江敏

摘要：在電子設(shè)計(jì)中，需要硬件和軟件的配合使用，才能取得比較理想的成果。傳統(tǒng)式的萬用板焊接已經(jīng)跟不上復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。對(duì)于復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)，采用Altium Designer仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，不但能保證電路設(shè)計(jì)的理論正確性，還能1：1導(dǎo)出PCB制作出實(shí)際元器件又寸的電路板，從而提高了電路焊接的效率以及電路設(shè)計(jì)的正確率。文章以Altium Designer6對(duì)單片機(jī)流水燈的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)為例，說明其在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。通過實(shí)踐證明，利用Altium Designer進(jìn)行電路仿真設(shè)計(jì)，不但能提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，而且能達(dá)到使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的。

關(guān)鍵詞：Altium Designer；電路；興趣

隨著社會(huì)的發(fā)展，電子產(chǎn)品更新迭代的周期越來越短。如何在學(xué)校培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的人才，成為高校教育的研究熱點(diǎn)。電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽綜合考察了學(xué)生的知識(shí)水平和實(shí)踐動(dòng)手能力，設(shè)計(jì)難度和要求都比較大。傳統(tǒng)的萬用板焊接電路已經(jīng)不能滿足復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)要求，因此，借助電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronics Design Automation，EDA）技術(shù)成為了大家設(shè)計(jì)電路的主要技術(shù)目標(biāo)，Altium Designer是Altium推出的一體化電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，其功能強(qiáng)大、操作簡單，把原理圖設(shè)計(jì)、PCB繪制編輯、電路仿真、拓?fù)渥詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等融合在一起[1]，已經(jīng)成為國內(nèi)電子設(shè)計(jì)者的首選軟件。

下面介紹如何利用Altium Designer 6對(duì)單片機(jī)流水燈進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)、PCB板繪制設(shè)計(jì)以及1：1參數(shù)設(shè)置打印出PCB版圖效果圖。

1 設(shè)計(jì)實(shí)例

1.1 電路原理圖（見圖1）設(shè)計(jì)步驟

（1）打開Altium Designer 6軟件，打開菜單欄處文件（F）新建工程、原理圖、PCB，并將它們統(tǒng)一保存在相應(yīng)的文件夾里面并命名（最好采用英文路徑以及英文名稱）。

（2）在原理圖界面中，放置元器件。元器件在相應(yīng)的庫里面查找，對(duì)于庫里面沒有的元器件，可以自己繪制元器件的原理圖以及封裝，然后再添加到庫中。具體操作：在庫中選中Libraries，安裝需要安裝的Schematic Libraries（*.SCHLIB）和對(duì)應(yīng)的Protel Footprint Library（*.PCBLIB）的庫文件分別進(jìn)行添加安裝。放置元器件的基本原則是按照信號(hào)的流向方向放置，從左到右，或者從上到下；先放置核心元器件，再放置其他外圍元器件，并設(shè)置元件屬性[2]。

（3）元器件之間的電氣連接。元器件之間的電氣連接，可用導(dǎo)線將有電氣連接的引腳相連（注意引腳連線端一定是有電氣特性的一端）。對(duì)于電路系統(tǒng)復(fù)雜的電路，可采用放置總線、總線入口以及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽的形式（通常采用Tab鍵可以快速地對(duì)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽重命名）進(jìn)行電氣連接。

（4）元器件命名。從庫里放置的元器件默認(rèn)的標(biāo)號(hào)是加問號(hào)（比如R？、C？等），而在導(dǎo)入PCB時(shí)要求元器件標(biāo)號(hào)必須唯一（否則系統(tǒng)將報(bào)錯(cuò)）。因此需要修改元器件標(biāo)號(hào)，可以采用手動(dòng)修改；而對(duì)于元器件多且電路復(fù)雜的設(shè)計(jì)通常采用注解、復(fù)位標(biāo)號(hào)、靜態(tài)注釋等進(jìn)行一次性修改元器件標(biāo)號(hào)。

（5）放置忽略ERC檢查點(diǎn)。忽略ERC檢查本身不具備任何電氣特性，主要用于檢查原理圖。Protel升級(jí)后，在菜單欄中就沒有了ERC。實(shí)際工作中，電氣檢查分為了在線電氣檢查和批次電氣檢查。在線電氣檢查中，元件器引腳上的波浪線就表示引腳的電氣有問題；批次電氣檢查是在編譯的時(shí)候，對(duì)原理圖進(jìn)行批次檢查，若原理圖有問題就會(huì)給出錯(cuò)誤與警告的信息[3]。

1.2 PCB版圖（見圖2）設(shè)計(jì)步驟

（1）在電路原理圖的界面，選擇菜單欄中的設(shè)計(jì)Update PCB Document PCBl.PcbDoc，將原理圖導(dǎo)入PCB進(jìn)行PCB版圖設(shè)計(jì)，并對(duì)檢查有錯(cuò)的元件進(jìn)行修改，直至全部正確為止。

（2）對(duì)PCB版圖的修改。在設(shè)計(jì)欄中可以對(duì)板子形狀重新定義；規(guī)則中可以對(duì)線的寬度、電氣約束大小進(jìn)行重新定義等；板參數(shù)選項(xiàng)中通常對(duì)板選項(xiàng)的度量單位進(jìn)行修改（通常將英制單位Imperial改為公制單位Metric），為了便于觀察，通常對(duì)可視化柵格標(biāo)記由Lines改為Dots。

（3）按照信號(hào)流的方向?qū)υ骷季植季€，且先布局布線核心元件，再布局布線外圍元件。布線可采用自動(dòng)布線和手動(dòng)布線[4]。

（4）打印參數(shù)設(shè)置。在頁面設(shè)置中，對(duì)縮放比例（通常選擇Scaled Print并設(shè)置刻度為1）進(jìn)行設(shè)置，對(duì)顏色設(shè)置為Mono（黑色），然后在高級(jí)設(shè)置中選中需要打印的層（比如Bottom Layer，Top Layer等），并勾選孔洞Holes，以及在PCB Printout Properties設(shè)置為黑色。單片機(jī)流水燈打印效果圖如圖3所示。

（5）常用的技巧。在設(shè)計(jì)中通常采用Ctrl+M快捷鍵對(duì)元器件的位置距離進(jìn)行測(cè)量；小鍵盤上的*可以快速地切換電氣層，且在交互布局中，自動(dòng)添加過孔；Ctrl+PgUp，Ctrl+PgDn快捷鍵對(duì)選中的區(qū)域進(jìn)行放大或縮小等[5]。

除此之外，還可對(duì)PCB版圖焊盤大小、補(bǔ)淚滴、多邊形敷銅等操作[6]，由于篇幅的原因，這里不再一一敘述。

2 結(jié)語

本文以單片機(jī)流水燈在Altium Designer 6中的設(shè)計(jì)為例，分析了其電路原理圖和PCB版圖的設(shè)計(jì)過程以及1：1打印設(shè)置步驟。筆者認(rèn)為，本文對(duì)于入門電子設(shè)計(jì)有一定的幫助作用，并能提高學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐性以及學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和興趣。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李迎迎.射頻功率放大器的研究[D].新鄉(xiāng)：河南師范大學(xué)，2011.

[2]宮占霞，吳瓊，張曉亞.ProtelDXP2004軟件在EDA課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子世界，2017（20）：85-86.

[3]代顯智.Multisim在鎖定放大器教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子世界，2016（14）：8-9.

[4]牛耀國，朱朝霞，芮新芳.Altium Designer軟件在印刷電路板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].電子科技，2011（24）：128-130.

[5]沈培鋒，張德偉.Altium Designer軟件使用技巧及常見問題探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016（35）：135-138.

[6]莊延良.AltiumDesigner在電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].電子世界，2017（6）：74.