1.1 Altium Designer簡(jiǎn)介

Altium Designer全面繼承了包括Protel 99 SE、Protel DXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)，還增加了許多改進(jìn)和高端功能。該平臺(tái)拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計(jì)人員將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的FPGA與PCB設(shè)計(jì)及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起，因此Altium Designer對(duì)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)需求也比先前的版本要高一些。

1.1.1 Altium Designer發(fā)展歷史

Altium Designer是Altium公司繼Protel系列產(chǎn)品Tango（1985）、Protel For DOS（1988）、Protel For Windows、Protel 98、Protel 99、Protel 99 SE、Protel DXP、Protel DXP 2004之后推出的印制電路板高端設(shè)計(jì)軟件。

Protel產(chǎn)品家族的淵源最早可以追溯到1985年，當(dāng)時(shí)的ACCEL Technologies Inc推出了第一個(gè)應(yīng)用于電子線路設(shè)計(jì)的軟件包Tango；1988年，ACCEL Technologies Inc更名為Protel Technology，推出了Protel For DOS軟件作為Tango的升級(jí)版本，自此陸續(xù)推出系列Protel軟件。1998年，Protel公司推出了Protel 98針對(duì)Microsoft Windows NT/95/98的全套32位設(shè)計(jì)組件，Protel 98首次將5種核心EDA工具［包括原理圖輸入、可編程邏輯器件（PLD）設(shè)計(jì)、仿真、板卡設(shè)計(jì)和自動(dòng)布線］集成于一體。

進(jìn)入21世紀(jì)，Protel公司整合了數(shù)家電路設(shè)計(jì)軟件公司，正式更名為Altium。2002年，Altium公司推出了Protel DXP，集成了更多工具，使用更方便，功能更強(qiáng)大。

2006年，Altium發(fā)布了Altium Designer 6.0，是世界上首個(gè)原生3D PCB設(shè)計(jì)軟件。Altium Designer 6.0成功推出后，經(jīng)過(guò)Altium Designer 6.3、Altium Designer 6.6、Altium Designer 6.7、Altium Designer 6.8、Altium Designer 6.9、Altium Designer Summer 08、Altium Designer Winter 09、Altium Designer Summer 09等版本升級(jí)；2011年，Altium Designer 10推出，它提供了一個(gè)強(qiáng)大的高集成度的板級(jí)設(shè)計(jì)發(fā)布過(guò)程，可以驗(yàn)證并將設(shè)計(jì)和制造數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，這些操作只需要一鍵操作即可完成，從而避免了人為交互中可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。2013年，Altium Designer 14推出，關(guān)注PCB核心設(shè)計(jì)技術(shù)，并進(jìn)一步夯實(shí)了Altium在原生3D PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。Altium Designer已支持軟性和軟/硬復(fù)合設(shè)計(jì)，將原理圖捕獲、3D PCB布線、分析及可編程設(shè)計(jì)等功能集成到單一的一體化解決方案中。2016年，Altium Designer 16推出，它更新、擴(kuò)展了Altium Designer平臺(tái)，包括多個(gè)增強(qiáng)PCB設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率與設(shè)計(jì)自動(dòng)化的全新特性，從而使工程師能夠在更短的時(shí)間內(nèi)零差錯(cuò)地實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)。

2018年，軟件改版升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了前所未有的性能優(yōu)化，Altium Designer 18顯著地提高了用戶體驗(yàn)和效率，64位體系結(jié)構(gòu)與多線程的結(jié)合使PCB設(shè)計(jì)具有更好的穩(wěn)定性、更快的速度和更強(qiáng)的功能。之后每年版本升級(jí)一次形成慣例，體現(xiàn)了Altium公司全新的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)理念，更加貼近電子設(shè)計(jì)師的應(yīng)用需求，也更加符合未來(lái)電子設(shè)計(jì)發(fā)展的要求。

1.1.2 Altium Designer主要功能及特點(diǎn)

1.主要功能

（1）電路原理圖設(shè)計(jì)

Altium Designer的電路原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)由原理圖編輯器（SCH）、原理圖元器件庫(kù)編輯器（SCHLib）和各種文本編輯器組成，該系統(tǒng)的主要功能如下。

● 繪制、修改和編輯電路原理圖。

● 更新和修改電路圖元器件及元器件庫(kù)。

● 查看和編輯電路圖元器件庫(kù)相關(guān)的各種報(bào)表。

（2）印制電路板設(shè)計(jì)

印制電路板（Printed Circuit Board，PCB）是一種重要的電子部件，是所有電子元器件的支撐體，也是電子元器件電氣連接的提供者。由于PCB是采用電子印刷術(shù)制作的，因此也被稱為“印刷”電路板。Altium Designer的印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)由印制電路板編輯器（PCB）、元器件封裝編輯器（PCBLib）和電路板組件管理器組成。該系統(tǒng)的主要功能如下。

● 繪制、修改和編輯印制電路板。

● 更新和修改元器件封裝及封裝庫(kù)。

● 管理電路板組件及生成印制電路板報(bào)表。

（3）電路模擬仿真

Altium Designer的電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)字/模擬信號(hào)仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以便對(duì)電路原理圖進(jìn)行信號(hào)模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行性。

（4）FPGA及邏輯器件

Altium Designer的編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含了一個(gè)有語(yǔ)法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器，可以對(duì)邏輯電路進(jìn)行分析和綜合，觀察信號(hào)的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度地精簡(jiǎn)邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計(jì)達(dá)到最簡(jiǎn)化。

（5）嵌入式軟件設(shè)計(jì)功能

完整的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括編輯器、編譯器、生成器、連接器和調(diào)試器。

● 專業(yè)的編碼環(huán)境。

● 獨(dú)立于處理器的Viper C-編譯器。

● 目標(biāo)代碼的自由移植。

● 完整的源代碼級(jí)調(diào)試。

（6）3D PCB設(shè)計(jì)

憑借其突出的3D設(shè)計(jì)能力，提供一流的三維PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)。Altium Designer PCB編輯器也支持導(dǎo)入機(jī)械外殼，與板上所有元器件的精確3D模型一起，實(shí)現(xiàn)精確的3D違規(guī)檢測(cè)。PCB的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，密度越來(lái)越高，借助3D功能洞察多層板內(nèi)部可以幫助工程師避免很多不易察覺(jué)的錯(cuò)誤。在進(jìn)行電子產(chǎn)品的機(jī)電一體化設(shè)計(jì)時(shí)，Altium Designer對(duì)于STEP格式的3D模型的支持及導(dǎo)入/導(dǎo)出，極大地方便了ECAD-MCAD的無(wú)縫協(xié)作。

（7）高級(jí)信號(hào)完整性分析

Altium Designer的信號(hào)完整性分析系統(tǒng)提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器，可用來(lái)分析PCB設(shè)計(jì)、檢查電路設(shè)計(jì)參數(shù)、實(shí)驗(yàn)超調(diào)量、實(shí)現(xiàn)阻抗和信號(hào)諧波要求等。此外，使用Altium Designer還可以進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查、生成元器件清單、生成數(shù)控鉆床用的鉆孔定位文件、生成阻焊層文件、生成印制字符層文件等。

2.功能特點(diǎn)

（1）統(tǒng)一的設(shè)計(jì)環(huán)境

運(yùn)用精簡(jiǎn)統(tǒng)一的界面，使設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)階段都保持在最高效的狀態(tài)。在相同的直觀設(shè)計(jì)環(huán)境中，可以輕松完成原理圖與PCB設(shè)計(jì)的切換。

（2）交互式與指導(dǎo)性布線

運(yùn)用高性能的指導(dǎo)性布線技術(shù)，嚴(yán)格遵從設(shè)計(jì)約束條件，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行最高質(zhì)量的PCB布線，實(shí)時(shí)清楚地觀察設(shè)計(jì)對(duì)象和布線之間的間隙邊界。

（3）動(dòng)態(tài)覆銅

運(yùn)用動(dòng)態(tài)覆銅，節(jié)省自定義多邊形覆銅的時(shí)間。通過(guò)便捷的編輯模式，增/減覆銅及自定義覆銅邊界，輕松修改覆銅形狀。

（4）自動(dòng)化高速設(shè)計(jì)工具

具有背鉆孔和自動(dòng)化的長(zhǎng)度規(guī)則配置、例如，用于DDR3和USB3.0等，使用先進(jìn)技術(shù)的信號(hào)對(duì)及信號(hào)分組，輕松規(guī)劃和約束高速設(shè)計(jì)。

（5）強(qiáng)大的原生3D PCB編輯與軟硬結(jié)合板支持

通過(guò)原生3D PCB編輯和間隙檢查，設(shè)計(jì)柔性板及剛?cè)峤Y(jié)合板，保證在第二次安裝時(shí)即可與機(jī)械外殼匹配。憑借剛?cè)峤Y(jié)合板的覆蓋層支持，輕松定義折疊線和電路板柔性部分。

（6）無(wú)縫ECAD/MCAD協(xié)作

通過(guò)原生3D PCB編輯和間距檢查，確保電路板和機(jī)械外殼一次便可完美匹配。支持軟硬結(jié)合板蓋層，在軟硬結(jié)合電路中輕松定義折疊線和選擇材料。

（7）靈活的設(shè)計(jì)變量

通過(guò)靈活的設(shè)計(jì)變量選項(xiàng)，在原始設(shè)計(jì)創(chuàng)建派生時(shí)節(jié)約大量時(shí)間。利用元器件變更和特定版本調(diào)整，可以輕松地創(chuàng)建和調(diào)換多個(gè)設(shè)計(jì)版本。

（8）自動(dòng)化設(shè)計(jì)復(fù)用工具

自動(dòng)化設(shè)計(jì)復(fù)用工具可輕松復(fù)用可信的設(shè)計(jì)資料，包括現(xiàn)有電路、元器件庫(kù)和焊盤與過(guò)孔庫(kù)模板，為新項(xiàng)目提供一個(gè)良好的開(kāi)端。

（9）自動(dòng)發(fā)布管理與集成的版本控制

對(duì)所有需要的文檔使用集中和受控的發(fā)布系統(tǒng)，確保電路板首次制造便準(zhǔn)確無(wú)誤。憑借集成版本控制，準(zhǔn)確掌握設(shè)計(jì)更改和時(shí)間。憑借詳細(xì)的更改日志和評(píng)論，輕松檢入/檢出中央資源庫(kù)的文件。

（10）Draftsman集成的文檔處理工作流程

通過(guò)一系列集成于Draftsman中的強(qiáng)大文件整理工具，節(jié)省創(chuàng)建和更新制造裝配文件的時(shí)間。

（11）綜合庫(kù)管理工具

通過(guò)強(qiáng)大的庫(kù)管理選項(xiàng)，輕松復(fù)用可靠的元器件和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。從統(tǒng)一集中的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)源中，將現(xiàn)有元器件、原理圖和焊盤與過(guò)孔庫(kù)模板添加至項(xiàng)目中。

（12）PCB元器件參數(shù)

自動(dòng)將完整的元器件參數(shù)從原理圖傳遞到PCB設(shè)計(jì)中。基于特定的部件參數(shù)，定義特定的設(shè)計(jì)規(guī)則范圍，將設(shè)計(jì)意圖傳達(dá)給制造商。

（13）完全自定義的設(shè)計(jì)規(guī)則與約束

創(chuàng)建先進(jìn)的設(shè)計(jì)規(guī)則，以便與特定的制造指南完全兼容。直觀簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)規(guī)則查詢編輯器，可輕松組織查詢關(guān)系。

1.1.3 Altium Designer版本解析

Altium Designer在發(fā)展變化的過(guò)程中變得越來(lái)越華麗，華麗的界面和3D PCB效果，越來(lái)越豐富的功能。當(dāng)然，華麗的代價(jià)是軟件版本迭代的速度越來(lái)越快，每次都是重新發(fā)布新版本，而且軟件占用的資源也越來(lái)越龐大，Layout布線時(shí)對(duì)系統(tǒng)的資源占用也越來(lái)越嚴(yán)重，卡頓就不可避免。此問(wèn)題在版本更迭中逐漸被解決，Altium Designer設(shè)計(jì)者所體驗(yàn)的電路設(shè)計(jì)再也不只是像Protel 99的簡(jiǎn)單實(shí)用，或者只適合設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單以及中端的電路板。Alitum Designer一直在往高速、高密度、軟硬結(jié)合、團(tuán)隊(duì)協(xié)同、ECAD/MCAD協(xié)同等復(fù)雜PCB設(shè)計(jì)的方向上發(fā)展。

從單板到多板、軟硬結(jié)合板的設(shè)計(jì)，從低頻到高速，從FPGA邏輯設(shè)計(jì)一直到強(qiáng)大的3D PCB設(shè)計(jì)功能，Altium Designer的功能日趨豐富。隨著元器件技術(shù)的改進(jìn)和產(chǎn)品高性能的需求，高速信號(hào)設(shè)計(jì)也日益常見(jiàn)。Altium Designer對(duì)高速設(shè)計(jì)也提供了越來(lái)越多強(qiáng)有力的支持，其中，包含多個(gè)網(wǎng)絡(luò)和系列元器件的信號(hào)路徑可被定義為擴(kuò)展信號(hào)（也稱為xSignals，可以作為高速設(shè)計(jì)規(guī)則的目標(biāo)對(duì)象）。器件本身造成的信號(hào)延遲通常稱為引腳/封裝延遲，現(xiàn)在可在整個(gè)xSignals長(zhǎng)度中體現(xiàn)這種延遲。智能xSignals向?qū)Э筛鶕?jù)用戶指示迅速檢測(cè)和定義大量的xSignals，通過(guò)啟發(fā)式的操作指示，為DDR3/DDR4接口標(biāo)準(zhǔn)及其他接口類型創(chuàng)建xSignals。Altium Designer對(duì)差分對(duì)的等長(zhǎng)匹配的改進(jìn)，提高了差分對(duì)之間和差分對(duì)內(nèi)部的長(zhǎng)度匹配速度和精度。

從Alitum Designer 16開(kāi)始，Altium與知名的三維電磁仿真軟件公司CST合作，將CST的場(chǎng)解器整合到Alitum Designer中，使Alitum Designer具備了信號(hào)完整性/電源完整性仿真功能，向高端EDA軟件看齊。從Alitum Designer 17開(kāi)始，Alitum Designer加入了64位系統(tǒng)的支持，同時(shí)，增強(qiáng)型交互式布線工具、先進(jìn)的層堆管理、新的元器件搜索面板、Active BOM等新特性都非常好用。

在增加新的高級(jí)功能的同時(shí)，Alitum Designer也引入了很多問(wèn)題，運(yùn)行也占用了很多計(jì)算機(jī)的資源，這也是開(kāi)發(fā)人員在功能開(kāi)發(fā)和使用體驗(yàn)中不斷努力做出提升的主要方向。對(duì)比Alitum Designer 19來(lái)說(shuō)，Alitum Designer 20的布線和修線效率明顯提高了許多。Alitum Designer 20還帶來(lái)了若干新的改進(jìn)，主要如下。

1）交互式布線的改進(jìn)：“推擠”功能的改進(jìn)可對(duì)復(fù)雜的高密度互連板進(jìn)行布線，即使是簡(jiǎn)單的PCB，與之前的版本相比，設(shè)計(jì)時(shí)間也可縮短20%以上。

2）新的針對(duì)高速PCB優(yōu)化的布線功能：支持DDR3/4/5、100GBit以太網(wǎng)和SerDes PCIe 4.0/5.0的高密度和高速板的設(shè)計(jì)。

3）多板組件設(shè)計(jì)：利用ActiveBOM功能，實(shí)現(xiàn)BOM搜索、BOM規(guī)則檢查和在線元器件選擇，還能導(dǎo)出3D PDF文檔。

4）全新的高壓設(shè)計(jì)功能：對(duì)于需要進(jìn)行高壓設(shè)計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)景，Alitum Designer 20提供了新的爬電設(shè)計(jì)規(guī)則，有助于在整個(gè)PCB表面保持高壓間隙，防止電源和混合信號(hào)設(shè)計(jì)的電弧隱患。