在Altium Designer中进行元件布置和电路板布线 |
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上级页面：Altium Designer设计演示教程 将元件定位到PCB上有一种说法是，PCB设计是否成功90%在于放置而10%在于布线。虽然您可能对此有不同看法，但是普遍认为，良好的元件放置对良好的电路板设计至关重要。请记住，您可能还需要在布线时微调放置情况。 Component Positioning and Placement选项如果当您单击并按住某个元件移动时，Snap to Center选项已打开，则元件将保持在其参考点处。由于其已内置在元件库编辑器中，因此参考点是指元件的坐标0,0。 您可以使用Smart Component Snap选项，覆盖该捕捉到中心行为，而覆盖到最近的元件焊盘上，以便将特定焊盘置于特定位置。 启用Snap To Center，以确保将元件始终保持在其参考点处。当您需要对准特定焊盘时，您可以使用Smart Component Snap选项。 设置元件定位选项 单击应用程序窗口右上角的图标，以打开Preferences对话框。 打开Preferences对话框的PCB Editor – General页面。确保在Editing Options部分，启用Snap To Center选项。通过启用上述选项，能够确保当您“抓住”某个元件进行定位时，光标能够将该元件保持在其参考点处。 请注意Smart Component Snap选项。如果该选项被启用，则您可以通过单击并使其比元件参考点更加靠近所需焊盘，强制软件抓取到焊盘中心而不是参考点。如果您希望将一个特定焊盘放在一个特定栅格点上，则可以通过上述操作轻松完成。但是，如果您想要处理小型表面贴装元件，则上述功能会给你带来不便，因为其可能导致您更加难以“抓住”其参考点。 单击OK键，以保存更改并关闭Preferences对话框。 元件定位此时，您可以将元件放到电路板中的一个合适位置上了。 如需移动某个元件： 请单击、按住并拖动该元件到所需位置，使用Spacebar键进行旋转，然后释放鼠标按钮将其放下，或者 运行Edit » Move » Component命令，单击拾取某个元件，将其移动到所需位置，根据需要进行旋转，然后再单击一次将其放下。完成上述操作后，右键单击退出Move Component命令。 当您移动某个元件时，连接线将自动重新优化。使用连接线，辅助完成元件的方位确定和定位，以减少连接线的交叉次数。将元件置于电路板上。 元件定位 通过缩放，显示电路板和元件。其中一个方法是，通过放大（PgDn）使电路板和元件均可见，然后选择View » View Area，并单击定义您想要查看的准确区域的左上角和右下角。 元件将被置于当前Snap栅格上。对于上述简单设计，还没有规定应该使用哪种放置栅格的具体设计要求。作为设计人员，将由您决定哪种放置栅格合适。如需简化元件的定位过程，则您可以使用一个宽间距放置栅格（例如，1毫米）。检查Status Bar，以确认已将Snap Grid设置为1毫米；必要时，请按下Ctrl+Shift+G键，以更改栅格。 在本教程中，可以将元件放在上图所示位置。放置连接器P1时，将光标悬停在连接器轮廓中间上方，单击、按住并拖动。光标将变为一个十字交叉线，并跳转至该部件的参考点处（或者如果您已启用Smart Component Snap选项，则跳转至最近的焊盘中心处）。在继续按住鼠标按钮的同时，通过移动鼠标拖动该元件。 必要时，按Spacebar键，以旋转该元件，并将封装放在电路板的左侧，如上图所示。 当连接器元件就位后，放开鼠标按钮将其放在合适的位置。请注意连接线是如何随元件一起拖动的。 参考上图，重新定位剩余元件。在拖动元件的同时，使用Spacebar键进行旋转（以90°为增量逆时针旋转），以确保连接线如图所示。 可以按照类似方式，将元件文本重新定位；单击拖动文本，并使用Spacebar键进行旋转。 PCB编辑器还包括交互式放置工具。您可以使用这些工具，确保正确对准并等距布置四个电阻器。 按住Shift键，单击选择四个电阻器中的任一个，或者围绕所有四个电阻器单击拖动选择框。每个所选元件周围均将显示一个带阴影的选择框。Selection颜色可以在View Configuration面板的System Colors部分中进行定义。 右键单击任意选择的元件，并选择Align » Align以打开Align Objects对话框。在Horizontal部分选择Space Equally ，并在Vertical部分选择Bottom，然后单击OK实施上述更改。此时，四个电阻器将对准（与最低元件）并等距分布。 完成选择、对准后，等距布置电阻器。 单击设计空间的其他区域，以取消选择所有电阻器。尽管由于您此时使用的是大间距Snap栅格，因此可能不需要，但是您还可以在必要时对准电容器和晶体管。 必要时，将元件标号重新定位——单击、按住并拖动某个标号，或者当在设计空间中选择标号时，使用Properties面板中的Autoposition选项。 本地保存PCB文件。 除使用鼠标外，您还可以使用键盘移动所选对象。为此，请按住Ctrl键，然后每按一次Arrow键，所选对象就会向该箭头的方向移动1个栅格。按住Shift键，以10倍的Snap栅格步数移动所选对象。 当使用鼠标移动某个元件时，您可以通过按住Alt键将其约束在某条轴线上。元件将尝试保持相同水平轴线（如果水平移动）或者垂直轴线（如果垂直移动）；沿轴线进一步移动元件，以覆盖该行为并释放Alt键。 With the components positioned, it's time to do some routing! 完成元件定位后，就可以进行布线了。 电路板的交互式布线主页面：Interactive Routing 布线是指将线路和过孔布置在电路板上，以连接元件引脚的过程。PCB编辑器能够提供功能强大的交互式布线工具以及可通过单击按钮完成所选连接优化布线的ActiveRoute模式，使上述过程简化。 在本部分教程中，您将学习到如何将所有线路均布置在顶层，手动完成单面电路板的布线。Interactive Routing工具将有助于以直观方式最大程度地提高布线效率和灵活性，包括光标引导线路放置、连接的单击布线、推挤障碍、自动跟踪现有连接，所有这些都符合适用的设计规则。 为Interactive Routing做好准备Preferences页面: PCB Editor – Interactive Routing 开始布线前，请在Preferences对话框的PCB Editor – Interactive Routing页面中配置Interactive Routing选项。 配置交互式布线选项。 为交互式布线做好准备 打开Preferences对话框的PCB Editor – Interactive Routing页面。 将Routing Conflict Resolution Current Mode设置为Walkaround Obstacles。进行布线时，您可以通过按下Shift+R键，循环浏览启用的模式。 在页面的Interactive Routing Options部分，确定Automatically Terminate Routing和Automatically Remove Loops选项已被启用。当您单击目标焊盘以完成布线时，可使用上述第一个选项将光标从当前布线中释放。您可以使用上述第二个选项，通过进行其他路径的布线，修改现有布线——您将在与旧路径（创建环路）交回前，进行新路径的布线，然后右键单击以完成布线。然后，软件将自动清除旧的多余布线部分。我们将在教程的后续课程中探讨此功能。 确认Track Width Mode和Via Size Mode选项，均已设置为Rule Preferred。 单击OK保存更改内容，并关闭Preferences对话框。 按Ctrl+Shift+G键，打开Snap Grid对话框，并将Snap Grid设置为0.25毫米。 开始布线 通过单击Route按钮，或通过选择布线命令（Route » Interactive Routing，快捷键：Ctrl+W），启动交互式布线。 由于大部分元件为表贴布置且设计简单，因此可以在顶层进行电路板布线。当您在电路板顶层进行布线时，请按照网络飞线操作。 PCB上的线路由一系列直线段组成。每当方向发生变化时，将开始一个新线路段。另外，PCB编辑器默认将线路限制为垂直、水平或45°方向，以确保您可以轻松产生专业结果。您可以根据自身需要，定制上述功能；但是，在本教程中，您可以使用默认设置。 当布线达到目标焊盘时，软件将自动释放该连接，且仍将处于Interactive Routing模式下；此时，您可以单击下一条连接线了。电路板布线动画。还可以使用Ctrl+单击，自动完成多项连接。 电路板的交互式布线 通过查看设计空间底部的Layer Tabs，检查哪些层当前可见。如果Bottom Layer不可见，则按快捷键L以打开View Configuration面板，并启用Bottom Layer。 单击设计空间底部的Top Layer标签，以使其成为可用于布线的当前或活动层。 在单层模式下进行布线通常更容易；按Shift+S键，循环显示已启用的单层模式。 单击Active Bar的（或Ctrl+W快捷键），或者从Route菜单选择Interactive Routing，或者右键单击并从上下文菜单中选择Interactive Routing。光标将变为一个十字交叉线，提示您正处于交互式布线模式。将光标悬停在连接器P1的下焊盘上方。当您移动光标靠近焊盘时，其将自动捕捉焊盘中心。该Objects for snapping功能将光标拉到最近电气对象的已启用热点上（在Properties面板的Snap Options部分，配置捕捉所需Snap Distance和Objects for snapping）。某些时候， Objects for snapping功能可能在您不想要时拉动光标。在此情况下，请按Ctrl键，临时禁止捕捉。或者，使用快捷键Shift+E，循环显示Hotspot Snap模式的三种可能状态——即，Hotspot Snap（所有层）/Hotspot Snap（仅在当前层捕捉）/Off（不显示任何内容）。当前模式显示在Status Bar。 ► 了解关于Working with the PCB Grids System的更多信息（包括，对象捕捉）。 左键单击或按Enter键定位线路的第一个点。 向电阻器R3的底部焊盘移动光标，并单击放下一个垂直线段。请注意线路段如何以不同方式显示（如下图所示）。布线过程中，线段将显示为： 实心——线段已完成放置。 带阴影线——带阴影线的线段已被提出但是尚未提交；当您左键单击时，将放置该线段。 空心——是指预测线段；您可以根据此线段，计算出最后一个拟布置线段应在哪里结束。除非下一次单击将完成布线，否则当您单击时，该线段不会被放置。在此情况下，将启动Automatically Terminate Routing选项，并将取代默认的预测功能。在布线过程中，可以使用快捷键1，打开/关闭预测模式。实心线段已被放置，带阴影线的线段已被提出但是尚未提交，而空心线段为预测线段。按快捷键1，打开/关闭预测模式。 通过左键单击提交线路段，在R2的下焊盘上完成手动布线。请注意如何用鼠标单击放置带阴影线的线段。对于您当前正在布线的连接，请按Backspace，撤掉最后放置的线段。 除直接布线到目标焊盘外，您还可以按Ctrl+单击，使用Auto-Complete功能，并引导软件尝试完成整个连接的布线。按照以下方式完成自动布线： 系统将采取最近的路径但是可能不是最佳路径，因此请务必考虑其他尚未布线的其他连接的路径。如果您处于Push模式（布线时，显示在Status Bar），Auto-complete功能能够推挤现有路径到达目标。 在更长的连接上，由于布线路径将分段映射，因此Auto-Complete路径可能并不总时可用，并且可能无法在源焊盘与目标焊盘之间完成映射。 您还可以直接在焊盘或连接上Auto-complete（Ctrl+单击）。在电路板上继续完成所有连接的布线。以上动画显示了正在进行交互式布线的电路板。 在上述动画中，R1上焊盘与Q1中间引脚之间的底层放置了一条布线。可以根据您选择的表贴电阻器，放置该布线，以确保其在R3焊盘之间通过。例如，由于松下电阻器尺寸较小，因此将无法在其封装焊盘之间布置线路。在此情况下，您将需要在底层布设一个连接，方可完成布线。如需切换层并在布线过程中放置一个过孔，请使用数字键盘上的*键，或者组合使用Ctrl+Shift+Mouse Wheel快捷键。另一方面，国巨和威世达勒电阻器较大，并且其封装焊盘之间的空间足以按照该设计中配置的宽度和间距完成布线。 进行电路板布线没有单一解决方案，因此您将不可避免地需要更改布线。PCB编辑器包含了一些可用于完成上述布线更改的功能和工具；这些功能和工具将在后续章节中进行讨论，也会在上面的动画中演示。完成布线后，对设计进行本地保存。 快捷键图标 操作 键盘按键组合，按Ctrl+W键，开始Interactive Routing。 按键+鼠标组合，按Ctrl+Click键自动完成当前连接。仅在Interactive Routing过程中有效。 使用单击、按住并拖动，拖动现有线路。当其他命令不运行时，可以使用上述快捷键。 交互式布线模式PCB编辑器的Interactive Routing引擎支持各种不同模式，每种模式均有助于您处理特定情形。进行交互式布线时，按快捷键Shift+R，循环显示这些模式。请注意，当前模式显示在Status Bar和Heads-Up显示器。 可用的交互式布线模式 Ignore Obstacles——在此模式下，您可以将线路布置在任何位置（包括现有对象上方），显示但允许潜在违规。 Stop at first Obstacle——在此模式下，布线基本手动进行，即，当遇到一个障碍时，将立即停止布线以免造成违规。 Walkaround Obstacles——该模式将尝试在现有障碍周围找到一条布线路径，而不尝试移动障碍。 Hug & Push Obstacles——该模式是Walkaround 和Push的组合。在该模式下，将在实施障碍Walkaround时进行贴靠，然而，当没有足够间隙继续使用Walkaround功能时，其也将尝试Push障碍。 Push Obstacles——在该模式下，将尝试移动对象（线路和过孔），以确保能够在不违规情况下进行重新定位，以适应新的布线情况。 Autoroute on Current Layer——该模式将自动布线基本功能引入交互式布线。在该模式下，可以根据推挤距离、行走距离和布线长度，自动选择绕行或者推挤。类似于自动布线器，与简单未布线电路板相比，该模式更加适合复杂、密集的电路板。 Autoroute on Multiple Layers——该模式也是将自动布线基本功能引入交互式布线。在该模式下，可以根据推挤距离、行走距离和布线长度，自动选择绕行或者推挤。在该模式下，可以放置一个过孔并考虑使用其他布线层。类似于自动布线器，与简单未布线电路板相比，该模式更加适合复杂、密集的电路板。 可以在Preferences对话框的PCB Editor – Interactive Editing页面中，禁用不需要的Interactive Routing模式。 布线提示和技巧PCB编辑器包含了多项有助于提高交互式布线效率的功能，包括您在布线过程中能够使用的命令快捷键、通过Status Bar和Heads Up显示器提供的详细反馈以及在布线过程中显示间距边界的功能。 布线快捷键布线过程中有用的快捷键： 按键 功能 Shift+F1 弹出交互式快捷方式菜单——大多数设置可以通过按下适当的快捷方式或从菜单中选择来即时更改 * 或 Ctrl+Shift+Mouse Wheel 切换至下一个可用的信号层。软件将根据适用的Routing Via Style设计规则，自动添加一个过孔。了解有关布线时更改层和添加过孔的更多信息。 Tab 打开Properties面板的Interactive Routing模式，以更改布线设置。 Shift+R 循环显示已启用的布线冲突解决模式。在PCB Editor – Interactive Routing preferences页面中，配置首选模式。 Shift+S 循环显示可用的Single Layer Modes。当多层含有许多对象时，此功能特别合适。在PCB Editor – Board Insight Display页面中，配置可用的模式。 Spacebar 切换当前转角方向。 Shift+Spacebar 循环显示各种线路转角模式。样式包括任意角度、45°、45°带圆弧、90°和90°带圆弧。可以在PCB Editor – Interactive Routing preferences页面，将样式限制为45°和90°。 Ctrl+Shift+G 循环显示三项Gloss强度（Gloss Effort（Routed））设置。当前设置将显示在Heads Up显示器和Status Bar。 Ctrl+Click 自动完成正在布线的连接。如果与障碍存在尚未解决的冲突，则将无法进行自动布线。 1 切换Look-ahead模式的开/关。 3 循环显示布线宽度选项：Rule Minimum/Rule Preferred/Rule Maximum/User Choice。了解关于布线时更改宽度的更多信息。 4 循环显示布线过孔样式选项：Rule Minimum/Rule Preferred/Rule Maximum/User Choice。了解关于布线时更改过孔样式的更多信息。 6 循环显示可用的Via Types。 Shift+E 循环显示三种对象Hotspot Snap模式：当前层关闭/打开和所有层打开。 Ctrl 布线时，暂停对象捕捉功能。 End 重新打开屏幕。 PgUp / PgDn 以当前光标位置为中心进行缩小/放大。或者，使用标准Windows鼠标滚轮的随访和平移快捷键。 Backspace 清除最后提交的线路段。 右键 或 Esc 放下当前连接并保持在Interactive Routing模式。 交互式布线过程中的反馈进行网络布线时，需要了解网络名称或者当前宽度设置。您可以在布线过程中，通过Heads-Up显示器和Status Bar获取上述信息以及其他有用的详细信息。如需将布线可用空间量可视化，最好显示所有其他网络对象周围的间距边界。如下图所示，当进行12伏网络布线时，所有其他网络对象均显示出由相关Electrical Clearance Constraint界定的间距边界（已在本教程前面说明）。布线时，不得穿过该边界。 按Shift+H键，切换Heads-Up显示器的开/关。在Preferences对话框的PCB Editor – Board Insight Modes页面中，配置显示内容、颜色和字体。 按Ctrl+W键，切换间距边界的开/关。交互式布线过程中的Heads-Up显示器和Status Bar信息： 当前设计空间位置和Snap Grid设置（Current design space location and Snap Grid setting） Object Hotspot Snapping：当前层关闭/打开和所有层打开（off / on for current layer / on for all layers） 当前线路转角模式（Current track corner mode） 当前交互式布线模式（Current Interactive Routing Mode） 布线宽度源（Source of routing Width） 布线过孔样式源（Source of routing Via Style） 将使用的过孔类型名称（Name of Via Type that will be used） 当前调优强度（Current Gloss strength） 网络名称（Name of Net） 布线总长度（Overall route length） 放置的布线线段尺寸（Dimensions of routing segment being placed） 现有布线的修改和重新布线 修改现有布线时，有两种方法，即：重新布线或重新排列。 将现有Route重新布线 无需取消某个连接的布线，以重新定义其路径。您可以单击Route按钮 ，并开始新路径的布线。 当您关闭环路并右键单击表示您已完成布线时，Loop Removal功能将自动清除任何多余的线路段（和过孔）（Loop Removal功能之前已在本教程启用）。 您可以在任何点开始和结束新布线路径，并根据需要进行层切换。 您还可以通过切换至Ignore Obstacle模式（如下文动画所示），创建临时违规，以待之后再解决。显示用于修改现有布线的Loop Removal特征的简单动画。 在Preferences对话框的PCB Editor – Interactive Routing 页面，启用Loop Removal。请注意您可能希望创建环路的情形（例如，电源网络布线）。必要时，可通过在PCB面板中进行网络编辑，禁用个别网络的Loop Removal。如需使用该选项，请将面板设置为Nets模式，然后在面板中右键单击网络，以打开Edit Net对话框。 在Loop Removal过程中，您可能会遇到返回现有布线时，尚未完成新路径定义的情形。当启用Automatically Terminate Routing选项时，布线过程将在新布线覆盖现有布线后立即结束，而旧的多余布线将被清除。在此情况下，禁用Automatically Terminate Routing选项可能更有效。 重新排列现有布线 如需在电路板上交互式滑动或拖动线路段，请如下文动画所示单击、按住并拖动该线路段。如下文动画所示，可以在Preferences对话框的PCB Editor – Interactive Routing页面中配置默认拖动功能。 PCB编辑器将自动与连接的线段保持45/90º夹角，并根据需要缩短或加长。显示修改现有布线所用线路拖动的简单动画。 交互式滑动提示 在Preferences对话框的PCB Editor – Interactive Routing页面，使用Unselected via/track和Selected via/track选项，更改默认选择后拖动模式。 在拖动过程中，还可使用布线冲突解决模式（Ignore、Push、HugNPush）。在拖动某条线路段时，请按Shift+R键，循环显示各种模式。 如果已启用Push模式，则必要和可能时，软件将跳转现有焊盘和过孔，或者推挤过孔。 如需将90º转角转换为45º布线，请从转角定点开始拖动。 拖动时，您可以通过移动光标，对焊盘等现有未移动对象（如上图所示）进行热点捕捉。通过上述操作，有助于将新线段位置与现有对象对准，并且避免添加太小的线段。 如需断开某条单一线段，请首先选中该线段，然后将光标悬停在中心顶点上方，以添加新线段。 滑动过程中按Tab键，以访问Properties面板的Interactive Sliding mode模式，并在该模式下更改滑动设置。通过将布线冲突模式设置为 Push 来拖动多个线路的示例。 电路板三维视图 PCB编辑器需要支持DirectX的显卡；更多详细信息，请参考 System Requirements页面。Altium Designer的一项强大功能是能够以三维对象形式查看电路板。如需切换至三维模式，请运行View » 3D Layout Mode命令，或者按快捷键3。软件将以三维对象形式，显示电路板。本教程中，电路板如下图所示。 您可以使用以下控制件，自由缩放视图、旋转视图，甚至是在电路板内移动： 缩放——Ctrl+右键、按住并拖动或Ctrl+ Mouse Wheel、或PgUp / PgDn键。 平移——右键、按住并拖动或标准Windows鼠标滚轮控件。 旋转——Shift+右键、按住并拖动。请注意，当您按Shift键时，光标当前位置将出现一个定向球体，如下图所示。使用以下控件，操作模型围绕上述球体中心做旋转运动（按Shift键定位球体前，将光标放在合适的位置）。移动光标，以高亮显示所需控件，然后： 当高亮显示Center Dot时，右键、按住并拖动球体——视图将以任意方向旋转。 当Horizontal Arrow高亮显示时，右键、按住并拖动球体——视图将围绕Y轴旋转。 当Vertical Arrow高亮显示时，右键、按住并拖动球体——视图将围绕X轴旋转。 当Circle Segment高亮显示时，右键、按住并拖动球体——视图将围绕Z平面旋转。按住Shift键，以显示三维视图的定向球体，然后单击拖动鼠标右键，以旋转视图。 三维视图操作提示 当电路板处于3D Layout Mode模式时，按L键，以打开View Configuration面板，并在该面板内配置3D view display选项（在General Settings和3D Settings部分的View Options标签上）。 三维显示颜色可以使用Realistic或By Layer；即，2D Layout Mode中定义的层颜色。定义了多种3D Configurations。请在View Configuration面板View Options标签的General Settings中，探索上述配置。例如，上图中应用了Altium 3D Dk Green配置。 您可以使用控件，配置层颜色和电路板厚度（垂直缩放），以便轻松检查PCB中的内层和互联结构。三维层拥有透明度设置；滑动该图标，以“透视”位于该层的对象。 您既可以选择Show 3D体，亦可以将其隐藏。 以三维形式显示元件时，需要在其封装中为每个元件提供一个合适的三维模型。关于提供三维模型的更多信息，请参考Working with 3D Bodies页面；关于模型在其封装中定位技术的更多信息，请参考Additional Tools for Working with 3D Bodies页面。 除元件制造商的网站以外，您还可以通过以下途径获取三维模型： 设计人员共享模型的社区门户网站（例如，3D Content Central和GrabCAD）。 越来越多的商业三维网站（包括PCB 3D）。← 上节课 下节课 → |
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