電子設計|Altium Designer2020電路仿真與設計

2020-12-17 柯基談科技

快畢業的時候,看了舍友這本書,覺得不錯,分享一下其知識框架,也算是存貨吧——《Altium Designer2020電路仿真與設計》

導論:Altium Designer 是原Protel軟體開發商Altium公司推出的一體化的電子產品開發系統,主要運行在Windows作業系統。這套軟體通過把原理圖設計、電路仿真、PCB繪製編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術的完美融合,為設計者提供了全新的設計解決方案,使設計者可以輕鬆進行設計,熟練使用這一軟體必將使電路設計的質量和效率大大提高。

Altium電路板總體設計流程&實現步驟:

1.案例分析嚴格來說不屬於設計的部分,但對後期又有影響。它的主要任務是決定原理圖電路如何設計,同時影響PCB電路圖的規劃。

2.電路仿真設計電路圖之前,有時對某一部分電路設計不確定(也就是所謂的黑盒設計了),因此要通過電路仿真來驗證。此外還能用於確定電路中某些元器件的參數。

3.繪製原理圖元器件對於庫裡沒有的元器件,必要時需要自己動手設計,建立DIY自己的元器件庫。

4.繪製電路原理圖庫裡元器件都有的話,就可以開始試繪製原理圖了。根據電路複雜程度決定是否需要使用「層次原理圖」。繪製完成後,用ERC(電氣規則檢查)工具來查錯,找出錯誤並修改,re差錯直到沒有原則性錯誤為止。

5.繪製元器件封裝與元器件庫一樣,有些封裝需要自己動手設計。

6.設計PCB電路板確定原理圖沒有錯誤之後,開始繪製PCB板。首先繪製PCB板的輪廓,確定工藝要求(用幾層板),然後將原理圖傳輸到PCB板,在網絡報表(簡單介紹來歷功能)、設計規則和原理圖的引導下布局和布線。最後利用DRC(設計規則檢查)工具查錯。這是電路設計的另一個關鍵環節,將決定產品的實用性。另外,不同電路有不同的考慮因素。

7.文檔整理對原理圖、PCB圖及元器件清單予以保存,以便以後維護和修改。

原理圖基礎知識

電路圖,即電路板在原理上的表現,主要由一系列具有電氣特性的符號構成。

1.component元件:元件符號由元件管腳和邊框組成。

2.copper銅箔:導線、焊盤等

3.silkscreen level絲印層:元件的說明文字屬性,對應PCB板上的說明文字

4.port埠:跨原理圖(同名埠)的電氣連接

5.net label網絡標號:和埠類似,必須附加在導線、總線和管腳上

6.supply電源符號:電源網絡標註,並非實際的電源器件

原理圖設計的一般流程:

原理圖環境設置:

1.圖紙設置

2.環境參數設置

3.使用圖形工具繪圖——drawing工具條、直線、多邊形、橢圓弧、矩形、圓角矩形、橢圓、扇形、文本字符串、文本框、貝塞兒曲線、

原理圖基礎操作:

1.元器件庫及元器件的放置和屬性編輯

2.繪製電路原理圖——導線和總線、電路節點、電源和接地符號、輸入輸出埠、放置忽略ERC檢查測試點

3.綜合實例——抽水機電路(從元件的查找放置到布局,再到導線連接和標號)、氣流控制電路、最小系統電路、看門狗電路

原理圖高級應用:

1.元件標號管理

2.原理圖中添加PCB設計規則

3.使用list和navigator面板快速瀏覽

4.原理圖查錯和編譯修正

5.綜合實例——汽車多功能報警器電路

層次化原理圖設計:

電路仿真系統——元器件、原理圖、激勵源、節點標籤、仿真方式和結果

激勵源:正弦信號、分段線性、指數激勵、單頻調頻

仿真參數設置:節點電壓、仿真數學函數

實例:正弦、餘弦

綜合實例——雙穩態振蕩器電路仿真、Filter電路仿真、數字電路分析

PCB設計

PCB建立方法:

1.通過嚮導生成。

2.利用模板生成。

3.利用子菜單新建。

PCB的設計流程:

1.繪製電路原理圖 確定元件,完善電路

2.規劃電路板 全面考慮電路板功能、部件元件、封裝、連接方式等。

3.設置各項環境參數

4.載入網絡表和元件封裝

5.元件自動布局 設置自動布局規則

6.手工調整布局

7.電路板自動布線 使用自動布線功能為PCB板布線

8.手工調整布線

9.DRC校驗

10.文件保存、輸出列印 保存列印報表和PCB文件

11.加工製作 送交加工單位

電路板物理結構和環境參數設置:

邊框線、圖紙、層面設置、3D效果圖

最小單片機系統——MCU、完整的PCB板電路、看門狗電路板

電路板後期製作:

電路板測量、DRC檢查

信號完整性分析(重要的高速PCB板級和系統級分析和設計的手段):

串擾分析

可編程邏輯器件設計——VHDL應用設計實例

目前的數字系統設計直接面向用戶需求,根據系統的行為和功能要求,自上而下完成相應的描述、綜合、優化、仿真、驗證,直到生成器件。(除系統行為和功能描述外,其餘都可通過計算機完成)

AD軟體基於FPGA和CPLD符號庫的原理圖設計、VHDL語言及CUPL語言設計,用集成的PLD編譯器編譯設計結果和仿真驗證。

FPGA工程、VHDL設計、測試和行為描述文件

只有設計出符合需要和規則的電路原理圖,才能順利進行仿真分析,最終變為可以用於生產的PCB印製電路板文件。

Tips:

放置忽略ERC檢查點:讓系統在檢查時,忽略掉某些點

對於大規模複雜系統,要採用電路的層次化和模塊化設計方法。將電路分為各獨立的工作模塊,以便不同的設計人員進行協同設計。(C++封裝繼承思想)

在具有仿真功能的EDA軟體出現之前,對電路的驗證方式通常是搭建實際的麵包板,對節點進行逐點測試,觀察示波器看測試波形。

設計PCB印刷電路板是整個工程設計的目的。

PCB走線是電路設計的重要任務,在走通所有導線的前提下,有以下要求:

相關焦點

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    Designer 是原Protel軟體開發商Altium公司推出的一體化的電子產品開發系統,主要運行在Windows作業系統。這套軟體通過把原理圖設計、電路仿真、PCB繪製編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術的完美融合,為設計者提供了全新的設計解決方案,使設計者可以輕鬆進行設計,熟練使用這一軟體使電路設計的質量和效率大大提高。 Altium Designer的統一特性使得設計數據可以從一個設計領域到下一個設計領域無縫傳遞。
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