1.1 Altium Designer简介

Altium Designer全面继承了包括Protel 99 SE、Protel DXP在内的先前一系列版本的功能和优点，还增加了许多改进和高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界面，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程设计人员将系统设计中的FPGA与PCB设计及嵌入式设计集成在一起，因此Altium Designer对计算机的系统需求也比先前的版本要高一些。

1.1.1 Altium Designer发展历史

Altium Designer是Altium公司继Protel系列产品Tango（1985）、Protel For DOS（1988）、Protel For Windows、Protel 98、Protel 99、Protel 99 SE、Protel DXP、Protel DXP 2004之后推出的印制电路板高端设计软件。

Protel产品家族的渊源最早可以追溯到1985年，当时的ACCEL Technologies Inc推出了第一个应用于电子线路设计的软件包Tango；1988年，ACCEL Technologies Inc更名为Protel Technology，推出了Protel For DOS软件作为Tango的升级版本，自此陆续推出系列Protel软件。1998年，Protel公司推出了Protel 98针对Microsoft Windows NT/95/98的全套32位设计组件，Protel 98首次将5种核心EDA工具［包括原理图输入、可编程逻辑器件（PLD）设计、仿真、板卡设计和自动布线］集成于一体。

进入21世纪，Protel公司整合了数家电路设计软件公司，正式更名为Altium。2002年，Altium公司推出了Protel DXP，集成了更多工具，使用更方便，功能更强大。

2006年，Altium发布了Altium Designer 6.0，是世界上首个原生3D PCB设计软件。Altium Designer 6.0成功推出后，经过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等版本升级；2011年，Altium Designer 10推出，它提供了一个强大的高集成度的板级设计发布过程，可以验证并将设计和制造数据进行打包，这些操作只需要一键操作即可完成，从而避免了人为交互中可能出现的错误。2013年，Altium Designer 14推出，关注PCB核心设计技术，并进一步夯实了Altium在原生3D PCB设计系统领域的领先地位。Altium Designer已支持软性和软/硬复合设计，将原理图捕获、3D PCB布线、分析及可编程设计等功能集成到单一的一体化解决方案中。2016年，Altium Designer 16推出，它更新、扩展了Altium Designer平台，包括多个增强PCB设计生产效率与设计自动化的全新特性，从而使工程师能够在更短的时间内零差错地实现更复杂的PCB设计。

2018年，软件改版升级，实现了前所未有的性能优化，Altium Designer 18显著地提高了用户体验和效率，64位体系结构与多线程的结合使PCB设计具有更好的稳定性、更快的速度和更强的功能。之后每年版本升级一次形成惯例，体现了Altium公司全新的产品开发理念，更加贴近电子设计师的应用需求，也更加符合未来电子设计发展的要求。

1.1.2 Altium Designer主要功能及特点

1.主要功能

（1）电路原理图设计

Altium Designer的电路原理图设计系统由原理图编辑器（SCH）、原理图元器件库编辑器（SCHLib）和各种文本编辑器组成，该系统的主要功能如下。

● 绘制、修改和编辑电路原理图。

● 更新和修改电路图元器件及元器件库。

● 查看和编辑电路图元器件库相关的各种报表。

（2）印制电路板设计

印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）是一种重要的电子部件，是所有电子元器件的支撑体，也是电子元器件电气连接的提供者。由于PCB是采用电子印刷术制作的，因此也被称为“印刷”电路板。Altium Designer的印制电路板设计系统由印制电路板编辑器（PCB）、元器件封装编辑器（PCBLib）和电路板组件管理器组成。该系统的主要功能如下。

● 绘制、修改和编辑印制电路板。

● 更新和修改元器件封装及封装库。

● 管理电路板组件及生成印制电路板报表。

（3）电路模拟仿真

Altium Designer的电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。

（4）FPGA及逻辑器件

Altium Designer的编程逻辑设计系统包含了一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器，可以对逻辑电路进行分析和综合，观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度地精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。

（5）嵌入式软件设计功能

完整的嵌入式软件开发环境，包括编辑器、编译器、生成器、连接器和调试器。

● 专业的编码环境。

● 独立于处理器的Viper C-编译器。

● 目标代码的自由移植。

● 完整的源代码级调试。

（6）3D PCB设计

凭借其突出的3D设计能力，提供一流的三维PCB设计平台。Altium Designer PCB编辑器也支持导入机械外壳，与板上所有元器件的精确3D模型一起，实现精确的3D违规检测。PCB的设计越来越复杂，密度越来越高，借助3D功能洞察多层板内部可以帮助工程师避免很多不易察觉的错误。在进行电子产品的机电一体化设计时，Altium Designer对于STEP格式的3D模型的支持及导入/导出，极大地方便了ECAD-MCAD的无缝协作。

（7）高级信号完整性分析

Altium Designer的信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、实现阻抗和信号谐波要求等。此外，使用Altium Designer还可以进行设计规则检查、生成元器件清单、生成数控钻床用的钻孔定位文件、生成阻焊层文件、生成印制字符层文件等。

2.功能特点

（1）统一的设计环境

运用精简统一的界面，使设计过程的各个阶段都保持在最高效的状态。在相同的直观设计环境中，可以轻松完成原理图与PCB设计的切换。

（2）交互式与指导性布线

运用高性能的指导性布线技术，严格遵从设计约束条件，在短时间内进行最高质量的PCB布线，实时清楚地观察设计对象和布线之间的间隙边界。

（3）动态覆铜

运用动态覆铜，节省自定义多边形覆铜的时间。通过便捷的编辑模式，增/减覆铜及自定义覆铜边界，轻松修改覆铜形状。

（4）自动化高速设计工具

具有背钻孔和自动化的长度规则配置、例如，用于DDR3和USB3.0等，使用先进技术的信号对及信号分组，轻松规划和约束高速设计。

（5）强大的原生3D PCB编辑与软硬结合板支持

通过原生3D PCB编辑和间隙检查，设计柔性板及刚柔结合板，保证在第二次安装时即可与机械外壳匹配。凭借刚柔结合板的覆盖层支持，轻松定义折叠线和电路板柔性部分。

（6）无缝ECAD/MCAD协作

通过原生3D PCB编辑和间距检查，确保电路板和机械外壳一次便可完美匹配。支持软硬结合板盖层，在软硬结合电路中轻松定义折叠线和选择材料。

（7）灵活的设计变量

通过灵活的设计变量选项，在原始设计创建派生时节约大量时间。利用元器件变更和特定版本调整，可以轻松地创建和调换多个设计版本。

（8）自动化设计复用工具

自动化设计复用工具可轻松复用可信的设计资料，包括现有电路、元器件库和焊盘与过孔库模板，为新项目提供一个良好的开端。

（9）自动发布管理与集成的版本控制

对所有需要的文档使用集中和受控的发布系统，确保电路板首次制造便准确无误。凭借集成版本控制，准确掌握设计更改和时间。凭借详细的更改日志和评论，轻松检入/检出中央资源库的文件。

（10）Draftsman集成的文档处理工作流程

通过一系列集成于Draftsman中的强大文件整理工具，节省创建和更新制造装配文件的时间。

（11）综合库管理工具

通过强大的库管理选项，轻松复用可靠的元器件和设计数据。从统一集中的设计数据源中，将现有元器件、原理图和焊盘与过孔库模板添加至项目中。

（12）PCB元器件参数

自动将完整的元器件参数从原理图传递到PCB设计中。基于特定的部件参数，定义特定的设计规则范围，将设计意图传达给制造商。

（13）完全自定义的设计规则与约束

创建先进的设计规则，以便与特定的制造指南完全兼容。直观简化的设计规则查询编辑器，可轻松组织查询关系。

1.1.3 Altium Designer版本解析

Altium Designer在发展变化的过程中变得越来越华丽，华丽的界面和3D PCB效果，越来越丰富的功能。当然，华丽的代价是软件版本迭代的速度越来越快，每次都是重新发布新版本，而且软件占用的资源也越来越庞大，Layout布线时对系统的资源占用也越来越严重，卡顿就不可避免。此问题在版本更迭中逐渐被解决，Altium Designer设计者所体验的电路设计再也不只是像Protel 99的简单实用，或者只适合设计简单以及中端的电路板。Alitum Designer一直在往高速、高密度、软硬结合、团队协同、ECAD/MCAD协同等复杂PCB设计的方向上发展。

从单板到多板、软硬结合板的设计，从低频到高速，从FPGA逻辑设计一直到强大的3D PCB设计功能，Altium Designer的功能日趋丰富。随着元器件技术的改进和产品高性能的需求，高速信号设计也日益常见。Altium Designer对高速设计也提供了越来越多强有力的支持，其中，包含多个网络和系列元器件的信号路径可被定义为扩展信号（也称为xSignals，可以作为高速设计规则的目标对象）。器件本身造成的信号延迟通常称为引脚/封装延迟，现在可在整个xSignals长度中体现这种延迟。智能xSignals向导可根据用户指示迅速检测和定义大量的xSignals，通过启发式的操作指示，为DDR3/DDR4接口标准及其他接口类型创建xSignals。Altium Designer对差分对的等长匹配的改进，提高了差分对之间和差分对内部的长度匹配速度和精度。

从Alitum Designer 16开始，Altium与知名的三维电磁仿真软件公司CST合作，将CST的场解器整合到Alitum Designer中，使Alitum Designer具备了信号完整性/电源完整性仿真功能，向高端EDA软件看齐。从Alitum Designer 17开始，Alitum Designer加入了64位系统的支持，同时，增强型交互式布线工具、先进的层堆管理、新的元器件搜索面板、Active BOM等新特性都非常好用。

在增加新的高级功能的同时，Alitum Designer也引入了很多问题，运行也占用了很多计算机的资源，这也是开发人员在功能开发和使用体验中不断努力做出提升的主要方向。对比Alitum Designer 19来说，Alitum Designer 20的布线和修线效率明显提高了许多。Alitum Designer 20还带来了若干新的改进，主要如下。

1）交互式布线的改进：“推挤”功能的改进可对复杂的高密度互连板进行布线，即使是简单的PCB，与之前的版本相比，设计时间也可缩短20%以上。

2）新的针对高速PCB优化的布线功能：支持DDR3/4/5、100GBit以太网和SerDes PCIe 4.0/5.0的高密度和高速板的设计。

3）多板组件设计：利用ActiveBOM功能，实现BOM搜索、BOM规则检查和在线元器件选择，还能导出3D PDF文档。

4）全新的高压设计功能：对于需要进行高压设计的应用场景，Alitum Designer 20提供了新的爬电设计规则，有助于在整个PCB表面保持高压间隙，防止电源和混合信号设计的电弧隐患。