《Altium Designer 原理图与PCB设计精讲教程 第2版》课件 第14-16章 电路板布线、电路板进阶优化、电路板后期处理

AltiumDesigner

原理图

与

PCB设计

2第14章电路板布线14.1 自动布线14.2 选择布线网络14.3 删除布线14.4 交互式布线14.5 多走线布线14.6 差分对布线14.7 ActiveRoute布线14.8 等长布线14.9 交互式长度调整14.10 调整蛇形线14.11 调整布线14.1 自动布线所谓的自动布线就是根据用户设定的布线规则，利用布线算法，自动在各个元件间进行连线，实现元件之间的电气连接关系，进而快速完成PCB的布线工作。14.1.1 布线相关的设计规则布线相关的设计规则很多，包括Width、Clearance、ShortCircuit、UnroutedNet、RoutingVias、RoutingLayers、SMDFanoutControl、RoutingPriority、RoutingCorners等。14.1.2 全局自动布线执行菜单命令AutoRoute≫All，打开SitusRoutingStrategies对话框，进行自动布线设置14.1.3 其它自动布线命令自动布线网络(AutoRoute≫NetClass)自动布线连接(AutoRoute≫Connection，快捷键Ctrl)自动布线区域(AutoRoute≫Area)自动布线Room(AutoRoute≫Room)自动布线元件(AutoRoute≫Component)自动布线元件类(AutoRoute≫ComponentClass)自动布线被选中元件的连接线(AutoRoute≫ConnectionsOnSelectedComponent)自动布线被选中元件之间的连接线(AutoRoute≫ConnectionsBetweenSelectedComponent)添加子网络跳线(AutoRoute≫AddSubnetJumper)移除子网络跳线(AutoRoute≫RemoveSubnetJumper)扇出（Fanout）例14-1扇出根据焊盘间距选择合适过孔大小以及走线宽度，定义相应的设计规则执行BGA的扇出命令，设置相应的选项红色圆点为BGA引脚，红色短线为扇出的走线，绿色过孔连接GND层、粉色过孔连接3V3层、其余为扇出的其它过孔扇出后对那些不需要扇出的焊盘，可以删除与其连接的导线和过孔。下右图删除了最外面2排焊盘扇出的过孔，因为可以直接从顶层走线在顶层的布线在底层的布线BGA8*8BGA16*1614.2选择布线网络1．选择或高亮显示网络按下S+C选中位于两个焊盘之间的完整走线（不包括焊盘）按下S+N选中该电气对象所属的整个网络按下Ctrl+H,单击任意电气对象（走线、焊盘、矩形填充、覆铜等），将所有与之互连的铜箔都选中2．使用菜单命令或鼠标选择多条走线（Track）执行菜单命令Edit≫Select≫Touchbyline，然后用光标划一条虚线，所有与该虚线接触的走线段都被选中，执行菜单命令Edit≫Select≫TouchbyRectangle，所有全部或者部分包含在矩形区域内的对象都会被选中鼠标直接框选电气对象3.选择连接线（ConnectionLine）及其所在网络4.选择焊盘、过孔或走线段及它们所在的网络14.3

删除布线Ctrl+Z取消前一步布线操作选中布线（选择走线的方法详见14.2节），然后Del删除菜单命令Route>>Un-Route(快捷键U+U)14.4

交互式布线交互式布线其实就是手工布线，也就是将属于同一个网络的焊盘、过孔用铜箔走线（Track）进行手工连接在开始交互式布线之前，需要制定好相应的设计规则，例如走线宽度、安全间距等。对于普通电路，可以直接使用系统提供的默认设计规则布线过程中的所有操作都必须遵守设计规则约束。如违反，则操作不会成功或者会显示违规报警。默认情况下，违规部位呈现绿色1.基本布线操作执行菜单命令Route≫InteractiveRouting或者单击Wiring工具栏上的按钮或者按下快捷键P+T，光标变为十字形，进入交互式布线状态。2.前瞻模式（Lookaheadmode）在此模式下，当未固定的走线部分包含转角时，直接与光标相连的走线段为空心部分，其余走线段填充有交叉线.按下键1可以在前瞻和非前瞻模式之间进行切换。3.交互式布线快捷键按下Enter键或者单击鼠标左键固定一段走线。按下ESC或者单击鼠标右键终止当前走线。按下Backspace键删除前一段走线的固定状态，使其回到自由状态。按下键7可以在不同的焊盘连接间进行循环切换。按下键9可以交换起点和终点焊盘。按下~或者Shift+F1，可以显示布线操作相关的菜单及其快捷键。4.交互式布线中的拓扑连接在布线时，预拉线具有指示终点焊盘的作用。但实际上，手工布线时没有必要连接到预拉线指示的焊盘，可以用铜箔走线连接属于同一个网络的任意两个焊盘，而不用管这两个焊盘之间是否有预拉线连接。下图中焊盘A、B和C属于同一个网络，尽管A和C之间没有预拉线，仍然可以用铜箔走线连接A和C，连接后系统自动更新拓扑连接，此时A和B之间的预拉线消失。5.转角模式在交互式布线状态下，按下Shift+空格键在走线的转角模式间切换，按下空格键可以切换转角的方向（1）45度：相邻两段走线的夹角为45度。（2）90/45witharc：带弧度的90/45度转角模式。（3）90度：相邻两段走线的夹角为90度。（4）90/90witharc：带弧度的90/90度转角模式。（5）Anyangle；任意角度转角模式。6.冲突解决方案在交互式布线过程中，当走线在前进路径上遇到电路板上其它对象（例如焊盘、走线、过孔等）阻挡时，就会产生冲突，AD17提供的冲突解决方案如下（图示见后页）：（1）WalkaroundObstacles（绕开障碍物）（2）PushObstacles（推挤障碍物）（3）HugandPushObstacles（紧贴并推挤）（4）Ignoreobstacles（忽略障碍物）（5）Stopatthefirstobstacles（在第一个障碍物处停止）（6）AutoRouteOnCurrentLayer（在当前层自动布线）（7）AutoRouteOnMultipleLayers（在多层自动布线）6.冲突解决方案（续）在布线过程中，按下Shift+R可以在这几种冲突解决方案中进行切换。WalkaroundObstaclesPushObstaclesHugandPushObstaclesIgnoreobstaclesStopatthefirstobstaclesOriginalRoute7.布线时添加过孔在交互式布线状态，在数字小键盘上按下“*”或者“+”键添加一个过孔并切换到下一个信号层。按下“-”键添加一个过孔并切换到上一个信号层。按下“/”键可以插入一个过孔，单击鼠标左键固定过孔位置闭关返回交换时布线状态，便于扇出操作。在交互式布线状态按下2键可以添加一个过孔，但不切换信号层。对通孔焊盘布线时，按下L键可以直接切换到下一个信号板层进行布线，但不添加过孔。如果当前走线有任何已经固定的走线段部分，该操作将失效。按下快捷键Shift+Ctrl+滚动鼠标滚轮，可以添加过孔并在信号层之间进行切换。8.改变走线宽度和过孔大小在交互式布线状态，按下快捷键Shift+W，打开走线宽度选择对话框。按下键3可以在最小、首选、最大和用户选择宽度之间进行切换。在布线过程中可以加入过孔，按下Shift+V打开交互式过孔尺寸对话框。按下键4可以在最小、首选、最大和用户选择过孔之间进行切换。使用交互式布线对话框修改布线选项在布线过程中，也可以按下Tab键打开当前网络的交互式布线对话框。14.5

多走线布线操作步骤：选中多个焊盘执行菜单命令Route≫InteractiveMulti-Routing或者单击Wiring工具栏上的按钮，光标变为十字形，移动光标到被选中的任何一个起点焊盘上，单击鼠标左键后移动光标就可以从选中的多个焊盘同时拉出走线。在走线过程中，按下Tab键可以打开InteractiveRouting对话框，可以直接输入BusSpacing（总线间距，即相邻走线之间的距离），也可以按下B键减小BusSpacing，按下Shift+B增大BusSpacing，每次改变的长度为栅格大小。例14-214.6差分对布线差分信号系统是采用一对紧密耦合的线路传输信号的系统，一条线路传送原信号，另一条传送的是与原信号反相的信号。差分对信号是为了解决信号源和负载之间缺少良好的逻辑参考地连接而采用的方法，它对电子产品的干扰具有较好的抑制作用，同时能减小信号线对外产生的电磁干扰（ElectromagneticInterference，EMI）。 1.定义差分对（1）在原理图中定义差分对，利用了差分对指示符DifferentialPairsDirective，见例14-3（2）在PCB面板的差分对编辑器中定义差分对： <1>通过差分对编辑器的Add按钮创建，见例14-4。

<2>通过差分对编辑器的CreatefromNets按钮创建，见例14-5。（I）（2）-<1>（2）-<2>2.定义差分对设计规则

涉及到的主要设计规则RoutingWidthDifferentialPairRoutingMatchedLengthRule3.差分对布线例14-614.7ActiveRoute布线ActiveRoute是一种自动化交互式布线工具，能够对多个选中的网络按照用户定义的RouteGuide（布线向导）进行布线例14-714.8等长布线高速电路板设计中为了实现正确的时序关系，需要同一类信号线具备相同的传输时延，等长布线技术可以用来满足这样的需求。AD提供的等长布线功能可以将信号网络长度自动调整至指定的范围。例14-814.9交互式长度调整允许用户手动调整网络走线的长度，相比自动调整而言，交互式调整更加灵活、可控性强。调整后期望达到的目标长度（targetlength）有三种来源：Manual（手动），见例14-9现有网络长度，见例14-10设计规则，见例14-11选择好目标长度来源后，利用鼠标即可调整选中网络的长度，调整方式仍然是增加蛇形线。14.10调整蛇形线在等长布线和交互式长度调整中，都涉及到蛇形线的调整操作。利用快捷键实时调整蛇形线。调整已放置的蛇形线。删除蛇形线。快捷键功能快捷键功能Spacebar在三种蛇形线模式之间进行切换1减少转角斜切度,(英文逗号)按照设置的幅度增量递减幅度2增加转角斜切度.(英文点号)按照设置的幅度增量递增幅度3按照设置的Gap增量递减GapY切换蛇形线出线方向4按照设置的Gap增量递增GapShift+G显示/隐藏长度调整标尺Tab打开交互式长度调整对话框14.11

调整布线14.11.1

自动环路移除14.11.2

拖曳布线14.11.3

增加新的走线段14.11.4

锁定已有布线14.11.5

延长多条走线14.11.6

复制走线14.11.1自动环路移除删除旧走线时，可以先直接进行新的布线。当新旧走线形成环路时，旧走线会自动删除。如下图所示。14.11.2拖曳布线选中一段走线，移动光标到走线段上，当光标形状变为形状时，拖动即可以平行移动该走线段，并保持与其它走线段的角度不变在拖曳走线过程中，如果遇到过孔或者焊盘，会越过它们继续拖曳。如果当前冲突解决方案（Shift+R切换）为推挤障碍物，那么拖曳过程中会推开前进路径上已有的布线，但会遵守安全间距等设计规则。14.11.3增加新的走线段移动光标到走线段的中心控点时，光标变为双向箭头，此时拖动可以增加新的走线段。14.11.4

锁定已有布线为了防止已有布线被推挤或被移动，可以锁定走线段。双击要锁定的一段走线，在打开的属性话框中选中Lock复选框即可。如果要锁定整个网络的走线，按下Ctrl+H，选中要锁定的网络，然后按下F11打开PCBInspector面板，单击面板上方的Alltypesofobjects，然后选择DisplayOnly和Tracks，选中Locked复选框即可锁定整个网络的走线。14.11.5延长多条走线先选择多条走线段，移动光标到其中一条走线段的端点，光标变为双向箭头时，拖动即可从端点拉出新的走线，释放鼠标左键，即可将延长的走线部分固定。此时这些走线段仍然处在选中状态，移动光标到任意一条走线端点上，再次按下鼠标左键后可向不同的方向继续延长走线，同时也可以按下Shift+R切换冲突解决方案。14.11.6复制走线在布线过程中，如果有些走线的形状、长度是完全相同的，可以先绘制一条走线，然后采用复制的方法快速粘贴放好的走线，既省时又省力。例14-12AltiumDesigner

原理图

与

PCB设计

2第15章

电路板进阶优化15.1 重新编号15.2 平面层分割15.3 布线密度图15.4 补泪滴15.5覆铜15.1 重新编号重新编号（Re-Annotate）能够将PCB上的元件封装按照一定的排列规律重新进行编号，并把这种变更反映到原理图，这样从原理图定位电路板上的元件就变得容易。使用菜单Tools≫Re-Annotate来对PCB进行编号。例15-115.2 平面层分割下图为Ground平面层的示意图，可以看到在整片铜箔上分布着一些形状大小不一的钻孔。(1)A处对应与Ground平面层无连接关系的通孔式焊盘穿过平面层时产生的钻孔。(2)B处对应与Ground平面层无连接的过孔穿过平面层时产生的钻孔。(3)C处对应与Ground平面层具有连接关系的通孔式焊盘与平面层的连接样式。(4)D处对应与Ground平面层具有连接关系的过孔与平面层的连接样式。15.2 平面层分割（续）平面层通常连接一个网络，例如GND或者VCC。但是也可以根据需要将平面层分成几个部分，每个部分连接一个网络，这就叫做平面层分割（SplitPlane）。平面层分割是通过在平面层上用直线画出封闭区域实现的例15-215.3 布线密度图布线密度图可以形象的反映电路板上不同区域的布线密集程度，帮助工程师改善布线。执行菜单命令Tools≫DensityMap[T,Y]，系统会在当前电路板上显示布线密度图。密度不同的部位用不同的颜色表示。红色表示高密度，黄色表示中密度，绿色表示低密度。15.4 补泪滴未补泪滴补泪滴是为了加宽导线和焊盘的连接面积，这样的好处是焊盘不容易起皮，另外可以防止在钻孔过程中由于振动造成的导线和焊盘之间的断裂菜单命令Tools>>TearDrops圆弧形泪滴直线形泪滴15.5

覆铜覆铜（PolygonPour）是PCB设计中的一项重要操作，通常在元件布局和布线完成以后进行。覆铜本质上是成片的铜箔，这些铜箔填充了电路板上没有放置元件和走线的空白区域。覆铜可以连接网络，通常是连接GND，当然也可以连接其它网络。它就像普通走线一样，可以传递电气信号。15.5.1

放置覆铜覆铜通常放置在信号层，例如顶层和底层信号层，也可以放置在中间信号层。执行菜单命令Place≫PolygonPour[P,G]或者单击Wiring工具栏上的按钮，打开覆铜对话框覆铜有三种填充模式Solid(CopperRegions)：实心填充模式Hatched(Track/Arcs)：阴影填充模式None(OutlinesOnly)：无填充模式例15-315.5.2

编辑覆铜交互式编辑覆铜选中覆铜，拖动白色控点或者直接拖动覆铜通过对话框编辑覆铜双击覆铜，打开覆铜对话框通过PCB面板编辑覆铜在PCB面板中可以编辑覆铜中所包含的图元15.5.3

删除覆铜切换到覆铜所在的板层，然后在覆铜上方单击鼠标左键选中覆铜，此时覆铜会呈现灰白色，按Del键，即可删除覆铜。15.5.4

切除覆铜如果覆铜内部有不需要覆铜的区域，可以把这块区域从覆铜中切除（cutout)。切除区其实也是通过绘制的方法来定义的。菜单命令Place≫PolygonPourCutout。例15-4。15.5.5

利用选中的对象生成覆铜使用Place>>PolygonPour只能放置多边形覆铜，本节介绍的方法适合绘制形状比较复杂的覆铜，例如由圆弧构成的区域例15-5生成恰好覆盖电路板的覆铜例15-6生成不规则形状的覆铜15.5.6

其它覆铜操作选中覆铜，单击鼠标右键，在弹出菜单中选择PolygonPourAction菜单项，其级联菜单如图所示，这些菜单命令包括：移动（move）覆铜收纳（shelve）覆铜恢复（restore）覆铜重新（repour）覆铜切割（slice）覆铜Altium

Designer

原理图

与

PCB设计

2第16章电路板后期处理16.1 尺寸标注16.2 测量命令16.3 DRC16.4

板层堆栈表16.53D视图显示16.6生成PCB报表16.7文件输出与打印16.8PCB打样16.1 尺寸标注为了方便PCB设计以及后期的制板工作，常常需要对PCB中各类对象的尺寸进行标注，以供参考。尺寸标注（Dimension）通常放置在丝印层或者机械层。AD17提供的尺寸标注工具通过Place≫Dimensions子菜单访问，也可以通过Utilities工具栏中的按钮对应的尺寸标注子工具栏访问。16.1.1 线性标注线性标注（LinearDimension）用来标注对象水平和垂直方向上的尺寸。交互式位置调整。编辑标注属性。例16-1。16.1.2 角度标注角度标注（AngularDimension）用来标示夹角的度数。例16-2。16.1.3 半径标注半径标注（RadialDimension）用来测量圆或者圆弧的半径。例16-3。16.1.4 引线标注引线标注（LeaderDimension）用来在PCB文档上放置带指示标志的文字信息。例16-4。16.1.5 数据线标注数据线标注（DatumDimension）用来标注一系列对象相对于某一个参考点的直线距离。例16-5。16.1.6 基准线标注基准线标注（BaselineDimension)）用于标注各测量直线与基准线之间的直线距离。例16-6。16.1.7 圆心标注圆心标注（CenterDimension）用来标示圆或者圆弧的中心。例16-7。16.1.8 线状直径标注线状直径标注（LinearDiameter）用来标示圆或者圆弧的直径。例16-8。16.1.9 放射状直径标注放射状直径标注用来标注圆的直径。例16-9。16.1.10 标准标注标准标注（StandardDimension）用来标注任意两点之间的尺寸。例16-10。16.2 测量命令测量距离菜单命令Report≫MeasureDistance[R,M]或者按下Ctrl+M。测量图元边界之间的距离菜单命令Report≫MeasurePrimitives[R,P]。测量选中对象的长度首先选中一个或多个对象，然后执行菜单命令Report≫MeasureSelectedObjects[R,S]。16.3 DRCDRC（DesignRuleCheck，设计规则检查）是AltiumDesigner提供的一项重要验证工具。它可以自动发现PCB设计中违反设计规则的情况，并给出违规报告，从而确保设计的电路板满足要求。因此，在完成PCB设计后，通常要进行DRC检查。执行菜单命令Tools≫DesignRuleCheck，打开设计规则检查对话框，设置DRC选项和进行检查的设计规则。设计规则检查类型OnlineDRCBatchDRC解决设计规则违规问题对检查出的设计规则违规问题，有四种方法进行处理（1）通过消息面板双击违规消息，可以跳转到编辑窗口违规处进行修改（2）通过编辑窗口系统默认会用醒目的绿色将违反设计规则的地方显示在编辑窗口中，放大观察会发现里面填充DRC符号标记。按下Shift+V可以查看违规细节（3）通过右键菜单在违规处单击鼠标右键，在弹出的菜单中选择Violations（违规）级联菜单

（4）通过PCBRules