軟件版本：Altium Designer 14

PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識

PCB面板

在PCB設(shè)計(jì)中，最重要的一個(gè)面板就是“PCB面板”。該面板的功能主要是對電路板中的各個(gè)對象進(jìn)行精確定位，并以特定的效果顯示出來。該面板還可以對各種對象（如網(wǎng)絡(luò)、規(guī)則及元件封裝等）的屬性進(jìn)行設(shè)置。總體來說，通過該面板可以對整個(gè)電路板進(jìn)行全局的觀察及修改，其功能非常強(qiáng)大。下圖是一個(gè)例子：

PCB面板的按鈕

PCB面板中有3個(gè)按鈕，主要用于視圖顯示的操作，功能分別如下：

• 應(yīng)用：單擊此按鈕，可恢復(fù)前一步工作窗口中的顯示效果，類似于“撤銷”操作；

• 清除：單擊此按鈕，可恢復(fù)印刷電路板的最初顯示效果，即完全顯示PCB中的所有對象；

• 縮放：單擊此按鈕，可精確設(shè)置顯示對象的放大程度。

PCB下拉列表框

PCB下拉列表框有3個(gè)選項(xiàng)，功能分別如下：

• Normal：正常選項(xiàng)，表示在顯示對象時(shí)，正常顯示其他未選中的對象；

• Mask：遮擋選項(xiàng)，表示在顯示對象時(shí)，遮擋其他未被選中的對象；

• Dim：變暗選項(xiàng)，表示在顯示對象時(shí)，按比例降低亮度顯示未被選中的對象。

PCB面板的其他幾個(gè)功能，會(huì)在下文分別講述。

電路板物理結(jié)構(gòu)及編輯環(huán)境參數(shù)設(shè)置

對于手動(dòng)生成的PCB，在進(jìn)行PCB的設(shè)計(jì)前，必須對電路板的各種屬性進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置，主要包括板型的設(shè)置、PCB圖紙的設(shè)置、電路板層的設(shè)置、層的顯示設(shè)置、顏色的設(shè)置、布線框的設(shè)置、PCB系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置及PCB設(shè)計(jì)工具欄的設(shè)置等。

電路板的物理邊框

電路板的物理邊界即為PCB的實(shí)際大小和形狀，板型的設(shè)置是在“Mechanical 1（機(jī)械層1）”上進(jìn)行的。關(guān)于電路板的分層在下文中有詳細(xì)介紹：

邊線框的設(shè)置：放置->走線。一般板型定義為矩形，但在特殊的情況下，為了滿足電路的某種特殊要求，也可以定義為圓形、橢圓形等形狀，通用，也是在放置菜單里來完成。

當(dāng)放置的線組成了一個(gè)封閉的邊框時(shí)，就可以結(jié)束邊框的繪制了。

板形的修改

對邊框線的設(shè)置主要是為了給制板商提供加工電路板形狀的依據(jù)。也可以在設(shè)計(jì)時(shí)直接修改板形，即在工作窗口中可直接看到自己設(shè)計(jì)的電路板的外觀形狀，然后對板形進(jìn)行修改。

板形的設(shè)置：設(shè)計(jì)->板子形狀->根據(jù)板子外形生成線條。需要注意的是：首先需要先選中一個(gè)封閉的邊界；其次這并不是必須要做的步驟（本步驟可忽略）。

電路板圖紙的設(shè)置

與原理圖一樣，用戶也可以對電路板圖紙進(jìn)行設(shè)置，默認(rèn)狀態(tài)下的圖紙是不可見的。

電路板圖紙的設(shè)置：設(shè)計(jì)->板參數(shù)選項(xiàng)，右鍵->選項(xiàng)->板參數(shù)選項(xiàng)。

圖紙位置選項(xiàng)組是用于設(shè)置PCB圖紙的，從上到下依次可對圖紙?jiān)赬軸的位置、在Y軸的位置、圖紙的寬度、圖紙的高度、圖紙的顯示狀態(tài)、圖紙的鎖定狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置。

電路板層的設(shè)置

PCB一般包括很多層，不同的層包含不同的設(shè)計(jì)信息。制板商通常會(huì)將各層分開制作，然后經(jīng)過壓制、處理，最后生成各種功能的電路板。

Altium Designer一般有以下六種類型的工作層：

• Signal Layers（信號層）：即銅箔層，用于完成電氣連接。如Top Layer、Mid Layer、Buttom Layer；

• Internal Planes Layers（中間層）：也稱為內(nèi)部電源與地線層，也屬于銅箔層，用于建立電源和地線網(wǎng)絡(luò)。如Internal Layer；

• Mechanical Layers（機(jī)械層）：用于描述電路板機(jī)械結(jié)構(gòu)、標(biāo)注及加工等生產(chǎn)和組裝信息所使用的層面，不能完成電氣連接特性。如Mechanical Layer；

• Mask Layers（阻焊層）：用于保護(hù)銅線，也可以防止焊接錯(cuò)誤。如Top Paste（頂層錫膏防護(hù)層）、Bottom Paste（底層錫膏防護(hù)層）、Top Solder（頂層阻焊層）、Bottom Solder（底層阻焊層）；

• SilkScreen Layers（絲印層）：也稱為圖例，通常用于放置元件標(biāo)號、文字和符號，以標(biāo)示出各零件在電路板中的位置。如Top Overlay（頂層絲印層）、Bottom Overlay（底層絲印層）；

• 其它層：Drill Guides（鉆孔）、Drill Drawing（鉆孔圖）、Keep-Out Layer（禁止布線層）。

電路板層的顏色與顯示設(shè)置：設(shè)計(jì)->板層顏色；右鍵->選項(xiàng)->板層顏色。

常見層數(shù)不同的電路板：

• 單面板：PCB中元件集中在其中的一面（元件面），導(dǎo)線集中在另一面（焊接面）；

• 雙面板：電路板的兩面都可以布線，不過要同時(shí)使用兩面的布線就必須在兩面之間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接操行，這種電路間的橋梁叫做過孔。過孔是在PCB上充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。在雙層板中通常不區(qū)分元件面和焊接面；

• 多層板：常用的多層板有4層板、6層板等。簡單的4層板是在Top Layer（頂層）和Bottom Layer（底層）的基礎(chǔ)上增加了電源層和地線層，這樣的好處極大程度地解決了電磁干擾的問題；6層板通常是在4層板的基礎(chǔ)上增加了兩層Mid Layer。

電路板層的層數(shù)設(shè)置：設(shè)計(jì)->層疊管理，右鍵->選項(xiàng)->層疊管理。

默認(rèn)為雙層板，可在Presets中選擇預(yù)設(shè)的最佳設(shè)置。

PCB布線區(qū)的設(shè)置

對布線區(qū)進(jìn)行設(shè)置的主要目標(biāo)是為自動(dòng)布局和自動(dòng)布線做準(zhǔn)備。

PCB禁止布線區(qū)設(shè)置：放置->禁止布線->路徑。需要注意的是：只能在Keep-Out Layer層中進(jìn)行操作；其次所繪制的路徑必須是一個(gè)封閉的邊界。

PCB文件中導(dǎo)入原理圖網(wǎng)絡(luò)表

網(wǎng)絡(luò)表是原理圖和PCB圖之間的聯(lián)系紐帶，原理圖與PCB圖之間的信息可以通過在相應(yīng)的PCB文件中導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表的方式完成同步。再執(zhí)行導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表的操作之前，需要在PCB設(shè)計(jì)環(huán)境中裝載元件的封裝庫及對同步比較器的比較規(guī)則進(jìn)行設(shè)置。

裝載元件的封裝庫

如果之前安裝的是.INTLIB，就表示原理圖的電子元件和PCB圖的電子元件全部都已經(jīng)裝載過了。如果只是.SCHLIB的話，這里就需要將對應(yīng)的.PCBLIB進(jìn)行安裝。

設(shè)置同步比較規(guī)則

所謂同步比較，就是使原理圖文件和PCB文件在任何情況下保持同步，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的最終方法是用同步器來實(shí)現(xiàn)的。

同步器的工作原理就是檢查當(dāng)前的原理圖文件和PCB文件，得出它們各自的網(wǎng)絡(luò)報(bào)表并進(jìn)行比較，比較得出的不同的網(wǎng)絡(luò)信息將作為更新信息，然后根據(jù)更新信息便可以完成原理圖設(shè)計(jì)與PCB設(shè)計(jì)的同步。同步比較規(guī)則就能決定生成的更新信息，因此要按成原理圖與PCB圖的同步更新，同步比較規(guī)則的設(shè)置至關(guān)重要。

同步比較規(guī)則的設(shè)置：工程->工程參數(shù)->Comparator。

一般情況下，還是選擇默認(rèn)的同步比較規(guī)則。

導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)報(bào)表

導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)報(bào)表的一般步驟：

• 打開對應(yīng)的.SchDoc（原理圖文件）和.PcbDoc（PCB文件）文件，使兩個(gè)文件都處于打開的狀態(tài)；

• 在原理圖文件中，設(shè)計(jì)->Update PCB Document ....PcbDoc->生效更改，執(zhí)行合法性校驗(yàn)；

• 驗(yàn)證完能在PCB上執(zhí)行所有的更新操作（每一項(xiàng)的檢測一欄都是√標(biāo)記），->執(zhí)行更改，確認(rèn)無誤。

但是，你可能在合法性校驗(yàn)中出現(xiàn)檢測出錯(cuò)的情況，如上圖。在消息中顯示：Footprint Not Found SOP-16。

這個(gè)錯(cuò)誤的意思就是，沒有找到SOP-16對應(yīng)的封裝。原因很可能是，之前導(dǎo)入的元件庫為.SCHLIB，沒有對應(yīng)的.PCBLIB文件；或者之前導(dǎo)入的.INTLIB中，缺失了這個(gè)SOP-16的封裝。

解決方法：在原理圖中，找到HX2這個(gè)對象（ctrl+F鍵尋找），雙擊這個(gè)對象進(jìn)入它的屬性設(shè)置對話框。

這個(gè)對話框在上文【AD】Altium Designer 原理圖的繪制 設(shè)置元件屬性中也講過，這次主要設(shè)置的是右下角的這一塊。編輯Type類型為Footprint類型的描述（如果沒有的話，直接Add）：

在上面的名稱中輸入元件相對應(yīng)的封裝名SOP-16，如果元件庫中已經(jīng)有這個(gè)名稱的封裝，就會(huì)自動(dòng)選擇出來；如果沒有，就只能自己手動(dòng)從庫路徑中去加載了。關(guān)于元件封裝庫的繪制，會(huì)在后面的文章中涉及到。

需要注意的是：導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)，原理圖中的元件并不直接導(dǎo)入到用戶繪制的布線區(qū)內(nèi)，而是位于布線區(qū)外。

需要通過隨后的布局操作，才將元件布置到布線區(qū)內(nèi)。

原理圖與PCB圖的自動(dòng)更新

第一次執(zhí)行導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)報(bào)表操作時(shí)，完成上述操作即可完成原理圖與PCB圖之間的同步更新。如果導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表后又對原理圖或者PCB圖進(jìn)行了修改，那么要快速地完成原理圖與PCB圖之間的雙向同步更新操作。

原理圖與PCB圖的同步更新：

• 設(shè)計(jì)->Update Schematic in ....PrjPCB（PCB圖的修改更新到原理圖）；

• 設(shè)計(jì)->Import Changes From ....PrjPCB（原理圖的修改更新到PCB圖）。

需要注意的是：兩個(gè)操作都是在PCB文件中，而不是原理圖文件。

飛線的顯示

網(wǎng)絡(luò)表信息導(dǎo)入到PCB中，可以選擇顯示飛線和隱藏飛線。

飛線的顯示與隱藏：查看->連接。

PCB的布局設(shè)計(jì)

元件的布局是指將網(wǎng)絡(luò)表中的所有元件放置到PCB板上，是PCB設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。好的布局通常使具有電氣連接的元件引腳比較靠近，這樣可以使走線距離短，占用的空間比較小，從而使整個(gè)電路板獲得更好的布線效果。

電路布局的整體要求是整齊、美觀、堆成、元件密度均勻，這樣才能使電路板的利用率最高，并且降低電路板的制作成本；同時(shí)設(shè)計(jì)者在布局時(shí)還要考慮電路的機(jī)械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾以及將來的布線方便性等等。

通常元件的布局有自動(dòng)布局和手動(dòng)布局兩種，建議手動(dòng)布局，除非是那種就很少很少的元件（低于20個(gè)），否則就安安心心地手動(dòng)布局吧。

元件的自動(dòng)布局

自定布局方式

元件的自動(dòng)布局：工具->器件布局。

Altium Designer提供了強(qiáng)大的PCB自動(dòng)布局的功能，包括：

• 按照Room排列：用于在指定的空間內(nèi)部排列元件。單擊該命令后，在要排列元件的空間區(qū)域內(nèi)單擊，元件即自動(dòng)排列在該空間內(nèi)部；

• 在矩形區(qū)域排列：用于將選中的元件排列到矩形區(qū)域內(nèi)。使用該命令前，需要先將要排列的元件選中，再在要放置元件的區(qū)域內(nèi)單擊，確定矩形區(qū)域的一角，拖動(dòng)光標(biāo)，至矩形區(qū)域的另一角在此單擊；

• 排列板子外的器件：用于將選中的元件排列在PCB板的外部。此命令前，需要先將要排列的元件選中；

• 推擠：用于推擠布局。推擠布局的作用是將重疊在一起元件推開，即選擇一個(gè)基準(zhǔn)元件，當(dāng)周圍元件與基準(zhǔn)元件存在重疊的情況時(shí)，則以基準(zhǔn)元件為中心向四周推擠其它的元件。

自動(dòng)布局約束參數(shù)

在自動(dòng)布局前，首先要設(shè)置自動(dòng)布局的約束參數(shù)。合理的設(shè)置自動(dòng)布局參數(shù)，可以使自動(dòng)布局的結(jié)果更加完善，也就相對的減少了手動(dòng)布局的工作量。

自動(dòng)布局參數(shù)設(shè)置：設(shè)計(jì)->規(guī)則->Placement。

在Placement標(biāo)簽下，分為6種規(guī)則：

• Room Definition：空間定義規(guī)則?？梢栽赑CB板上定義一個(gè)元件布局區(qū)域（Room），在這塊Room中可以設(shè)置成不允許出現(xiàn)元件，或者設(shè)置成某些元件必須在這款區(qū)域；

• Component Clearance：元件間距限制規(guī)則。用于設(shè)置元件間距最小的水平和垂直間距；

• Component Orientations：元件布局方向規(guī)則。用于設(shè)置PCB板上元件允許旋轉(zhuǎn)的角度；

• Permitted Layers：電路板工作層設(shè)置規(guī)則。用于設(shè)置PCB上允許放置元件的工作層；

• Nets To Ignore：網(wǎng)絡(luò)忽略規(guī)則。用于設(shè)置在采用成群的放置項(xiàng)方式執(zhí)行元件自動(dòng)布局時(shí)需要忽略布局的網(wǎng)絡(luò)；

• Hight：高度規(guī)則。用于定義元件的高度。

元件的手動(dòng)布局

手動(dòng)布局方式

手動(dòng)布局的方式就很簡單了，自己動(dòng)手，豐衣足食。就是將各個(gè)元件一個(gè)一個(gè)選中移動(dòng)就行了。但這也并不代表著毫無頭緒地移動(dòng)，下面基本都是經(jīng)驗(yàn)之談了。首先建議按照模塊來進(jìn)行移動(dòng)。比如：

這里有一個(gè)HX711稱重檢測電路，那么我們就將這一個(gè)模塊的內(nèi)容在PCB上移動(dòng)到一個(gè)地方去：

在圖中就是白色框內(nèi)的內(nèi)容，先將每個(gè)模塊的那個(gè)部分聚在一起擺放。

而圖中的紅色框內(nèi)的內(nèi)容，下面的紅框是PCB的縮略圖顯示窗口，可以通過鼠標(biāo)對工作區(qū)域的PCB圖進(jìn)行快速移動(dòng)，以及對視圖放大縮小的操作。

上面的紅框是對每個(gè)對象的信息描述，注意此時(shí)PCB面板最上面選擇的是Components。雙擊該對象可以彈出該對象的屬性對話框。例如：

選擇C107的屬性，設(shè)置層為Bottom Layer，這個(gè)時(shí)候發(fā)現(xiàn)沒有確認(rèn)鍵了！并且惡心的是，該對話框無法選中、無法移動(dòng)、無法縮小！這是因?yàn)锳ltium Designer的適用的機(jī)型對屏幕分辨率有比較高的要求，絕大多數(shù)筆記本的分辨率都是不太支持的，會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題。

解決辦法：確認(rèn)鍵用鍵盤Enter鍵（回車鍵）代替，取消鍵用鍵盤Esc鍵代替。

導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)，原理圖中的元件并不直接導(dǎo)入到用戶繪制的布線區(qū)內(nèi)，而是水平擺放于布線區(qū)外。這里免不了圖紙的水平、垂直方向的移動(dòng)，這里介紹一下滾輪操作：

• 向上、下滾動(dòng)滾輪：向上、下平移圖紙；

• 按住shift，同時(shí)向上、下滾動(dòng)滾輪：向左、右平移圖紙；

• 按住ctrl，同時(shí)向上、下滾動(dòng)滾輪：放大、縮小圖紙。

但是單純的手動(dòng)布局不夠精細(xì)，不能很整齊地?cái)[放好元件。為此PCB編輯器提供了專門的操作來幫助我們。

元件說明文字的調(diào)整

對元件說明文字進(jìn)行調(diào)整，除了單純手動(dòng)拖動(dòng)外，還可以通過菜單命令完成。

元件說明文字的調(diào)整：編輯->對齊->對齊器件文本。

元件間距的調(diào)整

元件間距的調(diào)整主要包括水平和垂直兩個(gè)方向上的間距調(diào)整。

元件間距的調(diào)整：編輯->對齊->水平分布，編輯->對齊->垂直分布。

在使用此命令前，需要選中要水平（或垂直）分布的元件，然后會(huì)以最左側(cè)和最右側(cè)（或最上側(cè)和最下側(cè)）的元件為基準(zhǔn)，中間的所有元件均勻分布。如果元件的間距小于安全間距，會(huì)自動(dòng)做出調(diào)整。

其他操作

移動(dòng)元件到格點(diǎn)處：編輯->對齊->移動(dòng)所有器件原點(diǎn)到柵格上。

左/右對齊：編輯->對齊->左對齊，編輯->對齊->右對齊。

3D效果圖

手動(dòng)布局完，可以通過3D效果圖，直觀地查看效果。

3D效果圖：工具->遺留工具->3D顯示。

網(wǎng)絡(luò)密度分析

網(wǎng)絡(luò)密度分析是利用Altium Designer提供的密度分析工具，對當(dāng)前PCB文件的元件放置以及連接情況進(jìn)行分析。密度分析會(huì)生成一個(gè)密度指示圖，在圖中綠色的部分表示網(wǎng)絡(luò)密度較低的區(qū)域，元件越密集、連線越多的區(qū)域顏色就會(huì)呈現(xiàn)一定的變化趨勢，紅色代表網(wǎng)絡(luò)密度較高的區(qū)域。

網(wǎng)絡(luò)密度分析：工具->密度圖。