Altium Designer 22基礎(chǔ)與實例教程 課件 第5章 印制電路板設(shè)計

第五章印制電路板設(shè)計

設(shè)計印制電路板是整個工程設(shè)計的目的。在完成網(wǎng)絡(luò)報表的導(dǎo)入后，元器件已經(jīng)出現(xiàn)在工作窗口中了，此時可以開始元器件的布局。好的布局通常是有電氣連接的元器件引腳比較靠近，這樣的布局可以讓走線距離短，占用空間比較少，從而整個電路板的導(dǎo)線能夠走通，走線的效果也將更好。如果自動布線不能夠滿足實際工程設(shè)計的要求，可以通過手動布線進行調(diào)整。

學(xué)習(xí)要點PCB設(shè)計界面PCB環(huán)境參數(shù)PCB的布局PCB的布線5.1PCB編輯器的功能特點

AltiumDesigner22的PCB設(shè)計系統(tǒng)功能強大而方便，它具有以下的功能特點：采用了新的DirectX3D渲染引擎，帶來更好的3DPCB顯示效果和性能。重構(gòu)了網(wǎng)絡(luò)連接性分析引擎，避免了因PCB板較大，影響對象移動電路板顯示速度。文件的載入性能大幅度提升。ECO及移動器件性能優(yōu)化。交互式布線速度提升。利用多核多線程技術(shù)，濕度工程項目編譯，鋪銅，DRC檢查，導(dǎo)出Gerber等性能得到了大幅度提升。更加快速的2D-3D上下文界面切換。更快的Gerber導(dǎo)出性能。支持多板系統(tǒng)設(shè)計。增強的BoM清單功能，進一步增強了ActiveBOM功能，更好地前期元器件選擇,有效避免生產(chǎn)返工。5.2PCB界面簡介

PCB界面主要包括3個部分：主菜單、主工具欄和工作面板。5.2.1菜單欄

在PCB設(shè)計過程中，各項操作都可以使用菜單欄中相應(yīng)的菜單命令來完成，各項菜單中的具體命令如下?！拔募辈藛危骸熬庉嫛辈藛危骸安炜础辈藛危骸肮こ獭辈藛危骸胺胖谩辈藛危骸霸O(shè)計”菜單：“工具”菜單：“布線”菜單：“報告”菜單：“Window窗口”菜單：“幫助”菜單：5.2.2主工具欄

工具欄中以圖標按鈕的形式列出了常用菜單命令的快捷方式，用戶可根據(jù)需要對工具欄中包含的命令進行選擇，對擺放位置進行調(diào)整。用鼠標右鍵單擊菜單欄或工具欄的空白區(qū)域即可彈出工具欄的命令菜單，如圖所示?！癙CB標準”命令：“過濾器”命令：“應(yīng)用工具”命令：“布線”命令：“布線”命令：“Customize（用戶定義）”命令：

5.3電路板物理結(jié)構(gòu)及環(huán)境參數(shù)設(shè)置

對于手動生成的PCB，在進行PCB設(shè)計前，首先要對板的各種屬性進行詳細的設(shè)置。主要包括板形的設(shè)置、PCB圖紙的設(shè)置、電路板層的設(shè)置、層的顯示、顏色的設(shè)置、布線框的設(shè)置、PCB系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置以及PCB設(shè)計工具欄的設(shè)置等。1．邊框線的設(shè)置2．板形的修改

設(shè)置邊框后的PCB圖設(shè)置邊框線屬性板形設(shè)計與修改菜單項“從板外形而來的線/弧原始數(shù)據(jù)”對話框

轉(zhuǎn)化邊界5.4PCB的設(shè)計流程

PCB設(shè)計的操作步驟如下。1．繪制電路原理圖。2．規(guī)劃電路板。3．設(shè)置各項環(huán)境參數(shù)。4．載入網(wǎng)絡(luò)表和元件封裝。5．元件自動布局。6．手工調(diào)整布局。7．電路板自動布線。8．手工調(diào)整布線。9．DRC校驗。10．文件保存。11．加工制作。5.5設(shè)置電路板工作層面

5.5.1電路板的結(jié)構(gòu)一般來說，印制電路板的結(jié)構(gòu)有單面板、雙面板和多層板種?！癝ingle-SidedBoards”：單面板。“Double-SidedBoards”：雙面板?！癕ulti-LayerBoards”：多層板。多層板結(jié)構(gòu)如圖所示。5.5.2工作層面的類型1.AltiumDesigner22提供了以下6種類型的工作層面。SignalLayers（信號層）InternalPlanes（中間層，也稱內(nèi)部電源與地線層）：MechanicalLayers（機械層）：MaskLayers（阻焊層）：SilkscreenLayers（絲印層）：OtherLayers（其他層）。DrillGuides（鉆孔）和DrillDrawing（鉆孔圖）Keep-OutLayer（禁止布線層）：Multi-Layer（多層）：2.電路板的顯示系統(tǒng)所有層的顯示5.5.3工作層面與顏色設(shè)置1.打開“ViewConfiguration（視圖配置）”面板。2.設(shè)置對應(yīng)層面的顯示與顏色3.顯示系統(tǒng)的顏色啟用/禁用了全部的元件層啟用/禁用TopLayers

啟用/禁用單個條目

選擇顏色列表5.6“Preferences（參數(shù)選擇）”的設(shè)置（1）執(zhí)行“工具”→“優(yōu)先選項”菜單命令。（2）執(zhí)行該命令后，會彈出如圖所示的“優(yōu)選項”對話框。1．“General（常規(guī)）”選項卡（1）“編輯選項”選項組（2）“其它”選項組（3）“自動平移選項”選項組（4）“空間向?qū)нx項”選項組（5）“鋪銅重建”選項組（6）“從其他程序粘貼”選項組（7）“合作”選項組（8）“Room移動選項”選項組視圖的自動縮放類型2．“Display（顯示）”選項卡（1）“顯示選項”選項組（2）“高亮選項”選項組（3）“層繪制順序”選項組用來指定層的順序。3．“Defaults（默認值）”選項卡4．“LayerColors（層顏色）”選項卡5.7在PCB文件中導(dǎo)入原理圖網(wǎng)絡(luò)表信息5.7.1準備原理圖和網(wǎng)絡(luò)表要制作印制電路板，需要有原理圖和網(wǎng)絡(luò)表，這是制作電路板的前提?，F(xiàn)以圖所示的“ISABusAddressDecoding.SchDoc”原理圖為例來制作一塊電路板。5.7.2電路板的規(guī)劃1．用戶用鼠標單擊編輯區(qū)下方的標簽“Mechanical1”2．執(zhí)行菜單命令“放置”→“走線”。3．這時鼠標變成十字形狀。4．完成布線框的設(shè)置后，單擊鼠標右鍵或者按下“Esc”鍵即可退出布線框的操作。5．用戶用鼠標單擊編輯區(qū)下方的標簽，即可將當前的工作層面設(shè)置為“KeepOut（禁止布線層）”6．執(zhí)行菜單命令“放置”→“KeepOut（禁止布線）”→“線徑”，光標變成十字形,在PCB圖上物理邊界內(nèi)部繪制出一個封閉的矩形，設(shè)定電氣邊界。5.7.3導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)報表完成了前面的準備工作后，即可將網(wǎng)絡(luò)報表里的信息導(dǎo)入PCB板，為電路板的元器件布局和布線做準備。將網(wǎng)絡(luò)報表導(dǎo)入的具體步驟如下：

“工程變更指令”對話框PCB中能實現(xiàn)的合法改變執(zhí)行更新命令5.8元件的自動布局

5.8.1自動布局的菜單命令單擊“工具”→“器件擺放”菜單項即可打開與自動布局有關(guān)的菜單項“按照Room排列（空間內(nèi)排列）”命令：“在矩形區(qū)域排列”命令：“排列板子外的器件”命令：“依據(jù)文件放置”菜單命令：“重新定位選擇的器件”菜單命令：“交換器件”菜單命令：5.8.2自動布局約束參數(shù)（1）“RoomDefinition（空間定義規(guī)則）”選項：（2）“ComponentClearance（元件間距限制規(guī)則）”選項：（3）“ComponentOrientations（元件布局方向規(guī)則）”選項：（4）“PermittedLayers（電路板工作層設(shè)置規(guī)則）”選項：（5）“NetsToIgnore（網(wǎng)絡(luò)忽略規(guī)則）”選項：（6）“Height（高度規(guī)則）”選項：“PCB規(guī)則及約束編輯器”對話框“Height”選項設(shè)置對話框“ComponentOrientations”選項設(shè)置“Permitted

Layers”選項設(shè)置“ComponentClearance”選項設(shè)置對話框5.8.3在矩形區(qū)域內(nèi)排列1．在已經(jīng)導(dǎo)入了電路原理圖的網(wǎng)絡(luò)表和所使用的元件封裝的PCB文件PCB1.PcbDoc編輯器內(nèi)，設(shè)定自動布局參數(shù)。2．在“Keep-outLayer（禁止布線層）”設(shè)置布線區(qū)。3．單擊菜單欄中的“工具”→“器件擺放”→“在矩形區(qū)域排列”命令5.8.4排列板子外的元件選中需要排列到外部的元器件，單擊菜單欄中的“工具”→“器件擺放”→“排列板子外的器件”命令，系統(tǒng)將自動將選中元件放置到板子邊框外側(cè)，如圖所示。5.8.5導(dǎo)入自動布局文件進行布局單擊菜單欄中的“工具”→“器件擺放”→“依據(jù)文件放置”命令，系統(tǒng)將彈出如圖所示的“LoadFileName（導(dǎo)入文件名稱）”對話框。5.9元件的手動調(diào)整布局

PCB編輯器提供了專門的手動布局操作，它們都在“工具”菜單中“對齊”選項的下一級菜單中，該菜單如圖所示。5.9.1元件說明文字的調(diào)整

單擊菜單欄中的“編輯”→“對齊”→“定位器件文本”命令，系統(tǒng)將彈出如圖所示的“ComponentTextPosition”（器件文本位置）對話框5.9.2元件的手動布局（1）實現(xiàn)元件的移動。（2）元件的旋轉(zhuǎn)。（3）手工調(diào)整后的PCB板布局如圖所示。5.103D效果圖5.10.1三維效果圖顯示在PCB編輯器內(nèi)，單擊菜單欄中的“視圖”→“切換到3維模式”命令，系統(tǒng)顯示該PCB的3D效果圖，按住Shift鍵顯示旋轉(zhuǎn)圖標，在方向箭頭上按住鼠標右鍵，即可旋轉(zhuǎn)電路板，如圖所示。在PCB編輯器內(nèi)，單擊右下角的按鈕，在彈出的快捷菜單中選擇“PCB”，打開“PCB”面板，如圖所示。1．瀏覽區(qū)域在“PCB”面板中顯示類型為“3DModel”，該區(qū)域列出了當前PCB文件內(nèi)的所有三維模型。選擇其中一個元件以后，則此網(wǎng)絡(luò)呈高亮狀態(tài)，如圖所示。2．顯示區(qū)域該區(qū)域用于控制3D效果圖中的模型材質(zhì)的顯示方式，如圖所示。3．預(yù)覽框區(qū)域?qū)⒐鈽艘频皆搮^(qū)域中以后，單擊左鍵并按住不放，拖動光標，3D圖將跟著移動，展示不同位置上的效果。5.10.2“ViewConfiguration（視圖設(shè)置）”面板1．“GeneralSettings（通用設(shè)置）”選項組：顯示配置和3D主體?！癡iew

Options（視圖選項）”選項卡三維視圖模式a）打開單層模式b）關(guān)閉單層模式

三維視圖模式2.3DSetting（三維設(shè)置）選項組：3.“MaskandDimSetting（屏蔽和調(diào)光設(shè)置）”選項組4.“AdditionalOptions（附加選項）”選項組5.“ObjectVisibility（對象可視化）”選項組5.10.3三維動畫制作在PCB編輯器內(nèi)，單擊右下角的按鈕，在彈出的快捷菜單中選擇“PCB3DMovieEditor（電路板三維動畫編輯器）”命令，打開“PCB3DMovieEditor（電路板三維動畫編輯器）”面板1.“MovieTitle（動畫標題）”區(qū)域2.“PCB3DVideo（動畫）”區(qū)域3.單擊“New（新建）”→“Add（添加）”按鈕4.單擊“New（新建）”→“Add（添加）”按鈕，5.單擊工具欄上的鍵，動畫設(shè)置如圖所示。5.10.4三維動畫輸出選擇菜單欄中的“文件”→“新的”→“OutputJob文件”命令，在“Project（工程）”面板中“Settings（設(shè)置）”選項欄下顯示輸出文件，系統(tǒng)提供的默認名為“Job1.OuJob”，如圖所示。1.“變量選擇”選擇組：設(shè)置輸出文件中變量的保存模式。2.“輸出”選項組：顯示不同的輸出文件類型。3.“輸出容器”選項組：設(shè)置加載的輸出文件保存路徑?？旖菝?/p>

加載動畫文件連接加載的文件添加輸出文件“Video

Setting（視頻設(shè)置）”對話框

設(shè)置發(fā)布的視頻生成位置視頻文件5.10.5三維PDF輸出選擇菜單欄中的“文件”→“導(dǎo)出”→“PDF3D”命令，彈出如圖所示的“ExportFile（輸出文件）”對話框，輸出電路板的三維模型PDF文件。5.11電路板的自動布線在PCB板上走線的首要任務(wù)就是要在PCB板上走通所有的導(dǎo)線，建立起所有需要的電氣連接，這在高密度的PCB設(shè)計中很具有挑戰(zhàn)性。在能夠完成所有走線的前提下，布線的要求如下：走線長度盡量短和直，在這樣的走線上電信號完整性較好。走線中盡量少地使用過孔。走線的寬度要盡量寬。輸入輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，一面產(chǎn)生反射干擾，必要時應(yīng)該加地線隔離。兩相鄰層間的布線要互相垂直，平行則容易產(chǎn)生耦合。5.11.1設(shè)置PCB自動布線的規(guī)則單擊“設(shè)計”→“規(guī)則”菜單項，即可打開“PCB規(guī)則及約束編輯器”對話框，如圖所示。1．“Electrical（電氣規(guī)則）”類設(shè)置2．“Routing（布線規(guī)則）”類設(shè)置“Routing”（布線規(guī)則）選項“Width”（走線寬度規(guī)則）選項3．“SMT（表貼封裝規(guī)則）”類設(shè)置4．“Mask（阻焊規(guī)則）”類設(shè)置5．“Plane（中間層布線規(guī)則）”類設(shè)置

“Solder

Mask

Expansion”設(shè)置界面“Paste

Mask

Expansion”設(shè)置界面“Power

Plane

Connect

Style”設(shè)置界面

設(shè)置電源層安全間距規(guī)則“Polygan

Connect

Style”設(shè)置界面6．“Testpoint”（測試點規(guī)則）類設(shè)置7．“Manufacturing”（生產(chǎn)制造規(guī)則）類設(shè)置8．“HighSpeed（高速信號相關(guān)規(guī)則）”類設(shè)置9．“Placement（元件放置規(guī)則）”類設(shè)置10．“SignalIntegrity（信號完整性規(guī)則）”類設(shè)置5.11.2啟動自動布線服務(wù)器進行自動布線執(zhí)行自動布線的方法非常多，如圖所示。1．全部2．網(wǎng)絡(luò)3．連接4．網(wǎng)絡(luò)類5．區(qū)域5.12電路板的手動布線

5.12.1拆除布線在“工具”菜單中“取消布線”菜單，通過該菜單可以更加快速地拆除布線。1.“全部”菜單項：拆除PCB板上的所有導(dǎo)線。

2.“網(wǎng)絡(luò)”菜單項：拆除某一個網(wǎng)絡(luò)上的所有導(dǎo)線。3.“連接”菜單項：拆除某個連接上的導(dǎo)線。4.“器件”菜單項：拆除某個元件上的導(dǎo)線。5.12.2手動布線

1．手動布線的步驟（1）執(zhí)行“放置”→“走線”菜單命令，鼠標將變成十字形狀。（2）移動鼠標到元件的一個焊盤上，然后單擊鼠標左鍵放置布線的起點。（3）多次單擊鼠標左鍵確定多個不同的控點，完成兩個焊盤之間的布線。2．手動布線中層的切換5.13添加安裝孔1．執(zhí)行“放置”→“過孔”菜單命令，鼠標將變成十字形狀，并帶有一個過孔圖形。2．單擊<Tab>鍵，系統(tǒng)彈出如圖所示的“Properties（屬性）”面板。3．單擊“Enter”鍵按鈕，此時放置了一個過孔。4．此時，鼠標仍處于放置過孔狀態(tài)，可以繼續(xù)對其他的過孔。5．單擊鼠標右鍵或者按下“Esc”鍵即可退出放置過孔操作。5.14覆銅和補淚滴5.14.1執(zhí)行鋪銅命令執(zhí)行“放置”→“鋪銅”菜單命令，或者單擊“布線”工具欄中的（放置多邊形平面）按鈕，或用快捷鍵<P>+<G>，即可執(zhí)行放置鋪銅命令，系統(tǒng)彈出“Properties（屬性）”面板，

5.14.2設(shè)置覆銅屬性執(zhí)行覆銅命令之后，或者雙擊已放置的覆銅，系統(tǒng)會彈出“Properties（屬性）”面板。在覆銅屬性設(shè)置對話框中，“Properties（屬性）”選項組中的主要參數(shù)含義如下。“Layer（層）”下拉列表框：“Solid（實體）”選項：“Hatched（網(wǎng)絡(luò)狀）”選項：“None（無）”選項：“RemoveDeadCopper（刪除孤立的覆銅）”復(fù)選框：“OptimalVoidRotation（最佳空隙旋轉(zhuǎn)）”復(fù)選框：5.14.3放置覆銅1．執(zhí)行“放置”→“鋪銅”菜單命令，或者單擊“連線”工具欄中的（放置多邊形平面）按鈕，即可執(zhí)行放置覆銅命令，系統(tǒng)彈出“Properties（屬性）”面板。2．在“Properties（屬性）”面板內(nèi)進行設(shè)置，如圖所示。3．此時鼠標變成十字形狀，準備開始覆銅操作。4．用鼠標沿著PCB的禁止布線邊界線畫出一個閉合的矩形框。5．系統(tǒng)在框線內(nèi)部自動生成了“TopLayer（頂層）”的覆銅。6．再次執(zhí)行覆銅命令，選擇層面為“BottomLayer（底層）”，其他設(shè)置相同，為底層覆銅。5.14.4補淚滴在導(dǎo)線和焊盤或者孔的連接處，通常需要補淚滴，以去除連接處的直角，加大連接面。1．執(zhí)行“工具”→“滴淚”菜單命令，即可執(zhí)行補淚滴命令，系統(tǒng)彈出“Teardrop（淚滴選項）”對話框，如圖所示。（1）“工作模式”選項組（2）“對象”選項組（3）“選項”選項組2．單擊“確定”按鈕即可完成設(shè)置對象的淚滴添加操作，補淚滴前后焊盤與導(dǎo)線連接的變化如圖所示。3．按照此種方法，用戶還可以對某一個元件的所有焊盤和過孔，或者某一個特定網(wǎng)絡(luò)的焊盤和過孔進行添加淚滴操作。5.15操作實例一般來講，對電路板進行布線有三種方法：l自動布線。l半自動布線。l手工布線。

5.15.1自動布線自動布線相對比較簡單，其具體操作步驟如下。

“Situs布線策略”對話框

布線結(jié)果電路圖布線結(jié)果5.15.2半自動