收音机（三）

作者：毛茏玮 / Saint
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收音机（三）

Altium Designer设计软件
Altium Designer是一款Windows XP的电子设计系统。该软件提供了一套完全集成的设计，这些工具让开发者很容易地将设计从概念形成最终的印刷电路板设计。Altium Designer主要由以下4大部分组成，其中最常用的操作系统分别为前两个系统。
原理图设计系统（SCH）：主要用于电路原理图的设计，为印刷电路板的制作进行前期的准备工作，主要表现了电路的原理连接，相对比较直观。

印刷电路板设计系统（PCB）：这部分系统则主要用于印刷电路板的设计，印刷电路板的生产车间就是根据由它生成的PCB文件进行PCB板的生产。

FPGA系统：用户可用该系统进行可编程逻辑器件的设计，并将设计完成后生成的熔丝文件记录到逻辑器件中，即可制作具备特定功能的元器件。

VHDL系统：主要用来进行硬件的编程工作。
Altium Designer主要特点:
功能强大，支持多国语言，完全兼容Protel各版本。

8 . Altium Designer系统界面

                             图12 系统界面
System Menu：系统设置，设置作用于整个系统。
Menus/Toolbars/Shortcuts：根据不同的设计环境有所变化。如在原理图设计环境有Simulator选项，而PCB设计环境有Auto Route选项。
Navigation：当前打开文档的保存路径。
Workspace Panels：可以从Menu调出，也可以从Panel Access调出。
Panel Access：与Menu一样不同的设计环境的项目有所不同。
Document Tabs：每个打开的文件都有自己的标签，右击之，可对该文件管理。
Main Design Window：设计窗口。

9.用Altium Designer设计PCB板图的操作方法
⑴ 新建项目—File>>New>>Project>>PCB Project
从菜单选择 File » New » Project » PCB Project ，或者点击Files面板New部分的Blank Project (PCB)选项。也可以在Altium Designer的主页的Pick a Task部分选择Printed Circuit Board Design，然后选择New Blank PCB Project。重命名工程为***.PrjPCB。选择 File » Save Project As，可将工程保存在硬盘上的指定文件夹中。

                          图13新建项目

          图14保存项目

⑵ 设置工程属性—Project>>Project Options…
当工程编译的时候，系统根据工程属性对话框设置的规则产生错误报告。选择Project » Project Options（快捷键【C，O】）调出工程属性对话框：The Options for … Project。工程属性包括：Error Reporting，Connectivity Matrix,，Comparator，Options，Multi-Channel，Default Prints，Search Paths，Synthesis，Simulation，Parameters，Device Sheets。
如下图：

                               图15项目属性设置

我们可以对Error Reporting和Connection Matrix的设置进行修改。Error Reporting，设置错误的等级，可分为Fatal Error、Error、Warning和No Report四个等级。Connection Matrix，设置电气连接错误的等级，也可分为Fatal Error、Error、Warning和No Report四个等级。

                   图16 .Connection Matrix属性对话框

⑶ 向工程添加原理图文件
在Projects面板选中要添加文件的工程，右击鼠标，选择Add New to Project >>Schematic为工程添加原理图文件，并保存，名字为“***.SchDoc”。

                图17 向工程添加原理图文件

⑷ 设置原理图属性
在图纸上点击鼠标右键,打开“options>>Document options…”设置文档选项。

                    图18打开原理图属性设置对话框

在本例中，我们只需要将图纸的大小设置为A4.在Sheet Options选项（快捷键【D，O】）的Standard Styles下拉菜单选择“A4”。以上操作完毕后原理图的图纸更新为A4.

                            图19设置原理图属性1

View » Fit Document，软件将根据图纸上的设计将视图调整为合适大小。设置原理图的综合参数:Tools>>Schematic Preferences…

                             图20设置原理图属性2

在对话框左端的选择树选择 Schematic – Default Primitives，使能界面的右边的Permanent，单击OK关闭对话框。

                             图21设置原理图属性3

Altium Designer可实现多级撤销操作，最大可撤销次数由客户指定，但限于本机的可用内存。在对话框左端的选择树选择Schematic – Graphical Editing，在Undo/Redo区域的Stack Size框内填写最大可撤销次数。点击OK关闭Preferences对话框。
更换原理图图纸模板，选择Design » Template » Set Template File Name…，从弹出的对话框选择模板。
⑸ 绘制原理图
①添加库文件
在Panel Access 点击System，在菜单选择Libraries。如图所示：

                      图22添加库文件

②从库中查找元器件
从库中查找元器件并放入原理图中。点击Libraries按键以显示Libraries面板单击Search。查询结果将在Libraries面板显示。如图：

                   图23查找元器件

双击Component Name区域内相应的符号，或者单击按键Place相应的符号，鼠标移至原理图图纸放置元器件符号。

                 图24放置元器件符号

请在放置原理图到图纸之前编辑元件属性。在原理图符号处于悬浮状态的时候按TAB键，Component Properties对话框将打开，如下图所示：

                   图25 元器件符号属性编辑对话框

③连接元件
选择Place » Wire（快捷键【P，W】）鼠标左击要连接的两点，则一条连接线已经放置。参照下图将元件全部用连接线连接上。

                          图26 连线后的原理图

④编译工程
选择Project » Compile PCB Project…工程编译后，产生的错误将在Messages面板显示。双击Messages面板显示的错误，Compile Errors窗口会显示错误违反的规则。根据错误信息修改原理图或者工程设置。

⑹建立一个新的PCB文件
常用的有两种方法：
①利用PCB Wizard产生PCB文档
在Files面板的New from Template区域点击PCB Board Wizard标签。如图所示页面将弹出，设置PCB

                       图27  PCB向导

第一页选择板级单位：英制（mil）和公制（mm）。
第二页选择模板，可使用系统提供的模板和自己定制板子。当选择的是自己定制板子，下一步就是板子的详细设置；使用模板的话，下一步是选择板层。自定制板子的详细设置。

                          图28  板子详细设置

板层选择。选择合适与您的设计的PCB信号板层和电源板层。本例我们选择默认值。
选择过孔类型。为PCB文档选择一个合适的布线过孔类型：仅通孔的过孔、仅盲孔和埋孔。选择组件和布线工艺。设置默认的过孔和线的默认值保存PCB文件为***. PcbDoc

                                    图29

将PCB文件拖至项目中。或在Projects面板右击工程名字调出选择菜单，在菜单单击Add Existing to Project，在Choose Documents to Add to Project[.PrjPCB对话框查找并选择*.PcbDoc。保存工程文件。
②在工程添加PCB

                    图30

在project上单击右键，
设置电路板禁止布线区就是确定电路板的电气边界。
③更新PCB
打开原理图文件***.SchDoc。
选择Design » Update PCB Document ***.PcbDoc，工程将进行编译，Engineering Change Order对话框打开，如图：

                          图31更新对话框

点击对话框左下角的Validate Changes按键，主窗口的Status下Check一栏将显示更新是否成功，成功的话将显示绿色的标号，反之红色。点击Execute Changes按键，PCB将被更新。

                             图32

点击Close按键关闭对话框。在PCB文件之下同样可以更新PCB。选择Design » Import Changes From radio.PcbDoc。

                                  图33

以下同前两点
④设计PCB
选择Design » Board Options（快捷键【D，O】），打开Board Options对话框

                               图34  PCB板子属性

Snap Grid和Component Grid都通过下拉菜单设置为25mil。Electrical Grid也在此处设置。
⑺设置PCB属性
选择Tools » Preferences（快捷键【T，P】）打开Preferences对话框，如图：

                              图35  设置PCB属性

确保Snap To Center选项被使能；选中元件时，鼠标指针将指向元件的参考中心点。
设置板层选择Design » Board Layers & Colors（快捷键L）打开View Configurations dialog对话框。该对话框可设置定义、编辑、加载和保存视图设置。PCB编辑器支持英制和公制单位，选择View » Toggle Units（快捷键【V，U】或者Q）在两种单位之间切换。PCB编辑窗口的底部有一系列的标签，代表了不同的板层：

                        图36    板层标签

选择Design » Board Layer & Colors…打开View Configurations对话框，如图：

                          图36  .板层视图设置对话框

在PCB编辑器有三类型的板层。
Electrical layers – 包括32个信号层和16个内平面。
· Mechanical layers – 16个机械层—定义板子的轮廓、放置尺寸、放置制造细节或者其他的机械细节。产生Gerber输出的时候可以选择选择显示哪些层面。Special layers – 包括顶层和底层的丝印层，焊接面层，钻孔层，边界层，连接层，DRC层和挖孔层。

下面我们为本文档中涉及的工程设置2D视图配置。选择Design » Board Layers & Colors（快捷键L）打开View Configurations对话框。如图17。在Board Layers And Colors页面，选中Only show layers in layer stack和Only show enabled mechanical layers选项前的选项框，页面中显示在堆栈使用的层。点击Used Layers On，PCB编辑窗口只显示正在使用的层。

点击Top Layer旁边的颜色框进入颜色选择界面，可以改变当前使用的颜色。同样操作可以改变其他层面的颜色设置。在对话框左下角Actions部分，点击Save As view configuration保存该视图设置。选择Design » Layer Stack Manager（快捷键【D，K】）打开Layer Stack Manager对话框。如图：

                      图38. Layer Stack Manager

如图，右击鼠标选择Add Signal Layer添加信号层、Add Internal Plane添加内平面，可以直接修改铜皮的厚度、是否为顶层和底层添加绝缘体。

⑻设置规则—Design>>Rules…通过向导生成PCB板子时候我们设置了板级走线宽度和过孔尺寸，现在我们还将设置两个走线规则：面对所有网络，走线宽度限制在12mil；面对12V和GND网络，走线宽度限制为25mil。在PCB编辑窗口选择Design » Rules（快捷键【D，R】）打开PCB Rules and Constraints Editor对话框。

对话框左边显示规则的种类，双击Routing展开该种类下面的小类，然后再双击Width查看。如图

                              图39  PCB规则管理器

鼠标右键单击对话框左边的小类Width，在选择菜单选择New Rule；对话框右边窗口将增加一个设置窗口，在该窗口设置走线的规则和约束条件。在Constraints直接修改走线的最小宽度、默认宽度、最大宽度为12mil；也可以在Attributes on Layer修改。点击OK关闭对话框。也可以通过规则向导产生新的规则。点击对话框左下角的Rule Wizard按键打开向导。跟随向导设置规则的类别与约束。选择规则的类型，我们选择Routing下的Width Constraint，如图：

                         图40  规则向导1

选择规则的适用范围，我们要设置12V和GND网络的走线规则，这里我们选择A Few Nets，如图：

                        图41  规则向导2

在Condition Value 列表的下拉菜单选择12V和GND网络，如图：

                        图42  规则向导3

完成后将返回Rules and Constraints Editor对话框，左面的Width小类将增加一
个规则—Width_1，选定该规则，修改走线宽度为25mil，如图：

                                 图43 规则管理器

（8）绘制PCB图
①在PCB编辑窗口放置元件

            图44.放置元件

使用快捷键V, D调整PCB视图。鼠标点击元件Y1后将之拖拽到合适的位置后释放鼠标。放置其他元件，使用SPACER按键调整元件的方向。元件的标号的位置也可以像元件一样重排。按住SHIFT键的同时鼠标单击四个电阻；或者选择Edit » Select » Touching Line（快捷键【E，S，L】）调出Touching line，同时选中四个电阻，如图：

          图45.同时选中多个元件

右键点击选中的电阻调出菜单，在菜单选择Align 》 Align，或者选择Edit » Align » Align（快捷键【E，G，A】），或者直接按快捷键（A，A）；打开Align Objects对话框，在Horizontal部分选择Space Equally、在Vertical部分选择Top，如图：

                     图46.对齐选项

单击OK关闭对话框。四个电阻已经对齐。对齐其他元件。如图：

         图47.元件已经全部对齐

②手动布线
选择Place » Interactive Routing（快捷键【P，T】）或者点击菜单栏上的快捷键进入交互式布线状态，鼠标指针将出现一个十字光标。点击Y1的网络为12V的管脚后点击R1的网络同为12V的管脚，一根走线已布成功。

   图48布线

在交互式布线状态，单击一个管脚后，按住Ctrl按键，单击鼠标，布线将自动完成；或者直接点击飞线，布线将自动完成。注意，网络的起点和终点之间能够直接走通而不需要换层。使用数字小键盘的“*”键换层打孔。Tips：CTRL + 单击 自动完成走线SHIFT + R 切换冲突解决模式：推挤、绕开、包围和推挤、忽略SHIFT + SPACEBAR 切换不同的走线角度SHIFT + W 切换不同的走线宽度
③自动布线
首先，取消原有的布线，选择Tools » Un-Route » All（快捷键【U，A】）。选择Auto Route » All进行全局的布线。保存文件。

          图49.自动布线

④添加泪滴
Tools » Teardrops（快捷键【T，E】）调出Teardrops Options对话框，在Action区域选择Add来添加泪滴。点击OK关闭对话框。如图：

                  图50.添加泪滴

移除泪滴的步骤同上，在Action区域选择Remove来移除泪滴。
⑤铺铜
选择Place » Polygon Pour（快捷键【P，G】）打开Polygon Pour对话框，在Net Options
选择GND网络，同时使能Remove Dead Copper，保证死铜被移除。如图。点击OK关闭对话框进入铺铜状态。

                     图51.铺铜设置

点击板子的四个角后右击鼠标，系统将自定为板子铺铜，如图：

                图52.铺铜

（9）检错—Tools>>Design Rule Check…
使用命令 “Tools\design rules check…” 对 PCB 设计进行错误检测. 出现错误的地方会以绿色高亮显示. 对相应的错误进行修改,编辑,直到没有错误为止.
（10）输出生产文件—File>>Fabrication Outputs
完成设计后产生用于生产PCB板、生产和组装的输出文件。
①输出文件
选择File » Assembly Outputs，可选择生成Assembly Drawings和Pick and Place Files。

Assembly Drawings：生成板子中元件的位置图，文件为PDF格式。
Pick and Place Files：生成板子中元件的坐标值，文件格式可选为TXT和CVS。
选择File » Fabrication Outputs，可选择生成以下文件。
Composite Drill Drawings：生成板子的钻孔位置和大小，文件格式为PDF。
Drill Drawing/Guides：分层生成钻孔位置和大小，文件格式为PDF。
Final Artwork Prints：生成所有的制造输出文件，文件格式为PDF。
Gerber Files：以Gerber格式生成制造信息。
NC Drill Files：生成应用于数控加工机器的文件，文件格式为Cam。
ODB++：生成ODB++数据库格式的制造文件。

②生成Bom表
选择Reports » Bill of Materials，打开Bill of Materials for PCB Document对话框。如图：

                         图53.Bom表生成设置

在All Columns区域使能Show列下的选择框来选择要在Bom表显示的项目。
从All Columns区域拖动项目到Grouped Columns区域，Bom表将会以Grouped Columns区域的项目分类排列。
选择Export生成Bom表。

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