Altium Designer在电子设计中的应用

江敏

摘要：在电子设计中，需要硬件和软件的配合使用，才能取得比较理想的成果。传统式的万用板焊接已经跟不上复杂系统的设计要求。对于复杂电路的设计，采用Altium Designer仿真软件进行电路设计，不但能保证电路设计的理论正确性，还能1：1导出PCB制作出实际元器件又寸的电路板，从而提高了电路焊接的效率以及电路设计的正确率。文章以Altium Designer6对单片机流水灯的电路进行设计为例，说明其在电子设计中的应用。通过实践证明，利用Altium Designer进行电路仿真设计，不但能提高学生学习的兴趣，而且能达到使学生主动学习的目的。

关键词：Altium Designer；电路；兴趣

随着社会的发展，电子产品更新迭代的周期越来越短。如何在学校培养出适应社会发展需要的人才，成为高校教育的研究热点。电子设计竞赛综合考察了学生的知识水平和实践动手能力，设计难度和要求都比较大。传统的万用板焊接电路已经不能满足复杂电路的设计要求，因此，借助电子设计自动化（Electronics Design Automation，EDA）技术成为了大家设计电路的主要技术目标，Altium Designer是Altium推出的一體化电子产品开发系统，其功能强大、操作简单，把原理图设计、PCB绘制编辑、电路仿真、拓扑自动布线、信号完整性分析和设计输出等融合在一起[1]，已经成为国内电子设计者的首选软件。

下面介绍如何利用Altium Designer 6对单片机流水灯进行电路原理图设计、PCB板绘制设计以及1：1参数设置打印出PCB版图效果图。

1 设计实例

1.1 电路原理图（见图1）设计步骤

（1）打开Altium Designer 6软件，打开菜单栏处文件（F）新建工程、原理图、PCB，并将它们统一保存在相应的文件夹里面并命名（最好采用英文路径以及英文名称）。

（2）在原理图界面中，放置元器件。元器件在相应的库里面查找，对于库里面没有的元器件，可以自己绘制元器件的原理图以及封装，然后再添加到库中。具体操作：在库中选中Libraries，安装需要安装的Schematic Libraries（*.SCHLIB）和对应的Protel Footprint Library（*.PCBLIB）的库文件分别进行添加安装。放置元器件的基本原则是按照信号的流向方向放置，从左到右，或者从上到下；先放置核心元器件，再放置其他外围元器件，并设置元件属性[2]。

（3）元器件之间的电气连接。元器件之间的电气连接，可用导线将有电气连接的引脚相连（注意引脚连线端一定是有电气特性的一端）。对于电路系统复杂的电路，可采用放置总线、总线入口以及网络标签的形式（通常采用Tab键可以快速地对网络标签重命名）进行电气连接。

（4）元器件命名。从库里放置的元器件默认的标号是加问号（比如R？、C？等），而在导入PCB时要求元器件标号必须唯一（否则系统将报错）。因此需要修改元器件标号，可以采用手动修改；而对于元器件多且电路复杂的设计通常采用注解、复位标号、静态注释等进行一次性修改元器件标号。

（5）放置忽略ERC检查点。忽略ERC检查本身不具备任何电气特性，主要用于检查原理图。Protel升级后，在菜单栏中就没有了ERC。实际工作中，电气检查分为了在线电气检查和批次电气检查。在线电气检查中，元件器引脚上的波浪线就表示引脚的电气有问题；批次电气检查是在编译的时候，对原理图进行批次检查，若原理图有问题就会给出错误与警告的信息[3]。

1.2 PCB版图（见图2）设计步骤

（1）在电路原理图的界面，选择菜单栏中的设计Update PCB Document PCBl.PcbDoc，将原理图导入PCB进行PCB版图设计，并对检查有错的元件进行修改，直至全部正确为止。

（2）对PCB版图的修改。在设计栏中可以对板子形状重新定义；规则中可以对线的宽度、电气约束大小进行重新定义等；板参数选项中通常对板选项的度量单位进行修改（通常将英制单位Imperial改为公制单位Metric），为了便于观察，通常对可视化栅格标记由Lines改为Dots。

（3）按照信号流的方向对元器件布局布线，且先布局布线核心元件，再布局布线外围元件。布线可采用自动布线和手动布线[4]。

（4）打印参数设置。在页面设置中，对缩放比例（通常选择Scaled Print并设置刻度为1）进行设置，对颜色设置为Mono（黑色），然后在高级设置中选中需要打印的层（比如Bottom Layer，Top Layer等），并勾选孔洞Holes，以及在PCB Printout Properties设置为黑色。单片机流水灯打印效果图如图3所示。

（5）常用的技巧。在设计中通常采用Ctrl+M快捷键对元器件的位置距离进行测量；小键盘上的*可以快速地切换电气层，且在交互布局中，自动添加过孔；Ctrl+PgUp，Ctrl+PgDn快捷键对选中的区域进行放大或缩小等[5]。

除此之外，还可对PCB版图焊盘大小、补泪滴、多边形敷铜等操作[6]，由于篇幅的原因，这里不再一一叙述。

2 结语

本文以单片机流水灯在Altium Designer 6中的设计为例，分析了其电路原理图和PCB版图的设计过程以及1：1打印设置步骤。笔者认为，本文对于入门电子设计有一定的帮助作用，并能提高学生动手实践性以及学习的主动性和兴趣。

[参考文献]

[1]李迎迎.射频功率放大器的研究[D].新乡：河南师范大学，2011.

[2]宫占霞，吴琼，张晓亚.ProtelDXP2004软件在EDA课程教学中的应用[J].电子世界，2017（20）：85-86.

[3]代显智.Multisim在锁定放大器教学中的应用[J].电子世界，2016（14）：8-9.

[4]牛耀国，朱朝霞，芮新芳.Altium Designer软件在印刷电路板设计中的应用[J].电子科技，2011（24）：128-130.

[5]沈培锋，张德伟.Altium Designer软件使用技巧及常见问题探讨[J].实验室研究与探索，2016（35）：135-138.

[6]庄延良.AltiumDesigner在电路设计中的应用[J].电子世界，2017（6）：74.