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AD画板学习路线
大家好,我是良许。
Altium Designer不仅仅是一个画板工具,它是一个完整的电子设计平台。从最初的概念设计、原理图绘制,到PCB布局布线、3D可视化,再到最终的制造文件输出,AD提供了一站式的解决方案。它集成了原理图设计、PCB设计、FPGA设计、嵌入式软件开发等多个功能模块,让工程师能够在同一个环境中完成整个产品的设计流程。
本文将为你提供一份完整的AD学习路线图,从基础概念到高级应用,从理论学习到项目实战,帮助你系统地掌握PCB设计技能。无论你是刚入门的学生,还是想要提升技能的工程师,都能在这份指南中找到适合自己的学习路径。
1. 学习大纲

第一阶段:基础理论准备
1.1 电路基础知识
- 模拟电路基础:掌握电阻、电容、电感等基本元件的特性和应用,理解欧姆定律和基尔霍夫定律在电路分析中的应用,学习RC、RL、RLC电路的频率响应特性,掌握运算放大器的基本应用电路,了解各种滤波电路的设计原理和实现方法,这些知识是理解电路工作原理和进行合理PCB设计的基础
- 数字电路基础:理解数字逻辑的基本概念和运算规则,掌握时序逻辑与组合逻辑电路的区别和应用,学习数字信号的特性和传输要求,了解时钟信号和复位电路的设计要点,掌握不同电平标准之间的转换方法
1.2 PCB基础理论
- PCB基本概念:理解PCB的多层结构和各层的作用,掌握不同PCB材料的特性和选择原则,学习层叠结构设计对信号传输的影响,了解通孔、盲孔、埋孔等不同过孔类型的应用场景,掌握阻抗控制的基本概念和计算方法,熟悉PCB制造的基本流程和工艺限制
- 信号完整性基础:理解传输线理论的基本概念,掌握信号反射、串扰、地弹等现象的成因和影响,学习电磁兼容设计的基本原理,了解电源完整性对系统性能的影响,掌握热设计的基本考虑因素
1.3 制造工艺知识
- PCB制造流程:了解从基板选择到成品PCB的完整制造流程,掌握不同基板材料的特性和应用场景,理解钻孔、电镀、蚀刻等关键工艺步骤,学习阻焊层和丝印层的作用和设计要求,了解各种表面处理工艺的特点和选择原则
- 组装工艺:掌握SMT贴装工艺的基本流程和设计要求,了解波峰焊接工艺的特点和应用场景,学习返修工艺对PCB设计的要求,理解质量控制和成本控制在设计中的重要性
第二阶段:AD软件基础
2.1 软件安装与配置
- 安装与激活:掌握AD软件的下载渠道和安装步骤,理解不同版本的功能差异和选择原则,学习许可证的配置和管理方法,了解汉化包的安装和使用,掌握插件的安装和管理技巧,学会进行个性化的环境配置
- 界面与基本操作:熟悉AD的工作界面布局和各面板的功能,掌握面板的显示、隐藏和布局调整方法,学会设置和使用快捷键提高工作效率,掌握视图的缩放、平移、旋转等基本操作,了解文件的创建、打开、保存等管理操作
2.2 项目管理
- 项目创建与管理:理解AD中不同项目类型的特点和适用场景,掌握项目文件的组织结构和命名规范,学习版本控制的基本概念和操作方法,了解多人协同设计的工作流程,掌握项目模板的创建和使用方法
- 库管理:理解集成库、分离库等不同库类型的特点,掌握库文件的结构和组织方式,学会使用库搜索和在线库功能,掌握自定义库的创建和维护方法,了解库文件的备份和更新管理
2.3 基本设计流程
- 设计流程概述:理解从需求分析到最终产品的完整设计流程,掌握原理图设计的基本步骤和注意事项,学习PCB布局的基本原则和方法,了解布线设计的策略和技巧,掌握设计验证的方法和工具
- 文档输出:学会生成各种制造文件如Gerber、钻孔文件等,掌握装配图和BOM表的生成方法,了解3D渲染和可视化的使用,学会生成设计报告和文档
第三阶段:原理图设计
3.1 原理图绘制基础
- 元件操作:掌握元件的放置、移动、旋转、镜像等基本操作,学会设置元件的属性如封装、值、参考号等,掌握元件的对齐、分布、排列等整理技巧,学会使用复制、粘贴功能提高绘图效率,掌握元件的查找、替换和批量修改方法
- 连线与网络:掌握导线的绘制技巧和连接方法,学习总线的设计和使用方法,理解网络标签的作用和命名规范,掌握端口的使用和页面间连接方法,学会进行层次化设计和模块化设计
3.2 原理图高级功能
- 多页面设计:掌握多页面原理图的创建和管理方法,学会设计页面间的信号连接和传递,理解全局信号和局部信号的区别,掌握模块化设计的方法和优势,学会定义和使用接口连接
- 参数与变量:学会在原理图中定义和使用参数,掌握变量的设置和引用方法,了解条件编译的概念和应用,学会进行版本管理和变更控制,掌握自动文档生成的方法
3.3 设计规则检查
- ERC检查:理解电气规则检查的重要性和检查内容,掌握各种ERC错误类型的含义和处理方法,学会设置和自定义ERC规则,掌握批量修改和处理错误的技巧,学会生成和分析检查报告
- 网表生成:理解网表的作用和格式,掌握网表的生成和验证方法,学会进行元件与封装的匹配,掌握网表的更新和同步管理,了解网表在后续设计中的应用
第四阶段:PCB布局设计
4.1 PCB环境设置
- 板框设计:掌握PCB板框的绘制方法和尺寸设置,学会进行板层的定义和配置,理解机械层的作用和使用方法,掌握禁布区域的设置和应用,学会设计定位孔和安装孔
- 层叠结构:理解多层PCB的层叠结构设计原理,掌握层数选择的考虑因素,学会进行阻抗计算和控制,掌握过孔的设计和使用原则,了解盲埋孔技术的应用和限制
4.2 元件布局
- 布局原则:掌握功能模块划分的方法和原则,学会分析信号流向和设计布局策略,理解热设计在布局中的考虑因素,掌握EMC设计的布局要求,学会进行可制造性和可测试性的布局设计
- 布局技巧:掌握关键元件如处理器、晶振等的布局要点,学会去耦电容的合理放置方法,理解晶振电路的布局要求,掌握连接器和接口的布局原则,学会设置测试点和调试接口
4.3 布局优化
- 自动布局:了解AD中自动布局算法的工作原理,掌握布局约束的设置方法,学会评估自动布局的结果质量,掌握手动调整和优化的技巧,学会使用布局锁定功能
- 3D可视化:掌握3D模型的导入和使用方法,学会进行机械间隙检查,掌握装配仿真和干涉检查,学会使用3D渲染功能生成效果图
第五阶段:PCB布线设计
5.1 布线基础
- 手动布线:掌握各种布线工具的使用方法,学会根据信号特性设置合适的线宽,理解过孔的使用原则和优化方法,掌握层间切换和布线策略,学会处理复杂的布线约束
- 差分对设计:理解差分信号的传输原理和优势,掌握差分对的布线要求和技巧,学会进行长度匹配和间距控制,掌握差分对过孔的处理方法,学会设计差分对的测试结构
5.2 自动布线
- 布线器设置:掌握自动布线器的参数配置,学会设置布线规则和约束,理解布线策略对结果的影响,掌握优先级设置和管理方法,学会评估和优化布线结果
- 布线优化:学会分析布线密度和拥挤程度,掌握线长优化的方法和技巧,学会进行过孔数量的优化,掌握串扰控制的布线方法,学会进行时序优化和调整
5.3 高速设计
- 信号完整性:理解高速信号的传输特性和要求,掌握传输线的设计和阻抗控制方法,学会设计各种端接电路,掌握时钟信号的分配和设计,学会进行电源分配网络的设计
- EMC设计:掌握地平面的设计原理和方法,学会进行屏蔽设计和实现,掌握滤波电路的PCB实现,学会遵循EMC布线规范,掌握EMC测试和验证方法
第六阶段:设计验证与优化
6.1 设计规则检查
- DRC检查:掌握各种物理规则的设置和检查,学会进行电气规则的验证,理解制造规则对设计的约束,掌握装配规则的检查方法,学会创建和使用自定义规则
- 仿真验证:学会使用信号完整性仿真工具,掌握电源完整性分析方法,了解热仿真的基本操作,学会进行EMC仿真和预测,掌握机械仿真和应力分析
6.2 性能优化
- 信号质量优化:学会分析和控制信号反射,掌握串扰的分析和抑制方法,学会进行时序分析和优化,掌握抖动控制的设计技巧,学会使用眼图分析信号质量
- 电源系统优化:掌握电源分配网络的设计和优化,学会进行去耦电容的选择和布局,掌握电源噪声的分析和抑制,学会进行压降分析和优化,掌握热设计和散热优化
6.3 可制造性设计
- DFM检查:掌握最小线宽线距的设计规则,学会进行过孔尺寸的合理设计,掌握焊盘设计的要求和规范,学会进行阻焊开窗的设计,掌握丝印设计的要求和限制
- DFA设计:学会考虑元件方向对装配的影响,掌握测试点的合理设计,学会考虑工装夹具的设计要求,掌握返修友好的设计方法,学会进行质量控制的设计考虑
第七阶段:高级应用与项目实战
7.1 高级功能应用
- 刚柔结合板:理解刚柔结合板的结构特点和应用场景,掌握柔性区域的设计要求和限制,学会选择合适的材料和工艺,掌握弯折区域的设计技巧,学会进行可靠性设计和验证
- HDI设计:理解HDI技术的优势和应用场景,掌握微孔技术的设计要求,学会进行HDI层叠结构设计,掌握HDI布线的特殊技巧,了解HDI制造工艺和成本控制
7.2 特殊应用设计
- 射频电路设计:掌握射频电路的基本理论和设计原理,学会进行射频PCB的阻抗控制,掌握射频电路的屏蔽和隔离设计,学会设计射频测试结构,掌握射频电路的调试和优化技巧
- 高速数字设计:掌握高速数字系统的时钟分配设计,学会进行高速数字电路的电源设计,掌握高速信号的完整性设计,学会进行EMC兼容性设计,掌握高速系统的测试和验证方法
7.3 项目管理与协作
- 团队协作:掌握版本控制系统的使用方法,学会进行设计评审和管理,掌握变更管理的流程和方法,学会进行设计文档的管理和维护,掌握团队知识管理和经验积累
- 产品化设计:学会进行产品需求分析和转化,掌握成本控制的设计方法,学会建立质量管理体系,掌握风险识别和控制方法,学会进行项目管理和进度控制
7.4 新技术应用
- AI辅助设计:了解人工智能在PCB设计中的应用,学会使用智能布局和优化工具,掌握自动布线的高级功能,学会使用AI进行设计优化,了解智能故障诊断和预测技术
- 云端协作:掌握云端设计平台的使用方法,学会进行在线协作和实时同步,掌握云端数据管理和安全控制,学会使用云端版本管理系统,了解云端设计的发展趋势
2. 必看开源视频
B站热门AD教程推荐
1. 【AD从零到多层板入门视频教程】 链接:https://www.bilibili.com/video/BV1Vd4y1Q7Po/
这是一套非常系统的AD入门教程,共43个视频,从软件的基本介绍和安装开始,逐步深入到多层板设计。教程的特点是内容全面、循序渐进,特别适合零基础的初学者。第一章介绍软件的安装、汉化和基本设置,让初学者能够快速上手。第二章开始进入实际的设计流程,从原理图绘制到PCB布局布线,每个步骤都有详细的讲解。教程还涵盖了多层板设计的高级内容,包括层叠结构设计、阻抗控制、信号完整性等重要概念 [3]。
2. 【Altium Designer 3小时速成教程】 链接:https://www.bilibili.com/video/BV1AakQYwE97/
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5. 【Altium Designer基础入门教学】 链接:https://www.bilibili.com/video/BV16T4y137HH/
这套教程专门针对初学者设计,通过绘制简单的功能电路板来讲解AD的基本操作。教程共5个视频,内容包括原理图绘制、原理图转PCB的过程、常见错误处理、鼠标控制技巧等基础内容。教程的特点是讲解细致,对于初学者容易犯的错误都有专门的说明和解决方法。特别是在原理图转PCB的过程中,详细介绍了可能出现的各种问题和处理方法,这对初学者来说非常实用 [1]。
国外优质教程推荐
6. 【Tutorial 3 for Altium Beginners: PCB Layout】 链接:https://www.youtube.com/watch?v=2I2TX3RLEGM
这是一个英文的AD初学者教程,专门讲解PCB布局设计。教程内容包括新建PCB项目、布局设计、层设置、DRC检查等核心内容。虽然是英文教程,但讲解非常清晰,配合丰富的屏幕操作演示,即使英文水平一般的学习者也能跟上。教程特别注重实际操作技巧的传授,对于想要学习国外先进设计理念的学习者很有价值 [6]。
7. 【Altium Designer Quick-Start Tutorial】 链接:https://www.youtube.com/watch?v=YTGzncKU5RY
这是由Phil Salmony制作的AD快速入门教程,内容涵盖项目创建、原理图设计、元件搜索、PCB布局等核心功能。Phil Salmony是电子设计领域的知名博主,他的教程以专业性强、实用性高而著称。教程特别强调了制造商零件搜索功能的使用,这是现代PCB设计中非常重要的技能。教程还介绍了元件连接、接口定义等高级功能的使用方法 [9]。
其他优质学习资源
8. 凡亿教育AD系列教程 凡亿教育是国内知名的电子设计培训机构,提供了大量高质量的AD教程。这些教程不仅涵盖基础操作,还深入讲解了高速PCB设计、射频PCB设计、电源PCB设计等专业内容。教程配套完整的项目文件和练习资料,适合系统学习 [4]。
9. AD官方教程和文档 Altium官方提供了大量的教程和技术文档,这些资源虽然多为英文,但内容最权威、最准确。官方教程涵盖了从基础操作到高级应用的所有内容,是深入学习AD的重要资源。
3. 必读经典书籍
入门级经典
《Altium Designer 实用教程——原理图、PCB设计与仿真实战》 这本书是AD学习的经典入门教材,以其实例丰富、讲解透彻而著称。书中给出了大量典型的实例,难度由浅入深,非常适合初学者快速入门。书的结构设计很合理,从软件基础操作开始,逐步深入到原理图设计、PCB设计、仿真分析等高级功能。每个章节都配有详细的操作步骤和截图说明,读者可以跟着书中的步骤一步步学习。书中重点介绍了AD设计工具最常用、最主要的功能,避免了面面俱到但不够深入的问题 [3]。
《PCB设计与制作(第2版)》 这是国家职业教育专业教学资源库配套教材之一,也是"十二五"职业教育国家规划教材修订版。书以Altium Designer 15.0为设计平台,系统介绍了PCB设计的完整流程。书的特点是理论与实践并重,不仅介绍软件操作方法,还深入讲解了PCB设计的理论基础。书中包含了大量的实际项目案例,从简单的单层板到复杂的多层高速板,涵盖了各种应用场景。这本书特别适合作为高等院校电子信息类专业的教材使用 [2]。
《Altium Designer 10原理图与PCB设计教程》 这本书虽然基于较早的AD10版本,但其中介绍的设计理念和方法至今仍然适用。书的内容组织很有特色,将原理图设计和PCB设计分开讲解,每部分都有详细的理论介绍和实践操作。书中特别强调了设计规范和最佳实践,这对于培养良好的设计习惯很有帮助。书还配有CD光盘,包含了所有实例的源文件和相关资料,方便读者学习和练习 [4]。
进阶级必读
《Altium Designer 19 PCB设计官方指南》 这是Altium官方推出的权威教程,代表了AD使用的最高水平。书是一部系统论述AD19 PCB基础设计的实战教程,不仅包含纸质图书,还配套实战案例和视频教程。全书共8章,涵盖了AD的所有核心功能,从基础操作到高级应用都有详细介绍。书的特点是内容新颖、技术先进,紧跟软件的最新发展。书中的案例都是来自实际项目,具有很强的实用价值。这本书适合有一定基础、希望深入掌握AD高级功能的读者 [8]。
《高速PCB设计指南》 虽然这本书不是专门讲AD的,但对于学习高速PCB设计非常重要。书详细介绍了高速数字电路的设计理论和实践方法,包括信号完整性、电源完整性、EMC设计等内容。这些知识是现代PCB设计师必须掌握的,而AD正是实现这些设计的重要工具。
《PCB技术应用与实例》(吴文瑞著) 这本书介绍了PCB设计的基础知识、实用技巧和设计案例,内容通俗易懂,适合初学者入门。书中包含了大量的实际案例分析,从不同角度展示了PCB设计的技巧和方法。书的特点是实用性强,很多内容都是作者多年工程实践的总结,对于提高实际设计能力很有帮助 [5]。
专业级深入
《信号完整性与电源完整性分析》 这是信号完整性领域的权威著作,对于高速PCB设计师来说是必读书籍。书详细介绍了信号完整性和电源完整性的理论基础、分析方法和设计技巧。虽然书中的理论比较深入,但配合AD的仿真功能,可以很好地将理论应用到实际设计中。
《EMC电磁兼容设计与测试案例分析》 EMC设计是现代电子产品必须考虑的重要问题,这本书从实际案例出发,介绍了EMC设计的理论和方法。书中的很多设计技巧可以直接应用到AD的PCB设计中,对于提高产品的EMC性能很有帮助。
《射频电路PCB设计》 对于从事射频电路设计的工程师来说,这本书提供了宝贵的设计经验和技巧。书详细介绍了射频PCB的特殊要求和设计方法,包括阻抗控制、屏蔽设计、测试结构等内容。
4. 必做项目
初级学习项目
1. 开源ECAD软件元器件库
- GitHub: https://github.com/boringhex-top/OpenECADLib
- 描述:这是一个为ECAD软件提供全面电子元器件库的项目,涵盖Altium Designer、KiCad等流行平台。项目包含各种电子元器件的原理图符号和PCB封装,从基础的阻容器件到复杂的处理器芯片都有覆盖。对于初学者来说,这个项目不仅提供了丰富的元件库资源,还可以通过研究这些元件的设计来学习符号绘制和封装设计的规范和技巧 [3]。
2. Lexsion开源硬件项目
- GitHub: https://github.com/LexsionLee/OSHW
- 描述:这是一个个人维护的开源硬件项目集合,包含多个基于AD设计的PCB项目。项目的特点是从简单到复杂,适合不同水平的学习者。作者分享了从单层板到多层板的各种设计案例,每个项目都包含完整的设计文件和制作说明。通过研究这些实际项目,可以学习到真实的设计经验和技巧 [2]。
中级实战项目
3. 5V稳压器PCB设计项目
- GitHub: https://github.com/exarchou/PCB-Design-and-Simulation-in-Altium
- 描述:这是一个完整的5V稳压器PCB设计项目,使用商用元件和AD软件进行设计。项目包含完整的原理图设计、PCB布局布线、仿真验证等内容。通过这个项目,可以学习电源电路的设计方法、PCB布局的技巧、热设计的考虑等重要内容。项目还包含了详细的设计文档和制作说明,是学习实用PCB设计的优秀案例 [7]。
4. 四轴飞行器硬件设计项目
- 参考:https://microdynamics.github.io/
- 描述:这是一个开源的四轴飞行器项目,包含完整的硬件设计文件。项目使用AD进行PCB设计,涵盖了传感器接口、电机驱动、无线通信等多个功能模块。通过这个项目,可以学习复杂系统的PCB设计方法,包括多层板设计、高速信号处理、EMC设计等高级内容。项目还提供了详细的设计文档和调试指南 [9]。
5. 必刷经典面试题
AD软件基础类
- AD软件的主要功能模块有哪些?各自的作用是什么?
- AD项目文件的组织结构是怎样的?各种文件类型的作用?
- 如何在AD中创建和管理元件库?
- AD中的设计规则有哪些类型?如何设置和使用?
- 如何在AD中进行版本控制和团队协作?
- AD的快捷键有哪些?如何自定义快捷键?
- 如何在AD中导入和导出不同格式的设计文件?
- AD中的层管理是如何工作的?
- 如何在AD中设置和使用设计模板?
- AD的许可证类型有哪些?如何管理许可证?
原理图设计类
- 原理图设计的基本流程是什么?
- 如何在原理图中进行层次化设计?
- 原理图中的网络标签和端口有什么区别?
- 如何在原理图中处理总线连接?
- ERC检查包括哪些内容?如何处理ERC错误?
- 如何在原理图中添加参数和变量?
- 多页面原理图如何管理页面间的连接?
- 如何在原理图中进行元件的批量修改?
- 原理图的打印和输出有哪些注意事项?
- 如何从原理图生成网表?网表的作用是什么?
PCB设计基础类
- PCB设计的基本流程是什么?
- 如何设置PCB的层叠结构?层叠结构对设计有什么影响?
- PCB中的过孔类型有哪些?各自的特点和应用场景?
- 如何在PCB中设置设计规则?
- DRC检查包括哪些内容?如何处理DRC错误?
- 如何在PCB中进行元件的布局?布局的基本原则是什么?
- PCB布线的基本原则和技巧有哪些?
- 如何在PCB中处理电源和地线?
- 如何在PCB中设置测试点?
- PCB的3D显示有什么作用?如何使用?
高速PCB设计类
- 什么是信号完整性?影响信号完整性的因素有哪些?
- 传输线理论的基本概念是什么?
- 如何在PCB中控制阻抗?阻抗计算的方法?
- 差分对设计的要点是什么?如何保证差分对的质量?
- 什么是串扰?如何减少串扰?
- 时钟信号的布线有什么特殊要求?
- 如何进行长度匹配?长度匹配的精度要求?
- 什么是电源完整性?如何优化电源设计?
- 去耦电容的作用和放置原则?
- 如何在AD中进行信号完整性仿真?
EMC设计类
- EMC设计的基本原则是什么?
- 如何在PCB设计中考虑EMC问题?
- 地平面的作用和设计要点?
- 如何在PCB中进行屏蔽设计?
- 滤波电路在PCB中如何设计和布局?
- 时钟信号对EMC的影响及处理方法?
- 接口电路的EMC设计要点?
- 如何减少PCB的辐射发射?
- 如何提高PCB的抗干扰能力?
- EMC测试对PCB设计的要求?
制造工艺类
- PCB的制造流程是怎样的?
- 如何进行PCB的可制造性设计(DFM)?
- PCB制造中的最小线宽线距限制?
- 过孔的制造工艺和设计要求?
- 阻焊和丝印的设计要点?
- 表面处理工艺有哪些?各自的特点?
- 如何生成PCB的制造文件?
- Gerber文件的格式和内容?
- 钻孔文件的格式和要求?
- 如何与PCB制造商进行技术沟通?
特殊应用类
- 射频PCB设计的特殊要求?
- 柔性PCB设计的要点?
- HDI板的设计特点和制造工艺?
- 厚铜PCB的设计和应用?
- 高温PCB的材料选择和设计要求?
- 汽车电子PCB的设计标准?
- 医疗电子PCB的设计要求?
- 军用PCB的设计标准和要求?
- 消费电子PCB的成本控制方法?
- 工业控制PCB的可靠性设计?
项目管理类
- PCB设计项目的管理流程?
- 如何进行PCB设计的成本控制?
- 设计变更的管理流程?
- 如何进行PCB设计的质量控制?
- 设计文档的管理和归档?
- 如何与硬件工程师协作?
- 如何与机械工程师协作?
- PCB设计的风险识别和控制?
- 如何进行设计评审?
- 项目进度的控制和管理?
故障诊断类
- PCB设计中常见的问题有哪些?
- 如何诊断和解决布线问题?
- 元件封装错误如何处理?
- 网络连接错误如何查找和修复?
- 制造问题如何从设计角度预防?
- 装配问题如何从设计角度避免?
- 测试问题如何通过设计改进?
- 性能问题如何通过PCB优化解决?
- 可靠性问题的设计预防措施?
- 如何使用AD的调试工具?
