Altium Designer 16 详细使用教程

第一部分：准备工作与界面初识

软件安装与激活

• 安装：从官方渠道或可靠来源获取安装包，按照向导进行安装，确保安装路径为英文且无空格（如 D:\Altium16）。
• 激活：使用有效的许可证文件或序列号激活软件，激活后，首次运行可能会要求你设置用户信息。

界面概览 启动 AD16 后，你会看到一个功能繁多的界面，别担心，我们只关注最核心的部分。

• 主菜单栏：所有命令的入口，如 File（文件）、View（视图）、Design（设计）、Tools（工具）等。
• 工具栏：常用命令的快捷图标，分为标准工具栏、布线工具栏、实用工具栏等，可以通过右键菜单自定义显示哪些工具栏。
• 面板区：这是 AD 的核心，位于右侧，面板提供了项目管理、库浏览、PCB对象属性编辑等功能，可以通过 View -> Panels 来打开或关闭面板。
  • Projects (项目)：管理你的整个设计项目，包括原理图、PCB、库文件等。
  • Components (元件)：浏览和放置元件。
  • Properties (属性)：选中任何对象（如导线、焊盘、元件）后，在此面板修改其属性。
  • Panels (面板)：其他常用面板，如 PCB、Help 等。
• 设计工作区：中间最大的区域，用于绘制原理图和布局PCB。
• 状态栏：位于界面最下方，显示光标坐标、当前栅格设置、过滤选择等实用信息。

第二部分：创建新项目与原理图设计

创建新项目

• 点击菜单 File -> New -> Project -> PCB Project。
• 在 Projects 面板中，你会看到一个名为 PCB_Project1.PrjPcb 的项目。
• 右键点击项目,选择 Save Project As...，将其重命名为一个有意义的名字，如 MyFirstProject.PrjPcb。

创建新原理图

• 右键点击刚才创建的项目,选择 Add New to Project -> Schematic。
• 在 Projects 面板中，项目下会出现一个名为 Sheet1.SchDoc 的文件。
• 右键点击该文件,选择 Save As...，重命名为 PowerSupply.SchDoc。

设置原理图图纸

• 在原理图编辑环境下,点击菜单 Design -> Document Options...。
• 在弹出的对话框中,你可以设置：
  • Sheet Options (图纸选项)：
    • Template (模板)：可以加载标准模板，让图纸更规范。
    • Standard Styles (标准样式)：选择图纸大小，如 A4。
    • Grids (栅格)：
      • Snap Grid (捕获栅格)：光标移动的最小步长，建议设为 10。
      • Visible Grid (可视栅格)：屏幕上显示的网格，设为 100 或 50。
  • Parameters (参数)：可以填写设计公司、作者、日期等信息。

添加元件库 AD16 的元件都存储在库文件中，你需要加载所需的库。

• 点击菜单 Design -> Add/Remove Libraries...。
• 在弹出的对话框中,点击 Install...。
• 浏览到 AD16 的安装目录，通常库文件位于 ...\AD16\Library，这里有几个重要的子文件夹：
  • SchLib：原理图符号库。
  • PcbLib：PCB 封装库。
  • IntLib：集成库，同时包含了原理图符号和PCB封装。
• 建议初学者先加载 Miscellaneous Devices.IntLib（杂散元件库）和 Miscellaneous Connectors.IntLib（连接器库），它们包含了常用的电阻、电容、芯片、接口等。
• 加载后,点击 Close。

放置元件

• 右侧的 Components 面板现在应该可以浏览了。
• 在库名称下方的过滤器中输入元件名称的关键词,Res2（电阻）、Cap（电容）、NPN（三极管）。
• 找到元件后,双击它，光标上就会附着一个该元件的符号。
• 在原理图上点击一下,放置元件。
• 放置后,系统会自动打开 Properties 面板，你可以在这里修改元件的 Designator（标号，如 R1, C1）和 Comment（注释，如 10k, 0.1uF）。
  • 重要：一个项目中每个元件的 Designator 必须唯一。

连接线路

• 点击菜单 Place -> Wire 或直接点击布线工具栏的Wire图标。
• 光标变成十字,将光标移动到元件的一个引脚上，你会看到一个红色的“热点”或“叉号”，表示可以在此处连接。
• 点击一下,开始画线，移动鼠标，画到下一个需要连接的引脚，再次点击，完成一段连接后，右键单击结束当前线路绘制。
• 技巧：使用 Place -> Bus 可以绘制总线，用于连接多条相关信号线，使用 Place -> Net Label 可以给网络命名，使连接更清晰。

放置电源和接地

• 点击菜单 Place -> Power Port。
• 在 Properties 面板中，你可以设置 Net 属性，这是最重要的。
  • 对于电源,通常设置为 VCC, +5V, +3.3V 等。
  • 对于接地,通常设置为 GND。
• 在原理图上放置,并用导线连接到相应的网络。

编译项目 编译是检查原理图设计是否正确的重要步骤。

• 点击菜单 Project -> Compile PCB Project MyFirstProject.PrjPcb。
• 编译后,系统会生成一个 Messages 面板，如果没有任何错误或警告，说明你的原理图在电气上是正确的。
• 常见错误：
  • Net has only one pin：网络只有一个引脚，可能是忘记连接了。
  • Duplicate Component Designators：元件标号重复。

至此,你的原理图设计就基本完成了。

第三部分：从原理图到PCB

创建PCB文件

• 右键点击项目,选择 Add New to Project -> PCB。
• 新建一个 Pcb1.PcbDoc 文件，重命名为 PowerSupply.PcbDoc。
• 点击菜单 Design -> Board Options...，设置PCB的度量单位（通常为 Metric）和栅格。

准备好PCB封装

• 确保你在原理图中使用的元件都有对应的PCB封装。
• 最简单的方法是：在原理图中双击元件，在弹出的 Component Properties 对话框中，点击 Add/Remove... 按钮，检查 Footprint（封装）一栏是否有值，如果没有，你需要手动添加。
• 封装通常来自 Miscellaneous Devices.IntLib 或其他专门的PCB库（.PcbLib）。

设计规则检查 在导入网络之前，先设置好PCB的制造和布线规则。

• 点击菜单 Design -> Rules...。
• 这里有很多规则类别,我们最关心的是：
  • Electrical (电气规则)：
    • Clearance：安全间距，设置铜皮、导线、焊盘之间的最小距离，这是最重要的规则之一。
  • Routing (布线规则)：
    • Width：导线宽度，你可以为不同网络（如 GND, VCC, Signal）设置不同的线宽，地线可以设置得宽一些。
• 初学者可以先使用默认值,但 Clearance 和 Width 一定要检查。

导入网络表 这是将原理图连接关系“翻译”给PCB的关键一步。

• 在原理图编辑器中,点击菜单 Design -> Update PCB Document PowerSupply.PcbDoc。
• 系统会弹出 Engineering Change Order (ECO) 对话框，这里列出了所有即将被执行的更改，如添加元件、添加网络等。
• 点击 Validate Changes 验证更改，如果所有项目前都出现绿色的对勾，说明没有问题。
• 再点击 Execute Changes 执行更改。
• 执行完成后,点击 Close，现在切换到PCB编辑器，你会看到所有元件的封装和飞线（网络连接的预览线）都已经出现在PCB上了。

元件布局

• 使用 Tools -> Component Placement 菜单下的工具（如 Arrange Within Rectangle）来快速布局。
• 手动布局：按住鼠标左键拖动元件，使用 L 键可以快速切换元件丝印层（Top Overlay）和铜皮层（Top Layer）的显示。
• 布局原则：
  • 按照信号流向布局。
  • 相关的元件放在一起。
  • 考虑机械结构、接口位置。
  • 留出足够的安装孔和边缘间距。

布线

• 切换到底层（Bottom Layer）或顶层（Top Layer），顶层水平布线，底层垂直布线，或者反之，以减少过孔。
• 点击菜单 Place -> Interactive Routing 或直接点击布线工具栏的布线图标。
• 光标变成十字,移动到焊盘或导线上，点击开始布线。
• AD16 会自动处理过孔，当你需要切换层时，按 （数字小键盘）或 / 键，系统会自动添加一个过孔。
• 技巧：
  • 按 Tab 键可以在布线过程中实时修改当前线宽。
  • 按空格键可以切换走线转角模式（45度、90度、圆弧）。
  • 遇到飞线,直接点击即可完成连接。

敷铜 敷铜可以提供接地平面、减少EMI、提高电流承载能力。

• 点击菜单 Place -> Polygon Pour。
• 在 Properties 面板中设置：
  • Connect to Net：选择你要连接的网络，通常是 GND。
  • Pour Over Same Net Objects：勾选，让铜皮覆盖同网络的导线和焊盘。
  • Remove Dead Copper：勾选，删除没有连接的孤岛铜皮。
• 在PCB边界上点击,围绕整个PCB画一个闭合的区域。
• 画完后右键结束,系统会自动开始敷铜。

设计规则检查 布线完成后，必须进行DRC检查。

• 点击菜单 Tools -> Design Rule Check...。
• 可以使用 Rules To Check 标签页选择要检查的规则，初学者通常全选即可。
• 点击 Run Design Rule Check。
• 检查 Messages 面板，如果有错误（如间距不足），根据提示回到PCB中修改，直到所有错误清除。

第四部分：输出与生产

生成Gerber文件 Gerber文件是PCB制造商用来生产电路板的文件。

• 在PCB编辑器中,点击菜单 File -> Fabrication Outputs -> Gerber Files。
• 在弹出的对话框中,确保每个层都正确选择：
  • Layers：选择所有需要的铜层（如 Top Layer, Bottom Layer, Internal Plane...）、丝印层（Top Overlay, Bottom Overlay）、阻焊层（Top Solder, Bottom Solder）、钻孔层（Drill Drawing）。
  • Format：选择 2:5（精度更高）。
  • Units：选择 Millimeters。
• 点击 OK，会在项目目录下生成一个 Gerber 文件夹，里面包含所有Gerber文件。

生成钻孔文件

• 点击菜单 File -> Fabrication Outputs -> NC Drill Files。
• 设置单位和格式,点击 OK，生成 .XLS 或 .TXT 格式的钻孔文件。

生成BOM和贴片坐标文件

• BOM (物料清单)：在原理图编辑器中，点击菜单 Reports -> Bill of Materials，可以导出Excel格式的物料清单。
• 坐标文件：用于SMT贴片机，在PCB编辑器中，点击菜单 File -> Export -> Pick and Place...，可以生成坐标文件。

打印PDF

• 点击菜单 File -> Smart PDF...，可以生成一个包含所有设计信息（原理图、PCB、BOM等）的PDF文件，方便存档和查阅。

第五部分：总结与进阶

以上就是一个完整的从零开始的 Altium Designer 16 设计流程：创建项目 -> 画原理图 -> 设置规则 -> 导入到PCB -> 布局 -> 布线 -> 敷铜 -> DRC -> 输出生产文件。

进阶学习建议

1. 创建自己的库：学习创建原理图符号库（.SchLib）和PCB封装库（.PcbLib），这是成为一个熟练工程师的必经之路。
2. 差分对布线：对于高速信号（如USB, HDMI），学习使用差分对布线功能。
3. 多层板设计：学习如何设计和叠层，处理内电层。
4. 交互式布线技巧：熟练使用“推挤”、“绕过”等高级布线功能，提高布线效率。
5. 脚本与自动化：学习使用 DXP -> Run Script 来编写脚本，实现批量操作等自动化任务。

AD16的功能非常强大,本教程只是覆盖了最基础的部分，最好的学习方法就是 多动手练习，从简单的小项目开始，逐步挑战更复杂的设计，祝你学习顺利！