电路设计与制作实用教程（Altium Designer版）

第1章基于STM32核心板的电路设计与制作流程

11什么是STM32核心板

12为什么选择STM32核心板

13电路设计与制作流程

14本书配套资料包

15本书配套开发套件

本章任务

本章习题

第2章STM32核心板介绍

21STM32芯片介绍

22STM32核心板电路简介

221通信-下载模块接口电路

222电源转换电路

223JTAG/SWD调试接口电路

224独立按键电路

225OLED显示屏接口电路

226晶振电路

227LED电路

228STM32微控制器电路

229外扩引脚

23基于STM32核心板可以开展的实验

本章任务

本章习题

第3章STM32核心板程序下载与验证

31准备工作

32将通信-下载模块连接到STM32核心板

33安装CH340驱动

34通过mcuisp下载程序

35通过串口助手查看接收数据

36查看STM32核心板工作状态

37通过STLink下载程序

本章任务

本章习题

第4章STM32核心板焊接

41焊接工具和材料

42STM32核心板元器件清单

43STM32核心板焊接步骤

44STM32核心板分步焊接

441焊接第一步

442焊接第二步

443焊接第三步

444焊接第四步

445焊接第五步

45元器件焊接方法详解

451STM32F103RCT6芯片焊接方法

452贴片电阻（电容）焊接方法

453发光二极管（LED）焊接方法

454肖特基二极管（SS210）焊接方法

455低压差线性稳压芯片（AMS1117）焊接方法

456晶振焊接方法

457贴片轻触开关焊接方法

458直插元器件焊接方法

本章任务

本章习题

第5章Altium Designer软件介绍

51PCB设计软件介绍

52硬件系统配置要求

53Altium Designer 15软件安装

54Altium Designer 15软件配置

本章任务

本章习题

第6章STM32核心板原理图设计

61原理图设计流程

62创建PCB工程

63创建新原理图文件

64原理图规范

641设置可视栅格和捕捉栅格

642设置纸张大小

643设置右下角标题

65快捷键介绍

66加载元器件库

661打开Libraries面板

662加载和卸载元器件库方法一

663加载和卸载元器件库方法二

67放置和删除元器件

68元器件的连线

69原理图的编译

610常见问题及解决方法

6101网络标号悬空

6102导线垂直交叉但未连接

6103检查同一网络是否连通

6104检查VCC与GND网络是否短路

6105在原理图中复制元器件

6106在原理图中对元器件进行90°旋转

6107在原理图中将元器件相对于X轴或Y轴进行翻转

本章任务

本章习题

第7章STM32核心板的PCB设计

71PCB设计流程

72创建PCB文件

73规则设置

731安全间距

732线宽

733过孔

734阻焊层间距

735丝印

736层的设置

74将原理图导入PCB

75基本操作

751绘制板框

752绘制定位孔

753统一修改编号丝印大小

76元器件的布局

761布局原则

762布局基本操作

77元器件的布线

771布线基本操作

772布线注意事项

773STM32分步布线

78丝印

781添加丝印

782丝印的方向

783批量添加底层丝印

784STM32核心板丝印效果图

79泪滴

791添加泪滴

792删除泪滴

710过孔盖油

7101单个过孔盖油

7102批量过孔盖油

711添加电路板信息和信息框

7111添加电路板名称丝印

7112添加版本信息和信息框

7113添加PCB信息

712覆铜

7121设置覆铜规则

7122覆铜操作

713DRC规则检测

714常见问题及解决方法

7141Footprint Not Found问题

7142Unknown Pin和Failed to add class member问题

本章任务

本章习题

第8章创建元器件库

81集成库的组成

82集成库工程的创建

83创建原理图库

831创建元器件原理图库的流程

832新建原理图库

833在原理图库中新建元器件

834制作电阻原理图符号

835制作蓝色发光二极管原理图符号

836制作简牛原理图符号

837制作STM32F103RCT6芯片原理图符号

84创建PCB库

841创建PCB库的流程

842新建PCB库

843新建PCB封装

844制作电阻的PCB封装

845制作蓝色发光二极管的PCB封装

846制作简牛的PCB封装

847制作STM32F103RCT6芯片的PCB封装

85生成集成库

851由集成库工程生成集成库

852由原理图文件生成集成库

853由PCB文件生成集成库

86常见问题及解决方法

861将元器件复制到其他原理图库

862从原理图库中删除元器件

863由一张原理图生成其原理图库

864将PCB封装复制到其他PCB库

865从PCB库中删除PCB封装

866下载元器件的3D封装模型

867由一个PCB文件生成其PCB库

本章任务

本章习题

第9章输出生产文件

91生产文件的组成

92PCB源文件的输出

93Gerber文件的输出

94BOM的输出

95丝印文件的输出

96坐标文件的输出

97最终的输出文件

本章任务

本章习题

第10章制作电路板

101PCB打样在线下单流程

102元器件在线购买流程

103PCB贴片在线下单流程

本章任务

本章习题 2100433B

本书以Altium公司的开发软件Altium Designer 15为平台，以本书配套的STM32核心板为实践载体，对电路设计与制作的全过程进行讲解。主要包括STM32核心板程序下载与验证、STM32核心板焊接、Altium Designer软件介绍、STM32核心板的原理图设计及PCB设计、创建元器件库、输出生产文件以及制作电路板等。本书所有知识点均围绕着STM32核心板，希望读者通过对本书的学习，能够快速设计并制作出一块属于自己的电路板，同时掌握电路设计与制作过程中涉及的所有基本技能。本书既可以作为高等院校相关专业的电路设计与制作实践课程教材，也可作为电路设计及相关行业工程技术人员的入门培训用书。

第1章 Altium Designer 18概述 1

1.1 Altium的发展史 1

1.2 新版Altium特点 3

1.2.1 Altium Designer 18的新特点 3

1.2.2 Altium Designer 18的特性 3

1.3 Altium Designer 18 软件的安装和卸载 4

1.3.1 Altium Designer 18的安装 4

1.3.2 Altium Designer 18的卸载 7

1.4 Altium 电路板总体设计流程 8

第2章 电路原理图环境设置 9

2.1 原理图的设计步骤 9

2.2 原理图的编辑环境 10

2.2.1 创建、保存和打开原理图文件 10

2.2.2 创建新的项目文件 14

2.2.3 原理图编辑器界面介绍 17

2.3 图纸的设置 19

2.3.1 图纸大小的设置 19

2.3.2 图纸字体的设置 22

2.3.3 图纸方向、标题栏和颜色的设置 22

2.3.4 网格和光标设置 23

2.3.5 填写图纸设计信息 27

2.4 原理图工作环境设置 28

2.4.1 General选项卡的设置 29

2.4.2 Graphical Editing 选项卡的设置 31

2.4.3 Complier选项卡的设置 34

2.4.4 AutoFocus选项卡的设置 35

2.4.5 元件自动缩放设置 36

2.4.6 Grids选项卡的设置 37

2.4.7 Break Wire选项卡的设置 37

2.4.8 Default选项卡的设置 38

2.4.9 Orcad（tm）选项卡的设置 40

第3章 绘制电路原理图 42

3.1 原理图的组成 42

3.2 Altium Designer 18元器件库 43

3.2.1 元器件库的分类 43

3.2.2 打开Libraries（库）选项 区域 44

3.2.3 加载元件库 44

3.2.4 元器件的查找 44

3.2.5 元器件库的加载与卸载 46

3.3 元器件的放置和属性编辑 48

3.3.1 在原理图中放置元器件 48

3.3.2 编辑元器件属性 49

3.3.3 元器件的删除 54

3.4 元器件位置的调整 55

3.4.1 元器件的选取和取消选取 55

3.4.2 元器件的移动 56

3.4.3 元器件的旋转 57

3.4.4 元器件的复制与粘贴 58

3.4.5 元器件的排列与对齐 60

3.5 绘制电路原理图 61

3.5.1 绘制原理图的工具 61

3.5.2 绘制导线和总线 62

3.5.3 设置网络标签 68

3.5.4 放置电源和接地符号 70

3.5.5 放置输入/输出端口 72

3.5.6 放置通用ERC检查测试点 74

3.5.7 设置PCB布线标志 75

3.5.8 放置文本字和文本框 77

3.5.9 添加图形 81

3.5.10 放置离图连接器 82

3.5.11 线束连接器 83

3.5.12 预定义的线束连接器 85

3.5.13 线束入口 86

3.5.14 信号线束 87

3.6 综合实例 87

3.6.1 单片机最小应用系统原理图 88

3.6.2 绘制串行显示驱动器PS7219

及单片机的SPI接口电路 92

第4章 原理图高级编辑 96

4.1 窗口操作 96

4.2 项目编译 99

4.2.1 项目编译参数设置 99

4.2.2 执行项目编译 105

4.3 报表的输出 107

4.3.1 网络报表 107

4.3.2 元器件报表 111

4.3.3 元器件简单元件清单报表 116

4.3.4 元器件测量距离 117

4.3.5 端口引用参考表 117

4.4 输出任务配置文件 118

4.4.1 打印输出 118

4.4.2 创建输出任务配置文件 118

4.5 综合实例——音量控制电路 120

第5章 层次原理图的设计 133

5.1 层次原理图概述 133

5.1.1 层次原理图的基本概念 133

5.1.2 层次原理图的基本结构 134

5.2 层次结构原理图的设计方法 134

5.2.1 自上而下的层次原理图设计 134

5.2.2 自下而上的层次原理图设计 140

5.3 层次结构原理图之间的切换 143

5.3.1 由顶层原理图中的页面符切换到相应的子原理图 143

5.3.2 由子原理图切换到顶层原理图 144

5.4 层次设计表 145

5.5 综合实例 145

5.5.1 声控变频器电路层次原理图设计 146

5.5.2 存储器接口电路层次原理图设计 149

第6章 印制电路板的环境设置 155

6.1 印制电路板的设计基础 155

6.1.1 印制电路板的概念 155

6.1.2 印制电路板的设计流程 157

6.1.3 印制电路板设计的基本原则 158

6.2 PCB编辑环境 159

6.2.1 启动印制电路板编辑环境 159

6.2.2 PCB编辑环境界面介绍 160

6.2.3 PCB面板 161

6.3 使用菜单命令创建PCB文件 162

6.3.1 PCB板层设置 163

6.3.2 工作层面颜色设置 165

6.3.3 环境参数设置 167

6.3.4 PCB板边界设定 170

6.4 PCB视图操作管理 173

6.4.1 视图移动 173

6.4.2 视图的放大或缩小 173

6.4.3 整体显示 174

第7章 印制电路板的设计 177

7.1 PCB编辑器的编辑功能 177

7.1.1 选取和取消选取对象 177

7.1.2 移动和删除对象 179

7.1.3 对象的复制、剪切和粘贴 181

7.1.4 对象的翻转 183

7.1.5 对象的对齐 184

7.1.6 PCB图纸上的快速跳转 185

7.2 PCB图的绘制 186

7.2.1 绘制铜膜导线 186

7.2.2 绘制直线 188

7.2.3 放置元器件封装 188

7.2.4 放置焊盘和过孔 191

7.2.5 放置文字标注 193

7.2.6 放置坐标原点 194

7.2.7 放置尺寸标注 194

7.2.8 绘制圆弧 196

7.2.9 绘制圆 197

7.2.10 放置填充区域 197

7.3 在PCB编辑器中导入网络报表 199

7.3.1 准备工作 199

7.3.2 导入网络报表 199

7.4 元器件的布局 201

7.4.1 自动布局 202

7.4.2 手工布局 205

7.5 3D效果图 207

7.5.1 三维效果图显示 207

7.5.2 View Configuration（视图设置）面板 209

7.5.3 三维动画制作 211

7.5.4 三维动画输出 213

7.5.5 三维PDF输出 217

7.6 PCB的布线 219

7.6.1 自动布线 219

7.6.2 手工布线 221

7.7 综合实例 222

7.7.1 停电报警器电路设计 222

7.7.2 LED显示电路的布局设计 230

第8章 电路板高级编辑 240

8.1 PCB设计规则 240

8.1.1 设计规则概述 240

8.1.2 电气设计规则 242

8.1.3 布线设计规则 245

8.1.4 阻焊层设计规则 251

8.1.5 内电层设计规则 252

8.1.6 测试点设计规则 254

8.1.7 生产制造规则 256

8.1.8 高速信号相关规则 258

8.1.9 元件放置规则 260

8.1.10 信号完整性规则 260

8.2 建立铺铜、补泪滴以及包地 262

8.2.1 建立铺铜 262

8.2.2 补泪滴 266

8.3 距离测量 267

8.3.1 两元素间距离测量 267

8.3.2 两点间距的测量 267

8.3.3 导线长度测量 268

8.4 PCB的输出 268

8.4.1 设计规则检查（DRC） 268

8.4.2 生成电路板信息报表 270

8.4.3 元器件清单报表 272

8.4.4 网络状态报表 272

8.4.5 PCB图及报表的打印输出 273

8.5 综合实例 274

8.5.1 电路板信息及网络状态报表 274

8.5.2 电路板元件清单报表 276

8.5.3 PCB图纸打印输出 278

8.5.4 生产加工文件输出 281

第9章 电路仿真 285

9.1 电路仿真的基本概念 285

9.2 电路仿真的基本步骤 285

9.3 常用电路仿真元器件 286

9.4 电源和仿真激励源 294

9.4.1 直流电压源和直流电流源 294

9.4.2 正弦信号激励源 295

9.4.3 周期性脉冲信号源 296

9.4.4 随机信号激励源 297

9.4.5 调频波激励源 298

9.4.6 指数函数信号激励源 298

9.5 仿真模式设置 299

9.5.1 通用参数设置 300

9.5.2 静态工作点分析 301

9.5.3 瞬态分析和傅里叶分析 302

9.5.4 直流扫描分析 303

9.5.5 交流小信号分析 304

9.6 综合实例——使用仿真数学函数 305

第10章 信号完整性分析 312

10.1 信号完整性分析概述 312

10.1.1 信号完整性分析的概念 312

10.1.2 信号完整性分析工具 313

10.2 信号完整性分析规则设置 314

10.3 设定元件的信号完整性模型 322

10.3.1 在信号完整性分析之前设定元件的SI模型 322

10.3.2 在信号完整性分析过程中设定元件的SI模型 325

10.4 信号完整性分析器设置 326

10.5 综合实例 330

第11章 绘制元器件 335

11.1 绘图工具介绍 335

11.1.1 绘图工具 335

11.1.2 绘制直线 336

11.1.3 绘制弧 337

11.1.4 绘制圆 338

11.1.5 绘制矩形 338

11.1.6 绘制椭圆 340

11.2 原理图库文件编辑器 341

11.2.1 启动原理图库文件编辑器 341

11.2.2 原理图库文件编辑环境 341

11.2.3 实用工具栏介绍 342

11.2.4 工具菜单的库元器件管理命令 344

11.2.5 原理图库文件面板介绍 346

11.2.6 新建一个原理图元器件库文件 346

11.2.7 绘制库元器件 347

11.3 库元器件管理 351

11.4 综合实例 353

11.4.1 制作LCD元件 353

11.4.2 制作串行接口元件 359

第12章 汉字显示屏电路设计实例 364

12.1 实例设计说明 365

12.2 创建项目文件 365

12.3 原理图输入 366

12.3.1 绘制层次结构原理图的顶层电路图 366

12.3.2 绘制层次结构原理图子图 369

12.3.3 自下而上的层次结构原理图设计方法 374

12.4 层次原理图间的切换 375

12.4.1 从顶层原理图切换到原理图符号对应的子图 376

12.4.2 从子原理图切换到顶层原理图 377

12.5 元件清单 377

12.5.1 元件材料报表 377

12.5.2 元件分类材料报表 379

12.5.3 元件网络报表 379

12.5.4 元器件简单的元件清单报表 380

12.6 设计电路板 381

12.6.1 印制电路板设计初步操作 381

12.6.2 3D效果图 383

12.6.3 布线设置 386

12.7 项目层次结构组织文件 390 2100433B

《Altium Designer印制电路板设计与制作教程》详细介绍了Altium Designer的基本功能、操作方法和实际应用技巧。全书共分12章，主要包括Altium Designer基础、Altium Designer原理图设计基础、原理图设计、单片机实验板原理图基本操作、单片机实验板原理图高级操作、印制电路板和元件封装、创建PCB元件封装、单片机实验板PCB板设计、PCB板的编辑和完善、电路仿真分析、PCB板制作工艺、PCB设计与制作等内容。

本书以最新版Altium Designer 18为平台，详细讲述Altium Designer 18电路设计的各种基本操作方法与技巧。全书分12章，内容为Altium Designer 18概述、电路原理图环境设置、绘制电路原理图、原理图高级编辑、层次原理图的设计、印制电路板的环境设置、印制电路板的设计、电路板高级编辑、电路仿真、信号完整性分析、绘制元器件、汉字显示屏电路设计实例。读者学后可以融会贯通、举一反三。 本书配套的电子资源包含全书实例的源文件素材和全部实例动画的视频讲解AVI文件，以及为方便老师备课而精心制作的多媒体电子教案。 本书可作为大中专院校电子相关专业教材，也可作为各培训机构教材，同时适合作为电子设计爱好者的自学辅导书。