作者：盧老師,華清遠見嵌入式學院講師。
1、Altium Designer 10 入門知識
1.1.1 什么是 Altium Designer
Altium Designer 提供了統一的應用方案，是 Protel（經典版本為 Protel 99se）的升級版本，其綜合電子產品一體化開發所需的所有必須技術和功能。Altium Designer 在單一設計環境中集成板級和 FPGA 系統設計、基於 FPGA 和分立處理器的嵌入式軟件開發以及 PCB版圖設計、編輯和制造。並集成了現代設計數據管理功能 , 使得 Altium Designer 成為電子產品開發的完整解決方案－一個既滿足當前，也滿足未來開發需求的解決方案。
1.1.2.Altium Designer 10 的特點
與過去以季節性主題（如 Winter09，Summer09）來命名的方案不同，而是采用新型的平實的編號形式來為新的發布版本進行命名。最新發布的 Altium Designer - Release 10 將繼續保持不斷插入新的功能和技術的過程，使得您可以更方便輕松地創建您的下一代電子產品設計。 Altium的統一的設計架構以將硬件，軟件和可編程硬件等等集成到一個單一的應 用程序中而聞名。它可讓您在一個項目內，甚或是整個團隊里自由地探索和開發新的設計創意和設計思想，團隊中的每個人都擁有對於整個設計過程的統一的設計視圖。
顯著亮點如下：
提供了將設計數據管理置於設計流程核心地位的全新桌面平台。
提供了新的維度，以供器件數據的搜尋和管理，確保輸出到制造廠的設計數據具有准確性和可重復性。
為設計環境提供供應鏈信息的智能鏈接，確保對元器件的使用有更好的選擇 。
提供了涵蓋整個設計與生產生命周期的器件數據管理方案，而結構性的輸出流程更是確保了輸出信息的完整性。
R10 系列的增強功能包括：輸出 Output Job 編輯器、內電層分割加速改善、彈出式的多 邊形鋪銅管理器、Atmel QTouch 支持、自定制的笛卡爾直角和極坐標柵格、Aldec HDL 仿 真功能、實現比使用指針更多的 GUI 增強，以及隨着 Altium Designer10 臨近發布日前，我 們將構建其中的更多酷炫功能。而且，其平台穩定性也得到了增強。
1.3 整體流程
1.3.1、方案分析
對於所面臨的具體項目，工程師首先做的是不同方案整體原理設計，然后是方案比較與 確定，元件選擇。
1.3.2、電路仿真
對方案中確定的整體電路或局部電路要做電路仿真，以此做電路參數估算 ，並借鑒仿真 結果修改設計方案中的缺陷。
1.3.3 設計原理圖
原理圖設計部分同時需要做的原理圖庫的設計，雖然 Altium Designer 10 軟件自帶一部 分庫，但不是包含市面上所有的元件，尤其是最新推出元件。在原理圖繪制過程中，有整體 原理圖的復雜程度決定采用何種結構的設計方式。通常所說的層次原理圖設計，就為工程師 做復雜電路板提供了便捷。原理圖設計后期，用 ERC（Electrical Rules Check） 工作查錯，找出錯誤原因並修改原理圖。
1.3.4 設計組建的封裝
對器件的封裝設計，主要是查看器件手冊。也可以直接用測量工具測量器件的實際工具， 然后再做封裝。
1.3.5 PCB 板設計
工程師在確定 PCB 機械尺寸后，就將通過 ERC 測試的原路圖導入 PCB 板中，根據項目的 實際要求設置 PCB 的規則，板的層數等。布局在 PCB 設計中占大部分時間，一個優秀的硬件 工程師對布局的要求是很苛刻，尤其是電磁兼容性問題。布局完成后接下來布線、淚滴、鋪 銅，DRC（Designer Rule Check ）測試。
1.3.6 校對審核
工程師完成 PCB 設計后，需要對自己設計的電路進行校對，確定方案中設計的硬件電路 在設計中沒有因特殊原因被誤修改。對於復雜的電路板，多人分工合作，最終由 PCB 工程師 布線完成，更需要多人對各自設計的電路圖與 PCB 部分進行校對，最終由項目工程師做整體 審核。
1.3.7 文檔整理
這部分主要分三部分人的工作：導出制板所需的 GERBER 文檔，料單 (BOM) 生產，導出 原理圖文件，打印輸出。
2、Altium Designer 10 建立項目
Altium Designer 10 的所有電路設計工作都必須在 Design Explorer（設計管理器） 中進行，同時設計管理器也是 Altium Designer 10 啟動后的主工作接口。設計管理器具 有友好的人機接口，而且設計功能強大，使用方便，易於上手。因此本章將對設計管理器中 關於電路板設計的使用進行的介紹。
2.1 打開 Altium Designer 10 軟件
在桌面雙擊 Altium Designer 10 快捷鍵，啟動畫面如圖 2-1。
圖 2-1 Altium Designer 10 啟動畫面
2.2 主菜單和主工具欄
主菜單和主工具欄如圖 2-2 所示。 Altium Designer 10 的主菜單欄包括 File（文件）、 View （視圖）、 project （項目）、 Window （窗口）和 Help （幫助）等。
左邊為 Files Panels （文件工作面板），Navigator（向導），Projects（項目），右 邊對應的是主工作面板，最下面的是狀態條。其中項目欄是我們經常進行操作使用的地方， 需要說明的是左邊的菜單欄目位置是靈活的，可以隨自己的習慣進行移動。
圖 2-2 Altium Designer 10 主工具欄
2.3 項目工程建立
2.3.1 在你工作區，新建一個文件包（例如在桌面建立個文件包，接下來的項目文件都 將存於該文件包內）。
2.3.2 單擊菜單【File】→ 【New】→ 【Project】→ 【PCB Project】, 默認為 PCB Project1. PrjPCB，完成后如下圖 2.3 所示。
圖 2-3 Altium Designer 10 新項目
2.3.4 保存這個項目
鼠標右擊該項目圖 →【Save Project】→指定文件包 , 或者通過鼠標點擊【File】→ 【Save Project】。
2.3.5 建立原理圖文件和 PCB 文件
單擊菜單【File】→ 【New】→ 【Schematic】建立原理圖文件（在你沒有修改軟件模板 的情況下，默認為 Altium 公司的模板） ，直接保存在指定的項目文件夾內。
單擊菜單【File】→ 【New】→ 【PCB】建立原理圖文件，保存在指定的項目文件夾內。
保存的方法與項目保存類似。
2.3.6 添加文件
添加已經建立的原理圖文件和 PCB 文件到指定的項目中， 單擊菜單【Project】→ 【Add Existing to Project 】, 彈出如圖 2.4。
鼠標雙擊點擊原理圖后，便添加到指定的項目中，同樣的方法，我們可將所創建的 PCB 文 件添加到指定的項目中。
同時我們還可以將項目需要的原理圖添加到指定的項目中。
圖 2.4 Add Existing to Project
圖 2.5 Remove from Project
2.3.7 刪除添加的文件
鼠標右擊圖 2.5 中的文件，在彈出的菜單類點擊【Remove from Project】，即可將建 立的文件刪除。
3、 Altium Designer 10 原理圖設計
3.1 原理圖模板設計
對於工程師來說，如果一直用 Altium Designer 自帶的各種模板也是可以的，在這里我 將介紹一種建立模板的方法。當然，我們提倡反思，那就是我們是否該建模板，該怎么建模 板，建模板有什么有利之處，怎么用模板。
建原理圖模板是使用方便規范，因為每個公司有每個公司自己的 LOGO，也有審核、校對、 項目名稱、編號之類的。很多公司采取自己建立模板。對與模板的建立和使用在接下來會做 詳細介紹。
3.1.1 建立並保存模板
對於保存的路徑，建議保存在比較明朗的位置，待最后模板建立后再放入 Altium Designer 指定的位置。
單擊菜單【File】→ 【New】→ 【Schematic】建立原理圖文件（在你沒有修改軟件模 板的情況下，默認為 Altium 公司的模板） ，在保存時注意保存格式，如果直接保存則為 “.SchDoc”格式，而模板格式為“.SchDot”格式。
選擇保存類型“Advanced Schematic template(*.SchDot)”並將此命名為 model，如圖 3.1。
圖 3.1 建立並保存模板
3.2 對模板進行編輯
3.2.1 打開新建立的原理圖模板 model.SchDot，點擊【Design】→【Document Option 】。 或者與用快捷鍵 D+O 完成。如圖 3.2 所示
在【Sheet Options】中對【template】中的原理圖進行更新，選擇你需要的大小，默 認為 A4, 但多說情況下，公司為選擇 A3 的做模板。
對紙張做個簡單的介紹
● 美制： A0 、 A1 、 A2 、 A3 、 A4 ，其中 A4 最小。
● 英制： A 、 B 、 C 、 D 、 E ，其中 A 型最小。
● 其它： Protel 還支持其它類型的圖紙，如 Orcad A 、 Letter 、 Legal 等。
選擇完成后，點擊【Clear Template】，彈出對話框，點擊【Yes】, 原有模板已被清空。
圖 3.2 原理圖模板設置框
3.2.2 設置你需要的格式
在一張空的原理圖紙張上，首先確定你所用的表格以及 logo 的大小，規划好區域。在分 區時所用的划線：點擊【Place】→【Drewing Tools 】→【Line】，快捷鍵 P+D+L。
在區域規划完畢后，放置每個分割區的內容：【Place】→【Text String 】，在鍵盤中 按下【tab】鍵，輸入你需要的內容，點擊確定即可。如圖 3.3
圖 3.3 原理圖模板內容編輯 1
3.2.3 將設計用用到的“項目名稱、設計人、審核人、logo”等信息添加到參數中
【Place】→【Text String 】+【tab】，選擇對應的選項
項目名稱：=Title
設計者：=Engineer
審核人：=Address1
版本序號：=Address2
設計日期：=Date
對於 logo 的添加則用到【Place】→【Drewing Tools 】→【Graphic】，例如我們放 入一個 JPG 格式的“Dell”。
完成效果如圖 3.4
圖 3.4 完成后的原理圖模板內容編輯
3.2.4 將模板放置到指定的路徑
復制該模板， 找到該路徑 C:\Documents and Settings\All Users\Documents\Altium\AD 10\Templates，粘貼模板。
3.2.5 將該模板添加到 AD10 原理圖里面
只 要 在 軟 件 的 參 數 設 置 ( 菜 單 DXP->>Preferences->>Schematic->>General) 中 模 板(Template) 選項下把創建好的模板文件添加進來，選項下把創建好的模板文件添加進來，每次新建原理圖都會把該模板添加到設計中。
3.3 元件原理圖庫設計和 PCB 封裝的設計
3.3.1 建立庫
【File】→ 【New】→ 【Library】→ 【Sch Library】原理圖庫建立，
【File】→ 【New】→ 【Library】→ 【PCB Library】封裝庫建立，
圖 3.5 元件庫和封裝的建立
建立新元件【Tools】→ 【New compoment】，這里以 24C02 為例。
圖 3.6 元件命名
查看電氣特性。
圖 3.7 查看 24C02datasheet
放置外形和管腳快捷鍵 P+R, 調整合適的小。放置管腳 P+P, 然后單擊鍵盤的 Tab 鍵彈出管腳屬性對話框，修改相應的屬性。
圖 3.8，放置外框 圖 3.9 放置管腳
在 Pin Propertis 中，Display Name管腳定義，Designator 是管腳序列號，其后 有Visable，是否可見，在原理圖中有些元件有襯底，我們通常將帶襯底的管腳隱藏，管腳的長度 Length 可以根據需要設定。對有負信號，例如負電壓，負電平復位腳等，需要添加"\" 符號 , 如“V\C\C\”表示負的 VCC 電平，類似數字電路中的非格式。
圖 3.10 管腳屬性
圖 3.11 24C02 原理圖
查看 24C02 的 footprint，資料如下。
圖 3.12 24C02 footprint 資料
在 pcblib 環境下用向導制作元件封裝。
【Tools】→ 【 Compoment Wizard 】彈出下圖，
圖 3.13 Compoment Wizard
圖 3.14 footprints 類型
在 pcblib 環境下用向導制作元件封裝。
【Tools】→ 【 Compoment Wizard 】彈出下圖，
一般貼片的的引腳焊盤大於管腳 8mil 到 20mil，也可以大於這個數，根據具體的情況。對有有些 BGA 封裝的，有時候焊盤還可能略小於管腳。
圖 3.14 管腳焊盤大小設置
圖 3.15 管腳間距大小設置
圖 3.16 管腳數目大小設置
圖 3.17 完成封裝設計
3.4 整體庫制作
下面介紹中用 ACCESS 把數據表文件，原理圖封裝制作在一個整體庫中，這樣的優點是，能 將各個元件的信心綜合在一個表格里，並在原理圖中找到這些信息，在到處 BOM 的時候可以 將這些信息導出，便於采購確定元件，成本核算。
圖 3.18 整體庫中的文件
【File】→ 【New】→ 【Library】→ 【Database Library】建立， 在 access 中建立 .mdb 文件，注意命名與 Database Library 文件的一致性。
圖 3.19 【Database Library】設置
在 Source database type 中 pass 中添加該文件，注意添加路徑。
圖 3.20 access 文件設置
在 access 文件中，對元件的相關信息進行設置，完了添加到庫中
圖 3.21 集成庫添加
在庫的欄目中調用該庫，可以看到已經添加的元件
圖 3.22 集成庫中所顯示的元件
圖 3.23 原理圖放置元件
在庫中雙擊該元件，在原理圖中鼠標位置出現該元件，右擊停止放置該元件。
圖 3.24 元件信息
雙擊元件可以顯示上面的信息。
3.5 原理圖編輯設置
關於原理圖中的設置，這里只介紹常用的【DXP】→ 【Preferences】
圖 3 .25 原理圖放置
圖 3 .26 Schematic/p>
在 Defaults 的 Template 中添加自己的模板，注意將自己的模板保存在 AD10 指定的路徑。
圖 3 .27 原理圖模板添加
設置鼠標用滾輪控制原理圖的縮放，在 PCB 環境中也是這樣設置的
圖 3 .28 鼠標設置，去掉 Ctrl 你面的勾
對鼠標顯示的設置，Cursor Type 推薦使用 Large Cursor 90，在放置元件時，元件保證在一條直線上。
圖 3 .29 Cursor Type 放置
Grid Options 設置是在原理中的顯示方式，在打印時選用 Dot格式的，平時選用Line格式，同時在放置元件的時候，要保障你所放置的元件電氣管腳在點柵格的點上，NET 放置也是如此，否則會出現原理圖中的線在 PCB 環境中並沒有連接。
圖 3 .30 Grid Options 設置
圖 3 .31 原理圖放置
圖 3 .32 原理圖放置
3.6 原理圖文件設置
對原理圖的編輯文件的設置，打開原理圖右擊找打 Docment Options 顯示如下
圖 3 .33 原理圖放置
在 template 中添加模板，在右側選擇紙張，在 Girds 中填寫柵格，在下發選擇 enable
圖 3 .34 原理圖模板放置
圖 3 .35 原理圖內容填寫放置
圖 3 .36 原理圖放置
3.7 元件的排序
1. 關於元件自動排序的問題
接着對於放置后的元件進行排序，在上一步我們設置完原理圖的工作環境后，從庫中選取需要的元件，設計電路，但這些元件默認沒有標號，整體以問號的格式顯示在原理圖中。如下為一個電壓轉換電路，是一種常用的 5V 轉 3.3 和 1.8 的電路。
圖 3 .37 原理圖元件放置
回到排序，【Tools】→ 【Annotate】（快捷鍵 T+A）
在下圖中，order of Processing 元件的順序，在 Schematic Sheets to Annotate選擇對應的原理圖，在截圖中有一張原理圖，實際中可以是好多張，同時可以設置每個原理圖序列號的起始數和后綴，分別對應 Satart index 和 suffix。
點擊 update changes List，更新排序，如果出現重復，有時候會用到 reset Duplicate，或者 reset all，如果用到 Back Annotate，注意原理圖與 PCB 元件的 ID 號是否對應，必要時在 PCB 環境下，進行 CompontLink 操作。
圖 3 .38 元件排序
圖 3 .39 元件排序
圖 3 .40 元件排序
排序完成點擊 EXecute Changes，執行排序。
圖 3 .41 元件排序
回到原理圖看到元件順序已經排列完成。
圖 3 .42 元件排序
3.8 連線和元件位置轉化
在這里介紹下放置元件的一些技巧，元件方向的調整，通過空格鍵進行切換。對於一些特殊的,如三極管，集成芯片，還可以對其做對稱處理，以方便連線，鼠標左擊元件不放，按下鍵盤 X，Y，其中 X 是左右，Y 是上下。對於連線，快捷鍵是 P+W 連線，P+B 總線，放置 net， P+N放置注釋 P+t,總之點擊 P 后仔細看下，就可區分你需要用的工具。
圖 3 .43 完成布線的圖
3.9 層次原理圖的設計
兩類，一類是自定向下的設計，此時，我們已經知道所有已經定義好的接口，尤其像合作搞原理圖設計，在頂層把所有的端口分配好，直接生成不同的原理圖，在原理圖中會顯示所用到得接口。另一類，自下向上的設計，這是我們可以先專注於局部電路的設計，並在設計過程中放置端口，最后通過頂層原理圖將用到的局部原理圖整合在一起。
第一類的步驟：以 3232 同步信號為例，簡要介紹如何從頂層向下生產原理圖。
建立 top 層的原理圖，
放置 sheet symbol
【Place】+【sheet symbol】
放置 port
【Place】+【add sheet entry】
將圖紙端口連接起來
圖 3 .44 連接不同模塊
【Design】+【Creat Sheet From Sheet Symbol】( 快捷鍵是 D+r 然后鼠標單節所對應的模塊 )
圖 3 .45 生產原理圖
按照上面的操作，我們可以生產所需的原理圖紙，不過所有的原理圖紙只有對應的 port端口
圖 3 .46 整體原理圖處於打開狀態
層次原理圖中的自底層向頂層設計
首先，我們要建立工程中的所需要的各個原理圖模塊，放置在一個文件架立，然后在建立頂層原理圖，此時為空白的原理圖，在空白的原理圖中直接生產 sheet 塊，用導線或者總線將這部分模塊連接起來。具體操作如下
圖 3 .47 打開頂層原理圖
放置模塊的方法，快捷鍵 D+Y。
圖 3 .48 添加模塊，調整端口
圖 3 .49 完成連線的圖
3.10 關於多通道的層次原理圖的設計知識的補充
在多通道設計之前工程師必須分析清一下 port 與 net label 的作用范圍。
“Poet”及“Net Label”的作用范圍
兩種網絡標識的作用范圍是可以變化和更改的。方法是：打開 Project ＼ Project Option ＼ Option 標 簽， 在 Net Identifier Scope 一 欄 的 四 個 選 項 (Automatic、Hierarchical、Flat、Global) 中挑一項。
“Hierarchical”代表層次式結構，這種情況下，Net Label，Port 的作用范圍是單張圖紙以內。當然，Port 可以與上層的 Sheet Entry 連接，以縱向方式在圖紙之間傳遞信號。
“Flat”代表扁平式圖紙結構，這種情況下，Net Label 的作用范圍仍是單張圖紙以內。而 Port 的作用范圍擴大到所有圖紙，各圖紙只要有相同的 Port 名，就可以發生信號傳遞。
“Global”是最開放的連接方式，這種情況下，Net Label、Port 的作用范圍都擴大到所有圖紙。各圖紙只要有相同的 Port 或相同的 Net Label，就可以發生信號傳遞。
“Automatic”是缺省選項，表示系統會檢測項目圖紙內容，從而自動調整網絡標識的范圍。檢測及自動調整的過程如下：如果原理圖里有 Sheet Entry標識，則網絡標識的范圍調整為Hierarchical。如果原理圖里沒有 Sheet Entry 標識。但是有 Port 標識，則網絡標識的范圍調整為 Flat。如果原理圖里既沒有 Sheet Entry 標識，又沒有 Port標識，則 Net Label的范圍調整為 Global．
3.11 關於 room 在多通道設計中的應用
圖 3 .50 同步信號均衡電路
圖 3 .51 使用 repat 實現重復功能
圖 3 .52 room 名稱的設置
圖 3 .53 元件后綴的重復名字
在完成上述設置后，到 PCB 環境中對其中一個進行布線，單個布線完成，用格式刷，將其余的通道，操作如下。
在【Design】→ 【Rooms】→ 【Copy room formats】，鼠標點擊布線完成的 room，再點擊需要刷的 room，彈出下圖。
在下圖中，主要元素是你所復制的內容，通過 Options 項確定，對於需要修改的其他 room，有 Apply to Specilied Channels 決定。
圖 3 .54 格式刷設置
圖 3 .55 單個 room
圖 3 .56 格式刷后 room，調整位置
3.12 原理圖初步編譯
在以上設置完成后就是對原理圖的編譯，接下來我們以一個實例來展示下編譯的過程
在 Project 中compile PCB projects .prjPCB, 快捷鍵為 C+C，即可完成
圖 3 .57 編譯
彈出如上圖的對話框，如果沒有彈出，在右下方有 Syetem 選項打開，里面有 Message 選項，打開便可看到，至於圖中提示的，網絡命名重復，這個是不會影響導入 PCB 時候的連線。
在新建的 PCB 中導入編譯的網絡，具體的操作時，在原理圖的環境下，單擊 Design 中的Updata from sch to PCB 中，彈出下圖，點擊 Execute Changes
圖 3 .58 導入網絡
3.13 差分對的有關操作
對於差分對設計，尤其是高速電路時，差分要求等長處理，這是就會出現所謂的蛇形走線。
在下面的兩幅圖中體現了獨立的差分對和多對差分對的處理方法。 在差分對中主要是放置 Net 和差分對符號。Net 放置時注意放置 Net 的后綴，“_ P”,"_N", 大小寫都可以；另一個是放置差分對標號：【Place】【Driectives】 【Differential Pair】
圖 3 .59 差分對原理圖
圖 3 .60 差分對設置
差分對布線 P+I，
圖 3 .61 差分對原理圖
原理圖中缺少 net，或者 net 格式不正確，會出現 ERC 測試錯誤
圖 3 .62 差分對報錯
沒有放置差分對標號，在布線時，使用差分走線，會報錯。
圖 3 .63 差分對報錯
圖 3 .64 差分對在總線格式下
圖 3 .65 差分對總線格式下 PCB 布