AltiumDesiger教学ch5

1、主讲教师：主讲教师：第第5章章 PCB设计流程，传递设计与导航设计流程，传递设计与导航本章简介本章简介印制电路板（印制电路板（PCB）是所有设计的最终环节，通）是所有设计的最终环节，通过上一章的学习，了解了过上一章的学习，了解了PCB编辑的一些基本编辑的一些基本操作，为印制电路板设计打下了基础。而操作，为印制电路板设计打下了基础。而PCB才是生产厂家制作电路板的凭据，本章主要介才是生产厂家制作电路板的凭据，本章主要介绍与绍与PCB设计有关的一些概念和操作，为学习设计有关的一些概念和操作，为学习从原理图到从原理图到PCB的高级操作打下基础。的高级操作打下基础。第第5章章 PCB设计流程，传递设计

2、与导航设计流程，传递设计与导航PCB设计流程课堂学习课堂学习目标目标 传递设计信息到PCB使用PCB面板项目浏览与交叉检测5.1 PCB设计流程设计流程PCB的设计是一个非常繁杂的过程，从最原始的网络表到最后设计出的精美的电路的设计是一个非常繁杂的过程，从最原始的网络表到最后设计出的精美的电路板如同写作一般需要作者非常细心的反复修改，因为板如同写作一般需要作者非常细心的反复修改，因为PCB设计的好坏直接影响设计的好坏直接影响到最终产品的工作性能。利用到最终产品的工作性能。利用Altium Designer 10来设计印制电路板，其一般来设计印制电路板，其一般的流程如图的流程如图5-1所示。如果

3、所示。如果PCB图比较简单，也可以不采用这样的流程，而直接图比较简单，也可以不采用这样的流程，而直接设计设计PCB图。但是，在实际设计中一般是不采用这样的方法。因为这样不利于图。但是，在实际设计中一般是不采用这样的方法。因为这样不利于设计的查错以及后期的文件管理和归档。下面根据图设计的查错以及后期的文件管理和归档。下面根据图5-1所示的流程，具体讲解所示的流程，具体讲解PCB的设计步骤。的设计步骤。5.2 传递设计信息到传递设计信息到PCB设计同步本节内容本节内容传递设计解决同步错误5.2.1 设计同步设计同步同步设计是同步设计是Altium Designer系列软件电路绘图从基本系列软件电路

4、绘图从基本的绘图方法，这是一个非常重要的概念。对同步设计的绘图方法，这是一个非常重要的概念。对同步设计概念的最简单的理解就是原理图文件和概念的最简单的理解就是原理图文件和PCB文件在任文件在任何情况下保持同步。也就是说，不管是先绘制原理图何情况下保持同步。也就是说，不管是先绘制原理图再绘制再绘制PCB，还是原理图和，还是原理图和PCB同时绘制，最终要同时绘制，最终要保证原理图上元件的电气连接意义必须和保证原理图上元件的电气连接意义必须和PCB上的电上的电气连接意义完全相同，这就是同步。同步并不是单纯气连接意义完全相同，这就是同步。同步并不是单纯地同时进行，而是原理图和地同时进行，而是原理图和P

5、CB两者之间电气连接意两者之间电气连接意义的完全相同。实现这个目的的的最终方法是用同步义的完全相同。实现这个目的的的最终方法是用同步器来实现。这个概念称之为同步设计。要完成原理图器来实现。这个概念称之为同步设计。要完成原理图与与PCB图的同步更新，同步比较规则的设置是至关重图的同步更新，同步比较规则的设置是至关重要的。要的。5.2.2 解决同步错误解决同步错误原理图和原理图和PCB图是电子电路设计中两个基本的图元，原理图体现了图是电子电路设计中两个基本的图元，原理图体现了设计者的设计思想，而设计者的设计思想，而PCB图则是设计思想的体现，也是制扳图则是设计思想的体现，也是制扳厂制作电路板的主要

6、依据。要设计厂制作电路板的主要依据。要设计PCB，首先要设计原理图并，首先要设计原理图并保证原理图能编译成功，一般由原理图到保证原理图能编译成功，一般由原理图到PCB图的制作过程是图的制作过程是这样的，首先设计好原理图，在原理图设计完成后，编译项目这样的，首先设计好原理图，在原理图设计完成后，编译项目工程文件并生成网络表供工程文件并生成网络表供PCB使用。下面介绍一下网络表。使用。下面介绍一下网络表。1.网络表的生成网络表的生成Netlist（网络表）分为（网络表）分为External Netlist（外部网络表）和（外部网络表）和Internal Netlist（内部网络表）两种。从（内部网

7、络表）两种。从SCH原理图生成的供原理图生成的供PCB使用使用的网络表就叫做外部网络表，在的网络表就叫做外部网络表，在PCB内部根据所加载的外部网内部根据所加载的外部网络表所生成表称为内部网表，用于络表所生成表称为内部网表，用于PCB组件之间飞线的连接。组件之间飞线的连接。一般用户所使用的也就是外部网络表，所以一般不用将两种网一般用户所使用的也就是外部网络表，所以一般不用将两种网络表严格区分。络表严格区分。5.2.2 解决同步错误解决同步错误2.Altium Designer的网络表格式的网络表格式Altium Designer 网表的格式由两部分组成，一部分是组件的定义，另一部分是网络的定义

8、。网表的格式由两部分组成，一部分是组件的定义，另一部分是网络的定义。 （1） 组件的定义组件的定义 网络表第一部分是对所使用的组件进行定义，一个典型的组件定义如下：网络表第一部分是对所使用的组件进行定义，一个典型的组件定义如下： ；组件定义开始；组件定义开始 C1 ；组件标志名称；组件标志名称 RAD 0 3 ；组件的封装；组件的封装 10n ；组件注释；组件注释 ；组件定义结束；组件定义结束 每一个组件的定义都以符号每一个组件的定义都以符号“”开始，以符号开始，以符号“”结束。第一行是组件的名称，即结束。第一行是组件的名称，即Designator信息；第二行为组件的封装，即信息；第二行为组件

9、的封装，即Footprint信息；第三行为组件的注释。信息；第三行为组件的注释。 （2） 网络的定义网络的定义 网络表的后半部分为电路图中所使用的网络定义。每一个网络意义就是对应电路中有电气连接网络表的后半部分为电路图中所使用的网络定义。每一个网络意义就是对应电路中有电气连接关系的一个点。一个典型的网络定义如下：关系的一个点。一个典型的网络定义如下： （；网络定义开始（；网络定义开始 NetC2_2； 网络的名称网络的名称 C2 一一 2； 连接到此网络的所有组件的标志和引脚号连接到此网络的所有组件的标志和引脚号 X1 1； 连接到此网络的组件标志和引脚号连接到此网络的组件标志和引脚号 ）网络

10、定义结束）网络定义结束 每一个网络定义的部分从符号每一个网络定义的部分从符号“（”开始，以符号开始，以符号“）”结束。结束。“（”符号下第一行为网络的符号下第一行为网络的名称。以下几行都是连接到该网络点的所有组件的组件标识和引脚号。如名称。以下几行都是连接到该网络点的所有组件的组件标识和引脚号。如C2一一2表示电容表示电容C2的第的第2脚连接到网络脚连接到网络NetC2_2上；上；X11表示还有晶振表示还有晶振X1的第的第1脚也连接到该网络点上。脚也连接到该网络点上。5.2.2 解决同步错误解决同步错误3. 生成生成PCB板板生成网表后，即可将网表里的信息导人印刷电路板，为电路板的组生成网表后

11、，即可将网表里的信息导人印刷电路板，为电路板的组件布局和布线做准备。件布局和布线做准备。Altium Designer提供了从原理图到提供了从原理图到PCB板自动转换设计的功能，它集成在板自动转换设计的功能，它集成在ECO项目设计更改管理器中项目设计更改管理器中。启动项目设计更改管理器的方法有两种。启动项目设计更改管理器的方法有两种。 在在PCB原理图编辑环境下，本例先打开原理图文件。执行主菜原理图编辑环境下，本例先打开原理图文件。执行主菜单命令单命令Design（工程）（工程） | Update PCB routing.PCBDOC ，如，如图图5-6所示所示。 先进人先进人PCB编辑环境下

12、，本例中打开原理图文件，执行主菜单编辑环境下，本例中打开原理图文件，执行主菜单命令命令Design（工程）（工程） | Irnport Changes From routing .PRJPCB ，如图，如图5-7所示。所示。5.2.3 传递传递设计设计想要传递设计，首先应绘制一个原理图。想要传递设计，首先应绘制一个原理图。建立一个建立一个PCB工程，分别为工程加入名为工程，分别为工程加入名为sheet1.schdoc的原理图文件和名为的原理图文件和名为PCB.Pcbdoc的的PCB文件，在文件，在sheet1.schdoc中绘制如图中绘制如图5-12所示原所示原理图。理图。5.3使用使用PCB

13、面板面板PCB面板本节内容本节内容浏览PCB文档PCB规则5.3.1 PCB面板面板在标签式面板中选中在标签式面板中选中PCB设计面板，如图设计面板，如图5-18所示该面板中可以对所示该面板中可以对PCB中所有的网中所有的网络、元件、设计规则等进行定位或是设置其属性。在面板上部的下拉菜单中可络、元件、设计规则等进行定位或是设置其属性。在面板上部的下拉菜单中可以选择需要查找的项目类别，单击下拉菜单可以看到系统所支持的所有项目分以选择需要查找的项目类别，单击下拉菜单可以看到系统所支持的所有项目分类，如图类，如图5-19所示。所示。如果要对如果要对PCB中某条网络的某条走线进行定位，首先在项目选择下

14、拉菜单中选择中某条网络的某条走线进行定位，首先在项目选择下拉菜单中选择“Nets”网络项，则在下面的网络类列表框中列出了该网络项，则在下面的网络类列表框中列出了该PCB中的所有网络类。中的所有网络类。选择其中一个网络类，则中间的网络列表框中列出了该网络类中所有的网络。选择其中一个网络类，则中间的网络列表框中列出了该网络类中所有的网络。选择其中一条网络，则下面的列表框中列出了该网络中的所有的走线及焊盘。选择其中一条网络，则下面的列表框中列出了该网络中的所有的走线及焊盘。在那上面的选择过程中，鼠标选择任何一个网络类、网络、走线或是焊盘，体在那上面的选择过程中，鼠标选择任何一个网络类、网络、走线或是

15、焊盘，体统的绘图区均会自动聚焦到该选择的项目：若是鼠标双击该项目，系统则会打统的绘图区均会自动聚焦到该选择的项目：若是鼠标双击该项目，系统则会打开该项目的属性设置对话框，对该项目的属性进行设置。开该项目的属性设置对话框，对该项目的属性进行设置。5.3.2 PCB规则规则1PCB规则规则Altium Designer PCB编辑器内建的规则系统具有一些基本的功能，这与其他编辑器内建的规则系统具有一些基本的功能，这与其他PCB编辑环境下的设计规则系统有所区别。编辑环境下的设计规则系统有所区别。规则独立于对象一规则独立于对象一定义的设计规则与规则所应用的对象是独立分开的。设计规定义的设计规则与规则所

16、应用的对象是独立分开的。设计规则并不属于某个设计对象，它是在设计规则集合中定义然后作用于对象。这种则并不属于某个设计对象，它是在设计规则集合中定义然后作用于对象。这种方式使得规则能作用于多个对象，并可进行修改，使其作用于不同的对象。单方式使得规则能作用于多个对象，并可进行修改，使其作用于不同的对象。单个地改变对象的规则属性已经被证明是一件很麻烦的事。个地改变对象的规则属性已经被证明是一件很麻烦的事。通过编辑检索条件指定规则辖域通过编辑检索条件指定规则辖域灵活的检索条件系统可用于指定规则所作用灵活的检索条件系统可用于指定规则所作用的对象，这取代了使用预定义的规则辖域进行指定的方法。这种方法可以精

17、确的对象，这取代了使用预定义的规则辖域进行指定的方法。这种方法可以精确地控制规则与目标对象的匹配。地控制规则与目标对象的匹配。复杂情况下的规则定义复杂情况下的规则定义相同类型的多个规则可以定义到不同的对象中，这使相同类型的多个规则可以定义到不同的对象中，这使得用户可完全的控制板卡设计规则的定义。例如，对一个网络布线宽度规则设得用户可完全的控制板卡设计规则的定义。例如，对一个网络布线宽度规则设定，对顶层指定一个布线宽度，而底层则指定另一个布线宽度；或者指定底层定，对顶层指定一个布线宽度，而底层则指定另一个布线宽度；或者指定底层的焊盘阻焊蒙板比顶层的大。的焊盘阻焊蒙板比顶层的大。规则优先级一规则优

18、先级一多个设计规则可作用于同一个设计对象，其中包括通用的或特殊多个设计规则可作用于同一个设计对象，其中包括通用的或特殊的规则。为解决规则的竞争，软件对规则指定了优先级别。系统在应用规则时的规则。为解决规则的竞争，软件对规则指定了优先级别。系统在应用规则时从高至低检查，从中选择与对象匹配的的第一条规则。从高至低检查，从中选择与对象匹配的的第一条规则。两种规则类型两种规则类型一元规则，该规则定义了一个对象的行为特性；二元规则，定义一元规则，该规则定义了一个对象的行为特性；二元规则，定义的是两个对象的交互作用。的是两个对象的交互作用。5.3.2 PCB规则规则2 PCB设计的基本原则与方法设计的基本

19、原则与方法 印刷电路板的设计印刷电路板的设计从确定板的尺寸大小开始，印刷电路板的尺寸因受机箱外从确定板的尺寸大小开始，印刷电路板的尺寸因受机箱外 壳大小限制，以能恰好安壳大小限制，以能恰好安放入外壳内为宜，其次，应考虑印刷电路板与外接元器件（主要是电位器、插放入外壳内为宜，其次，应考虑印刷电路板与外接元器件（主要是电位器、插口或另外印刷电路板）的连接方式。印刷电路板与外接元件一般是通过口或另外印刷电路板）的连接方式。印刷电路板与外接元件一般是通过 塑料导塑料导线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即在设备内安装一个插线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即在设备内安装一个插

20、 入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。 对于安装在印刷电路板上的较大对于安装在印刷电路板上的较大的元件，要加金属附件固定，以提高耐振、耐冲击的元件，要加金属附件固定，以提高耐振、耐冲击 性能。性能。布线图设计的基本方法布线图设计的基本方法首先需要对所选用元件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解；对各部首先需要对所选用元件器及各种插座的规格、尺寸、面积等有完全的了解；对各部 件的位置安排作合理的、仔细的考虑，主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度件的位置安排作合理的、仔细的考虑，主要是从电磁场兼容性、抗干扰的角度，走线短，走线短 ，交叉少，电源，地

21、的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后，交叉少，电源，地的路径及去耦等方面考虑。各部件位置定出后，就是各部件的连线就是各部件的连线 ，按照电路图连接有关引脚，完成的方法有多种，印刷线路，按照电路图连接有关引脚，完成的方法有多种，印刷线路图的设计有计算机辅助设计图的设计有计算机辅助设计 与手工设计方法两种。与手工设计方法两种。 最原始的是手工排列布图。最原始的是手工排列布图。这比较费事，往往要反复几次，才能最后完成，这在没这比较费事，往往要反复几次，才能最后完成，这在没 有其它绘图设备时也可有其它绘图设备时也可以，这种手工排列布图方法对刚学习印刷板图设计者来说也是很以，这种手工排列布图方法对刚

22、学习印刷板图设计者来说也是很 有帮助的。计有帮助的。计算机辅助制图，现在有多种绘图软件，功能各异，但总的说来，绘制、修算机辅助制图，现在有多种绘图软件，功能各异，但总的说来，绘制、修 改较改较方便，并且可以存盘贮存和打印。方便，并且可以存盘贮存和打印。5.3.2 PCB规则规则3 PCB设计中的注意事项设计中的注意事项 布线方向：从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向布线方向：从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的

23、检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。整机安装与面板布局要求的前提下）。 各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。 电阻，二极管的放置方式：分为平放与竖放两种。平放：当电路元件数量不多，电阻，二极管的放置方式：分为平放与竖放两种。平放：当电路元件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放较好，对于而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放较好，对于1/4W以下的电阻

24、平以下的电阻平放时放时,两个焊盘间的距离一般取两个焊盘间的距离一般取4/10英寸，英寸，1/2W的电阻平放时的电阻平放时,两焊盘的间距一两焊盘的间距一般取般取5/10英寸；二极管平放时，英寸；二极管平放时，1N400X系列整流管系列整流管,一般取一般取3/10英寸英寸;1N540X系系列整流管列整流管,一般取一般取45/10英寸；英寸； 竖放：当电路元件数较多，而且电路板尺寸不竖放：当电路元件数较多，而且电路板尺寸不大的情况下，一般是采用竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取大的情况下，一般是采用竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取12/10英寸。英寸。 5.3.3 浏览浏览PCB文档文档（1）执行菜单

25、）执行菜单File（文件）（文件）|Open（打开）命令。弹出选择文件对（打开）命令。弹出选择文件对话框。话框。（2）选择）选择“U盘电路设计盘电路设计.PCBDOC”文件，单击文件，单击“打开打开”按钮。按钮。如图如图5-22所示。所示。（3）单击）单击PCB面板中的面板中的“Nets”选项，则在下面的网络类列表框选项，则在下面的网络类列表框中列出了该中列出了该PCB中的所有网络类。浏览中的所有网络类。浏览U盘电路设计盘电路设计.PCBDOC的网络标号，如图的网络标号，如图5-23所示。所示。（4）单击）单击PCB面板中的下拉按钮，选择面板中的下拉按钮，选择“Component”选项，则选项

26、，则在下面的网络类列表框中列出了该在下面的网络类列表框中列出了该PCB中的所有的元件。如图中的所有的元件。如图5-24所示。所示。5.4 项目浏览与交叉检测项目浏览与交叉检测编译PCB项目本节内容本节内容导航与交叉检测导航5.4.1 编译编译PCB项目项目1.设置比较器设置比较器 Option for Project对话框中的对话框中的Comparator（比较器）选项卡用（比较器）选项卡用于设置当一个项目修改时给出文件之间的不同，如图于设置当一个项目修改时给出文件之间的不同，如图5-26所示所示。设置比较器的方法如下。设置比较器的方法如下。5.4.1 编译编译PCB项目项目2. ECO设置设

27、置在如图在如图5-16所示的对话框中选择所示的对话框中选择Generation选项卡，即可打开选项卡，即可打开ECO（工程变化顺序）的设置面板。如图所示。（工程变化顺序）的设置面板。如图所示。ECO设置主要设置主要用来在生成一个工程变化顺序时的修改类型，这个生成过程是用来在生成一个工程变化顺序时的修改类型，这个生成过程是基于比较器发现的差别而进行的。基于比较器发现的差别而进行的。ECO的设置对一个项目来的设置对一个项目来 说说很重要，因为由原理图装在元器件和电气信息到很重要，因为由原理图装在元器件和电气信息到PCB编辑器时编辑器时，主要依据这个顺序来进行的。该设置方法如下。，主要依据这个顺序来

28、进行的。该设置方法如下。 （）在（）在Option for Project面板中单击面板中单击ECO Generation选项卡选项卡，在，在ECO设置面板中找到要设置的选项。如图设置面板中找到要设置的选项。如图5-27所示。所示。（2）在需要设置的选项右边的）在需要设置的选项右边的Model下拉列表中选择下拉列表中选择Generate Change Orders（生成变化顺序）或是（生成变化顺序）或是Ignore Difference（忽（忽略不同点）。设置完成后，单击略不同点）。设置完成后，单击OK按钮，关闭对话框，即可完按钮，关闭对话框，即可完成成ECO设置。设置。5.4.1 编译编译P

29、CB项目项目1.设置比较器设置比较器 Option for Project对话框中的对话框中的Comparator（比较器）选项卡用（比较器）选项卡用于设置当一个项目修改时给出文件之间的不同，如图于设置当一个项目修改时给出文件之间的不同，如图5-26所示所示。设置比较器的方法如下。设置比较器的方法如下。5.4.1 编译编译PCB项目项目3. 输出路径与网络表设置输出路径与网络表设置输出路径和网络表的设置在输出路径和网络表的设置在Option for Project的的Option选项卡中选项卡中完成，如图完成，如图5-28所示。现在对其中个项解释如下。所示。现在对其中个项解释如下。Output

30、 Path：用来设置输出路径。：用来设置输出路径。Output Option：用来设置输出选项，。：用来设置输出选项，。Open output after compile：编译后打开输出。：编译后打开输出。Timestamp folder：时间信息文件夹。：时间信息文件夹。Archive project document：项目文件存档。：项目文件存档。Use separate folder for each output type：为每种输出类型：为每种输出类型使用单独文件夹。使用单独文件夹。Allow Ports to Name Nets：允许端口到名称网络。：允许端口到名称网络。Allow

31、 Sheet Entries to Name Nets：允许原理图到名称网络：允许原理图到名称网络。Append Sheet Numbers to Local Nets：添加原理图编号到本：添加原理图编号到本地网络。地网络。5.4.1 编译编译PCB项目项目4. 多通道设置多通道设置Altium Designer10提供了模块化设计的功能，设计人员不但可以提供了模块化设计的功能，设计人员不但可以实现层次原理图的设计，还可以实现多通道设计。即单个模式实现层次原理图的设计，还可以实现多通道设计。即单个模式多次使用，这可以通过多通道来实现，多次使用，这可以通过多通道来实现，如图如图5-29所示为多通

32、道设置选项卡，单击所示为多通道设置选项卡，单击Option for Project对话对话框中的框中的Multi-channel选项卡，即可进入多通道设置选项卡，在选项卡，即可进入多通道设置选项卡，在该选项卡中，可以设置该选项卡中，可以设置Room（方块）的命名格式以及元件的（方块）的命名格式以及元件的命名格式。命名格式。5.4.1 编译编译PCB项目项目1.设置比较器设置比较器 Option for Project对话框中的对话框中的Comparator（比较器）选项卡用（比较器）选项卡用于设置当一个项目修改时给出文件之间的不同，如图于设置当一个项目修改时给出文件之间的不同，如图5-26所示

33、所示。设置比较器的方法如下。设置比较器的方法如下。5.4.1 编译编译PCB项目项目5.打印输出设置打印输出设置打印输出在电路设计中很重要，项目打印输出的设置是在打印输出在电路设计中很重要，项目打印输出的设置是在Option for Project对话框的打印设置选项卡（对话框的打印设置选项卡（Default Prints）中进行）中进行的，如图的，如图5-30所示。在此选项卡中可以进行输出配置设置（所示。在此选项卡中可以进行输出配置设置（Configuer），页面设置（），页面设置（Page Setup）、在页面中还可以进）、在页面中还可以进行打印设置（行打印设置（Print）、打印机设置（）、打印机设置（Printer）.5.4.2 导航导航1导航控制面板的管理导航控制面板的管理在进行在进行PCB设计时，通常会用到导航控制面板，单击主控制面板下设计时，通常会用到导航控制面板，单击主控制面板下面面PCB标签，即可打开标签，即可打开PCB导航控制面板，如图导航控制面板，如图5-33所示。下所示。下面介绍各项功能。面介绍各项功能。 （1）对象类型选择框：用于选择要查询编辑的对象，在该下拉列）对象类型选择框：用于选择要查询编辑的对象，在该下拉列表中有五个对象：表中有五个对象：Nets（网络），