 所示；选择保存路径后在【文件名】栏内输入新文件名保存到自己自己建立的文件夹中。 （ 3）创建原理图文件 注意：在新建的 PCB 项目（工程）下新建原理图文件 在新建的 PCB 项目（工程）下，选择菜单【 File】 /【 New】 /【 Schematic】命令；完成后如图 6-2.5 所示。 （ 4）保存原理图文件 选择【 File】 /【 Sav
7、e】菜单命令，弹出保存对话框【 Save Sheet1.SchDocAS】- 6 - 对话框如图 6-2.6 所示；选择保存路径后在【文件名】栏内输入新文件名保存到自己建立的文件夹中。 图 6-2.4 保存工程文件 图 6-2.5 新建原理图 （ 5）设置工作环境 注意：建议初学者保持默认，暂时不需要设置，等到一定水平后再进行设置。 选择【 Design】 /【 Document Options】菜单命令，在系统弹出的【 Document Options】中进行设置。 图 6-2.6 保存原理图文件 （ 6）放置元件 注意：在放置元件之前 需要加载所需要的库（系统库或者自己建立的库）。 方法一
8、：安装库文件的方式放置 如果知道自己所需要的元件在哪一个库，则只需要直接将该库加载，具体加载方法如下： 选择【 Design】 /【 Add/Remove library】菜单命令，弹出【 Available Library】- 7 - 对话框，如图 6-2.7 所示；单击安装找到库文件即可。 图 6-2.7 安装库文件 方法二：搜索元件方式放置 在我们不知道某个需要用的元件在哪一个库的情况下，可以采用搜索元件的方式 进行元件放置。具体操作如下：选择【 Place】 /【 Part】菜单命令，弹出【 Place Part】对话框如图 6-2.8 所示。 图 6-2.8 放置元器件 接着选择【
9、Choose】，弹出【 Browse Librarys】对话框如图 6-2.9 所示。单击【 Find】进行查找。 图 6-2.9 浏览元器件 单击【 Find】后弹出【 Librarys Search】对话框如图 6-2.10 所示； - 8 - 图 6-2.10 查找元器件 设置完成后单击【 Search】，弹出如图 6-2.11 所示的对话框。 图 6-2.11 查 找元器件列表 选中所需的元件后单击【 OK】后操作如图 6-2.12 所示： 图 6-2.12 放置元器件 此时元件就粘到了鼠标上，如图： ，单击鼠标左键即可放置元件。 方法三：自己建立元件库 具体建库步骤参见原理图库的建立
10、一章。 - 9 - 添加元件同方法一，不在赘述。 注意：在放置好元件后需要对元件的位置、名字、封装、序号等进行修改和定义。（除元件位之外其他修改也可以放到布线以后再进行） 元件属性修改方法如下： 在元件上双击鼠标左键，弹出【 Properties for Schematic Component in Sheet原理图文件名 】对话框，属性修改如图 6-2.13 所示。 封装修改过程如下： 如图 6-2.13 所示对话框中选择 Footprint，进行单击，过程如图 6-2.14 所示。 图 6-2.13 元器件属性 - 10 - 图 6-2.14 封装修改过程 （ 7）原理图布线 在放好元件位
11、置后即可对原理图进行布线操作。 选择【 Place】 /【 Wire】工具菜单，此时将带十字型的光标放到元件引脚位置单击鼠标左键即可进行连线（ 注意拉线过程不应一直按住鼠标左键不放 ），将导线拉到另一引脚上单击鼠标左键即放完一 根导线，放置完导线单击右键或者【 Esc】键结束放置。 选择【 Place】菜单命令，里面的操作和【 Wire】类似。具体功能自己下来查阅。（ 注意：【 Place】里面的工具基本上都要求会用 ）。 （ 8）原理图电气规则检查 选择【 Project】 /【 Compile PCB Project工程名 】；若无错误提示，即通过电器规则检查，如有错误，则需找到错误位置进
12、行修改调整。（ 注：电气检查规则建议初学者不要更改，待熟练后在更改 ） （ 9）生成网络表 通过编译后，即可进行网络表生成。 选择【 Design】 /【 Netlist for Project】 /【 Protel】菜单命令。 （ 10）保存输出 选择【 File】 /【 Save】（或者【 Save As】）； - 11 - 第 3章 原理图库的建立 在 Protel 中，并不是所有元件在库中都能找到，或者能找到但与实习元件引脚标号不一致，或者元件库里面的元件的符号大小或者引脚的距离与原理图不匹配等等，因此需要对找不到的库或者某些元件重新进行绘制，以完成电路的绘制。 3.1 原理图库概述
13、（ 1）原理图元件组成 标识图：提示元件功能，无电气特性。 原理 图元件 引脚：是元件的核心。有电气特性。 （ 2）建立新原理图元件的方法 1) 在原有的库中编辑修改； 2) 自己重新建立库文件（本次学习主要以第二种方法为主）； 3.2 编辑和建立元件库 3.2.1 编辑元件库 此方法请同学们自己下来查阅相关资料进行操作，或者到基本掌握该软件的应用后作为高级工具来进行学习。 3.2.2自建元件库及其制作元件 3.2.2.1 自建元件库及其制作元件总体流程如图 6-3.1 所示。 - 12 - 3.2.2.2 具体操作步骤 1）新建原理图元件库 新建： 选择【 File】 /【 New】 /【
14、library】 /【 Schematic】菜单命令；完成后如图 6-3.2 所示： 图 6-3.2 新建原理图库 保存： 选择【 File】 /【 Save】菜单命令；弹出【 Save Schlib1.SchLibAs】对话框。选择保存路径，如图 6-3.3 所示： 图 6-3.3 保存原理图库 2）为库文件添加元件 单击打开【 SCH Library】面板，如图 6-3.4所示。此时可以在右边的工作区进行元件绘制；建立第二个以上元件时，选择【 Tools】 /【 New - 13 - Component】菜单命令，弹出对话框如图 6-3.5 所示，确定后即可在右边的工作区内绘制元件。 图
15、6-3.3 SCH Library 面板 图 6-3.5 添加新元件 3）绘制元件外形 库元件的外形一般由直线、圆弧、椭圆弧、椭圆、矩形和多边形等组成，系统也在其设计环境下提供了丰富的绘图工具。要想灵活、快速地绘制出自己所需要的元件外形，就必须熟练掌握各种绘图工具的用法。具体操作方法请自己下来后研究。 选择【 Place】菜单，可以绘制各种图形。 4）为元件添加引脚 选择 【 Place】 /【 Pin】菜单命令，光标变为十字形状，并带有一个引脚符号，此时按下【 Tab】键，弹出如图 6-3.6 所示的元件【 Pin Properties】对话框，可以修改引脚参数，移动光标，使引脚符号上远离光
16、标的一端（即非电气热点端）与元件外形的边线对齐，然后单击，即可放置一个引脚。 - 14 - 图 6-3.6 元件引脚属性对话框 5）定义元件属性 绘制好元件后，还需要描述元件的整体特性，如默认标识、描述、 PCB 封装等。 打开库文件面板，在元件栏选中某个元件，然后单击【 Edit】按钮，或者直接双击某个元件，可以打开【 Library Component Properties】对话框，利用此对话框可以为元件定义各种属性。如图 6-3.7 所示。 图 6-3.7 元件属性对话框 6）元件报表与错误检查 元件报表中列出了当前元件库中选中的某个元件的详细信息，如元件名称、子部件个数、元件组名称以及
17、元件个引脚的详细信息等。 A 元件报表生成方法如下： 打开原理图元件库 在【 SCH Library】面板上选中需要生成元件报表的元件（如图 6-3.8 所示） 选择【 Reports】 /【 Component】。 - 15 - 图 6-3.8 选择库里面的元器件 B 元件规则检查报告 元件规则检查报告的功能是检查元件库中的元件是否有错，并将有错的元件罗列出来，知名错误的原因。具体操作方法如下： 打开原理图元件库 选择【 Reports】 /【 Component Rule Check】 弹出【 Library Component Rule Check】对话框，在该对话框中设置规则检查属性。
18、如图 6-3.9 所示。 图 6-3.9 设计规则检查 设置完成后单击【 OK】，生成元件规则检查报告如图 6-3.10 所示： 新建原理图元件库 新建原理图元件库新建原理图元件库 新建原理图元件库新建原理图元件库- 16 - 图 6-3.10 元器件规则 检查 到此，元件库操作完毕。 - 17 - 第 4章 创建 PCB元器件封装 由于新器件、和特殊器件的出现，某些器件导致在 Protel DXP 集成库中没有办法找到，因此就需要手工创建元器件的封装。 4.1 元器件封装概述 元器件封装只是元器件的外观和焊点的位置，纯粹的元器件封装只是空间的概念，因此不同的元器件可以共用一个封装，不同元器件
19、也可以有不同的元件封装，所以在画 PCB 时，不仅需要知道元器件的名称，还要知道元器件的封装。 4.1.1 元件封装的分类 大体可以分为两大类：双列直插式（ DIP）元件封装和表面贴式（ STM）元 件封装。双列直插式元器件实物图和封装图如图 6-4.1 和 6-4.2 所示。 图 6-4.1 双列直插式元器件实物图 图 6-4.1 双列直插式元器件封装图 表面粘贴式元件实物图和封装图如图 6-4.3 和 6-4.4 所示。 图 6-4.3 表面粘贴式元件实物图 图 6-4.4 表面粘贴式元件封装图 - 18 - 4.1.2 元器件的封装编号 元器件封装的编号一般为元器件类型加上焊点距离（焊点
20、数）在加上元器件外形尺寸，可以根据元器件外形编号来判断元器件包装规格。 比如 AXAIL0.4 表示此元件的包装为轴状的，两焊点间的距离为 400mil。 DIP16 表示双排引脚的元器件封装，两排共 16 个引脚。 RB.2/.4 表示极性电容的器件封装，引脚间距为200mil，元器件脚间距离为 400mil。 4.2 创建封装库大体流程 创建封装库的大体流程如下如图 6-4.5 所示。 图 6-4.5 创建封装库的大体流程图 4.3 绘制 PCB 封装库具体步骤和操作 4.3.1 手工创建元件库（方法一） （ 要求：创建一个如图所示双列直插式 8 脚元器件封装，脚间距 2.54mm,引脚宽
21、 7.62mm。如图6-4.6 所示） 图 6-4.6 DIP-8 封装 开始 新建 PCB 库文件 添加新元件 绘制新元件 存盘保存 结束 绘制器件外观 放置焊盘 - 19 - （ 1）新建 PCB 元件库 执行菜单命令【 File】 /【 New】 /【 Library】 /【 PCB Library】，打开 PCB 元器件封装库编辑器。执行菜单命令【 Flie】【 Save As】，将新建立的库命名为MyLib.PcbLib。过程如图 6-4.7 所示。 - 20 - 图 6-4.7 新建 PCB 库过程 （ 2）设置图纸参数 执行菜 单命令【 Tools】 /【 Library Opi
22、nions】，弹出【 Board Opinionsmil】对话框，如图 6-4.8 所示。 图 6-4.8 设置图纸参数 建议：初学者不需要设置该参数，保持默认即可。 如果默认单位 mil 不习惯，可用快捷方式转换单位（ mil mm），即按下键盘上的 Q 键即可转换。 （ 3） 添加新元件 NO.1 在新建的库文件中，选择【 PCB Library】标签，双击【 Component】列表中的【 PCBComponent_1】，弹出【 PCB Library Component】对话框 ，在【 name】处输入要建立元件封装的名称；在【 Height】处输入元件的实际高度后确认。过程如 图 6
23、-4.9 所示。 - 21 - 图 6-4.9 添加新元件过程 NO.2 如果该库中已经存在有元件，则： 执行菜单命令【 Tools】 /【 New Black Component】，如图 6-4.10 示。接着选择【 PCB Library】标签，双击【 Component】列表中的【 PCBComponent_1】，弹出【 PCB Library Component】对话框，在【 name】处输入要建立元件封装的名称；在 【 Height】处输入元件的实际高度。 - 22 - 图 6-4.10 新建新元件 （ 4）放置焊盘 执行菜单命令【 Place】 /【 Pad】（或者单击绘图工具栏的
24、 按钮），此时光标会变成十字形状，且光标的中间会粘浮着一个焊盘，移动到合适的位置（一般将1 号焊盘放置在原点 0,0上 ），单击鼠标左键将其定位，过程如图 6-4.11 所示。 图 6-4.11 放置焊盘过程 （ 5）绘制元件外形 通过工作层面切换到顶层丝印层，（即【 TOP-Overlay】层），执行菜单命令- 23 - 【 Place】 /【 Line】，此时 光标会变为十字形状，移动鼠标指针到合适的位置，单击鼠标左键确定元件封装外形轮廓的起点，到一定的位置再单击鼠标左键即可放置一条轮廓，以同样的方法只到画完位置。执行菜单命令【 Place】 /【 Arc】可放置圆弧。绘制完成后如图 6-
25、4.11 所示。 图 6-4.11 绘制完成后的元件 （ 6）设定器件的参考原点 执行菜单命令【 Edit】 /【 Set Reference】 /【 Pin 1】，元器件的参考点一般选择 1 脚。 操作提示： 在绘制焊盘或者元件外形时，可以不断的重新设定原点的位置以方便画图。操作为：【 Edit】 /【 Set Reference】 /【 Location】，此时移动鼠标到所需要的新原点处单击鼠标左键即可。 4.3.2 利用向导创建元件库（方法二） 在本软件中，提供的元器件封装向导允许用户预先定义设计规则，根据这些规则，元器件封装库编辑器可以自动的生成新的元器件封装。 （ 1）利用向导创建直
26、插式元件封装 Step1：在 PCB 元件库编辑器编辑状态下，执行菜单命令【 Tools】 /【 Component Wizard】， 6-4.11 所示，弹出【 Component Wizard】界面，进入元件库封装向导，如图 6-4.12 所示； Step2：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中元器件封装外形和计量单位，如图 6-4.13 所示； Step3：单击“下一步”按钮，设置焊盘尺寸，如图 6-4.14 所示； - 24 - Step4：单击“下一步”按钮，设置焊盘位置，如图 6-4.15 所示； Step5：单击“下一步”按钮，设置元器件轮廓线宽，如图 6-4.16 所示； St
27、ep6：单击“下一步”按钮，设置元器件引脚数量，如图 6-4.17 所示； Step7：单击“下一步”按钮，设置元器件名称，如图 6-4.18 所示； Step8：单击“下一步”按钮，点击“ Finish”完成向导，如图 6-4.19 所示； Step9：选择菜单命令【 Reports】 /【 Component Rule Chick】，检查是否存在错误。 绘制完成后的封装如图 6-4.20 所示。 图 6-4.11 新建元器件 图 6-4.12 新建元器件向导 - 25 - 图 6-4.13 选择元器件外形和单位 图 6-4.14 设置焊盘大小 图 6-4.15 设置焊盘 间距 图 6-4.
28、16 设置外形线宽 图 6-4.17 设 置 焊 盘 数量 图 6-4.18 设置元器件名字 - 26 - 图 6.4.19 结束向导 图 6.4.20 绘制完成的封装 接着运行元件设计规则检查，选择菜单命令【 Reports】 /【 Component Rule Chick】，检查是否存在错误。 （ 2）利用向导创建表面贴片式（ IPC）元件封装 在 PCB 元件库编辑器编辑状态下，执行菜单命令【 Tools】 /【 IPC Component Footprint Wizard】，如图 6-4.21 所示，弹出【 IPC Component Footprint Wizard】界面，进入元件库
29、封装向导，如图 6-4.22 所示； 图 6-4.21 利用向导创建 IPC 元器件封装 图 6-4.22 IPC Component Footprint Wizard - 27 - 接下来的过程大体同利用向导创建直插式元件封装过程，不在赘述。 第五章 PCB设计 PCB（ Printed Circuit Board，印制电路板），是通过在绝缘程度非常高的集采上覆盖上一层导电性良好的铜膜，采用刻蚀工艺，根据 PCB 的设计在敷铜板上京腐蚀后保留铜膜形成电气 导线，一般在导线上再附上一层薄的绝缘层，并钻出安装定位孔、焊盘和过孔，适当剪裁后供装配使用。 5.1 重要的概念和规则 （ 1）元件布局：
30、 元件布局不仅影响 PCB 的美观，而且还影响电路的性能。在元件布局时应注意一下几点： 1）先布放关键元器件（如单片机、 DSP、存储器等），然后按照地址线和数据线的走向布放其他元件。 2）高频元器件引脚引出的导线应尽量短些，以减少对其他元件及其电路的影响。 3）模拟电路模块与数字电路模块应分开布置，不要混合在一起。 4）带强电的元件与其他元件距离尽量要远，并布放在调试时不易触碰 的地方。 5）对于重量较大的元器件，安装到 PCB 上要安装一个支架固定，防止元件脱落。 6）对于一些严重发热的元件，必须安装散热片。 7）电位器、可变电容等元件应布放在便于调试的地方。 （ 2） PCB 布线： 布
31、线时应遵循以下基本原则。 1）输入端导线与输出端导线应尽量避免平行布线，以免发生耦合。 2）在布线允许的情况下，导线的宽度尽量取大些，一般不低于 10mil。 3）导线的最小间距是由线间绝缘电阻和击穿电压决定的，在允许布线的范围内应尽量大些，一般不小于 12mil。 4）微处理器芯片的数据线和地址线应尽量平行 布线。 5）布线时尽量少转弯，若需要转弯，一般取 45 度走向或圆弧形。在高频电路中，拐弯时不能取直角或锐角，以防止高频信号在导线拐弯时发生信号反射现象。 6）电源线和地线的宽度要大于信号线的宽度。 - 28 - 5.2 PCB 设计流程 PCB 设计流程图如图 6-5.1 所示。 图
32、6-5.1 PCB 设计流程图 5.3 详细设计步骤和操作 （ 1）创建 PCB 工程（项目）文件 如果在原理图绘制阶段已经新建，则无需新建。启动 Protel DXP 后，选择菜单【 File】 /【 New】 /【 Project】 /【 PCB Project】命令。 （ 2）保存 PCB 工程（项目）文件 选择【 File 】 / 【 Save Project 】菜单命令，弹出保存对话框【 Save PCB_Project1.PrjPCBAS】对话框；选择保存路径后在【文件名】栏内输入新文件名保存到自己自己建立的文件夹中。 （ 3）绘制原理图 新建工程 绘制原理图 创建 PCB 规划
33、PCB 加载元件封装 加载网络表 设置电路板结构、边框、尺寸、半层等参数 布线及其调整 元件布局及其调整 设置布线规则 电气规则检查 生成报表文件 保存并打印输出 - 29 - 整个原理图绘制过程参见原理图设计部分。 （ 4）创建 PCB 文件文档 方法一：利用 PCB 向导创建 PCB （利用 PCB 向导设计一个带有 PC-104 16 位总线的 PCB） Step1：在 PCB 编辑器窗口左侧 的工作面板上，单击左下角的【 Files】标签，打开【 files】菜单。单击【 Files】面板中的【 New From Template】标题栏下的“ PCB Board Wizard”选项，
34、如图 6-5.2 所示，启动 PCB 文件生成向导，弹出 PCB 向导界面，如图 6-5.3 所示。 Step2：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中设置 PCB 采用的单位，如图 6-5.4 所示。 Step3：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中根据需要选择的 PCB 轮廓类型进行外形选择，如图 6-5.5 所示。 Step4：单击“下一步”按钮，在弹 出的对话框中设置 PCB 层数，如图 6-5.6所示。 Step5：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中设置 PCB 过孔风格，如图6-5.7 所示。 Step6：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中选择 PCB 上安装的大多数元件的封装类
35、型和布线逻辑，如图 6-5.8 所示。 Step7：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中导线和过孔尺寸，如图 6-5.9所示。 Step8：单击“下一步”按钮，完成 PCB 向导设置，如图 6-5.10 所示。 Step9：单击“完成”按钮，结束设计向导，如图 6-5.11 所示。 Step10：选择菜单 命令【 File】 /【 Save】，保存到工程目录下面。 图 6-5.2 File 面板标签 - 30 - 图 6-5.3 新建 PCB 向导 图 6-5.4 选择单位 图 6-5.5 选择元器件外形 图 6-5.6 设置 PCB 板层 图 6-5.7 选择过孔方式 图 6-5.8 选择此电路板主要元件
