Altium-Designer-PCB布局布线及规则设置

创建PCB文件

•通过菜单或工程面板创建

–在工程面板中，右键单击工程

- Add New to Project - PCB

–新建的文件并不直接在硬盘中创建，需要保存

–这样创建的PCB文档，不包含图纸边框和标题栏

•通过文件面板（File Panel）中的向导创建

–在文件面板中的“New From Template”区域（可能需要收起上面的其它区域才看得到）中，单击“PCB Board Wizard...”

–在接下来的几个页面中，依次设置：

•单位，英制或公制

•图纸类型，自定义或预定义的纸张大小以及一些专用的板卡模板

•自定义图纸尺寸，如果在图纸类中选择了自定义，则需要自行设置图纸尺寸和一些相关信息

•信号层（顶、底和内层布线层）数量和内电层数量，一般为偶数

•过孔形式

•主要器件类型（贴片或穿孔）和器件是否分布在PCB的两面

•最小线宽、安全间距、最小过孔直径和孔径

•一般采用第一种方法创建PCB文件即可

编辑环境

•在PCB图纸中

–缩放、图纸拖动与原理图中一样操作

–选择操作与原理图中一样，但是因为PCB有多个工作层，如果在点选的位置上，有多个层的元素，AD会弹出一个带有缩略图的列表框询问具体需要点选的元素

–选择相似对象（“Find Similar Objects”）和PCB检视器（“PCB Inspector”）的使用与在原理图中一样，也可以用于批量更改元件属性

–拖动元件时， “Space”和“Shift+Space”与原理图中一样，可用于元件的旋转，但是“X”和“Y”键不可再用于元件镜像翻转

选项

•图层显示选项（快捷键“L”），层和颜色标签

•图纸选项

–与PCB库文件中的图纸选项类似，不再赘述

–在编辑PCB文件时，要善于使用“G”键，实时地改变栅格大小，便于定位

•板层（电气层）设定

规则

•PCB规则

–是PCB设计中至关重要的一个环节；保证PCB符合电气要求、机械加工（精度）要求；为自动布局、布线和部分手动布局、布线操作提供依据

–为规则检查提供依据，PCB编辑期间，AD会实时地进行一些规则检查，违规的地方会作标记（亮绿色），也可通过“T - D - R”进行全面的批量规则检查

•PCB规则分类

•Electrical（电气规则）：安全间距、线网连接等 •Routing（布线）：线宽、过孔形状尺寸、布线拓扑、布线层、封装出线等

•SMT（表面贴装（贴片））：贴片元件焊盘的一些要求

•Mask（掩膜）：阻焊和焊膏的扩展

•Plane（内电层和铺铜）：内电层和铺铜与焊盘的连接方式 •Testpoint（测试点） •Manufacturing（加工）：孔、焊盘、丝印和阻焊的尺寸及相关关系

•HighSpeed（高速信号）：串扰、线长、配长、过孔数量等与高速信号相关的

•Placement（放置）：元件放置和元件间距等 •SignalIntegrity（信号完整新）：走线阻抗及高速信号的过冲、摆率等

–同一类规则下可以包含（新建）多个规则，并为每个规则设置不同的适用范围和优先级，以根据具体需求实现灵活多样的规则

•常用规则设置（以“DataAcq51”工程为例）

–Electrical - Clearance

–Electrical - Clearance

•添加一条新规则，设置GND和AGND与任何其它网络的元素之间的最小间距为0.25mm

–Routing - Width

•同样设置两个规则。添加新规则，适用于“+5V0D”和“+5V0A”，最小线宽定为0.35mm

–Routing - Routing Via Style

•设定过孔直径0.5~1.0mm，孔径0.3mm~0.6mm

–Manufacturing - HoleSize

•常用规则设置（以“DataAcq51”工程为例）

–Minimum SolderMask Sliver，最小阻焊桥，可设为0.01mm

–Silkscreen Over Component Pads，丝印与元件焊盘间距，可设为0.01mm

–Silk To Silk Clearance，丝印间距，可设为0.01mm

•还有其它一些较常用的规则，将在后面的课中具体讲到 –铺铜与焊盘、过孔的连接

–内电层与焊盘、过孔的连接或间距

–高速信号线的长度、配长 –微带线与带状线的阻抗

–走线过孔的数量、焊盘下的过孔

绘制外形

•PCB文件中的绘图工具与PCB库文件中的一样，不再赘述

•定义PCB的外形

–两种方法：

•使用菜单快捷键“D - S - R”（Redefine Board Shape），可绘制边框的外形（绘制过程中可按“Space”更改出线方向，按“Shift+Space”更改线型）绘制至最后一边时可单击右键结束，AD会自动完成最后一边

•在Keepout层使用绘图工具绘制任意形状的封闭线条，选中它们，然后使用菜单快捷键“D - S - D”（Define From Selected Objects），AD会根据选中的线条形状定义PCB外形

–目前大多数PCB板加工厂仍然使用Keepout层线条定义PCB外形，因此在用上述第一种方式绘制外形后，还应在Keepout层绘制同样的线条，推荐采用第二种方式绘制外形

–需要在PCB中切除部分，可使用菜单快捷键“D - S - C”（Define Board Cutout）

–绘制完成后，可重新定义原点位置，“E - O - S”，一般可定义在板子左下角、某个定位孔处或板子中央

–PCB外形和原点位置可以在绘制PCB过程中随时更改

在“DataAcq51”工程中，将板子外形设置为100mm×100mm原点定在板子左下角

与原理图同步

•原理图与PCB同步工具

–可以将原理图中的更改导入到PCB中

•在原理图编辑环境中，菜单“D - U”

•在PCB编辑环境中，菜单“D - I”

•对于新建的PCB文件，即是将整个原理图的内容导入PCB

–或将PCB中的更改导入到原理图中

•在PCB编辑环境中，菜单“D - U”

–同步过程中如有错误，应检查后再次同步，常见错误有：

•封装错误

•封装库未引用

•封装中焊盘与元件引脚不配对

•元件标号重复

•等等

元件属性

•双击元件可编辑元件属性

布局

•布局

–同步完成后，元器件按照Room整齐摆放，在布线之前需要对元件布局

–布局和布线并不完全是两个分离的过程，往往在大概布局后就可以开始着手布线，在布线的过程中可以根据需要再调整部分元件的布局

–布局是PCB设计过程中的重要步骤，如果算上布线过程中对元件位置调整花去的时间，布局需要花去的时间和精力有时并不比布线过程花去的少

–良好的元件布局

•可以使后续的布线工作更加简单，布线更简洁明了，可以说，布局在极大程度上决定了后面布线的成败和优劣

•可以使整个PCB具有更好的信号完整性和高频稳定性

•使得PCB面积更小

–布局时应结合原理图中功能单元的区分和信号的流向，结合原理图中的具体电路连接

–自动布局的效果往往远远不及手工布局，不推荐使用

–规则中，一个Room中的元件是必须放置在Room中的，所以在手工布局前

•可将所有Room拖动（会连带room中的元件）到PCB中

•将room的大小拖放到比PCB稍稍大一些

•可在图层显示选项中（“L”），将room设置为隐藏

–如果觉得丝印层字符过大，可以使用“Find Similar Objects”（在对象上单击右键）工具和PCB检视器（PCB Inspector）批量修改

–根据电路结构，思考元件的大概布置，并粗略布局（以“DataAcq51”为例）

•四个通道的信号调理和ADC电路可以上下并排放置在PCB左侧

•MCU电源和串口可以放置在PCB右侧

•100nF的电源去耦电容需要与芯片电源引脚尽量靠近，可以放置在电源引脚正下方的Bottom层

•信号主要通过顶层布线，电源主要通过底层布线，注意模拟部分和数字部分布置分开

–多通道的设计中，可以先只对一个通道的元件进行布局，然后通过Room格式复制功能将布局复制到所有其它通道中

•Room格式复制功能

•调整接插件位置，并重新定义PCB外形

布线

•布线工具

–交互式布线（“P - T”），普通的交互式布线

–交互式差分对布线（“P - I”），布置差分信号的线对

–交互式多重布线（“P - M”），布置多个相邻的线，选中欲引出线的多个元素后使用该工具

•交互式布线的相关设置 –系统设定中的 PCB

- Interactive Routing

•布线

–在大多数最后大面积铺地的PCB中，布线时，可以不用布置地线

–同样地，多通道中，只需要先布通一个通道，然后使用room格式复制功能将布线复制到其它通道中

–在从焊盘引出导线时，出线方向应先顺着焊盘延伸方向

–实时规则检查会在PCB上打一些标记，按“T - M”可隐藏这些标记

–如布线需要穿越板层，可以放置过孔“P - V”

–布线过程中

•按数字键区“+”、“-”键可以更改工作层，并自动添加过孔

•按“Tab”键可设置线宽、过孔尺寸，布线方式等属性

•按“Space”键可更改出线方向

•按“Ctrl + Space”可更改线型，在下列5种方式中切换

–45度直线拐角

–45度弧线拐角

–90度直线拐角

–90度弧线拐角

–任意角度直线

•按“·”键（主键盘区数字1键左侧），有更多功能的菜单

•布线完成的PCB

–除地以外

–图中隐藏了丝印层

•元件封装修改

–有时候需要对元件封装内的一些元素进行修改，可去掉元件属性中的“Lock Primitives”后编辑封装内的元素

–例如“DateAcq.PcbDoc”中右上角的电源插座的焊盘，采用了较古老的多焊盘重叠的方法定义槽形孔，可将其修改

•双击该封装，去掉属性中“Lock Primitives”处的勾选

•删除封装中名为“J1-1A”、“J1-1B”、“J1-2A”、“J1-2B”、“J1-3A”、“J1-3B”的附属焊盘（隐藏在“J1-1”、“J1-2”、“J1-3”中）

•依次双击余下的三个焊盘，更改其属性，变为槽形孔