《电子CAD》第2版 第八单元

主编：张兆河孙立津2023-6《电子CAD》第2版第八单元AltiumDesigner23全新领航通过本单元的学习，帮助设计者熟识简单易用、功能更为强大、与时俱进并受很多用户信赖的PCB设计系统--AltiumDesigner®。全新认识AltiumDesigner23.4（以下简称AD23或AD）版本最新功能，全面了解软件提供的统一设计环境，全面熟知其各项主要功能，能将多通道原理图（第四单元项目二）进行AD新环境下的“爱心”异形PCB设计及芯片3D封装体设计等。第八单元AltiumDesigner23全新领航1．熟悉AD23设计系统提供的各项主要功能。2．能够进行AD软件新使用环境下的SCH与PCB常规操作。3．掌握AD23PCB异形电路板设计操作过程与具体操作方法。4．能够进行AD23环境下的布局与布线、3D立体封装设计等操作。第八单元AltiumDesigner23全新领航不断增强AD软件设计新技术信息意识，发展计算思维。进一步增强AD软件中英文识别与应用能力。提高电子线路软件设计能力，形成信息融合、云端思维方式。强化电子芯片应用意识，强化技术协同交流意识。自信自强，守正创新，培养符合社会主义核心价值观的审美标准。强化技术信息社会责任。贯彻党的二十大精神，自觉践行社会主义核心价值观。第八单元AltiumDesigner23全新领航项目分类项目二习题实训项目一项目一AltiumDesigner23设计入门（1）了解AD新环境下的PartInsightsExperience，可以随时掌握元器件信息。（2）熟悉AD23.4最新更新关于线束设计改进、电路仿真功能改进等内容。（3）熟悉AD23各项更新主要功能。项目一

AltiumDesigner23设计入门AltiumDesigner®设计PCB操作复杂吗？

AltiumDesigner®提供统一设计环境，使用户能够使用单一视图全方位查看从原理图到PCB布局再到设计归档的整个PCB设计过程。在同一个地方访问所有设计工具，使工程师可以在相同的直观环境中完成整个设计过程，并快速交付高质量的产品。例如利用AD设计完成的电脑主板风扇3D封装体设计如图8-1-1所示。项目一

AltiumDesigner23设计入门随时可用--PartInsightsExperience

PartInsightsExperience让用户可以使用数据精准且信息实时同步的实时元器件供应信息创建设计，而无需改变用户当前的工作方式。……

项目一

AltiumDesigner23设计入门数据精准

PartInsightsExperience可实时、准确地提供可靠的供应信息，让用户每次都能选择合适的零部件。通过汇总来自300多家分销商和超过10亿个部件的数据，帮助用户精准选择部件。……项目一

任务一AltiumDesigner23新功能简介读中学（一）--AD23.4新增改进功能本任务里AD的全新功能是指AD23.4.1版本改进更新的内容。（一）线束设计改进（1） 为线缆/屏蔽/绞线对象添加了固定纵横比（2） 导线的实时跟踪（3） 显示连接点关联部件的3D模型（4） 连接点选定操作改进项目一

任务一AltiumDesigner23新功能简介（5） 显示3D模型的线框视图（6） 连接器和连接点图注（二）电路仿真改进（1） 在“ControlledSources”和“VariablePassives”的交流分析中增加了对输出值的支持添加上述功能后，对于可变无源元器件，同样支持输出电压、功率和电流。（2） 添加了PSpicePrimitives添加了对只读存储器（ROM）PSpice数字基元及其UROM时序模型的支持。项目一

任务一AltiumDesigner23新功能简介读中学（二）--AD23.2/3新增改进功能

AltiumDesigner23.2/3版本涉及主要更新的各项设计功能，其部分内容，如下表8-1-1所示，更多内容见教材,另有读中学（三）。项目一

任务二AltiumDesigner23设计环境做中学

AltiumDesigner的独特之处在于其能够支持电子设计的各个方面——从设计输入到生成PCB制造输出。包括电子产品开发过程的各个方面所需的所有编辑器和软件引擎。（1）启动AD23.2.1设计系统软件，如下图8-1-6所示。项目一

任务二AltiumDesigner23设计环境做中学（2）AD整个设计环境如下图8-1-7所示。项目一

任务二AltiumDesigner23设计环境做中学（3）AD设计系统软件界面，其设计空间的部分主要元素分解如下：①打开文档与活动文档②优选项设置

单击设计空间右上角的

即可访问不同的对话框。③面板—Panels（按钮）

面板是AD环境的基本元素。无论是特定文档编辑器专用的面板，还是更全局的、系统范围的面板，都能提供有助于提高生产力和设计效率的信息和控件。项目一

任务二AltiumDesigner23设计环境做中学PCB面板和原理图这两种面板如图8-1-9所示。项目一

任务二AltiumDesigner23设计环境④活动编辑栏

通过活动编辑栏可快速访问主菜单中显示的常用功能。将鼠标悬停在图标上即可查看图标说明的弹出窗口。如图8-1-10所示。⑤MainMenus主菜单项目一

任务二AltiumDesigner23设计环境⑥快速访问栏项目一

任务二AltiumDesigner23设计环境做中学⑦状态栏:“状态栏”显示摘要信息。⑧平视显示:“平视显示”可提供有关PCB工作区中当前处于光标下的对象的实时反馈。⑨项目和文件:所有与项目相关的数据均存储在文档中，该文档也称为文件。打开的文档会成为AD主设计窗口中的活动文档。项目二“爱心”PCB及芯片3D设计（1）学会运用绘制工具设计异形PCB，掌握其操作步骤。（2）能独立进行芯片的3D封装体设计。PC主板3D展示什么效果？够震撼吗？

前面教材第六单元展示过一款电脑主板的PCB实物图，这里展示的是利用AD设计的电脑主板3D效果图，如图8-2-1所示。……项目二“爱心”PCB及芯片3D设计PC主板3D展示什么效果？够震撼吗？

项目二“爱心”PCB及芯片3D设计AD进行PCB设计的全新领航技术

设计PCB，AD全新领航技术主要包括：（1）原理图输入：借助各种连线工具、设计验证、透明的网表创建和变体管理，快速把控用户的设计意图。可参见本书第三单元。（2）分层设计和多通道设计：通过在上下层级、网络和元件之间实现直观导航，轻松设计高级电子产品。可参见本书第四单元。（3）统一库管理：通过将原理图符号、PCB封装、生命周期状态以及供应链规划集合于一体的智能平台，帮助用户在设计时做出最明智的零部件选择。（4）混合仿真：在开始制造之前，借助先进的SPICE引擎进行快速、准确的仿真，以探索不同的设计构思。可参见本书第七单元。项目二“爱心”PCB及芯片3D设计AD进行PCB设计的全新领航技术（5）电路板布局：通过直观的电路板规划技术有效地探索最佳布局。Native3D支持、层堆栈管理以及包括蚀刻系数和表面粗糙度模型在内的高端控件，使用户能够在单一设计空间内掌握所需的各项功能。可参见本书第五、六单元。（6）刚柔结合&多板：使用产品级布线、匹配和Native3D，快速为多板设置验证连接性并设计柔性电路。对柔性区和弯折线的明确定义使人们能够轻松验证刚柔结合设计的适配性。（7）交互式布线：借助高性能引擎，用户可以按任意角度通过推挤、滑动、环绕、绕行来调整延迟走线。可参见本书第六单元。

……项目二“爱心”PCB及芯片3D设计AltiumDesigner中的线束设计

创建线束设计项目（*.PrjHar）支持以下文档：1) HarnessWiringDiagram(*.WirDoc)–放置单独的导线和线缆以在线束内部创建所需物理连接。2) HarnessLayoutDrawing(*.LdrDoc)–排列导线和线缆以表示线束的物理结构。3) ActiveBOM(*.BomDoc)项目二“爱心”PCB及芯片3D设计AltiumDesigner中的线束设计

4) DraftsmanDocument(*.HarDwf)–在其中导入接线图、布局图和BOM的只读视图，并添加线束制造所需的任何其他信息。如图8-2-2所示是应用在汽车、电脑等电子产品上的线束实物图。项目二任务一“爱心”PCB设计（2）单击“打开”按钮，双击“32LEDSheart.SchDoc”原理图，结果如下图8-2-4所示。项目二任务一“爱心”PCB设计（3）双击“AT89S52”芯片，查看其封装，进行认真核对！如下图8-2-5所示。注意：其它关键的电子元件同理操作。项目二任务一“爱心”PCB设计（4）接下来，新建PCB文件。单击“文件”→“新的...”→“PCB”菜单，完成新建PCB文件操作，默认文件名为：PCB1.PcbDoc，操作过程如图8-2-6所示。（5）接下来，重置PCB原点坐标。操作过程是单击“编辑”→“原点”→“设置”，此时鼠标指针变为绿“十”字，如图8-2-7所示。项目二任务一“爱心”PCB设计做中学（6）转换单位。（7）确认为双层板PCB。（8）设置心形LED彩灯PCB尺寸：100mm*86mm，操作过程同理于第五单元。项目二任务一“爱心”PCB设计（9）单击Keep-OutLayer—禁止布线层，绘制“心形”弧与直线。过程及结果如下图所示。（10）同理步骤（9），绘制右上角圆弧并放置在对称的合理位置上。结果如图8-2-11所示。（11）修理相关圆弧与直线交点，拖动线端点为主。操作过程如图8-2-14（a）（b）（c）（d）（e）所示项目二任务一“爱心”PCB设计（9）-（11）操作过程如下图所示项目二任务一“爱心”PCB设计（12）修理相关圆弧与直线交点后，最终心形PCB效果，如右侧上图8-2-15所示。（13）进行PCB设计更新、布局、布线等操作同理于前面第五、六单元相关操作。操作过程中相应对话框或窗口，核心操作过程如右侧下图8-2-16（e）（f）所示。（14）进行PCB铺铜设计操作同理于前面六单元相关操作。项目二任务一“爱心”PCB设计（15）爱心彩灯实物PCB。如图8-2-18（a）（b）（c）（d）所示。项目二任务二芯片3D封装库设计做中学本任务是在AD23版本中进行手动创建AT89S52芯片元件3D封装体。（1）启动AD23，选择“文件”→“打开”（或“打开工程”）菜单命令,单击(第四单元建立)“32LEDSheart.PrjPCB”爱心彩灯PCB工程项目文件，如图8-2-3所示。（2）单击“打开”按钮，双击“32LEDSheart.PcbDoc”文件，先后单击PCB顶层和底层铺铜（正面、反而），分别将其删除，操作结果如图8-2-16所示。项目二任务二芯片3D封装库设计做中学（3）直接按数字3快捷键，进行爱心彩灯PCB的3D仿真显示，结果如图8-2-19所示。（4）元器件没有3D封装体，创建的AT89S52芯片库的3D封装体，主要参数为高度100mil（或者叫厚度），封装体长度1990mil，宽度660mil。项目二任务二芯片3D封装库设计做中学继续（4）单击“文件”→“打开”，单击确定目标文件夹（如：D:\自己的电路设计）下的AT89S52.PcbLib文件，将其打开。如右图8-2-20所示。（5）单击快捷键G（捕捉网格）设置为一个为20mil，主要是方便操作设计的合适的尺寸，并且易于使用，在这种情况下为20mil。（6）绘制3D封装体。单击“放置”→“3D元件体”菜单命令项。项目二任务二芯片3D封装库设计做中学（7）同理，绘制AT89S52芯片第1脚位置的标志位，这里绘制一个指向该引脚的立体白色三角图形，尺寸长宽大小及位置自定，仅注意参数为高度100mil。参考结果如图8-2-24所示。（8）双击AT89S52芯片第1脚位置的标志位三角图形，打开其属性面板，将其“OverallHeight”项设置为100mil，将其“verrideColor”项的颜色改为白色。如图8-2-25所示。项目二任务二芯片3D封装库设计做中学（9）双击AT89S52芯片封装区域，打开其3Dbody设置属性对话框，参数如图8-2-26所示。（10）单击当前窗口右下角的

按钮，展开其菜单，如图8-2-27，单击

菜单项，打开其面板窗口，将

范围内的3D项设置为ON如图8-2-28所示。项目二任务二芯片3D封装库设计做中学（11）当前编辑的AT89S52元件库将3D（正面）显示，如图8-2-29所示，按键Shift+右键单击进行旋转，按Shift+鼠标滚动键，水平移动等操作。如图8-2-30所示。（12）双击“32LEDSheart.PcbDoc”中的AT89S52芯片，打开其属性窗口，如图8-2-31所示。这里需要修改为我们新建立的AT89S52.PcbLib。项目二任务二芯片3D封装库设计做中学（13）FootPrint设置区域添加“AT89S52.PcbLib”。（14）单击“浏览库”对话框库设置区域（下三角区域），选定“AT89S52.PcbLib”，然后单击“确定”按钮，如图8-2-33所示。返回主窗口。结果为图8-2-34所示。项目二任务二芯片3D封装库设计（15）利用ADPCB设计的高效互更新功能。（16）最后，重新对AT89S52芯片布局、布线和铺铜，操作方法完全同理于第五、六单元。（限于篇幅，此处从略）。至此，爱心彩灯PCB3D背面图、旋转如图8-2-36所示。第八单元AltiumDesigner23全新领航（1）熟悉AD从设计到制造的单一直观界面。（2）熟练掌握AD进行PCB设计时的布局、布线操作新环境及相关操作设置。（3）能进行芯片3D封装体的绘制及库操作。第八单元AltiumDesigner23全新领航说一说

如何提高电子线路软件设计能力