Altium Designer 20 印制电路板设计与制作（附微课视频）-图书-人邮教育社区

内容摘要

本书以PCB设计与制作工艺流程为主线，详细介绍了PCB设计工具Altium Designer 20的使用方法、技巧和PCB制作工艺等内容。本书最后还以项目方式介绍了PCB设计以及PCB制作的不同工艺流程和制作方法。本书共13章，主要内容有PCB基础知识、PCB设计工具Altium Designer 20使用方法与技巧，元件库与元件封装库的建立方法，原理图设计基础，原理图的后续处理，原理图设计与绘制技巧，层次化原理图设计与PCB多通道设计方法，PCB设计基础，PCB设计原则，PCB设计方法与技巧，PCB的后续处理，“减材制造法”制作PCB工艺（工业化学制板工艺与流程、机械雕刻制作工艺与流程、激光制作设备制作PCB的方法），“增材制造法”制作PCB工艺（液态金属打印快速制作柔性、刚性和可拉伸电路工艺）和综合项目设计实践项目等内容。本书所有案例都在Altium Designer 20设计工具中进行了验证实操，便于初学者学习与实践。关键案例在书中都有二维码，读者可以扫描二维码观看短视频学习。本书可作为高等院校相关专业学生的教材，还可供从事电子产品开发与应用的工程技术人员学习参考。

第 1 章 PCB 基础知识............1
1.1 PCB 的定义................................. 1
1.2 PCB 的分类................................. 2
1.2.1 刚性 PCB ............................................... 2
1.2.2 柔性 PCB ............................................... 3
1.2.3 刚柔结合 PCB........................................ 3
1.3 PCB 的作用与优点 ....................... 3
1.4 PCB 的发展史 ............................. 4
1.4.1 PCB 萌芽期 ........................................... 4
1.4.2 PCB 诞生期 ........................................... 4
1.4.3 PCB 实用期 ........................................... 5
1.4.4 PCB 的未来 ........................................... 5
1.5 覆铜板......................................... 6
1.5.1 纸基板 .................................................... 6
1.5.2 环氧玻纤布基板..................................... 6
1.5.3 复合基板 ................................................ 6
思考与练习 .......................................... 7
第 2 章 PCB 设计工具介绍......9
2.1 PCB 设计软件介绍 ....................... 9
2.1.1 PCB 设计软件概述................................ 9
2.1.2 Altium Designer 设计软件 ................ 10
2.2 Altium Designer 20 环境搭建 ..... 11
2.2.1 安装 Altium Designer 20................... 11
2.2.2 设计工作区与项目............................... 14
2.2.3 Altium Designer 20 的窗口界面....... 16
2.2.4 Altium Designer 20 的系统设置....... 20
2.3 Altium Designer 的文件类型....... 21
2.4 设计 PCB 的流程 ....................... 22
2.4.1 PCB 设计流程概述.............................. 22
2.4.2 创建工程文件....................................... 24
2.4.3 创建原理图文件................................... 24
2.4.4 设置原理图设计环境........................... 25
2.4.5 原理图设计 .......................................... 26
2.4.6 PCB 设计 ............................................. 29
2.4.7 制造文件输出....................................... 34
2.5 项目实践—小型节能 LED 设计 ....36
2.5.1 电路原理 .............................................. 36
2.5.2 电路元器件........................................... 37
2.5.3 设计要求 .............................................. 37
2.5.4 项目考评 .............................................. 38
思考与练习.........................................38
第 3 章创建原理图库与
封装库.................... 40
3.1 元件库的基本知识 .......................40
3.1.1 元件符号与原理图...............................40
3.1.2 PCB 元件封装符号.............................. 42
3.2 创建新的库文件包和原理图库 .......45
3.2.1 绘制新元件符号的意义....................... 45
3.2.2 绘制元件符号的流程与规则............... 45
3.2.3 制作原理图元件库基础....................... 46
3.2.4 创建集成库工程文件与原理图库文件... 51
3.2.5 创建新的原理图元件符号................... 52
3.2.6 多单元集成电路元件符号制作........... 64
3.3 创建元件封装库 ..........................68
3.3.1 元件封装制作过程............................... 69
3.3.2 PCB 元件封装库编辑器...................... 69
3.3.3 封装的创建和调用概述....................... 71
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Altium Designer 20 印制电路板设计与制作（附微课视频）
3.3.4 制作元件封装的方法 ...........................72
3.4 集成库的生成与维护 ....................78
3.4.1 集成库的生成.......................................78
3.4.2 集成库的维护...................................... 80
3.5 元件库的使用..............................80
3.5.1 从 Protel99SE 中导入元件库 ............ 80
3.5.2 元件库的加载.......................................82
3.5.3 元件查找.............................................. 84
3.6 项目实践——元件库设计..............84
3.6.1 项目原理.............................................. 84
3.6.2 设计要求...............................................85
3.6.3 项目考评...............................................85
思考与练习 .........................................86
第 4 章原理图设计基础 ........89
4.1 原理图设计的一般步骤.................89
4.2 创建原理图文件...........................91
4.3 原理图编辑环境...........................92
4.3.1 原理图主菜单.......................................92
4.3.2 原理图工具栏与快捷键 .......................93
4.4 原理图的图纸设置 .......................96
4.4.1 常规设置...............................................97
4.4.2 图纸设计信息.................................... 100
4.5 原理图图纸的缩放与移动............101
4.5.1 通过菜单缩放图纸 ............................ 101
4.5.2 通过键盘缩放图纸 ............................ 102
4.5.3 快速缩放与移动图纸 ........................ 102
4.6 电路原理图的设计 .....................103
4.6.1 放置元件............................................ 103
4.6.2 编辑元件属性.................................... 104
4.6.3 调整元件位置.................................... 107
4.6.4 元件排列与对齐................................ 108
4.6.5 连接线路............................................ 109
4.6.6 放置输入/输出端口........................... 111
4.6.7 放置电源/地端口............................... 111
4.6.8 放置忽略 ERC 检测符号 .................. 112
4.6.9 放置 PCB 布局标志 .......................... 112
4.6.10 放置字符.......................................... 114
4.6.11 自动标注元件标识符号 .................. 114
思考与练习 ...................................... 116
第 5 章原理图的后续处理 ... 119
5.1 电气规则设置与编译项目 ........... 119
5.1.1 设置电气连接检查规则..................... 119
5.1.2 编译项目............................................ 121
5.1.3 原理图修改 ........................................ 121
5.2 生成报表.................................. 122
5.2.1 网络表................................................ 122
5.2.2 元件清单报表 .................................... 124
5.2.3 文件输出............................................ 125
思考与练习 ...................................... 128
第 6 章原理图设计与
绘制技巧............... 129
6.1 原理图设计技巧........................ 129
6.2 原理图绘制技巧 ........................ 130
6.2.1 栅格的使用 ........................................ 130
6.2.2 智能粘贴............................................ 131
6.2.3 跳转.................................................... 132
6.3 “Navigator”面板的使用........... 132
6.4 “SCH Filter”面板的使用.......... 133
6.5 查找相似对象 ........................... 135
6.6 批量修改元件的属性.................. 136
思考与练习 ...................................... 137
第 7 章原理图设计进阶...... 139
7.1 层次化原理图的概念与结构........ 139
7.1.1 基本概念 ............................................ 139
7.1.2 基本结构 ............................................ 140
7.2 层次化原理图设计方法 .............. 141
7.2.1 “自上而下”地设计层次化原理图.... 141
7.2.2 “自下而上”地设计层次化原理图.... 146
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目录
7.2.3 层次化原理图自动标注元件符号..... 147
7.2.4 层次化原理图的切换......................... 149
7.2.5 层次化原理图的 PCB 设计............... 149
7.3 多通道 PCB 设计 ..................... 152
7.3.1 多通道原理图设计............................. 152
7.3.2 多通道 PCB 设计............................... 154
思考与练习 ...................................... 155
第 8 章 PCB 设计基础........157
8.1 PCB 设计中的基本组件............. 157
8.1.1 电路板 ................................................ 157
8.1.2 连线 .................................................... 158
8.1.3 焊盘 .................................................... 158
8.1.4 过孔.................................................... 159
8.1.5 标注 .................................................... 159
8.1.6 文字 ....................................................160
8.1.7 铺铜 ....................................................160
8.1.8 安装孔 ................................................160
8.1.9 元件的封装 ........................................160
8.1.10 网络与网络表..................................160
8.1.11 其他.................................................. 161
8.2 PCB 设计方法与原则................ 161
8.2.1 PCB 设计需要考虑的问题................ 161
8.2.2 PCB 布局原则.................................... 162
8.2.3 PCB 布线原则.................................... 164
8.2.4 布线技术规范原则............................. 165
8.2.5 抗干扰设计原则................................. 168
8.2.6 PCB 设计的可制造性原则................ 169
8.3 PCB 设计流程 ......................... 171
8.4 PCB 设计环境工具介绍............. 173
8.4.1 创建 PCB 文件 .................................. 173
8.4.2 PCB 编辑器与主菜单........................ 173
8.4.3 PCB 工具栏与快捷键........................ 174
8.4.4 PCB 层选项卡 ................................... 175
8.4.5 PCB 状态栏 ....................................... 176
8.4.6 快捷工具栏 ........................................ 176
8.4.7 “PCB”面板..................................... 176
思考与练习.......................................179
第 9 章 PCB 设计进阶 ....... 181
9.1 PCB 的规划 .............................181
9.1.1 PCB 的板形绘制................................ 181
9.1.2 PCB 图纸参数的设置........................ 183
9.1.3 PCB 层叠管理.................................... 185
9.1.4 PCB 的层管理.................................... 187
9.2 载入网络表...............................188
9.2.1 设置同步比较规则............................. 189
9.2.2 载入网络表的准备............................. 189
9.2.3 载入网络表与封装............................. 189
9.3 PCB 布局 ................................191
9.3.1 自动布局 ............................................ 192
9.3.2 手动布局 ............................................ 193
9.3.3 交互式布局......................................... 196
9.4 PCB 布线 ................................197
9.4.1 PCB 设计规则设置............................ 198
9.4.2 自动布线 ............................................ 213
9.4.3 交互式布线 ........................................ 218
9.4.4 手动调整布线 .................................... 222
思考与练习....................................... 224
第 10 章 PCB 的后续处理 ....227
10.1 添加安装孔............................. 227
10.2 补泪滴与铺铜.......................... 228
10.2.1 补泪滴.............................................. 228
10.2.2 铺铜.................................................. 229
10.3 放置尺寸标注.......................... 233
10.3.1 线性尺寸标注 .................................. 233
10.3.2 标准标注.......................................... 234
10.4 电路板的测量 ......................... 235
10.4.1 测量两点之间的距离 ...................... 235
10.4.2 测量图元之间的距离 ...................... 235
10.4.3 测量电路板上导线的长度 .............. 235
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Altium Designer 20 印制电路板设计与制作（附微课视频）
10.5 隐藏或显示网络的飞线.............236
10.6 DRC 检查 ..............................236
10.7 放置和调整丝印字符 ................238
10.8 输出 PCB 报表 .......................240
10.8.1 PCB 的网络表................................. 240
10.8.2 项目报告.......................................... 240
思考与练习 .......................................242
第 11 章 “减材制造法”制作
PCB .....................243
11.1 “减材制造法”制作 PCB 概述 ...243
11.2 PCB 化学制板工艺..................244
11.2.1 PCB 化学制板工艺概述 ................. 244
11.2.2 PCB 化学制板工艺简易流程 ......... 244
11.3 PCB 机械雕刻工艺与流程 ........246
11.3.1 数控钻铣雕一体机制作 PCB ......... 246
11.3.2 激光雕刻机制作 PCB ..................... 250
思考与练习 .......................................251
第 12 章 “增材制造法”制作
PCB .....................252
12.1 液态金属 PCB 增材制造技术
概述 .......................................252
12.1.1 液态金属打印 PCB 技术的应用与
特点.................................................. 252
12.1.2 液态金属打印 PCB 制作系统的
组成.................................................. 253
12.2 液态金属打印控制软件介绍.......253
12.2.1 SMART800 首页界面.................... 253
12.2.2 打开待打印文件.............................. 254
12.2.3 视图操作与编辑.............................. 254
12.2.4 阵列设置.......................................... 255
12.2.5 丝印设置.......................................... 255
12.2.6 预览图操作...................................... 255
12.2.7 打开待印刷图.................................. 255
12.2.8 设置.................................................. 255
12.3 柔性电路制作工艺................... 256
12.3.1 制板工艺.......................................... 256
12.3.2 焊接工艺.......................................... 257
12.3.3 封装工艺.......................................... 258
12.4 刚性电路制作工艺................... 259
12.4.1 制板工艺.......................................... 259
12.4.2 焊接工艺.......................................... 261
12.4.3 封装工艺.......................................... 262
12.5 可拉伸电路制作工艺................ 263
12.5.1 制板工艺.......................................... 263
12.5.2 焊接工艺.......................................... 263
12.5.3 封装工艺.......................................... 264
思考与练习 ...................................... 265
第 13 章综合设计实践项目.... 267
13.1 声光控开关制作 ...................... 267
13.1.1 项目需求和设计 .............................. 267
13.1.2 项目原理图绘制 .............................. 268
13.1.3 PCB 设计......................................... 273
13.1.4 制造文件输出.................................. 276
13.1.5 PCB 制作......................................... 276
13.1.6 安装与调试...................................... 277
13.2 机器狗制作............................. 278
13.2.1 项目需求和设计 .............................. 278
13.2.2 项目原理图绘制 .............................. 279
13.2.3 PCB 设计......................................... 282
13.2.4 项目制作.......................................... 283
13.3 电子琴制作 ............................ 285
13.3.1 项目需求和设计 .............................. 285
13.3.2 项目原理图设计 .............................. 285
13.3.3 项目原理图绘制 .............................. 286
13.3.4 PCB 设计......................................... 288
13.3.5 项目制作.......................................... 289
思考与练习 ...................................... 291
参考文献 ........................... 292