軟件版本：Altium Designer 14

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PCB設計基礎知識

PCB面板

在PCB設計中，最重要的一個面板就是“PCB面板”。該面板的功能主要是對電路板中的各個對象進行精確定位，并以特定的效果顯示出來。該面板還可以對各種對象（如網絡、規則及元件封裝等）的屬性進行設置。總體來說，通過該面板可以對整個電路板進行全局的觀察及修改，其功能非常強大。下圖是一個例子：

PCB面板的按鈕

PCB面板中有3個按鈕，主要用于視圖顯示的操作，功能分別如下：

• 應用：單擊此按鈕，可恢復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個選項，功能分別如下：

• Normal：正常選項，表示在顯示對象時，正常顯示其他未選中的對象；
• Mask：遮擋選項，表示在顯示對象時，遮擋其他未被選中的對象；
• Dim：變暗選項，表示在顯示對象時，按比例降低亮度顯示未被選中的對象。

PCB面板的其他幾個功能，會在下文分別講述。

電路板物理結構及編輯環境參數設置

對于手動生成的PCB，在進行PCB的設計前，必須對電路板的各種屬性進行詳細的設置，主要包括板型的設置、PCB圖紙的設置、電路板層的設置、層的顯示設置、顏色的設置、布線框的設置、PCB系統參數的設置及PCB設計工具欄的設置等。

電路板的物理邊框

電路板的物理邊界即為PCB的實際大小和形狀，板型的設置是在“Mechanical 1（機械層1）”上進行的。關于電路板的分層在下文中有詳細介紹：

邊線框的設置：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。

當放置的線組成了一個封閉的邊框時，就可以結束邊框的繪制了。

板形的修改

對邊框線的設置主要是為了給制板商提供加工電路板形狀的依據。也可以在設計時直接修改板形，即在工作窗口中可直接看到自己設計的電路板的外觀形狀，然后對板形進行修改。

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

電路板圖紙的設置

與原理圖一樣，用戶也可以對電路板圖紙進行設置，默認狀態下的圖紙是不可見的。

電路板圖紙的設置：設計->板參數選項，右鍵->選項->板參數選項。

圖紙位置選項組是用于設置PCB圖紙的，從上到下依次可對圖紙在X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、圖紙的鎖定狀態進行設置。

電路板層的設置

PCB一般包括很多層，不同的層包含不同的設計信息。制板商通常會將各層分開制作，然后經過壓制、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）：也稱為內部電源與地線層，也屬于銅箔層，用于建立電源和地線網絡。如Internal Layer；
• Mechanical Layers（機械層）：用于描述電路板機械結構、標注及加工等生產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）：用于保護銅線，也可以防止焊接錯誤。如Top Paste（頂層錫膏防護層）、Bottom Paste（底層錫膏防護層）、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號、文字和符號，以標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置：設計->板層顏色；右鍵->選項->板層顏色。

常見層數不同的電路板：

• 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，不過要同時使用兩面的布線就必須在兩面之間有適當的電路連接操行，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，它可以與兩面的導線相連接。在雙層板中通常不區分元件面和焊接面；
• 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層板的基礎上增加了兩層Mid Layer。

電路板層的層數設置：設計->層疊管理，右鍵->選項->層疊管理。

默認為雙層板，可在Presets中選擇預設的最佳設置。

PCB布線區的設置

對布線區進行設置的主要目標是為自動布局和自動布線做準備。

PCB禁止布線區設置：放置->禁止布線->路徑。需要注意的是：只能在Keep-Out Layer層中進行操作；其次所繪制的路徑必須是一個封閉的邊界。

PCB文件中導入原理圖網絡表

網絡表是原理圖和PCB圖之間的聯系紐帶，原理圖與PCB圖之間的信息可以通過在相應的PCB文件中導入網絡表的方式完成同步。再執行導入網絡表的操作之前，需要在PCB設計環境中裝載元件的封裝庫及對同步比較器的比較規則進行設置。

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裝載過了。如果只是.SCHLIB的話，這里就需要將對應的.PCBLIB進行安裝。

設置同步比較規則

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，實現這個目標的最終方法是用同步器來實現的。

同步器的工作原理就是檢查當前的原理圖文件和PCB文件，得出它們各自的網絡報表并進行比較，比較得出的不同的網絡信息將作為更新信息，然后根據更新信息便可以完成原理圖設計與PCB設計的同步。同步比較規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，同步比較規則的設置至關重要。

同步比較規則的設置：工程->工程參數->Comparator。

一般情況下，還是選擇默認的同步比較規則。

導入網絡報表

導入網絡報表的一般步驟：

• 打開對應的.SchDoc（原理圖文件）和.PcbDoc（PCB文件）文件，使兩個文件都處于打開的狀態；
• 在原理圖文件中，設計->Update PCB Document ....PcbDoc->生效更改，執行合法性校驗；
• 驗證完能在PCB上執行所有的更新操作（每一項的檢測一欄都是√標記），->執行更改，確認無誤。

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

這個錯誤的意思就是，沒有找到SOP-16對應的封裝。原因很可能是，之前導入的元件庫為.SCHLIB，沒有對應的.PCBLIB文件；或者之前導入的.INTLIB中，缺失了這個SOP-16的封裝。

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

這個對話框在上文【AD】Altium Designer 原理圖的繪制?設置元件屬性中也講過，這次主要設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的封裝名SOP-16，如果元件庫中已經有這個名稱的封裝，就會自動選擇出來；如果沒有，就只能自己手動從庫路徑中去加載了。關于元件封裝庫的繪制，會在后面的文章中涉及到。

需要注意的是：導入網絡表時，原理圖中的元件并不直接導入到用戶繪制的布線區內，而是位于布線區外。

需要通過隨后的布局操作，才將元件布置到布線區內。

原理圖與PCB圖的自動更新

第一次執行導入網絡報表操作時，完成上述操作即可完成原理圖與PCB圖之間的同步更新。如果導入網絡表后又對原理圖或者PCB圖進行了修改，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：

• 設計->Update Schematic in ....PrjPCB（PCB圖的修改更新到原理圖）；
• 設計->Import Changes From ....PrjPCB（原理圖的修改更新到PCB圖）。

需要注意的是：兩個操作都是在PCB文件中，而不是原理圖文件。

飛線的顯示

網絡表信息導入到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。

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PCB的布局設計

元件的布局是指將網絡表中的所有元件放置到PCB板上，是PCB設計的關鍵一步。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；同時設計者在布局時還要考慮電路的機械結構、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布局和手動布局兩種，建議手動布局，除非是那種就很少很少的元件（低于20個），否則就安安心心地手動布局吧。

元件的自動布局

自定布局方式

元件的自動布局：工具->器件布局。

Altium Designer提供了強大的PCB自動布局的功能，包括：

• 按照Room排列：用于在指定的空間內部排列元件。單擊該命令后，在要排列元件的空間區域內單擊，元件即自動排列在該空間內部；
• 在矩形區域排列：用于將選中的元件排列到矩形區域內。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域內單擊，確定矩形區域的一角，拖動光標，至矩形區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，即選擇一個基準元件，當周圍元件與基準元件存在重疊的情況時，則以基準元件為中心向四周推擠其它的元件。

自動布局約束參數

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

自動布局參數設置：設計->規則->Placement。

在Placement標簽下，分為6種規則：

• Room Definition：空間定義規則。可以在PCB板上定義一個元件布局區域（Room），在這塊Room中可以設置成不允許出現元件，或者設置成某些元件必須在這款區域；
• Component Clearance：元件間距限制規則。用于設置元件間距最小的水平和垂直間距；
• Component Orientations：元件布局方向規則。用于設置PCB板上元件允許旋轉的角度；
• Permitted Layers：電路板工作層設置規則。用于設置PCB上允許放置元件的工作層；
• Nets To Ignore：網絡忽略規則。用于設置在采用成群的放置項方式執行元件自動布局時需要忽略布局的網絡；
• Hight：高度規則。用于定義元件的高度。

元件的手動布局

手動布局方式

手動布局的方式就很簡單了，自己動手，豐衣足食。就是將各個元件一個一個選中移動就行了。但這也并不代表著毫無頭緒地移動，下面基本都是經驗之談了。首先建議按照模塊來進行移動。比如：

這里有一個HX711稱重檢測電路，那么我們就將這一個模塊的內容在PCB上移動到一個地方去：

在圖中就是白色框內的內容，先將每個模塊的那個部分聚在一起擺放。

而圖中的紅色框內的內容，下面的紅框是PCB的縮略圖顯示窗口，可以通過鼠標對工作區域的PCB圖進行快速移動，以及對視圖放大縮小的操作。

上面的紅框是對每個對象的信息描述，注意此時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，設置層為Bottom Layer，這個時候發現沒有確認鍵了！并且惡心的是，該對話框無法選中、無法移動、無法縮小！這是因為Altium Designer的適用的機型對屏幕分辨率有比較高的要求，絕大多數筆記本的分辨率都是不太支持的，會出現這個問題。

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

導入網絡表時，原理圖中的元件并不直接導入到用戶繪制的布線區內，而是水平擺放于布線區外。這里免不了圖紙的水平、垂直方向的移動，這里介紹一下滾輪操作：

• 向上、下滾動滾輪：向上、下平移圖紙；
• 按住shift，同時向上、下滾動滾輪：向左、右平移圖紙；
• 按住ctrl，同時向上、下滾動滾輪：放大、縮小圖紙。

但是單純的手動布局不夠精細，不能很整齊地擺放好元件。為此PCB編輯器提供了專門的操作來幫助我們。

元件說明文字的調整

對元件說明文字進行調整，除了單純手動拖動外，還可以通過菜單命令完成。

元件說明文字的調整：編輯->對齊->對齊器件文本。

元件間距的調整

元件間距的調整主要包括水平和垂直兩個方向上的間距調整。

元件間距的調整：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，然后會以最左側和最右側（或最上側和最下側）的元件為基準，中間的所有元件均勻分布。如果元件的間距小于安全間距，會自動做出調整。

其他操作

移動元件到格點處：編輯->對齊->移動所有器件原點到柵格上。

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。

網絡密度分析

網絡密度分析是利用Altium Designer提供的密度分析工具，對當前PCB文件的元件放置以及連接情況進行分析。密度分析會生成一個密度指示圖，在圖中綠色的部分表示網絡密度較低的區域，元件越密集、連線越多的區域顏色就會呈現一定的變化趨勢，紅色代表網絡密度較高的區域。

網絡密度分析：工具->密度圖。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的【AD】Altium Designer PCB文件的绘制（上篇：PCB基础和布局）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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