AD20 PCB Layout：基础入门（第一篇）

PCB设计是电子产品的设计中不可缺少的重要环节。原理图设计的再完美，如果电路板PCB Layout设计不合理,产品的性能将大打折扣，甚至不能正常工作。

做好PCB Layout的第一步就是要熟练使用PCB设计工具。我的这篇文章首先要分享Altium Designer 的PCB设计步骤。

1.   Altium Designer PCB编辑器的功能介绍

AD20的PCB设计能力非常强，能够支持最高复杂的32层的PCB设计。

A.  任意角度布线：在高密度板上绕开障碍物进行专业操作，并且深入到您的BGA中走线，从而无需额外的信号层。借助智能避障算法，您可以使用切向弧避开障碍物，从而最有效地利用您的电路板空间。

B.  走线的平滑处理：对走线进行编辑以改善信号完整性是很耗费时间的，尤其是当您必须对单个弧线以及蛇形调整线进行编辑的时候。这就是为什么Altium Designer 20合并了新的布线优化引擎和高级的推挤功能以帮助加快该过程，从而提高生产率的原因。

C.  交互式属性面板：通过更新的属性面板可以完全清晰地操控设计对象和功能。实时查看相关属性，供应商信息，甚至生命周期信息。

D.  基于时间的匹配长度：高速数字电路取决于准时到达的信号和数据。如果走线调整不当，飞行时间会有所变化，并且数据错误可能会很多。Altium Designer 20计算走线上的传播时间，并为高速数字信号提供同步的飞行时间。

E.  爬电距离规则：当目标信号之间通过非导电表面和电路板边缘区域的爬电距离等于或小于指定的爬电距离时，该设计规则将标记出违规。

F.  返回路径检查：除非提供适当的返回路径，否则高速信号会产生电磁场，这可能导致串扰，数据错误或辐射干扰。正确的返回路径可使噪声电流通过非常低的阻抗返回到地，从而消除了这些问题。Altium Designer 20 将监视返回路径并检查所有参考多边形的返回路径完整性，因此您无需手动执行此操作。

G.  新的原理图增强：Altium Designer在其原理图编辑器上进行了改进，引入了新的DirectX引擎，即时编译功能以及更加简化的交互式属性面板。

H.  合理的自动布线功能：在自动布线过程中，AD可以基于计算机中定义的规则，并给予网络形状对电路板进行自动布线。自动布线可以在某个网络、某个特殊区域甚至整个电路板的范围内进行，这些可以大大减轻用户的工作量，提高设计效率。

2.   PCB编辑器界面简介

PCB编辑器主界面分：主菜单栏，主工具栏，主工作面板。

2.1.  主菜单栏

PCB设计过程中的操作都可以通过主菜单中对应的菜单命令完成。主要菜单命令大类如下：

“File(文件)”：所有文件操作-新建，打开，导入，导出，关闭等操作。

“Edit(编辑)”：对象选择，复制，粘贴，查找与编辑等操作。

“View(查看)”：视图操作的管理与切换等

“Project(项目)”：项目的相关操作。

“Place(放置)”：放置PCB Layout过程中的对象等。

“Design(设计)”：PCB Layout过程中的规则建立，交换操作，板型定义，元件库生成等操作。

“Tools(工具)”：设计过程中的各种工具。

“Route(布线)”：各种布线操作命令。

“Reports(报告)”：生成报告相关的命令。

“Window(窗口)”：窗口操作命令。

“Help(帮助)”：帮助菜单命令。

2.2.  主工具栏

PCB设计工作面板中，有一个常用工具的工具栏，如下：

这常用的14个分类的工具主要功能：

1)  选择过滤器

2)  Objects for snapping

3)  Move Object

4)  选择重叠对象的操作

5)  对其操作

6)  放置器件及3D操作

7)  交互式布线

8)  交互式线长调整

9)  过孔和焊盘放置

10)放置多边形

11)放置Keepout(线，框，块等)

12)测量工具

13)文本工具

14)绘图工具

3.   PCB的设计流程

PCB设计遵循一定的设计流程，能够降低设计过程中出错的概率。下面是我总结的一种设计流程：

项目准备：应准备好PCB项目和已经完成的原理图图纸。

资料准备：编译通过的项目，封装库，结构图(摆放位置及Dxf文件)，设计说明(关键信号处理及制板工艺说明)，重要器件数据手册(推荐布局布线等参考)。

4.   PCB文件的建立

在打开的项目中，通过“File”-“New”-“PCB”来创建PCB文件。

然后保存PCB文件为需要的名字。

5.   PCB的物理结构与参数设置

大多数厂家默认使用Mechanical 1 作为电路板的物理边界即板子的边框层。以前很多人使用Keepout层做边框，但这种方式不太标准，不太推荐这种方式。

这个边框层我们可以手动在PCB编辑器环境中利用绘图工具绘制，但更多情况下由结构工程师导出的结构设计图纸(.dxf)文件导入，然后选中边框，使用“Design”-“Board Shape”-“Define from selected objects”。(快捷键英文输入法： D + S + D)。

其他功能暂时不介绍。

定义完成后：

在PCB界面，按键盘上的“L”键，弹出PCB层叠功能设置。“View Configuration”

在“Layer&Colors”可以设置每层使用的颜色。

分层的类别说明：

1)  Signal Layers(信号层)：实际要使用的铜箔布线层

2)  Internal Planes(内部电源层或者地平面层)：这部分也属于铜箔层，主要用于建立电源和地网络。

3)  Mechanical Layers(机械层)：用于描述机械结构、标注及加工等说明的参数都放在这层。不能完成电气连接特性。

4)  Mask Layers(阻焊层)：这部分主要用于保护铜线，也可以防止器件被焊到不正确的地方。这里有

5)  Silkscreen Layers(丝印层)：

6)  Other Layers(其它层)：

“View Options”可以设置PCB的可视化参数属性。(如透明度等)。

在PCB界面，进行PCB层叠参数设置时，使用命令：“Design”-“Layer Stack Manager”，弹出Stackup。设置层叠，阻抗，过孔属性。

如果想要设计柔性板或者刚柔结合电路板，需要在这里设置。之后会有具体的项目讲解。

6.   PCB中导入原理图网络表

以一个项目：STM32F103CxT6-V1I0.PrjPcd为例。

在原理图设计完成的情况下，要进行PCB Layout导入网表前，应该将原理图中所用到的所有元件库进行装载。

可以在“Tools” – “Foot Print Manager”中，查看和修改元器件选用的封装。

当封装选择完成后，在“Design”-“Update Schematics in xxxx.PrjPcb”。

弹出对话框：点击“Validate Changes”可以验证，Check栏会显示状态。如图中，有红色叉的后面提示封装没有找到，这时候需要检查是否添加了正确的封装。

全部添加后，点击“Execute Changes”会有在Done栏会显示状态。

全部验证完成并正确后，PCB文档中会导入元器件：