在Altium Designer中创建并配置PCB文档 |
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上级页面： Altium Designer设计演示教程 创建一个新PCB在将设计由原理图编辑器转移至PCB编辑器前，您需要创建一个空白PCB，对其进行命名并将其保存为项目的一部分。 将空白PCB添加到项目中并进行保存，然后对项目进行本地保存。 向项目添加一个新电路板Expand折叠您可以通过Projects面板的右键单击菜单，向项目添加一个新PCB。选择Add New to Project » PCB命令。 向您的项目添加一个新PCB。 Add a new PCB to your project. PCB将以Source Document形式出现在以上大图所示Projects面板中。在Projects面板中右键单击PCB图标，以选择Save As command并将其命名为Multivibrator。请注意，您无需在Save As对话框中输入文件扩展名；文件扩展名将自动附加。 添加PCB后，将导致项目发生变化；因此，请本地保存项目（在Projects面板中右键单击项目文件名称，并选择Save）。 配置Board Shape和Location在将设计从原理图编辑器中转出前，需要对该空白电路板的多项属性进行更改，包括： 任务 过程 设置原点 PCB编辑器有两个原点：即，位于设计空间左下角的Absolute Origin和用于确定当前设计空间位置的用户自定义Relative Origin——Status Bar中所示坐标是相对于该原点的坐标。通常将Relative Origin设置在电路板形状的左下角。选择Edit » Origin » Set命令，以设置Relative Origin；使用Edit » Origin » Reset命令将其重新设置为Absolute Origin。 将单位设置为Imperial或Metric 当前设计空间的X/Y位置和Grid将沿编辑器的底部显示在Status Bar。在本教程中，将使用公制单位。如需切换单位，请在键盘上按Q键，在Imperial与Metric单位之间进行切换，或者从菜单中选择View » Toggle Units命令。 选择一个合适的捕捉栅格 您可能已经注意到了，当前捕捉格栅的单位为5密尔（或0.127毫米，将默认英制捕捉格栅转换为公制单位）。如需在任何时候切换捕捉栅格，请按G键，以显示Snap Grid菜单，并在该菜单中，选择英制或公制数值。请注意菜单中现实的快捷键：使用快捷键Ctrl+Shift+G，打开Snap Grid对话框，以便输入某个特定数值。还可以使用快捷键Ctrl+G，打开Cartesian Grid Editor对话框，并在该对话框中将栅格由点改为线，以及更改栅格颜色。稍后，我们将在教程的后半段，更加详细地讨论栅格相关内容。 重新定义电路板形状 电路板形状由包含栅格的黑色区域显示。新电路板的默认尺寸为6×4英寸；本教程中电路板尺寸为30毫米×30毫米。电路板新形状的定义过程详见下文。 进行层的配置 除您进行布线的铜质电路层或电气层外，还有通用机械层和多用途层（例如，元件覆盖层（丝印层）、阻焊层、助焊层等）。电气层和其他各层均将简要配置。 在任何时候按Ctrl+PgDn键，均将显示整个电路板。 使用以下方式，进行缩小/放大： PgUp / PgDn Ctrl+Mouse Wheel Ctrl+Right-click, Hold&Drag 设置原点和栅格Expand折叠 软件中使用了两个原点：即，位于设计空间左下角的Absolute Origin和用于确定当前设计空间位置的用户自定义Relative Origin。设置原点前，将当前电路板形状的左下角不断放大，直至您能够看清栅格。为此，请将光标放在电路板左下角上方，并按PgUp键，直至下图所示Coarse和Fine栅格可见。如需设置Relative Origin，请选择Edit » Origin » Set，然后将光标放在电路板形状的左下角，并左键单击将其定位。 选择命令，将光标放在电路板形状的左下角（第一张图），然后单击以定义原点（第二张图）。 下一步是如上表所述，选择一个合适的捕捉栅格。在设计过程中，经常需要更改栅格；例如，您可以在元件布置过程中使用粗栅格，而在布线时使用细栅格。在本教程中，您将使用一个Metric栅格。按Ctrl+Shift+G键，打开Snap Grid对话框并输入5毫米，然后单击OK关闭对话框。 在输入数值过程中输入单位时，您也已指示软件切换为Metric栅格；您可以在Status Bar中对此进行检查。 编辑电路板形状Expand折叠 电路板形状默认尺寸为6×4英寸；在本教程中，您需要将电路板尺寸更改为30毫米×30毫米。 如需通过缩放显示整个电路板，请从主菜单选择View » Fit Board（Ctrl+PgDn）。 电路板将完全填满PCB编辑器。如需调整尺寸，您需要能够看到电路板的边缘，使用Ctrl+Mouse Wheel再放大一点，或者按PgDn键。 下一步是更改电路板形状。请在Board Planning Mode下完成上述更改。从主菜单中选择View » Board Planning进行更改（快捷键：1）。显示内容将发生变化；此时，电路板区域将显示为绿色。此时，您需要重新定义电路板形状（再次绘图），或者编辑现有电路板形状。对简单的正方形或矩形而言，编辑现有电路板形状将更加高效。为此，请从菜单中选择Design » Edit Board Shape。请注意，您必须在Board Planning Mode下，方可使用该命令。 就本设计而言，编辑现有形状将更加高效。这些命令仅在Board Planning Mode下可用。 如下文动画所示，编辑手柄将出现在每个转角以及每个边缘的中心处。 请注意，单击编辑手柄或形状边缘以外的任何位置将从电路板形状编辑模式中退出。 进行上述操作旨在重新调整电路板形状尺寸，以创建一个30毫米×30毫米的电路板，并且Fine可见栅格为5毫米；可将上述说明作为指南。此时，您可以：向下滑动上边缘并将右边缘向左滑动，以创建合适的尺寸；或者将三个转角移入，而将一个转角留在处于当前位置的原点处。 如需向下滑动上边缘，请将光标放在边缘上方（而不是手柄上方）。当光标变为一个双头箭头时，单击并按住，然后将边缘拖动到新位置，以确保Status Bar上的Y光标位置为30毫米，如下文动画所示。重复上述过程，将右侧边缘移入，并在Status Bar上的X光标位置为30毫米时将其固定。 重新调整电路板形状时，请将Status Bar左下角的当前位置信息作为指南。当尺寸调整光标位于图示位置时，参考Status Bar上的位置信息，拖动上边缘和右边缘，以将电路板尺寸调整为30毫米×30毫米。 单击设计空间其他位置，退出电路板形状编辑模式。 按快捷键2，以切换回2D Layout Mode。 此时，电路板形状已完成定义，您可以将栅格设置为适合元件布置的数值了（例如，1毫米）。稍后，我们将详细讨论栅格相关内容。 本地保存电路板。► 了解有关Defining the Board Shape的更多信息 电路板尺寸已完成定义，且已完成单位、原点和栅格的设置。稍后，我们将对所需层进行配置。 定义非矩形电路板形状时，最好在禁止布线层上放置一系列线路（和曲线电路板所需弧线）。除用作放置和布线屏蔽层外，还可以选择这些线路和弧线（Edit » Select » All on Layer），并使用Selected Objects命令的Design » Board Shape » Define Board Shape，创建电路板形状。 ► 了解有关Defining the Board Shape的更多信息 配置默认值当您将一个对象放入PCB编辑器设计空间时，软件将根据以下内容定义对象的形状和属性： 使用的设计规则——如果有适用于该对象的规则，则应根据该规则定义属性对象。例如，当您在进行交互式布线过程中更改层时，软件将自动添加一个取自相关Routing Via Style设计规则的尺寸和孔尺寸属性的过孔。 默认设置——如果没有相关设计规则或者设计规则不适用，则应按照Preferences对话框PCB Editor – Defaults页面中配置的默认设置，定义对象的属性。例如，如果您运行Place » Via命令时，软件并不知晓该过孔是否为网络的一部分，则其将以默认尺寸显示一个过孔。设置Designator和Comment默认值Expand折叠 如需配置标号和注释字符串的默认设置，请选择Tools » Preferences，以打开Preferences对话框，然后打开PCB Editor – Defaults页面。 在Primitive List中选择Designator；将显示默认Properties。请确认： Autoposition选项已设置为Left-Above for the Designator。这是元件旋转时保持该字符串的默认位置。在设计过程中，该字符串可以在任何时候以交互方式重新定位。 Font Type已设置为TrueType，且Font已设置为Arial。笔画字体是软件可以生成的Gerber友好型形状。TrueType可以访问PC上的所有字体，但是如果要在没有安装字体的PC上打开电路板，则必须将字体嵌入PCB文件中（Preferences对话框PCB Editor – True Type Fonts页面中进行配置）。 在本教程中，Text Height已设置为1.5毫米。 在Primitive List中选择Comment，并确认： Autoposition选项已设置为Left-Below。 Font Type已设置为TrueType，且Font已设置为Arial。 在本教程中，Text Height已设置为1.5毫米。 Comment可见性已设置为隐藏（）。这是一个常用默认值；在设计过程中，可根据需要选择性显示元件的Comment字符串。 单击OK以保存更改，并关闭对话框。 设计转移 主页面：原理图与PCB之间设计更改的管理 设计可以在原理图编辑器与PCB编辑器之间直接转移；未创建任何中间网络列表文件。从原理图编辑器，选择Design » Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc，或者从PCB编辑器，选择Design » Import Changes from Multivibrator.PrjPcb。 当您运行任意上述命令时，将创建一组具有以下功能的Engineering Change Orders： 列出设计中使用的所有元件，以及每个元件需要的封装。当执行ECO时，软件将尝试定位每个封装，并将其分别放入PCB设计空间。如果封装不可用，则将发生错误。在本教程中，所有元件均已从Manufacturer Part Search面板中获得了已连接的Workspace，因此软件可以参考Workspace并检索每个封装。 将创建一个包含所有网络（已连接元件引脚）的列表。当执行ECO时，软件将把每个网络均添加到PCB中，然后尝试添加属于每个网络的引脚。如果无法添加引脚，则将发生错误；这种情况最常发生在未找到封装或封装上的焊盘未映射到符号上的引脚时。然后，转移网络和元件类等其他设计数据。 ECO执行完毕后，元件将被立即放在电路板形状外侧并创建网络。请注意，默认Designator（和）Comment字体已发生变化。 在将原理图信息转移到新的空白PCB前，原理图符号和PCB封装的所有相关元件库均须可用。由于所有元件均从Manufacturer Part Search得到其封装，并从已连接Workspace放置，因此本教程所需封装均已可用。 将设计从原理图输入转移至PCB布局Expand折叠 将原理图文档Multivibrator.SchDoc变为活动文档。从Schematic编辑器菜单选择Design » Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc，以打开Engineering Change Order对话框。 为每一项需要对PCB做出的更改，创建ECO，以确保其与原理图匹配。 单击Validate Changes。如果所有更改均已完成验证，则对话框Status – Check栏中的每项更改附近均将出现一个绿色对号。如果未完成更改验证，则需关闭对话框，检查Messages面板并解决所有错误。 如果所有更改均已完成验证，则单击Execute Changes，将更改发送给PCB编辑器。每完成一项更改，对话框Status – Done栏中即将出现一个对号。 当完成所有更改时，PCB将在Engineering Change Order对话框后方打开；单击关闭对话框。元件已放在电路板外侧，且可随时放在电路板上。在开始元件放置过程前，还有很多步骤（例如，配置放置栅格、层和设计规则等）需要完成。 您可以通过单击Report Changes按钮，创建一份ECO报告。 层显示配置当所有ECO均已完成后，元件和网络将立即出现在电路板轮廓右侧的PCB设计空间中，如上图所示。在将元件定位到电路板上时，您需要配置某些PCB设计空间和电路板设置（例如，层、栅格和设计规则）。 电路板视图为俯视图——即，从上方沿Z轴看向电路板。PCB编辑器为分层设计环境；在制造电路板时，您放在信号层上的对象将变为铜质，您放在Overlay层上的字符串将丝印到电路板表面，而您放在机械层上的说明将变为装配图纸上的说明。 设计电路板时，您需要向下查看该叠层，在电路板顶部和底部放置元件（顶层/底层），并在您建立设计时在铜质电路层、覆盖层、掩膜层和机械层上放置其他设计对象。 设计电路板时，您需要向下查看叠层；将光标悬停在图像上，即可看到在Z轴上延伸的同一个电路板的三维图像。 除了用于制作电路板的各层（包括：信号层、电源层、掩膜层和丝印层）外，PCB Editor还支持许多其他非电气层。这些层通常按以下方式进行分组： Electrical Layers——包括32个信号层和16个内部电源层。 Component Layers——用于元件设计的层（包括Overlay（丝印）、Solder和Paste层）。如果一个对象被放置在库编辑器中各层的某个元件封装中，则当元件从电路板的顶面翻转到底面时，所有在Component层上检测到的对象都会翻转到其各自的伙伴Component层上。这包括用户定义的Component Layer Pairs（成对机械层）上的对象。 Mechanical Layers——软件支持用于设计任务（例如，尺寸、制造细节、装配说明等）的无限制通用机械层。必要时，可以选择性地将上述各层包含到图纸和Gerber输出生成中。机械层也可以进行配对；当其进行配对时，其功能类似于Component Layers。成对的Component Layers用于三维体放置、胶点和边缘连接器的选择性镀金等任务。 Other Layers——包括禁止布线层（用于定义适用于所有铜质电路层的禁止布线），多层（用于存在于所有信号层的对象，例如焊盘和过孔），Drill Drawing层（用于放置钻孔信息，例如钻孔表），以及Drill Guide层（用于显示指示钻孔位置和尺寸的标记）。The copper layers are added and removed from the design in the Layer Stack, which is discussed shortly. All other layers are enabled and configured in the View Configuration panel. 请在Layer Stack（我们将在稍后进行讨论）中，向设计添加或清除铜质电路层。请在View Configuration面板中，启用和配置所有其他层。 显示Layers – View Configuration面板页面：View Configuration 请在View Configuration面板中，配置所有层的显示属性。如需打开面板，请： 单击应用程序窗口右下角的按钮，然后从菜单中选择View Configuration，或者 选择View » Panels » View Configuration菜单入口，或者 按快捷键L，或者 单击设计空间左下角的当前层颜色图标。View Configuration面板的两个标签 除层显示状态和颜色设置外，还可以通过View Configuration面板访问其他显示设置，包括： System Colors的颜色和可见性（例如，Selection颜色），或者Connection Lines是否可见。 各类型对象如何显示（实心或草图）及其透明度（Object Visibility部分）。 各种视图选项，例如是否将显示Origin Marker、Pad Net名称和Pad Numbers（Additional Options部分）。 对象被调暗或遮蔽时显示的渐隐量（Mask and Dim Settings部分）。 Layer Sets的创建，提供一种使用控制件快速切换当前可见图层的方法（Layers部分）。 View Configurations的创建和选择，用于预先配置所有图层属性，例如颜色、可见性、对象透明度等（General Settings部分）。 层提示 当前已启用层在PCB设计空间的底部显示为一系列标签。右键单击一个标签，以访问经常使用的层显示命令。 在复杂设计中，仅显示当前正在操作的层是有帮助的；这被称为Single Layer Mode。如需在单层模式中切换显示，请按快捷键Shift+S。请在Preferences对话框的PCB Editor – Board Insight Display页面中，配置Available Single Layer Mode。每按一次Shift+S，均将循环至下一个启用的单层模式。 切换活动层时： 单击设计空间底部的层标签，或者 按数字键+或-，以循环显示所有层，或者 按数字键*，以循环显示信号层，或者 使用快捷键Ctrl+Shift+Mouse Wheel。 Layer Visibility的配置Expand折叠 打开View Configuration面板。 在 Layers and Colors 标签中，确认Top Layer和Bottom Layer信号层可见。 请通过此面板，控制掩膜层和丝印层，以及DRC和栅格等系统层的显示。 为了降低元件放置和布线过程中的“杂乱”感，请禁止显示Component Layer Pairs（Overlay层以外）、Mechanical Layers和Drill Guide and Drill Drawing层。 切换至View Options标签。 确认Pad Nets和Pad Numbers选项已启用。 Physical Layers和Layer Stack Manager主页面：定义Layer Stack PCB层堆栈的定义是印制电路板成功设计的一个关键环节。许多现代PCB的布线不再仅仅依靠一系列简单的铜质连接传递电能，而是被设计为一系列的电路元件，或传输线。 在设计现代高速印制电路板时，还需要考虑许多其他设计因素，包括：层对、过孔设计、潜在背钻要求、刚性/柔性要求、铜平衡、层堆栈对称性和材料符合性等。 请在Layer Stack Manager中配置上述层堆栈要求；选择Design » Layer Stack Manager，将其打开。 Layer Stack Manager将在与原理图、PCB和其他文档类型相同的文档视图中打开。 在对电路板进行操作时，可以将Layer Stack Manager（LSM）保持打开，以确保可在电路板与LSM之间进行切换。支持所有View功能（例如，分割屏幕或在一个单独显示器上打开）。 在PCB中反映更改前，必须在Layer Stack Manager中进行Save。Layer Stack Manager用于： 添加、删除和排列信号层、电源层和介电层。 从Materials Library中选择Material属性，或者进行手动配置。 向Layer Stack添加附加用户自定义字段。 配置允许的Via Types，以定义各Via Type将跨越的各层。 当使用受控阻抗布线时，配置Impedance轮廓。 配置高级功能（包括，刚性-柔性设计、印刷电子技术和背钻）。在本教程中，PCB采用简单设计，因此既可以作为单面电路板进行布线，亦可以作为带通孔的双面电路板进行布线。在下图中，每层所用Material均已被选用。 请在Layer Stack Manager中定义物理层的属性。如需配置允许的过孔类型，请单击Layer Stack Manager底部的Via Types标签。 配置电路板层堆栈Expand折叠 打开Layer Stack Manager——从主菜单选择Design » Layer Stack Manager。对于新电路板，默认堆栈包括：一个介电芯、两个铜质电路层以及顶层和底层阻焊层（覆盖）和覆盖层（丝印层），如上图所示。 如需简化层管理，请确保在Properties面板启用Stack Symmetry选项（如上图所示）。启用该选项后，以中间介电层为中心，在匹配对中添加层。 如需将某种材料用于特定层（或者如果已启用对称，层对），请单击所需层的Material单元，以打开Select Material对话框（如上图所示）。 参考上图，为以下各层选择合适的材料：Solder Mask、Signal和Core层。请注意，选择Core层时，旨在确保成品电路板能够获得合适的厚度。还可将数值直接输入Layer Stack Manager。 单击Layer Stack Manager底部的Via Types标签，并确认有一个定义的Thru类型的过孔。 当您完成层堆栈选项的探索时，请保存叠层（File » Save to PCB），然后右键单击Layer Stack Manager标签并关闭Stackup。 Layer Stack Manager支持Undo/Redo；使用Ctrl+Z键，取消之前的更改并使用Ctrl+Z键，进行重做。 Grid配置下一步是选择一个适合元件放置和布线的栅格。将PCB设计空间中放置的所有对象放入当前捕捉栅格。 Imperial或Metric Grid？之前人们通常根据拟用于电路板的元件引脚间距和布线技术（即，需要的线路宽度以及线路之间需要的间距），选择栅格。基本理念是尽量增加线路和间距宽度，以降低制造成本并提高可靠性。当然，线路/间距的选择将最终取决于每项设计中能够实现的内容（即，元件的紧密程度），并且必须对布线进行封装，以恰当完成电路板的放置和布线。 随着时间的推移，元件及其引脚的尺寸会急剧缩小，且其引脚间距也将随之减小。元件尺寸和引脚间距已从主要以英制通孔引脚为准，转变为以公制表面贴装引脚为准。如果您发起一项新的电路板设计，则除非有可靠理由（例如，根据现有（英制）产品，设计替换电路板），否则您最好使用公制单位。为什么？因为老式英制元件引脚之间的空间较大。另一方面，小型贴装器件的测量结果采用公制单位——其需要高度精确，以确保制造/装配/功能产品能够正常可靠运行。此外，PCB编辑器可以很容易地处理连接非栅格引脚的布线，因此在公制电路板上使用英制元件并不繁琐。 合适的Grid Settings对于该简单演示电路等设计，实际栅格和设计规则设置应： 设置 数值 在哪里 Routing width 0.25 mm Routing Width 设计规则 Clearance 0.25 mm Electrical Clearance 设计规则 Board definition grid 5 mm Cartesian Grid Editor Component placement grid 1 mm Cartesian Grid Editor Routing grid 0.25 mm Cartesian Grid Editor Via size 1 mm Routing Via Style 设计规则 Via hole 0.6 mm Routing Via Style 设计规则虽然通过选择一个超细布线栅格，确保能够将布线有效地放置在任何位置可能非常诱人，但是这并不是一个好方法。为什么？因为将栅格设置为不超过线路+间距，旨在确保线路放置不会浪费潜在的布线空间（如果使用超细栅格，则可能出现该情况）。 选择View » Toggle Units（或者按快捷键Q），以在公制与英制之间切换设计空间单位。 激活对话框或面板后，按Ctrl+Q键，在该对话框或面板中切换所有测量结果的单位。 无论采取何种单位设置，当在对话框或面板中输入数值时，您可以包括单位，以强制使用该数值。 支持Multiple Grids Altium Designer允许同时定义多个捕捉栅格。该软件支持两种栅格类型：即，Cartesian栅格（传统垂直/水平栅格）和Polar栅格（圆形栅格）。 除定义栅格类型外，您还可以定义应用栅格的区域。请注意，即使其仅在电路板形状上方显示，Default栅格亦始终应用于整个设计空间。 由于一次最多使用一个栅格，因此栅格有优先级，用于确定重叠时哪个栅格应优先应用。还有控制件用于定义某个栅格是否适用于所有对象、是否仅适用于元件或者仅适用于非元件。 请在Properties面板的Grid Manager部分，创建和管理栅格。使用面板中的按钮，添加、编辑或删除一个栅格。在本教程中，仅使用默认栅格。 可以在Grid Manager中配置多个栅格；第二张图显示了这三个栅格（单击放大）。 Snap Grid的设置相关页面：Grid Manager, Cartesian Grid Editor, Polar Grid Editor 在本教程中您需要的捕捉栅格数值可以通过按以下按键进行配置： G键，以显示Snap Grid菜单，并在该菜单中选择一个英制或公制数值（请注意菜单中显示的快捷键）。 Ctrl+Shift+G键，以打开Snap Grid对话框，并在该对话框中输入一个新的栅格数值。 Ctrl+G键，以打开Cartesian Grid Editor对话框，并在该对话框中输入栅格数值，以及配置栅格的显示方式（如下图所示）。 在Properties面板的Grid Manager部分进行栅格编辑。将Snap Grid设置为1毫米，以便完成元件定位。 配置捕捉栅格Expand折叠 按快捷键Ctrl+G，打开Cartesian Grid Editor对话框。 确保Step X字段内数值为1毫米。由于X字段与Y字段存在关联，因此无需定义Step Y的数值。 如需在较低放大比例下使栅格可见，请将Multiplier设置为5x Grid Step。为了便于区分栅格，将Fine栅格设置为以浅色Dots显示，而将Coarse栅格设置为以深色Lines显示。 Click OK to close the dialog. 单击OK关闭对话框。► 了解有关Working with the PCB Grids System的更多信息。 ← 上节课 下节课 → |
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