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Altium Designer13.0电路设计、仿真与验证权威指南

Altium Designer13.0电路设计、仿真与验证权威指南Altium Designer13.0电路设计、仿真与验证权威指南


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本书为国内首本系统介绍Altium Designer 13.0电路设计、电路仿真与功能验证的权威指南,国内唯一由Altium全球教育和培训产品经理马蒂. 郝迈迪博士作序并列入“Atium大学计划认定教材”的电路设计经典图书,堪称Altium Designer的百科全书。

内容推荐


  《altium designer13.0电路设计、仿真与验证权威指南》首次全面系统地介绍了altium designer 13.0电子线路设计软件在电子线路仿真、设计和验证方面的应用。全书共分6篇,19章,以电子线路的spice仿真、电子元器件识别、电子线路信号完整性理论、电子元器件原理图封装和pcb封装、电子线路原理图设计、电子线路pcb设计、电子线路的板级仿真验证和生成pcb相关的加工文件等为设计主线,将altium designer 13.0电子系统设计平台融入到这个设计主线中。
  通过对本书的学习,读者不但能熟练地掌握altium designer 13.0软件的设计流程和设计方法,而且还能全面地掌握电子系统设计的完整过程。
  《altium designer13.0电路设计、仿真与验证权威指南》既可以作为高等学校电子线路自动化设计相关课程的教学用书,以及使用altium designer 13.0进行电子系统设计的工程技术人员参考用书,也可以作为altium公司进行altium designer 13.0设计工具相关技术培训的参考用书。
作者简介
何宾 长期从事数字系统EDA方面教学与科研工作。在全国进行大学生电子设计竞赛极力推进FPGA专题方面的培训工作,在EDA教学与科研应用方面积累了丰富的经验。已出版相关图书《EDA原理及Verilog实现》、《EDA原理及VHDL实现》、《Xilinx FPGA设计权威指南》、《Xilinx All ProgrammableZynq-7000 SoC设计指南》等10余部广受好评的Xilinx 技术图书。

目录


《altium designer13.0电路设计、仿真与验证权威指南》
第一篇altium designer 13.0软件基本知识
第1章altium designer 13.0软件设计方法和安装
1.1altium designer“一体化”设计理念
1.1.1传统电子设计方法的局限性
1.1.2电子设计的未来要求
1.1.3生态系统对电子设计的重要性
1.1.4电子设计一体化
1.2altium designer 13.0安装和配置
1.2.1altium designer 13.0安装文件的下载
1.2.2altium designer 13.0的安装
1.2.3altium designer 13.0的配置和插件安装
第2章altium designer 13.0设计环境
2.1altium designer 13.0集成设计平台功能
2.2altium designer 13.0的工程及相关文件
2.3altium designer 13.0集成设计平台界面
2.3.1altium designer 13.0 集成设计平台主界面
2.3.2altium designer 13.0工作区面板
2.3.3altium designer 13.0文件编辑空间操作功能
2.3.4altium designer 13.0工具栏和状态栏
.第3章altium designer 13.0单页原理图绘制基础
3.1放置元器件
3.1.1生成新的设计
3.1.2在原理图中添加元器件
3.1.3重新分配元件标识符
3.2添加信号线连接
3.3添加总线连接
3.3.1添加总线
3.3.2添加总线入口
3.4添加网络标号
3.5添加端口连接
3.6添加信号束系统
3.6.1添加信号束连接器
3.6.2添加信号束入口
3.6.3查看信号束定义文件
3.7添加 no erc标识
3.7.1设置阻止所有冲突标识
3.7.2设置阻止指定冲突标识
第4章altium designer 13.0多页原理图绘制基础
4.1多页原理图绘制方法
4.1.1层次化和平坦式原理图设计结构
4.1.2多页原理图中的网络标识符
4.1.3网络标号范围
4.2平坦式方式绘制原理图
4.2.1建立新的平坦式原理图设计工程
4.2.2绘制平坦式设计中第一个放大电路原理图
4.2.3绘制平坦式设计中第二个放大电路原理图
4.2.4绘制平坦式设计中其他单元的原理图
4.3层次化方式绘制原理图
4.3.1建立新的层次化原理图设计工程
4.3.2绘制层次化设计中第一个放大电路原理图
4.3.3绘制层次化设计中第二个放大电路原理图
4.3.4绘制层次化设计中顶层放大电路原理图
第二篇altium designer 13.0混合电路仿真
第5章spice混合电路仿真介绍
5.1altium designer 13.0软件spice仿真导论
5.1.1altium designer 13.0软件spice构成
5.1.2altium designer 13.0软件spice仿真功能
5.1.3altium designer软件spice仿真流程
5.2电子线路spice描述
5.2.1电子线路构成
5.2.2spice程序结构
5.2.3spice程序相关命令
第6章电子线路元件及spice模型
6.1基本元件
6.1.1电阻
6.1.2半导体电阻
6.1.3电容
6.1.4半导体电容
6.1.5电感
6.1.6耦合(互感)电感
6.1.7开关
6.2电压和电流源
6.2.1独立源
6.2.2线性受控源
6.2.3非线性独立源
6.3传输线
6.3.1无损传输线
6.3.2有损传输线
6.3.3均匀分布的rc线
6.4晶体管和二极管
6.4.1结型二极管
6.4.2双极结型晶体管
6.4.3结型场效应管
6.4.4金属氧化物半导体场效应管
6.4.5金属半导体场效应管
6.4.6不同晶体管的特性比较与应用范围
6.5从用户数据中创建spice模型
6.5.1spice模型的建立方法
6.5.2运行spice模型向导
第7章模拟电路仿真实现
7.1直流工作点分析
7.1.1建立新的直流工作点分析工程
7.1.2添加新的仿真库
7.1.3构建直流分析电路
7.1.4设置直流工作点分析参数
7.1.5直流工作点仿真结果的分析
7.2直流扫描分析
7.2.1打开前面的设计
7.2.2设置直流扫描分析参数
7.2.3直流扫描仿真结果的分析
7.3传输函数分析
7.3.1建立新的传输函数分析工程
7.3.2构建传输函数分析电路
7.3.3设置传输函数分析参数
7.3.4传输函数仿真结果的分析
7.4交流小信号分析
7.4.1建立新的交流小信号分析工程
7.4.2构建交流小信号分析电路
7.4.3设置交流小信号分析参数
7.4.4交流小信号仿真结果的分析
7.5瞬态分析
7.5.1建立新的瞬态分析工程
7.5.2构建瞬态分析电路
7.5.3设置瞬态分析参数
7.5.4瞬态仿真结果的分析
7.6参数扫描分析
7.6.1打开前面的设计
7.6.2设置参数扫描分析参数
7.6.3参数扫描结果的分析
7.7零点极点分析
7.7.1建立新的零点极点分析工程
7.7.2构建零点极点分析电路
7.7.3设置零点极点分析参数
7.7.4零点极点仿真结果的分析
7.8傅里叶分析
7.8.1建立新的傅里叶分析工程
7.8.2构建傅里叶分析电路
7.8.3设置傅里叶分析参数
7.8.4傅里叶仿真结果分析
7.8.5修改电路参数重新执行傅里叶分析
7.9噪声分析
7.9.1建立新的噪声分析工程
7.9.2构建噪声分析电路
7.9.3设置噪声分析参数
7.9.4噪声仿真结果分析
7.10温度分析
7.10.1建立新的温度分析工程
7.10.2构建温度分析电路
7.10.3设置温度分析参数
7.10.4温度仿真结果分析
7.11蒙特卡洛分析
7.11.1建立新的蒙特卡洛分析工程
7.11.2构建蒙特卡洛分析电路
7.11.3设置蒙特卡洛分析参数
7.11.4蒙特卡洛仿真结果分析
第8章模拟行为仿真实现
8.1模拟行为仿真概念
8.2基于行为模型的增益控制实现
8.2.1建立新的行为模型增益控制工程
8.2.2构建增益控制行为模型
8.2.3设置增益控制行为仿真参数
8.2.4分析增益控制行为仿真结果
8.3基于行为模型的调幅实现
8.3.1建立新的行为模型am工程
8.3.2构建am行为模型
8.3.3设置am行为仿真参数
8.3.4分析am行为仿真结果
8.4基于行为模型的滤波器实现
8.4.1建立新的滤波器行为模型工程
8.4.2构建滤波器行为模型
8.4.3设置滤波器行为仿真参数
8.4.4分析滤波器行为仿真结果
8.5基于行为模型的压控振荡器实现
8.5.1建立新的压控振荡器行为模型工程
8.5.2构建压控振荡器行为模型
8.5.3设置压控振荡器行为仿真参数
8.5.4分析压控振荡器行为仿真结果
第9章数字电路仿真实现
9.1数字逻辑仿真库的构建
9.1.1导入与数字逻辑仿真相关的原理图库
9.1.2构建相关的mdl文件
9.2时序逻辑电路的门级仿真
9.2.1有限自动状态机的实现原理
9.2.2三位八进制计数器实现原理
9.2.3建立新的三位计数器电路仿真工程
9.2.4构建三位计数器仿真电路
9.2.5设置三位计数器电路的仿真参数
9.2.6分析三位计数器电路的仿真结果
9.3基于hdl语言的数字系统仿真及验证
9.3.1hdl功能及特点
9.3.2建立新的ip核设计工程
9.3.3建立新的fpga设计工程
第10章数模混合电路仿真实现
10.1建立数模混合电路仿真工程
10.2构建数模混合仿真电路
10.3分析数模混合电路实现原理
10.4设置数模混合仿真参数
10.5遇到仿真不收敛时的处理方法
10.5.1修改误差容限
10.5.2直流分析帮助收敛策略
10.5.3瞬态分析帮助收敛策略
10.6分析数模混合仿真结果
第三篇altium designer 13.0元器件封装设计
第11章常用电子元器件的物理封装
11.1电阻元器件特性及封装
11.1.1电阻元器件的分类
11.1.2电阻元器件阻值标示方法
11.1.3电阻元器件物理封装的标示
11.2电容元器件特性及封装
11.2.1电容元器件的作用
11.2.2电容元器件的分类
11.2.3电容元器件电容值的标示方法
11.2.4电容元器件的主要参数
11.2.5电容元器件正负极判断
11.2.6电容元器件pcb封装的标示
11.3电感元器件特性及封装
11.3.1电感元器件的分类
11.3.2电感元器件电感值标注方法
11.3.3电感元器件的主要参数
11.3.4电感元器件pcb封装的标示
11.4二极管元器件特性及封装
11.4.1二极管元器件的分类
11.4.2二极管元器件的识别和检测
11.4.3二极管元器件的主要参数
11.4.4二极管元器件pcb封装的标示
11.5三极管元器件特性及封装
11.5.1三极管元器件的分类
11.5.2三极管元器件的识别和检测
11.5.3三极管元器件的主要参数
11.5.4三极管元器件的pcb封装的标示
11.6集成电路芯片特性及封装
第12章altium designer 13.0自定义元器件设计
12.1自定义元器件设计流程
12.2打开和浏览pcb封装库
12.3打开和浏览集成封装库
12.4创建元器件pcb封装
12.4.1使用ipc footprint wizard创建pcb封装
12.4.2使用component wizard创建元器件pcb封装
12.4.3使用ipc footprints batch generator创建元器件pcb封装
12.4.4不规则焊盘和pcb封装的绘制
12.4.5检查元件pcb封装
12.5创建元器件原理图符号封装
12.5.1元器件原理图符号术语
12.5.2为lm324器件创建原理图符号封装
12.5.3为xc3s100ecp132器件创建原理图符号封装
12.6分配模型和参数
12.6.1分配器件模型
12.6.2元器件主要参数功能
12.6.3使用供应商数据分配器件参数
第四篇altium designer 13.0电路原理图设计
第13章电子线路信号完整性设计规则
13.1信号完整性问题的产生
13.2电源分配系统及其影响
13.2.1理想的电源不存在
13.2.2电源总线和电源层
13.2.3印制电路板的去耦电容配置
13.2.4信号线路及其信号回路
13.2.5电源分配方面考虑的电路板设计规则
13.3信号反射及其消除方法
13.3.1信号传输线定义
13.3.2信号传输线分类
13.3.3信号反射的定义
13.3.4信号反射的计算
13.3.5消除信号反射
13.3.6传输线的布线规则
13.4信号串扰及其消除方法
13.4.1信号串扰的产生
13.4.2信号串扰的类型
13.4.3抑制串扰的方法
13.5电磁干扰及解决
13.5.1滤波
13.5.2磁性元件
13.5.3器件的速度
13.6差分信号原理及设计规则
13.6.1差分线的阻抗匹配
13.6.2差分线的端接
13.6.3差分线的一些设计规则
第14章原理图参数设置与绘制
14.1原理图绘制流程
14.2原理图设计规划
14.3原理图绘制环境参数设置
14.3.1设置图纸选项标签栏
14.3.2设置参数标签栏
14.3.3设置单位标签栏
14.4所需元件库的安装
14.5绘制原理图
14.5.1添加剩余的图纸
14.5.2放置原理图符号
14.5.3连接原理图符号
14.5.4检查原理图设计
14.6导出原理图设计到pcb中
14.6.1设置导入pcb编辑器工程选项
14.6.2使用同步器将设计导入到pcb编辑器
14.6.3使用网表实现设计间数据交换
第五篇altium designer 13.0电子线路pcb图设计
第15章pcb绘制基础知识
15.1pcb设计流程
15.2pcb层标签
15.3pcb视图查看命令
15.3.1自动平移
15.3.2显示连接线
15.4pcb绘图对象
15.4.1电气连接线(track)
15.4.2普通线(line)
15.4.3焊盘(pad)
15.4.4过孔(via)
15.4.5弧线(arcs)
15.4.6字符串(strings)
15.4.7原点(origin)
15.4.8尺寸(dimension)
15.4.9坐标(coordinate)
15.4.10填充(fill)
15.4.11固体区(solid region)
15.4.12多边形灌铜(polygon pour)
15.4.13禁止布线对象(keepout object)
15.4.14捕获向导(snap guide)
15.5pcb绘图环境参数设置
15.5.1板选项对话框参数设置
15.5.2栅格尺寸设置
15.5.3视图配置
15.5.4pcb坐标系统的设置
15.5.5设置选项快捷键
15.6pcb形状和边界设置
15.7pcb叠层设置
15.7.1使能叠层
15.7.2修改电气叠层
15.7.3层设置
15.7.4钻孔对
15.7.5放置叠层图例
15.7.6内部电源层
15.8pcb面板的使用
15.8.1pcb面板
15.8.2pcb规则和冲突
15.9pcb设计规则
15.9.1添加设计规则
15.9.2如何检查规则
15.9.3规则应用场合
15.10pcb高级绘图对象
15.10.1对象类
15.10.2房间
15.11运行设计规则检查
15.11.1设计规则检查报告
15.11.2定位设计规则冲突
第16章pcb图绘制实例操作
16.1pcb板形状和尺寸设置
16.2pcb布局设计
16.2.1pcb布局规则的设置
16.2.2pcb布局原则
16.2.3pc

 
前言


随着电子设计自动化(Electronics DesignAutomation,EDA)技术的不断发展,众多EDA软件工具厂商所提供的EDA工具的性能也不断的提高。Altium Designer 13.0设计平台是Altium公司提供的一款品质卓越的专用于电子系统设计、FPGA设计和单片机设计的“一体化”EDA工具。
众所周知,Altium Designer电子系统设计平台的前身是业界赫赫有名的Protel软件,后来经过不断的收购和扩充变成了今天的Altium Designer一体化设计工具。作者一直从事电子线路自动化设计的教学和科研工作,接触并熟练使用Mentor和Cadence的相关EDA工具作为教学和科研平台。自从2012年初,偶然机会结识Altium大中国区大学计划经理华文龙先生后,得知Altium Designer是一个有着强大功能的“一体化”设计工具,但现在市面上关于Altium Designer的书籍不能系统全面的反映该EDA平台的特色。同时,Altium公司也一直致力于在中国高校相关专业的电类课程教学中推广和普及Altium Designer设计工具。在这些因素的共同推动下,作者决定编写一本系统全面介绍Altium Designer一体化设计的书籍,奉献给国内广大从事电子系统设计的读者。
该书前期经过大量的准备工作,从2013年年初开始正式编写,历经半年时间,期间查阅大量设计资料,并且得到华文龙先生和众多相关厂商的大力支持。在编写本书的过程中收获很多,愿意把这些心得和广大的读者进行分享:
1.Altium Desinger设计工具的功能远比它的前身Protel要强大的多,它不单单是一个电子系统设计的绘图软件工具,而它是一个贯穿电子系统设计全过程的一体化设计工具,这个设计流程主要包括:高层的单片机和FPGA设计建模、电子线路的SPICE仿真和原理验证、电子元器件封装库的构建、电子线路原理图的绘制、电子线路PCB图的绘制、PCB板的IBIS仿真及信号完整性验证和生成PCB工程制板相关文件。
2.纵观现在众多厂商的EDA设计工具,尤其是Altium Designer设计工具,电子线路的设计更加注重的是设计者的设计智慧和系统级设计能力,即:现在的电子线路或者电子系统的设计者,需要大量的相关的其它方面设计知识,而不是单纯的电子线路绘图这方面的知识。要想成为一个电子线路设计的高手,设计者必须具有丰富的相关领域的设计知识,比如:需要掌握单片机和FPGA的设计知识。
3.Altium Designer设计工具集成了FPGA和单片机的相关设计工具,意在强调,未来的设计者应具有“系统级”一体化的设计能力。只有具备了相关领域的专业知识,一个从事电子系统的设计者才能设计出一个高效率的电子系统,这个高效率是指设计着能在短时间内实现在成本、性能和功耗方面都是最优的设计。
4.Altium Designer不但是一个很好的科研平台,而且是一个非常好的教学平台。主要有以下几个原因:其一,通过该设计平台的学习,初学者可以系统全面地掌握电子线路设计方法和设计手段,在他们工作后,很容易的学习和使用其它厂商的相关EDA工具,比如Allegro、Pads、OrCad等;其二,Altium Designer工具的人机交互功能特别强大,初学者在使用Altium Designer学习电子线路设计的过程中,当接触到一些比较抽象的理论知识时,可以很容易的通过友好的人机交互界面,使得对对抽象理论知识的学习变得浅显易懂。
5.此处,需要专门提到Altium Designer提供的PSICE混合模型仿真功能。在很多年前,作者就已经熟练的掌握了NI的Multisim Workbench软件和Cadence的Orcad软件,并执行过PSICE仿真。Altium Designer所提供的SPICE仿真功能的专业化水准可以和Cadence的Orcad软件相媲美,但人机交互能力比Orcad要好的很多。与Multisim相比,其专业化程度远远超过它,但是人机交互能力也丝毫不逊色。Altium Designer在专业化和人机交互方面,做了很好的权衡。基于Altium Designer平台学习SPICE的仿真,可以真正的掌握SPICE的精髓,领略到计算机辅助电路分析的强大功能,并且读者可以深入理解如何从本质上分析电路的设计原理。正因为如此,本书也是首次对Altium Designer的SPICE仿真内容进行了详细的介绍。
本书共分为6篇,共包含19个章节。这些内容主要有:
第一篇:AltiumDesigner13.0软件基础知识
内容包括:AltiumDesigner13.0软件设计方法和安装、Altium Designer13.0设计环境、Altium Designer13.0
单页原理图绘制基础、AltiumDesigner13.0多页原理图绘制基础。
第二篇:Altium Designer13.0混合电路仿真
内容包括:SPICE混合电路仿真介绍、电子线路元件及SPICE模型、模拟电路仿真实现、模拟行为仿真实现、数字电路仿真实现和数模混合电路仿真实现。
第三篇:Altium Designer13.0元器件封装设计
内容包括:常用电子元器件的物理封装、AltiumDesigner13.0自定义元件设计。
第四篇:Altium Designer13.0电路原理图设计
内容包括:电子线路信号完整性设计规则、原理图参数设置与绘制。
第五篇:Altim Designer13.0电子线路PCB图设计
内容包括:PCB图绘制基础知识、PCB图绘制实例操作。
第六篇:Altium Designer13.0 PCB仿真和验证
内容包括:IBIS模型原理和功能、电子线路板级仿真实现、生成加工PCB的相关文件。
在编写本书的过程,为了使得读者能在学习的过程中,把握每个部分的学习要点,在书中每个关键部分都留有思考题,以方面读者对所学知识进行总结。此外,为了方便读者的学习,提供了该书所有设计的完整工程文件,读者可以在http://www.edawiki.com上免费下载。所提供的ppt教学课件,用于方便老师的教学,读者可以向清华大学出版社申请使用。
本书编写过程中,得到了大量的帮助和支持,特别感谢Altium公司大中国区大学计划经理华文龙先生,为本书的编写提供了大量的帮助和支持,提供了正版的AltiumDesigner13.0软件,并耐心解答了作者在编写本书过程中提出的各种问题。本书的一些仿真实例参考了Cadence公司所提供的用户培训实例。北京中富信成电子科技有限公司为本书附录C提供了PCB板制板工艺流程和工艺参数。北京航空航天大学电子信息工程学院的毕严先博士,帮助验证了书中的仿真实例,绘制并检查了书中所提供的原理图、PCB图,生成了相关的工程设计文件,并总结了PCB设计过程中解决设计冲突的方法。作者的学生李宝隆为本书精心制作了用于教学和培训的ppt教学课件。美国Digilent公司为本书FPGA数字逻辑设计部分的编写免费提供了Nexys3硬件设计平台。此外,本书的编写过程中,得到了清华大学出版社领导和编辑的支持,在此一并向他们表示感谢。
尽管作者在编写本书的过程中,竭尽全力。但是,由于作者水平有限,书中难免存在不足之处,恳请广大读者不吝赐教。
何宾,2014年1月

媒体评论


马蒂.郝迈迪博士(Altium全球教育和培训产品经理):在本书中,您将会获得成为一位出色的Altium Designer一体化设计环境应用专家的必备知识。无论在原理图设计、电路仿真、PCB Layout,抑或元器件和器件库管理领域,本书还可作为一份现成的参考资料,帮助您快速处理一些可能即将遇到的且并不常见的设计挑战。在中国工业和教育界,Altium Designer是无可争议的标准设计平台对于设计电子设备和产品。当您认真学习本书并吸取它的精华,必将令您开启电子设计师的职业生涯获益良多。

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Altium Designer13.0电路设计、仿真与验证权威指南

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(尤其在法律、医学等领域),建议您咨询相关领域专业人士。

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