目錄
EDA技術簡介
Altium Designer元器件封裝
- 電阻元件特性及封裝
- 電容元件特性及封裝
- 電感元件特性及封裝
- 二極管元件特性及封裝
- 三極管元件特性及封裝
- 集成電路芯片特性及封裝
Altium Designer繪制原理圖（庫）
Altium Designer繪制PCB（庫）
一、EDA技術簡介
1.1 電子設計自動化
電子設計自動化就是以計算機為工具，設計者在EDA軟件平台上，用硬件描述語言完成設計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真，直至對於特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。
在20世紀60年代中期，EDA從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）等概念發展而來。EDA技術的出現，極大地提高了電路設計的效率和可操作性，減輕了設計者的勞動強度。注意：EDA軟件平台是應用EDA技術的所有軟件平台的統稱，不是某一軟件平台的名稱。
EDA軟件平台大致分為芯片設計輔助軟件、可編程芯片輔助設計軟件、系統設計輔助軟件三類。目前進入我國並具有廣泛影響的EDA軟件是可編程芯片輔助設計軟件和系統設計輔助軟件，如Protel、Altium Designer、PSPICE、multisim、 PSPICE、multisim、 OrCAD、 PCAD、 LSIIogic、 MicroSim、ISE、modelsim、Matlab等等。這些工具都有較強的功能，一般可用於幾個方面，例如很多軟件都可以進行電路設計與仿真，同時還可以進行PCB自動布局布線，可輸出多種網表文件與第三方軟件接口。
1.2 庫與模型
EDA技術出現之前：原理圖畫在紙上，每個器件用圖形符號表示；直接在面包板之類的平台上搭建實際電路，設計師用導線將各器件連接；無法進行電路仿真。EDA技術出現之后：每個器件的圖形符號都顯示在電腦屏幕上，所以原理圖也畫在電腦上；每個器件都有仿真模型，設計師在電腦上畫好原理圖后，就可以進行仿真，出錯了修改也容易；仿真成功后，設計師可以為原理圖中每個器件指定封裝和3D模型，然后就能生成PCB文件，自動或人工布線后，就可以交給廠家制作出實際的電路了。
將元器件的圖形符號和元器件的物理屬性在計算機中表示，就自然而然地出現了三類模型：抽象模型、機械模型和電氣模型。其中，圖形符號對應抽象模型，物理屬性對應機械模型和電氣模型。
- 抽象模型用於繪制原理圖，只要能夠表示出器件之間的邏輯關系就可以了。各類元器件的抽象模型組成了原理圖庫。
- 機械模型用於繪制PCB，這一概念通常指3D模型。但是制作PCB主要使用的是元器件和PCB接觸的那一面，因此為了方便繪制PCB，機械模型還包括腳印（Footprint）模型這一種。各類元器件的機械模型組成了元器件封裝庫。
- 電氣模型用於電路仿真，因而又稱作仿真模型，仿真技術是EDA技術的核心，仿真模型用硬件描述語言描述。各類元器件的仿真模型組成了仿真模型庫。
1.3 映射
同一個元器件有三類模型。為了方便尋找與管理，同一個元器件的各類模型形成映射關系，通過編譯PCB工程文件，將各類模型庫關聯生成集成庫。由於同一個抽象模型可能與多個機械模型或仿真模型存在映射關系，所以在導入PCB文件之前，需要在圖形符號屬性設置界面指定模型。
Altium Designer
Altium Designer是Altium公司推出的一款一體化EDA軟件平台，主要運行在Windows操作系統。這套軟件通過把原理圖設計、電路仿真、PCB繪制、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術完美地融合，為設計者提供了全新的設計解決方案，使設計者可以輕松進行設計，熟練使用這一軟件必將使電路設計的質量和效率大大提高。
二、Altium Designer元器件封裝
2.1 電阻元件特性及封裝
2.1.1 分類
1. 按材料分。
- 薄膜電阻：碳膜RT（底色通常為米色），金屬膜RJ（底色通常為天藍色），金屬氧化膜RY。薄膜電阻是最常用的電阻，而其中的金屬膜又是更為常用的。
- 實心電阻：性能差，一般不用。
- 繞線電阻：額定功率大都在1W以上，所以一般用在功率和電流較大的電路中。由於繞線電阻有一定電感值，所以基本不用在高頻交流電路中。
- 貼片電阻：PCB板中的電阻基本都是貼片電阻，性能很好。
- 敏感電阻：特殊的電阻，僅用在特殊場合。如熱敏MZ/MF、濕敏MS、光敏MG、壓敏MY、力敏ML、磁敏MC、氣敏MQ等。
2. 按功率分。主要有1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W等額定功率的電阻，同種加工方式的電阻，其功率越大，體積也越大。
3. 按精確度分。
- 有正負5%、10%、20%等普通電阻；
- 有正負0.1%、0.2%、0.5%、1%、2%等精密電阻。
4. 排電阻。又稱集成電阻器或電阻器網絡。有單列式直插（SIP）、雙列直插式（DIP）和貼片式的外形結構。
2.1.2 阻值標示
色環標示、數字索位標示和E96數字代碼與字母混合標示法。
2.1.3 物理封裝
- 直插式：在Altium中，封裝為AXIAL-xx形式（xx表示焊盤中心間距，單位Inch），典型的封裝是AXIAL-0.3。敏感電阻直插封裝常和無極電容直插封裝很像。
- 貼片式：常見有9種，且有英制和公制兩種表示方式。前兩位表示元件長度，后兩位表示元件寬度。英制單位Inch，公制單位mm。常用英制，代碼有0201、0402、0603、0805、1206、1210、1812、2010和2512。
- 定制封裝。SIP排阻，常用作上拉電阻。奇數個引腳，內部電阻並不相互獨立，有方向性。貼片排阻，常用作限流電阻。偶數個引腳，內部電阻互相獨立。
2.2 電容元件特性及封裝
2.2.1 作用
- 旁路：為本地器件提供能量的儲能元件，使穩壓器輸出均勻化，降低負載需求。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源引腳和地引腳，防止輸入值過大導致地電位的太高和噪聲。
- 去耦：旁路電容實際上也是去耦合，只是旁路電容一般指高頻旁路，也就是給高頻開關噪聲提供一條低阻抗途徑。旁路是濾除輸入信號中的干擾，去耦是濾除輸出信號中的干擾，防止干擾返回電源，這是二者的本質區別。高頻旁路電容一般比較小，一般取0.1微法 、0.01微法等。
- 去耦合電容一般比較大，比如取10微法或者更大，要根據電路分布參數 和驅動電流變化大小確定。耦合，若負載的電容比較大，驅動電路要在完成對電容充電和放電 以后，才能實現信號的跳變。當上升沿較陡時，電流就會比較大。 這樣，所驅動的電流就會吸收很大的電源電流，由於電路存在電感 （產生反彈）和電阻，這種電流對正常情況而言就是一種噪聲，會影響前級電路正常工作。
- 濾波：由於超過1微法的電容大多為電解電容，有很大電感，頻率升高時， 阻抗反而增加，不利於高頻通過。
- 儲能
2.2.2 分類
- 按結構。固定、可變和微調。
- 按功能。
2.2.3 電容值標示
直標、色標、文字符號和數碼。
2.2.4 主要參數
- 容量和誤差：精密電容誤差較小，電解電容誤差較大。
- 額定耐壓值（指直流電壓）
- 溫度系數
- 絕緣電阻（表示漏電大小）
- 損耗
- 頻率特性：高頻時介電常數減小，電容值隨之減小，損耗增加。且高 頻時分布電阻電感參數都會影響性能，故使用頻率有上限。
2.2.5 封裝
無極性電容（原理圖中符號CAP）：直插式常選用RAD封裝，RAD0.1、RAD0.2、RAD0.3、RAD0.4。貼片式的英制代碼0402、0603、0805、1206、1210、1808、1812、2225和3035。有極性電容（原理圖中符號ELECTRO1和ELECTRO2）：直插式電解電容常選用RB封裝，RB.2/.4、 RB.3/.6、 RB.4/.8、 RB.5/1.0。平時用得最多的是鋁電解電容。有極性貼片式電容以鉭電容居多，因其溫度穩定性好，封裝有3216、3528、6032和7343四種，耐壓分別為10V、16V、25V和35V。
2.3 電感元件特性及封裝
2.3.1 分類
- 按繞線結構。單層線圈、多層線圈（分布電容隨之增大）和蜂房線圈。
- 按外形。空心和實心。
- 按工作性質。高頻和低頻。
- 按封裝形式。普通、色環、環氧樹脂和貼片。
- 按電感量。固定和可調。
2.3.2 電感值標示
直標、文字符號、數碼和色標。
2.3.3 參數
電感量、允許偏差和最大電流。
2.3.4 封裝
- 功率電感。插件用圓柱型表示方法。貼片用橢柱型表示方法。
- 普通線性電感、色環電感。插件用功率標示1/8W、1/4W、1/2W、1W。貼片用尺寸標示0402、0405、0603、1005和1608。
2.4 二極管元件特性及封裝
2.4.1 分類
- 按材料分。鍺二極管、硅二極管和砷化鎵二極管。
- 按制作工藝。面接觸和點接觸
- 按結構類型。半導體結型和金屬半導體接觸
- 按封裝形式。常規和特殊
- 按用途。整流、檢波、 開關、穩壓（齊納）、快速恢復、瞬態電壓抑制（TVS）、發光二極管、雪崩、雙向觸發、變容。
2.4.2 參數
- 額定正向工作電流
- 最大浪涌電流
- 最高反向工作電壓
- 反向電流
- 反向恢復時間：從正向電壓變成反向電壓時，理想情況是電流瞬間截止，實際上，一般要延遲一段時間，影響開關速度。（但不一定說小就好）
- 最大功率：對穩壓二極管而言比較重要。
2.4.3 封裝
二極管根據種類不同在Altium原理圖中的符號也不同，常見有DIODE、DIODE SHOTTIKY、DIODE TUNNEL、ZENER1、 ZENER2、ZENER3。
- 直插：Altium中陽極A陰極K，常用DIODE0.4和DIODE0.7兩系列。
- 貼片：常見有SOT-23、SOD-123、SC-88、SMA、SMB和SMC。
2.5 三極管元件特性及封裝
2.5.1 分類
- 按材料和極性。硅材料的NPN的PNP和鍺材料的NPN的PNP。
- 按用途。高中低頻、低噪聲、光電、開關、高反壓、達林頓等。
- 按功率。大中小功率。
- 按工作頻率。超高、高、低。
- 按制造工藝。平面、合金和擴散。
- 按外形封裝。金屬、玻璃、陶瓷和塑料。
2.5.2 參數
- 特征頻率：要小於
- 工作電壓或電流
- 放大倍數
- 集電極發射極反向擊穿電壓
- 最大允許耗散功率
2.5.3 封裝
- 直插：常見的有TO-18（普通）、TO-22（大功率）和TO-3（大功率達林頓）。
- 貼片：常見是小外形晶體管（SOT），如SOT-23、SOT-1123、SOT732、SC-70、SC-88和SC-89，還有小外形封裝（SOP）。
2.6 集成電路芯片特性及封裝
2.6.1 封裝
- 直插式封裝：雙列直插式DIP和引腳柵格陣列PGA等。
- 貼片式封裝：PLCC、QUAD（QFP、TQFP和SQFP等）、SOJ、BGA、SPGA等。
2.6.2 詳述
- 雙列直插式（Dual In-Line Package,DIP）
- 單列直插式（Signal In-Line Package,SIP）
- 四側引腳扁平（Quad Flat Package,QFP）,SMT
- 小外形封裝（Small Out-Line Package,SOP），是DIP縮小形式的表面貼裝型封裝，又稱為小外形集成電路（SOIC），派生封裝有SOJ（J型引腳）、TSOP（薄小）、VSOP（甚小）、SSOP（縮小型）、TSSOP（薄的縮小型）、SOT（小外形晶體管）、SOIC等。
- 帶引線的塑料芯片載體（Plastic Leaded Chip Carrier,PLCC）,SMT
- 插針網格陣列封裝（Pin Grid Array Package,PGA）,需專門PGA插座
- 球珊陣列（Ball Grid Array Package,BGA）
- 柵格陣列（Land Grid Array,LGA）
- 極小空間（Chip Scale BGA Package,CSP）
三、Altium Designer繪制原理圖（庫）
庫
原理圖模型是元器件外部功能的示意圖，不用來制造和仿真電路，因此對該模型尺寸樣式沒有硬性要求，盡量一目了然、美觀大方。兩引腳屬性不匹配，導致原理圖編譯出錯，可直接在原理圖上編輯引腳屬性，不必修改庫中模型。
原理圖
- 確保兩個元素關聯起來可以拖動直到出現紅叉，關聯后四個小白點是否看得見無關緊要。
- 總線兩端不能有多余部分，會報錯。
- 導入或更新PCB時，經常會出現網絡重復的錯誤，這個時候只要刪除PCB文件中的相應網絡，保存后在原理圖中重新更新就可以了。
- 由於快捷鍵沖突的原因，在更改走線模式的時候要關閉中文輸入法。如果還是不行，請在菜單欄右鍵進入customize，查看是否關閉了原理圖快捷鍵。
四、Altium Designer繪制PCB（庫）
庫
- 繪制元器件封裝有四種方法：使用IPC Compliant Footprint Wizard，使用IPC Compliant Footprints Batch generator，使用元器件向導，手動繪制。
IPC Compliant Footprint Wizard是首選。該向導能引導我們創建標准無誤的封裝，需要元器件手冊能提供詳實的數據。
IPC Compliant Footprints Batch generator一般不用。
元器件向導是次選，可以創建IPC Compliant Footprint Wizard不能創建的DIP封裝，該向導用來創建比較簡單的封裝。
手動繪制是無奈之選，一般用來創建奇形怪狀的元器件封裝。
- 腳印封裝，顧名思義，是引腳在PCB上的印記模型。例如LCD1602，腳印封裝指定為SIP16，而不能把沒有引腳的平面部分也繪制進去。
- 腳印封裝的參考中心一般設置在1腳或中心，這樣避免PCB上拖動元件時，光標亂跑。
- 標號為1的焊盤最好設置為方形，這樣在繪制PCB時能很容易地判斷元器件方位。
- 腳印封裝和PCB一樣有很多層，將其絲印層畫得大一點，確保囊括所有焊盤；
- 焊盤大一些可能沒必要，但不要太小。焊孔不能太小，否則插不進去引腳；也不能太大，否則容易漏焊。
- 焊盤引腳標號不能亂定，要和有映射關系的原理圖模型引腳標號一一對應。為免出錯，一般都是從1開始遞增。
PCB
- 設置跳轉柵格是為了方便拖動和對齊器件的，也可以在器件屬性框中直接輸入器件的位置。很明顯跳轉柵格更方便操作。只有在極個別情況下才會使用后者。
- PCB不需要繪制地線，因為后面會敷銅，繪制地線只會增加布線難度。
- 不要繪制圓弧，圓弧雖然美觀，但違反了布線最短原則。
- 器件的布局和布線不是一蹴而就的，在布線過程中還會重新調整布局。
- 處理器芯片引腳很多，其周圍的布線要留有足夠的空間。
- 走線要保證環路面積最小，例如電源有正負兩條線，則兩條線不能圍成一個大圈。
- 在芯片GND引腳周圍放幾個過孔，有助於芯片性能穩定。