1.1 Altium Designer 16.0简介

随着电子制造技术的飞速发展，各种电子器件不断推陈出新，电子器件日益大规模化、高密度化和小型化。电子产品对于速度、容量、体积和重量等技术指标的要求不断提高，传统的手工设计越来越难以适应市场发展的需要。因此，越来越多的设计人员开始使用一些快速、高效的CAD设计软件，来辅助进行电路原理图、PCB图的设计，打印各种报表，控制电路板的生产。电路设计在方法和手段上发生了革命性的变化。

为提高设计效率，人们进而提出了电子设计自动化(Electronics Design Automation, EDA)的概念，并开发了相应的EDA工具软件。这种工具软件可以根据系统的行为和功能要求，自动地逐层完成电子产品设计的全过程，包括原理图和语言输入、检查错误和仿真验证、PCB设计、信号分析和规则检查以及生成CAM文件等。

Altium Designer 16.0是Altium公司于2016年初推出的Protel系列的最新高端版本，是一个一体化的电子产品开发系统，能实现所有电路板级的设计功能。Altium Designer 16.0将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件(如FPGA)设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起，具备同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的能力，能实现将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。

Altium Designer 16.0除了全面继承包括Protel 99SE、Protel DXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进，以及很多高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界限，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而使工程师能将系统设计中的FPGA与PCB设计以及嵌入式设计集成在一起。

Altium Designer 16.0以强大的设计输入功能为特点，在FPGA和板级设计中，同时支持原理图输入和HDL硬件描述输入模式，同时支持基于VHDL的设计仿真、混合信号电路仿真、布局前/后信号的完整性分析。

Altium Designer 16.0的布局布线采用完全规则驱动模式，并且在PCB布线中采用了无网格的SitusTM拓扑逻辑自动布线功能，将完整的CAM输出功能的编辑结合在一起。

1.1.1 Altium Designer 16.0的特点

作为最佳的电子开发解决方案，Altium Designer 16.0将电子产品开发的所有技术与功能完美地融合在了一起，其所提供的设计流程效率是传统的点式工具开发技术所无法比拟的。与以前的Protel版本相比，Altium Designer 16.0的主要特点及功能如下。

1．设计数据管理和发布设计数据管理系统

Altium Designer平台用统一的数据模型来代表所设计的系统，不但可以确保让产品的性能不断增强，满足更新的要求，而且可以提供更高的数据完整性。其结果是，通过实现设计数据管理模式，可以允许对设计界和最终负责构建实际产品的供应链之间的工作环节做出正规的定义。统一的数据模型会将设计数据映射到供应链将实际构建的特定产品条目中。

2. PCB 3D视频

Altium Designer 16.0提供了生成PCB 3D视频文档的功能，提供对于PCB板的更为生动和更为有用的文档。所看到的PCB 3D视频内容，实际上就是一系列关于PCB板三维画面的快照截图，类似于关键帧。对于这一系列按顺序排列的关键帧画面，都可以调整其缩放程度，进行平移或者旋转，调整相互之间的关键帧设置。输出时，画面帧的序列采用强大的多媒体发布器导出为视频格式，为此新增了可配置的输出媒介，以用于生成PCB 3D视频。其结果就是，一系列画面帧按顺序被平滑地内插入到关键帧系列中了。

3．板级实现导出到Ansoft HFSSTM

Altium Designer对于那些需要用到RF和几个GHz频率数字信号的PCB设计，现在可以直接从PCB编辑器导出PCB文档到一个Ansoft Neutral文件格式，这种格式可以被直接导入并使用Ansys Ansoft HFSSTM3D Full-wave Electromagnetic Field Simulation软件进行仿真。Ansoft与Altium合作，提供了PCB设计及电磁场分析方面的高质量协作能力。

4．统一的光标捕获系统

Altium Designer的PCB编辑器已经有了很好的栅格定义系统，通过可视栅格、捕获栅格、元件栅格和电气栅格等，都可以帮助我们有效地放置设计对象到PCB文档中。

随着Altium Designer 16.0的发布，该系统已修正，而且随着统一的光标捕获系统的到来，达到了一个新的水平。

该系统汇集了三个不同的子系统，共同驱动，并实现将光标捕获到最优选的坐标集。

(1) 用户可定义的栅格：直角坐标和极坐标之间可按照喜好选择。

(2) 捕获栅格：它可以自由地放置，并提供随时可见的对于对象排列进行参考的线索。

(3) 增强的对象捕捉点：使得放置对象的时候，能自动定位光标到基于对象热点的位置。

按照我们觉得合适的方式，恰当地使用这些功能的组合，就可以轻松地在PCB工作区放置和排列对象了。

5．可编程器件的充分利用

使用高容量可编程器件，可以把更多的设计从硬连接的平台转移到软环境中，从而节省设计时间，简化板卡设计，降低最终的制造成本。Altium Designer 16.0系统克服了可编程逻辑设计中的障碍，延伸了可编程设计的支持功能，具体表现如下。

(1) 釆用基于FPGA的预制器件，在原理图编辑器中以块级将它们连接在一起，创建电路设计，快速实现FPGA的系统功能。

(2) 提供了大量的预验证FPGA器件库，从通用的逻辑功能器件(如计数器、乘法器和各种逻辑门)到完整的32位处理器和髙级外设，囊括了用户创建设计系统功能所需要的全部器件。

(3) 把可编程器件集成进物理设计中，提供了PCB电路板设计与板上的FPGA设计项目之间的无缝连接，完全支持PCB与FPGA项目间的I/O同步，当FPGA还在开发时，用户就可以使用默认FPGA配置开始PCB物理设计流程，FPGA开发过程中更新的引脚和I/O分配可以随时转换到PCB板卡设计项目中，加速了FPGA的应用开发，可实现最优的系统级设计方案。

(4) 使用原理图和HDL源文件的组合来输入FPGA设计，用户可利用块级设计输入系统结构，同时保留了使用HDL定义逻辑块的灵活性。

(5) 增强的JTAG器件浏览器可以使用户在调试电路时实时查看JTAG器件(如FPGA)的引脚状态，而不需要从实物上对该器件进行探测；可配置的逻辑分析器则可以用来检测FPGA设计内部多重节点的状态。

(6)AltiumDesigner16.0是独立于目标FPGA的设计环境，用户拥有使用目标器件的完全自由度，构建系统功能时，可以把设计定位于面向多个FPGA器件供应商，如Actel、Altera、Lattice、Xilinx等。在设计处理过程中，系统会根据用户所选中的目标器件，自动地在原理图源文件中为各个FPGA器件提取合适的模型，而一旦目标器件改变，可以为新的FPGA重新处理设计，而无须改变源文件。

(7) 使用基于FPGA的虚拟器件来测试由FPGA器件所构成的系统的整体功能，可以简化对系统级仿真的依赖，便于用户快速、交互地实现和调试基于FPGA的设计。

6. PCB中类的结构

Altium Designer 16.0在将设计从原理图转移到PCB的时候，已经提供了对于髙质量及稳定的类(器件类和网络类)创建功能的支持。Altium Designer 16.0将这种支持提升到一个新的水平，可以在PCB文档中，定义生成类的层次结构。从本质上讲，这使得我们可以按照图样层次将元件或网络类组合到从那张图纸生成的一个母类中，而这个母类本身也可以是它上面的一个母类的子类，如此，可一路追溯到我们设计中的顶层图纸。而顶层生成的母类(或叫特级类)从本质上来讲，就是类的结构层次的源头。所有这些生成的母类都被称为结构类。结构类不仅允许在PCB领域中对原理图文档结构进行派生和高级导航，而且也可用于逻辑查询，例如，设计规则的范围，或者设置条件进行过滤查找。

7．增强的封装比较和更新

让设计师们成功协作的重要工具，使得设计师们能够图形化地比较他们的工作成果，然后合并，以保留任何他们认为合适的更改。对于库方面的协作，Altium Designer 16.0已经提供了在某一时间更新PCB到库元件最新版本的功能，而且Altium Designer 16.0现在包含了一个功能强大、可视化比较的工具，以协助PCB设计师完成更新和改变控制流程方面的工作。

8．结构化的设计输入

Altium Designer 16.0的原理图编辑器能够保证任意复杂度的结构化设计输入，支持分层的设计方法，用户可以方便地把设计分割成功能块，从上至下或者从下至上查看电路。其中，可包含的页面数目没有限制，而且分层的深度也是无限的。而多通道设计的智能处理，则能够帮助用户在项目中高效地构建重复的电路块。

1.1.2 Altium Designer的发展历程

1985年，澳大利亚的Altium公司的前身Protel国际有限公司推出了第一个电子线路自动化设计软件——TANGO软件包，彻底地将电子工程师从艰苦、繁琐的电子线路设计工作中解放出来。随后不久，又推出了Protel for DOS，这是一款基于DOS的Protel PCB软件。

1998年，Protel公司推出了Protel 98，它是一款32位的EDA软件，极大地改进了自动布线技术，使得印制电路板自动布线真正走向了实用。

1999年推出了Protel 99。

2000推出了Protel 99SE，使得该软件成为集成多种工具软件的桌面级EDA软件。

2001年，Protel Technology公司改名为Altium公司，整合了多家EDA软件公司，成为业内的巨无霸。与此同时，推出了Protel DXP。

2004年，Altium公司又推出了Protel 2004，提供了PCB与FPGA双向协同设计功能。

2005年底，Altium公司推出了Protel的新版本——Altium Designer 6.0。

2006年5月，Altium公司发布了Altium Designer 6.3。

2008年3月，Altium公司推出了Altium Designer 6.9。

2008年夏季，Altium公司推出了Altium Designer Summer 08。

2009年冬季，Altium公司推出了Altium Designer Winter 09。

2011年1月末，Altium公司发布了Altium Designer 10.0，提供了将设计数据管理置于设计流程核心地位的全新桌面平台，从新的维度，来支持器件数据的搜寻和管理，以确保输出到制造厂的设计数据具有准确性和可重复性。

2012年3月，Altium公司宣布推出Altium Designer 12.0。Altium Designer 12.0在德国纽伦堡举行的嵌入式系统应用技术论坛上发布，距AltiumLive和Altium Designer 10.0平台的初次发布为时一年。

2014年6月，智能系统设计自动化、3D PCB设计解决方案(Altium Designer)和嵌入软件开发(TASKING)的全球领导者Altium公司宣布推出其旗舰PCB设计软件Altium Designer的新版本——Altium Designer14.3。在此次升级中，Altium公司对于来自用户群的反馈进行了积极响应，通过新功能和增强性支持，来助力工程师实现设计复用，并提高设计的效率。

2014年10月，Altium公司宣布推出专业PCB和电子系统级设计软件AltiumDesigner15.0，实现了高性能PCB设计与快速制造的无缝对接。

2015年9月，Altium公司在PCB设计年会PCBWest期间发布了旗舰PCB设计工具Altium Designer的重要更新。PCB West是在加利福尼亚州圣克拉拉举行的PCB年度设计大会。该年度PCB West大会的参与者在既定发布日期之前即可了解Altium Designer的所有最新特性。通过全新的设计自动化和高效设计工具，这次更新将帮助工程师更快、更准确地完成设计。2016年初，Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本Altium Designer16.0。

1.1.3 Altium Designer 16.0的新增技术

Altium Designer 16.0的新增技术如下。

(1) 提高文档处理工作效率。全部的文档处理流程在Altium Designer 16.0统一设计环境中都可以实现。无须离开设计空间，就能轻松地传达设计意图。

(2) 简化并规范我们的文档流程。更改PCB电路板时，利用智能连接的设计数据，可避免在导入导出转换文件时浪费时间。

(3) 智能自动化文档处理。使用完全自定义的文件模板，轻松创建制造图纸和装配图纸。

(4) 一次即可成功传达设计意图。使用强大的文档标记工具，可以高效传达设计意图到制造厂商。

(5) 精确的3D测量。在原生3D环境中精确测量电路板布局，将设计意图清晰地传达至制造厂商。

(6) 支持xSignals Wizard USB 3.1。使用USB 3.0技术将高速设计流程自动化，并生成精确的电路板布局。

(7) 设计环境增强。多种用户界面优化和稳定性的增强，使我们在设计中能够保持高效。

(8) 全新的替代元器件选择系统。此系统可以帮助设计师掌握控制、定义元器件可替换方案的全过程。

(9) 直观的间距指示。帮助设计师在PCB板上正确放置各种设计元素，因为可以直观地看到它们之间的距离。

(10) 智能的元器件布局系统。帮助设计师高效地在PCB板上实现排列整齐的元器件布局。