第4章 PCB设计基础 印制电路板设计基础 4.1 PCB编辑器 4.2 电路板物理结构及环境参数设置 4.3 网络表编辑和导入 4.4
PCB元件的布局 4.5 PCB布线 4.6 PCB敷铜和补泪滴 4.7 项目实训 4.8
本章描述： 在电路原理图绘制完成后，下一步就是设计印制电路板（PCB）。Altium Designer l0作为设计者提供了一个完整的PCB设计环境，既可以进行人工设计，又可以实现自动化设计。 本章目标： 了解印制电路板的基本知识 熟悉PCB编辑器的界面环境及参数设置 掌握PCB印制电路板的设计步骤和方法
4.1 印制电路板设计基础 4.1.1 印制电路板结构 4.1.2 元件封装 4.1.3 层 4.1.4 铜膜导线 4.1.5 焊盘 4.1 印制电路板设计基础 4.1.1 印制电路板结构 4.1.2 元件封装 4.1.3 层 4.1.4 铜膜导线 4.1.5 焊盘 4.1.6 过孔 4.1.7 各类膜 4.1.8 丝印层 4.1.9 网格状填充区和填充区 4.1.10 PCB图的设计流程图4-10 PCB设计流程 4.1.11 PCB板设计的一般原则
4.1.1 印制电路板结构 印制电路板的种类较多，一般按导电层数可分为单层板、双面板和多层板。 1、单层板 4.1.1 印制电路板结构 印制电路板的种类较多，一般按导电层数可分为单层板、双面板和多层板。 1、单层板 单层板是一面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。在设计时，一般将导线和焊盘放在敷铜的一面，而元件则插在没有敷铜的一面。单层板成本低、不用打过孔，因此，常用于布线简单的PCB板设计中，但由于只能单面布线，在复杂电路的设计上比双面板和多层板要困难一些。
2、双面板 双面板包括顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）两个信号层的电路板。两面都有敷铜，中间为绝缘层，因此板的两面都可以布线，两层之间的走线一般由过孔或焊盘连通。习惯上将顶层设为元件面，底层设为焊接面。相对于多层板，双面板成本低、布线容易，因此被广泛应用，是目前最常用的一种印制电路板。
3、多层板 多层板是包含了多个工作层面的电路板。它在双面板的基础上增加了内部电源层、接地层和多个中间信号层。各层之间的电气连接通过半盲孔、盲孔和穿透过孔来实现。随着电子产品越来越精密，多层板的应用也越来越广泛。但其主要缺点是制作成本较高。
4.1.2 元件封装 1、元件封装的分类 根据元件的不同封装我们将封装分为分立元件的封装和集成电路元件的封装。 （1）分立元件类 4.1.2 元件封装 1、元件封装的分类 根据元件的不同封装我们将封装分为分立元件的封装和集成电路元件的封装。 （1）分立元件类 电容：电容分普通电容和贴片电容。普通电容可分为电解电容和无极性电容。电解电容由于容量和耐压不同其封装也不一样，电解电容的名称是“RB.*/.*”，其中“*/.*”表示的是焊盘间距/外形直径，其单位是英寸（inch）。无极性电容的名称是“RAD-***”，其中“***”表示的是焊盘间距，其单位也是英寸。
贴片电容的封装也比较多，这些封装可根据厂家提供的封装外形尺寸选择，它的命名方法一般是：CC. -. ，其中“-”后面的“ 贴片电容的封装也比较多，这些封装可根据厂家提供的封装外形尺寸选择，它的命名方法一般是：CC****-****，其中“-”后面的“****”分成二部分，前面二个“**”表示焊盘间的距离，后面二个“**”表示焊盘的宽度，它们的单位是mil，“-”前面的“****”是对应的公制尺寸。 电阻：电阻分普通电阻和贴片电阻。普通电阻的名称是“AXIAL-***”，其中“***”表示焊盘间距，其单位是英寸。 贴片电阻的名称“R2012-0806”，其含义和贴片电容的含义基本相同。可用贴片电容的封装套用。
二极管：二极管分普通二极管和贴片二极管。普通二极管名称是“DIODE-. ”，其中“ 三极管：三极管的名称是“BCY-W3/***”系列，可根据三极管功率的不同进行选择。 连接件：连接件封装在“Miscellaneous Connectors.IntLib”集成库中，可根据需要进行选择。 其他分立元件封装大部分在“Miscellaneous Devices.IntLib”集成库中。
（2）集成电路类 常用集成电路的封装主要有以下几种。 DIP：是传统的双列直插封装的集成电路。 PLCC：是贴片封装的集成电路，由于焊接工艺要求高，不宜采用。 PGA：是传统的栅格阵列封装的集成电路，有专门的PGA库。 QUAD：是方形贴片封装的集成电路，焊接较方便。 SOP：是小贴片封装的集成电路，和DIP封装对应。 SPGA：是错列引脚栅格阵列封装的集成电路。 BGA：是球形栅格阵列封装的集成电路。
除上面介绍的封装外，还有部分新的封装和上述封装的变形，这里就不再一一说明。常用集成电路封装外形如图4-1～图4-5所示。 图4-1 DIP封装 图4-2 PLCC封装 图4-3 PGA封装
元件封装的编号一般为：“元件类型”＋“焊盘距离”（或焊盘数）＋“元件外形尺寸”。根据元件封装的编号可以判断元件封装的规格。 图4-4 SOP封装 图4-5 BGA封装 2、元件封装的编号 元件封装的编号一般为：“元件类型”＋“焊盘距离”（或焊盘数）＋“元件外形尺寸”。根据元件封装的编号可以判断元件封装的规格。
例如，“AXIAL-0. 4”表示该元件封装为轴状，两焊盘的距离为400mil，如图4-6所示。“RB. 2/ 例如，“AXIAL-0.4”表示该元件封装为轴状，两焊盘的距离为400mil，如图4-6所示。“RB.2/.4”表示极性电容类元件封装，引脚间距为200mil，元件直径为400mil，如图4-7所示。 图4-6 AXIAL-0.4 图4-7 RB.2/.4 图4-8 CC1005-0402 图4-9 DIP-16×1.5
“CC1005-0402”表示贴片电容类元件封装，“04”表示引脚间距为40mil，“02”表示焊盘直径为20mil，如图4-8所示。 “DIP-16×1.5”若用公制单位表示元件封装为双列，共16个引脚焊盘，两焊盘间距为1.50mm，如图4-9所示。 在Altium Designer l0中允许使用两种单位，即公制和英制。英制单位为inch（英寸），而Altium Designer l0中常用mil（毫英寸），1mil＝1/1000inch。公制单位一般为mm（毫米），1inch＝25.4mm，1mil＝0.0254mm＝25.4um，1mm＝40mil。
4.1.3 层 印制版分为单层板，双层板，多层板的结构。Altium Designer的“层”不是虚拟的，而是印刷板材料本身实际存在的各铜箔层。 由于电子线路的元件安装、抗干扰和布线等特殊要求，在一些较新的电子产品中，所用的印刷板不仅可以上下两面走线，而且在板的中间还存在夹层铜箔。如现在的计算机主板所用的印制板材料多在4层以上，这些层因加工相对较难，大多用于设置成走线较为简单的电源布线层，并常用大面积填充的办法来布线。
处于上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方常用过孔（Via）来连通。有了以上的解释，我们就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。
4.1.4 铜膜导线 铜膜导线也称为铜膜走线，简称导线。它是敷铜板经过腐蚀加工后在PCB板上的走线，用于连接各焊盘以及引脚，是印制电路板最重要的部分。印制电路板的设计主要任务就是围绕如何布置导线来进行的，铜膜导线由一层铜膜组成，是用来导通信号的。
4.1.5 焊盘 焊盘在PCB板上起到信号连接导通的作用，选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动、受热情况以及受力方向等因素。Altium Designer l0在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘，如圆形、方形、八角形、圆方形和定位焊盘等，但有时仍然需要自己编辑。如对发热且受力较大、电流较大的焊盘，可自行设计成“泪滴状”。在实际中，若需要自行编辑焊盘时，还要考虑以下原则。
（1）形状不一致时，要考虑连线宽度与焊盘的特定差异不能过大。 （2）需要在元件引脚之间走线时，选用长短不对称的焊盘往往事半功倍。 （3）各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别进行编辑，通常要求孔的尺寸要比引脚直径大0.2～0.4mm。
4.1.6 过孔 为连通各层之间的线路，在各层需要连通的导线交汇处钻一个公共孔，这就是过孔（Via）。过孔有三种，即从顶层贯通到底层的穿透式过孔、从顶层通到内层或从内层通到底层的盲过孔以及内层之间的隐藏过孔。 在工艺上在，过孔的孔壁上用化学沉积的方法镀上一层金属，用来连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可直接与上下两面的线路相连，也可不连。一般而言，设计线路时对过孔的处理遵循以下原则。
（1）尽量少用过孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与周边各元件的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线或过孔的间隙。 （2）载流量越大时，所需的过孔尺寸也越大，如电源层和地层与其它层连接所用的过孔就要大一些。
4.1.7 各类膜 膜（Mask）是PCB制作工艺和元件焊接过程中必不可少的涂层材料。按膜所处的位置及其作用，膜可分为元件面助焊膜和元件面阻焊膜两类，助焊膜是涂在焊盘上，提高可焊性能的一层膜；阻焊膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接技术，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。可见，这两种膜是一种互补关系。
4.1.8 丝印层 为方便电路板的安装和维修，通常在印制板的上下两表面印刷所需要的标志图案和文字符号，如元件标识、标称值、元件外形轮廓、厂家标志、生产日期等，这就是丝印层（Silkscreen Top/Bottom Overlay）。不少初学者在设计丝印层时，只注意文字符号的放置整齐，而忽略实际PCB板的效果；在设计的印制板上，字符不是被元件挡住，就是把元件标号打在相邻的元件上，甚至侵入了助焊区域被抹除，这种设计将会给装配和维修带来很大困难。正确的丝印层字符布置应该坚持不出歧义、见缝插针、美观大方的原则。
4.1.9 网格状填充区和填充区 对抗干扰要求比较高的印制电路板，通常要在PCB上敷铜。其敷铜方式有网格状填充和实心式填充两种。网络状填充区（External Plane）是把大面积的铜箔处理成网状，而填充区（Fill）仅是完整保留铜箔。网络状填充区在电路性能上有较强的抑制高频干扰的作用，适用于大面积填充的地方，特别是把某些区域当作屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。填充区多用于一般的导线端部或转折区等需要小面积填充的地方。
4.1.10 PCB图的设计流程 要设计出完整的PCB图,一般按照如图4-10所示的流程进行。 图4-10 PCB设计流程
4.1.11 PCB板设计的一般原则 印制电路板设计的好坏对电路板抗干扰能力影响很大。因此，在进行PCB设计时，必须遵循PCB设计的一般原则。 电路板设计的一般原则包括：电路板的选用、电路板尺寸、元件布局、布线、焊盘、填充、跨接线等。
1、电路板的选用 电路板一般用敷铜层压板制成，板层选用时要从电气性能、可靠性、加工工艺要求和经济指标等方面考虑。常用的敷铜层压板有敷铜酚醛纸质层压板、敷铜环氧纸质层压板、敷铜环氧玻璃布层压板、敷铜环氧酚醛玻璃布层压板、敷铜聚四氟乙烯玻璃布层压板和多层印刷电路板用环氧玻璃布层压板等。 电路板的厚度应该根据电路板的功能、所装元件的重量、电路板插座的规格、电路板的外形尺寸和承受的机械负荷等来决定。主要是应该保证足够的刚度和强度。常见的电路板的厚度有0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm等。
2、电路板的尺寸 一般情况下，在禁止布线层中指定的布线范围就是电路板尺寸的大小。电路板的最佳形状是矩形，长宽比为3∶2或4∶3。当电路板的尺寸大于200mm×150mm时，应该考虑电路板的机械强度。 3、布局 虽然Altium Designer 10能够自动布局，但实际上，电路板的布局几乎都需要结合手工布局来完成，进行布局时，一般遵循如下规则：
（1）特殊元件的布局 （2）按照电路功能布局 （3）元件离电路板边缘的距离 （4）元件放置的顺序 4、布线 （1）线长 铜膜导线应尽可能短，在高频电路中更应该如此。铜膜导线的拐弯处应为圆角或斜角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能。
（2）线宽 铜膜导线的宽度能满足电气特性要求，同时又便于生产。它的最小值取决于流过它的电流，但是一般不宜小于0.2mm；只要板面积足够大，铜膜导线宽度和间距最好选择0.3mm。 （3）线间距 相邻铜膜导线之间的间距应该满足电气安全要求，同时为了便于生产，间距应该越宽越好。最小间距至少能够承受所加电压的峰值。在布线密度低的情况下，间距应该尽可能的大。 （4）屏蔽与接地 铜膜导线的公共地线应该尽可能放在电路板的边缘部分。另外地线的形状最好做成环路或网格状。
5、焊盘 （1）焊盘的尺寸 （3）相邻的焊盘要避免有锐角。 （2）注意事项 焊盘孔边缘到电路板边缘的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。
6、跨接线 在单面电路板的设计中，当有些铜膜无法连接时，通常的做法是使用跨接线，跨接线的长度应该选择如下几种：6mm、8mm和10mm。 7、去耦电容 去耦电容主要采用高频特性较好的瓷片电容或多层陶瓷电容。设计电路板时，每个集成电路的电源和地线之间都要加一个去耦电容。
4.2 PCB编辑器 4.2.1 菜单栏 4.2.2 工具栏
PCB设计编辑器的界面主要分为3个部分。菜单栏，工具栏和工作界面，如图4-11所示。
4.2.1 菜单栏 1、“File”文件菜单：主要用于文件的打开、关闭、保存与打印等操作。 4.2.1 菜单栏 1、“File”文件菜单：主要用于文件的打开、关闭、保存与打印等操作。 2、“Edit”编辑菜单：用于对象的选取、复制、粘贴与查找等编辑操作。 3、“View”视图 菜单：用于视图的各种管理，如工作窗口的放大与缩小，各种工具、面板、状态栏及节点的显示与隐藏等。 4、“Project”项目菜单：用于与项目有关的各种操作，如项目文件的打开与关闭、工程项目的编译与比较等。 5、“Place”放置菜单：包含了在PCB中放置对象的各种菜单项。
6、“Design”设计菜单：用于添加或删除元件库、网络报表导入、原理图与PCB间的同步更新及印制电路板的定义等操作。 7、“Tools”工具菜单：可为PCB设计提供各种工具，如DRC检查，元件的手动和自动布局，PCB图的密度分析以及信号完整性分析等操作。 8、“Auto Route”自动布线菜单：可进行与PCB布线相关的操作。 9、“Reports”报告菜单：可进行生成PCB设计报表及PCB的测量操作。 10、“Window”窗口菜单：可对窗口进行各种操作。 11、“Help”帮助菜单：提供使用信息帮助。
4.2.2 工具栏 1、标准工具栏 PCB的标准工具栏如图4-12所示，该工具栏大部分工具与原理图的标准工具栏相同，在此不再重述，只有以下2个按钮不同： 按钮：放大显示过滤元件。 按钮：快速定位文件中错误。 窗口：选择 PCB预览窗口。 图4-12 PCB标准工具栏
2、常用菜单项 Filter过滤器菜单项：控制工具栏 的打开与关闭，用于快速定位各种对象。 Utilities功能菜单项：“控制工具栏 的打开与关闭。 Wiring布线菜单项：控制布线工具栏 的打开与关闭。 Navigation导航菜单项：控制导航工具栏的打开与关闭，通过这些按钮，可以实现在不同界面之间的快速跳转。 Customize自定义菜单项：用户自定义设置
4.3.1电路板物理边框的设置 4.3.2 电路板图纸的设置 4.3.3 电路板的层面设置 4.3.4 工作层面与颜色设置 4.3 电路板物理结构及环境参数设置 4.3.1电路板物理边框的设置 4.3.2 电路板图纸的设置 4.3.3 电路板的层面设置 4.3.4 工作层面与颜色设置 4.3.5 PCB布线框的设置 4.3.6 Preferences属性设置
4.3.1电路板物理边框的设置 电路板的物理边界就是PCB板的实际大小和形状，板形的设置是在工作层面“Mechanical 1”上进行的，根据所设计的PCB在产品中的位置、空间的大小、形状以及与其他部件的配合来确定PCB的外形与尺寸，具体的设置步骤如下。 1、执行【File】→【Project】→【PCB Project】项目菜单命令，新建一个项目文件，在生成的项目文件上右击，在快捷菜单上执行【Add New to Project】→【PCB】菜单命令，
新建一个PCB文件，使之处于当前的工作窗口中，如图4-13所示。
在当前窗口中，包含6个工作层面，具体如下： 有两个信号层标签 和 ：主要用于建立电气连接的铜箔层。 机械层标签 ：用于支持电路板的印制材料层。 丝印层标签 ：用于添加电路板的说明文字。 禁止布线层标签 ：用于设立布线框，支持系统的自动布局和自动布线功能。 更多层标签 ：跨越使用的信号板层。
2、可以单击工作窗口下方的标签 ，使该层面处于当前的工作窗口中。 3、执行【Place】→【Line】线菜单命令，鼠标将变成十字形状。将鼠标移到工作窗口的合适位置，单击鼠标左键即可进线的放置操作，每单击左键一次就确定一个固定点。通常将板的形状定义为矩形。 4、当绘制的线组成了一个封闭的边框时，即可结束边框的绘制。单击鼠标右键或者按下“Esc”键即可退出该操作，绘制结束后的PCB边框如图4-14所示。
图4-14 绘制PCB边框
5、设置边框线属性 双击任一边框线即可打开该线的编辑对话框，如图4-15所示。为了确保PCB图中边框线为封闭状态，可以在此对话框中对线的起始和结束点进行设置，使一根线的终点为下一根线的起点。 6、最后单击OK按钮完成边框线的属性编辑操作。
图4-15 设置边框线属性
4.3.2 电路板图纸的设置 与原理图一样，用户也可以对电路板图纸进行设置，图纸的设置主要有以下两种方法。 4.3.2 电路板图纸的设置 与原理图一样，用户也可以对电路板图纸进行设置，图纸的设置主要有以下两种方法。 1、通过Board Options板选项进行设置 （1）单击【Design】→【Board Options】板选项菜单命令，即可打开“Board Options”板选项对话框。如图4-16所示。
图4-16 Board Options对话框
（2）从上到下依次可对图纸在X轴的位置、Y轴的位置、图纸的宽度、图纸的高度、图纸的显示状态以及图纸的锁定状态等进行设置。参照原理图图纸的鼠标定位方法对图纸的大小进行合适的设置。对图纸进行设置后，“Display Sheet”显示复选框即可在工作窗口中显示图纸。 （3）单击OK按钮，即可完成PCB图纸信息的设置。
2、通过PCB模板进行设置 Altium Designer 10拥有一系列预定义的PCB模板，可以通过系统提供的模板添加一个新PCB图纸，Altium Designer 10的PCB模板主要存放在安装目录“Altium Designer 10\Templates”下，添加新图纸的具体操作步骤如下。 （1）单击需要进行图纸操作的PCB文件，使之处于当前的工作窗口中。 （2）单击【File】→【Open】打开菜单命令，进入如图4-17所示的对话框，选中上述路径下的一个模板文件。
（3）单击 按钮，即可将模板文件导入到工作窗口中，如图4-18所示。 （3）单击 按钮，即可将模板文件导入到工作窗口中，如图4-18所示。 4-18 打开的PCB模板 4-17 PCB模板窗口
4.3.3 电路板的层面设置 1、图层堆栈管理器 Altium Designer 10提供了图层堆栈管理器来定义电路板的板层结构。选择【Design】→【Layer Stack Manager】菜单命令，可打开“图层堆栈管理器”对话框，如图4-20所示。 单击 按钮可以添加中间信号层。 单击 按钮可添加内部电源/接地层。 如果用户需要排列中间的信号层，可以使用 和 按钮来操作。
图4-19 View Configurations对话框 如果用户需要删除某层，可先选中需删除的层，再单击 按钮。 图4-19 View Configurations对话框
图4-20 图层堆栈管理器对话框
如果选中“Top Dielectric”复选框，则在顶层添加绝缘层。单击其左边按钮 ，可打开如图4-21所示的“绝缘层属性”对话框，可对材料、厚度、介电常数进行设置。而选中“Bottom Dielectric”复选框，则在底层添加绝缘层，设置方法与顶层的设置相同。 如果用户需要设置某信号层的厚度，可选中该层，单击 按钮打开“层设置”对话框，如图4-22所示，还可编辑层名。例如，一般底层做焊接面，可修改为“Solder Side”。
若要设置内部电源/接地层，则需先选中需修改的内部电源/接地层，单击 按钮打开“内部电源/接地层设置”对话框，如图4-23所示。 若要设置内部电源/接地层，则需先选中需修改的内部电源/接地层，单击 按钮打开“内部电源/接地层设置”对话框，如图4-23所示。 图4-21 绝缘层属性对话框 图4-22 层设置对话框
图4-23 内部电源/接地层设置对话框
4.3.4 工作层面与颜色设置 当进行工作层设置时，选择【Design】→【Board Layers & Colors】菜单命令，可 打开如图4-24所示的“Board Layers and Colors”对话框。在每个功能区中有一个“Show”复选框，若勾选，则该层将在PCB编辑器的标签栏中显示该层标签；单击“Color”下的颜色条，将弹出颜色对话框，可对PCB板层的颜色进行编辑。而在“System Colors”区域，除了可设置颜色外，还可选择显示飞线、“Visible Grid”可视栅格、“Pad Holes”焊盘孔、“Via Holes”导孔和DRC检测等。
图4-24 Board Layers and Colors对话框
4.3.5 PCB布线框的设置 创建布线框的具体步骤如下。 （1）单击“Keep-Out Layer”禁止布线层标签，使该层处于当前的工作窗口。 （2）单击【Place】→【Line】线菜单命令，此时，鼠标变成十字形状，移动鼠标到工作窗口，在禁止布线层上创建一个封闭的多边形，如图4-25所示。这里使用的“Keepout”禁止布线与对象属性编辑对话框中的“Keepout”禁止布线复选框的作用是相同的，即表示不属于板内的对象。
（3）完成布线框的设置后，单击鼠标右键或者按下Esc键，即可退出布线框的操作。 布线框设置完毕后，进行自动布局操作时元件自动导入到该布线框中。有关自动布局的内容将在后面的章节介绍。 图4-25 PCB布线框
4.3.6 Preferences属性设置 执行【Tools】→【Preferences】属性菜单命令，即可打开“Preferences”属性，如图4-26所示。 该对话框中主要需要设置的有5个设置项：“General”常规、“Display”显示、“Show/Hide”显示/隐藏、“Defaults”默认和“PCB 3D”。
图4-26 Preferences(属性)对话框
4.4 网络表编辑和导入 4.4.1 设置同步比较规则 4.4.2 导入网络表 4.4.3 原理图与PCB图的同步更新
4.4.1 设置同步比较规则 同步比较规则的设置是至关重要的，具体操作如下。 4.4.1 设置同步比较规则 同步比较规则的设置是至关重要的，具体操作如下。 在PCB编辑环境下，单击【Project】→【Project Options】项目选项菜单命令，进入“Options for PCB Project…”(可供选择的电路板项目…)对话框，然后单击Comparator比较标签，在该选项卡中可以对同步比较规则进行设置，如图4-28所示。 单击 按钮将恢复该对话框中原来的设置。 单击OK按钮即可完成同步比较规则的设置。
同步器的主要作用是完成原理图与PCB图之问的同步更新，即可以完成任何两个文档之间的同步更新，可以是两个PCB文档之间，网络表文件和PCB文件之间，也可以是两个网络表文件之间的同步更新。 图4-28 同步比较器设置对话框
4.4.2 导入网络表 本节将以第3章设计的“防盗报警器电路”项目为例来介绍导入网络表的过程，具体操作步骤如下。 4.4.2 导入网络表 本节将以第3章设计的“防盗报警器电路”项目为例来介绍导入网络表的过程，具体操作步骤如下。 1、打开第3章所设计的“防盗报警器.PrjPCB”项目文件，“防盗报警器电路.SchDoc”原理图也随项目文件一起进入“Project”项目面板中，在“防盗报警器.PrjPCB”项目文件中新添加一个PCB文件，并命名为“防盗报警器电路.PcbDoc”，使之处于当前的工作窗口中。
2、在原理图编辑界面中，执行【Design】→【Update PCB Document防盗报警器电路 2、在原理图编辑界面中，执行【Design】→【Update PCB Document防盗报警器电路.PcbDoc】更新PCB文件菜单命令，系统将对原理图和PCB图的网络报表进行比较并弹出一个“Engineering Change Order”工程变更顺序对话框，如图4-29所示。
图4-29 工程变更顺序对话框
3、单击 按钮，系统将扫描所有的改变，看能否在PCB上执行所有的改变。随后在每一项所对应的“Check”检查栏中将显示标√标记。√标记说明这些改变都是合法的。×标记说明此改变是不可执行的，需要回到以前的步骤中进行修改，然后重新进行更新。 4、进行合法性校验后单击 按钮，系统将完成网络表的导入，同时在每一项的“Done”完成栏中显示√标记提示导入成功，如图4-30所示。
图4-30 扫描设计改变及合法性校验
（5）单击按钮 关闭该对话框，这时可以看到在PCB图布线框的右侧出现了导入的所有元件的封装模型。 在导入网络表时，原理图中的元件并不直接导入到用户绘制的布线框中，而是位于布线框的外面。可通过自动布局操作，系统将自动将元件放置在布线框内。当然，用户也可以手工拖动元件到布线框内。
4.4.3 原理图与PCB图的同步更新 如果导入网络表后又对原理图或者PCB图进行了修改，那么要快速完成原理图与PCB图设计之间的双向同步更新，这时可以采用以下的方法实现。 1、打开上一节的“防盗报警器电路.PcbDoc”文件，使之处于当前的工作窗口中。
2、单击菜单栏中的【Design】→【Update Schematics in防盗报警器 2、单击菜单栏中的【Design】→【Update Schematics in防盗报警器.PrjPCB】更新原理图命令，系统将对原理图和PCB图的网络报表进行比较，并弹出一个对话框，比较结果并提示用户确认是否查看二者之间的不同之处。 3、单击 按钮，进入查看比较结果信息对话框。在该对话框中可以查看详细的比较结果，了解二者之间的不同之处。
4、单击 按钮，系统将弹出一个比较结果窗口，如图4-31所示。用户可以选择 按钮更新PCB图。单击No按钮或Cancel按钮，可以关闭该对话框而不进行任何更新操作。 （5）选择 按钮之后，将弹出一个“Engineering Change Order”工程变更顺序对话框，先后单击 按钮和 按钮，系统将完成网络表的更新导入。
4.5 PCB元件的布局 4.5.1 自动布局约束参数 4.5.2元件的自动布局 4.5.3 推挤式自动布局 4.5.4 导入自动布局文件进行布局 4.5.5 元件的手动布局
4.5.1 自动布局约束参数 自动布局的参数设计在“PCB Rules and Constraints Editor”PCB规则和约束编辑器对话框中进行。在主菜单中执行【Design】→【Rules】规则菜单命令，打开“PCB Rules and Constraints Editor”PCB规则和约束编辑器对话框，单击规则列表中的“Placement”布局，逐项对其中的子规则进行参数设置。 Room Definition区域定义规则：在PCB板上定义元件布局方面的区域，如图4-32所示为该项设置的对话框。
图4-32 Room Definition对话框
Component Clearance元件间距限制规则：设置元件间距，如图4-33所示为该项设置的对话框。在PCB板可以定义元件的间距，该间距可以影响到元件的布局。 图4-33 元件间距限制规则
Height高度规则：定义元件的高度。在一些特殊的电路板进行布局操作时，电路板的某一区域元件的高度要求可能会很严格，这时候就需要设置此选项规则。如图4-34所示，主要有“Minimum”最小高度、“Maximum”最大高度、“Preferred”首选高度3种可选择的设置选项。 元件布局的参数设置完毕后，单击ok按钮，保存规则设置，返回PCB编辑环境。接着就可以采用系统提供的自动布局功能进行PCB板元件的自动布局了。
图4-34 元件高度设置对话框
4.5.2元件的自动布局 这里以如图4-35所示的“防盗报警器电路.SchDoc”为例来完成元件自动布局的步骤。 图4.35 防盗报警器电路原理图
1、在已经导入了网络表和元件封装的“防盗报警器.PcbDoc”PCB文件编辑器内，如图4-36所示。通过后面步骤设定好自动布局参数。 图4-36 导入的网络表和元件封装 2、在“Keep-Out Layer”禁止布线层设置布线框。图4-37 元件自动布局对话框
3、单击执行【Tools】→【Component Placement】→【Auto Place 3、单击执行【Tools】→【Component Placement】→【Auto Place...】自动布局菜单命令，系统弹出如图4-37所示的“Auto Place”元件自动布局对话框。 图4-37 元件自动布局对话框
下面对这两种自动布局方式进行详细介绍。 （1）“Cluster Placer”成组布局自动布局 ①选中“Cluster Placer”自动布局选项，根据电气连接关系将元件划分为不同的组，然后按照几何关系放置元件组。该布局方式比较适用于元件较少（少于100）的电路。在该对话框中提供了“Quick Component Placement”布局模式，在该模式下布局速度较快，但是布局效果较差。 ②单击按钮，即可开始“Cluster Placer”方式的自动布局。自动布局需要经过大量的计算，因此需要等待一定的时间。
③在项目中执行自动布局后，所有的元件进入了PCB的边框内，它们按照图4-38所示被放置下来。所有的元件将按照分组的形式出现在PCB中，但是布局并不合理，PCB的空间利用严重不足，需要手动调整 图4-38 成组布局自动布局的效果
（2）Statistical Placer统计布局自动布局
图4-39 统计布局自动布局对话框
②在完成各项设置后，单击OK按钮，即可开始“Statistical Placer”方式的自动布局。自动布局需要经过大量的计算，因此需要耗费一定的时间。 ③在完成自动布局后将弹出如图4-40所示的对话框，提示自动布局结束。 ④单击按钮，即可完成自动布局，如图3-41所示为最终的自动布局结果。 自动布局结果并不是完美的，自动布局中有很多不合理的地方，因此还需要对自动布局进行调整。
图4-40 自动布局结束提示 图4-41 完成自动布局
4.5.3 推挤式自动布局 1、在进行推挤式布局前，首先要设定推挤式布局的深度参数。 4.5.3 推挤式自动布局 1、在进行推挤式布局前，首先要设定推挤式布局的深度参数。 执行【Tools】→【Component Placement】→【Set Shove Depth...】设置推挤深度菜单命令，即可打开“Shove Depth”推挤深度对话框，如图4-42所示。设置完成后单击按钮关闭该对话框。 图4-42 推挤深度对话框
2、执行【Tools】→【Component Placement】→【Shove】推挤菜单命令，即可开始推挤式布局操作。这时鼠标会变成十字形状，选择基准元件，移动鼠标到所选元件上，然后单击左键，系统将以用户设置的“Shove Depth”推挤基准元件周围的元件，使之处于安全间距之外。 3、此时鼠标仍处于激活状态，单击其他的元件可继续进行推挤式布局操作。 4、单击鼠标右键或者按下“Esc”键退出推挤式布局操作。
4.5.4 导入自动布局文件进行布局 对元件的布局还可以采用导入自动布局文件来完成，其实质是导入自动布局策略。执行【Tools】→【Component Placement】→【Place From File】导入布局文件菜单命令，弹出如图4-43所示的对话框，从中选择自动布局文件（后缀为PIK），然后单击按钮即可导入此文件进入自动布局。
图4-43 导入自动布局文件对话框
4.5.5 元件的手动布局 在PCB板上，可以通过对元件的移动来完成手动布局的操作，但是单纯的手动移动不够精确，不能非常整齐地摆放好元件。为此PCB编辑器提供了专门的手动布局操作，可以通过“Edit”布局菜单下“Align”对齐命令的子菜单来完成，如图4-44所示。
图4-44 Align单命令
下面利用元件自动布局的结果（如图4-41），继续进行手动布局调整。 元件手动布局的操作步骤如下。 （1）选中2个电容器，将其拖到PCB板的左部重新排列，在拖动过程中按“Space”键，使其以合适的方向放置，如图4-45所示。 （2）调整电阻位置，使其并行排列。由于电阻分布在PCB板上的各个区域内，一次调整会很费劲，因此，我们使用查找相似对象命令。
（3）单击菜单栏中的【Edit】→【Find Similar Objects】查找相似对象命令，此时光标变成十字形状，在PCB区域内单击选取一个电阻，弹出“Find Similar Objects”查找相似对象对话框，如图4-46 所示。在“Objects Specific”选项组的“Footprint”（轨迹）下拉列表中选择“Same”相同选项，单击“Apply”应用按钮，在单击ok按钮，退出“PCB Inspector”对话框。此时调整位置的电阻均处于选中状态。
图4-45手动布局后的结果图 图4-46 查找相似对象对话框
（4）单击菜单栏中的【Tools】→【Component Placement】→【Arrange Outside Board】板外排列命令，则所有电阻元件自动排列到PCB板外部。 （5）单击菜单栏中的【Tools】→【Component Placement】元件放置→【Arrange Within Rectangle】区域内排列命令，用十字光标在PCB板外部画上一个合适的矩形，此时所有电阻自动排列到该矩形区域内，如图4-47所示。
（6）由于标号重叠，为了清晰美观，单击【Edit】→【Align】对齐菜单下的“Distribute Horizontally”水平分布和“Increase Horizontal Spacing”增大水平间距命令，调整电阻元件之间的间距，结果如图4-48所示。 图4.47 区域内排列效果 图4.48 元器件对齐效果
（7）将排列好的电阻元件拖动到电路板中合适的位置，按照同样的方法，对其他元件进行排列。 （8）单击菜单栏中的【Edit】→【Align】→【Distribute Horizontally】水平分布命令，将各组器件排列整齐。 手动调整后的PCB板布局如图4-49所示。 图4-49 手动调整后的PCB板布局
4.6.1 设置PCB自动布线规则 4.6.2 设置PCB自动布线策略 4.6.3 电路板自动布线的操作 4.6.4 电路板手动布线 4.6.3 电路板自动布线的操作 4.6.4 电路板手动布线
4.6.1 设置PCB自动布线规则 在PCB电路板编辑中，为用户提供了10大类49种设计规则，包括元件的电气特性、走线宽度、走线拓扑布局、表贴焊盘、阻焊层、电源层、测试点、电路板制作、元件布局、信号完整性等设计过程中的方方面面。 单击【Design】→【Rules】规则菜单命令，即可打开“PCB Rules and Constraints Editor”印制电路板的规则和约束编辑器对话框，如图4-50所示。
图4-50 “印制电路板的规则和约束编辑器”对话框
1、“Electrical”电气类规则 该规则主要用于DRC电气校验。当布线过程中违反电气特性规则时，DRC校验器将自动报警提示用户。该类规则包括4种设计规则。单击“Electrical”电气选项，对话框右侧将只显示该类的设计规则，如图4-50所示。
2、“Clearance”安全间距规则 安全间距规则是设置具有电气特性对象之间间距的规则，如图4-51所示。在PCB板上具有电气特性的对象包括导线、焊盘、过孔和铜箔填充区等，在间距设置中可以设置导线与导线之间、导线与焊盘之间、焊盘与焊盘之间的间距规则，在规则设置时可以选择规则的对象和具体的间距值。 通常情况下安全间距越大越好，但是太大的安全间距会造成电路不够紧凑，同时也意味着制板成本的提高。因此，安全间距通常设置在10mil～20mil，根据不同的电路结构可以设置不同的安全间距。
图4-51 Clearance安全间距规则对话框
3、“Width”走线宽度限制栏 走线宽度限制栏的布线宽度设置分为：“Max Width”最大线宽、“Min Width”最小线宽和“Preferred Width”首选线宽3种，主要是为了方便在线修改布线宽度。选中“Characteristic Impedance Driven Width”复选框时，将显示其阻抗驱动属性，其分为3种：“Max Impedance”最大阻抗、“Min Impedance”最小阻抗和“Preferred Impedance”首选阻抗。
4、“Routing Topology”走线拓扑布局规则 走线拓扑布局规则用来选择走线的拓扑，如图4-52所示，在设置该项规则时可以设置一个网络中走线采用的拓扑。 图4-52 走线拓扑布局规则
5、“Routing Priority”走线优先级规则 走线优先级规则用来设置布线优先级，如图4-53所示，在该对话框中可以设置每一个网络设置走线优先级。在PCB板上空间有限，通过设置走线的优先级可以决定导线占用空间的先后。设置规则时可以针对单个网络设置优先级。Altium Designer1 10提供了“0～100”共101种优先级选择，“0”表示优先级最低，“100”表示优先级最高，默认的布线优先级规则为所有网络的优先级为“0”的布线规则。
图4-53 走线优先级规则
6、“Routing Layers”板层布线规则 板层布线规则主要设置允许该布线规则的层，如图4-54所示。 图4-54 板层布线规则对话框
7、“Routing Corners”导线拐角规则 导线拐角规则对导线拐角形式进行设置，如图4-55所示，在该图中可以选择各种拐角方式。PCB上有3种拐角方式，通常情况下会采用45度的拐角形式。设置规则时可以针对每个连接、每个网络以及整个PCB板定义拐角形式。
图4-55 导线拐角规则
8、“Routing Via Style”布线过孔规则 布线过孔规则设置走线时采用的过孔，如图4-56所示，在图中可以设置过孔的各种尺寸参数。过孔直径和过孔孔径都有3种定义方式：“Maximum”最大尺寸、“Maximum”最小尺寸和“Preferred”首选尺寸。默认的过孔直径为50mil，过孔孔径为28mil。在PCB的编辑过程中，可以根据不同的元件设置不同的过孔大小，过孔尺寸应参考实际元件引脚的粗细来进行设置。
图4-56 布线过孔规则
9、“Fanout Control”走线扇出控制规则 走线扇出控制规则对走线时扇出输出形式进行设置，如图4-57所示，在对话框中可以设置PCB中使用的扇出输出形式。在设置规则时可以针对每一个引脚，每一个元件以及整个PCB设置扇出输出形式。 图4-57 走线扇出控制规则
10、Differential Pairs Routing布线对设计规则 布线对设计规则用来设置走线对形式，如图4-58所示为该项设置的对话框。 图4-58 布线对设计规则
4.6.2 设置PCB自动布线策略 设置PCB自动布线策略具体步骤如下。 1、执行【Auto Route】→【Setup】建立菜单命令，即可打开如图4-59所示的“Situs Routing Strategies”布线策略对话框，在该对话框中可以设置自动布线策略。 2、布线策略是指在进行PCB板的自动布线时所采取的方法，如探索式布线、迷宫式布线、推挤式拓扑布线等。自动布线的布通率依赖于良好的布局。对话框中列出了默认的5种自动布线策略，对默认的布线策略不可以进行编辑和删除操作。
图4-59 布线策略对话框
Cleanup：清除策略。 Default 2 Layer Board：默认的双面板布线策略。 Default 2 Layer With Edge Connectors：默认的具有边缘连接器的双面布线策略。 Default Multi layer Board：默认的多层板布线策略。 Via Miser:在多层板中尽量减少过孔使用策略。 3、选中Lock All Pre-routes”复选框后，所有先前的布线将被锁定，重新自动布线时将不改变这部分的布线。
4、单击 按钮，系统将弹出如图4-60所示的对话框，在该对话框中可以添加新的布线策略。 4、单击 按钮，系统将弹出如图4-60所示的对话框，在该对话框中可以添加新的布线策略。 图4-60 添加新布线策略对话框
（1）在“Strategy Name”框中填写添加的新建布线策略的名称，在“Strategy Description”框中填写对该布线策略的描述。在这个文本框的下面可以拖动滑块改变此布线策略允许的过孔数目，过孔数目越多自动布线越快。 （2）选中左边的PCB布线策略列表中的一项，然后单击 按钮，此布线策略将被添加到右侧当前的PCB布线策略列表中，被作为新创建的布线策略中的一项。如果想要删除右栏中的某一项，单击选中该项后，单击 按钮即可删除。
单击 按钮或 按钮可以改变各个布线策略的优先级，位于最上方的布线策略优先级最高。 单击 按钮，可以进行布线规则的设置。单击ok按钮，即可完成布线策略的设置。
4.6.3 电路板自动布线的操作 布线规则和布线策略设置完毕后，用户即可进行自动布线操作。自动布线操作主要是通过“Auto Route”自动布线菜单进行的。用户不仅可以进行全局型布线，还可以对指定的区域、网络以及元件进行单独布线。其中“All”全局命令用于进行全局型的自动布线。 具体操作方法如下。 1、按行【Auto Route】→【All...】全局菜单项，即可打开布线策略对话框，在该对话框中可以设置自动布线策略。
2、选择一项布线策略，然后单击按钮即可进入自动布线状态。这里选择系统默认的“Default 2 Layer Board”（默认的2层板策略）。布线过程中将自动弹出“Messages”信息面板，提供自动布线的状态信息。由最一条提示信息可知，此次自动布线全部布通，如图4-61所示。当器件排列比较密集或者布线规则设置过于严格时，自动布线可能不会全部布通。在实际中，即使完全布通PCB电路板，但仍有部分网络走线不合理，如果存在绕线过多、走线过长等，这时就需要进行手工调整了。
图4-61 Messages（信息）面板
4.6.4 电路板手动布线 自动布线会出现一些不合理的布线情况，例如有较多的绕线、走线不美观等。此时，可以通过手工布线进行一定的修正，对于元件网络较少的PCB板也可以完全采用手工布线。 1、手动布线的步骤 手动布线也将遵循自动布线时设置的规则。具体的手动布线步骤如下： （1)执行【Place】→【Interactive Routing】菜单命令，鼠标将变成十字形状。
（2）移动鼠标到元件的一个焊盘上，然后单击鼠标左键放置布线的起点。 手动布线模式主要有5种：任意角度，90度拐角、90度弧形拐角、45度拐角和45度弧形拐角。按“Shift + Space”空格键，即可在5种模式间切换。 （3）多次单击鼠标左键确定多个不同的控制点，完成两个焊盘之间的布线。
2、手动布线中的层切换 在进行交互式布线时，按“*”快捷键可以在不同的信号层之间切换，这样可以完成不同层之间的走线。在不同的层间进行走线时，系统将自动为其添加一个过孔。
4.7 PCB敷铜和补泪滴 4.7.1 放置敷铜 4.7.2 补泪滴
4.7.1 放置敷铜 敷铜是由一系列的导线组成的，可以完成板的不规则区域的填充。在绘制PCB图时，敷铜主要是把PCB板上没有走线的空余部分用线全部铺满。铺满部分的铜箔和电路的一个网络相连，多数情况是和GND网络相连。单面电路板敷铜可以提高电路的抗干扰能力，经过敷铜处理后制作的印制板会显得十分美观，同时，大电流通过的地方也可以采用敷铜的方法来加大过电流的能力。敷铜通常的安全间距应该在一般导线安全间距的两倍以上。
1、执行敷铜命令 执行【Place】→【Polygon Pour】多边形敷铜菜单命令，或者单击“Placement”放置工具栏中的按钮，还可以使用快捷键“P+G”，即可执行放置敷铜命令，如图4-62所示。 2、设置敷铜属性 执行敷铜命令之后，或者双击放置的敷铜，系统会弹出敷铜属性对话框，如图4-62所示。在敷铜属性设置对话框中，各项参数的具体含义如下。
图4-62 敷铜属性设置对话框
（1）“Fill Mode”填充模式 选择敷铜的填充模式。有3种选择项：“Solid（Copper Regions）”敷铜区域内为全敷铜，“Hatched （Tracks/Arcs）”向敷铜区内填入网络状敷铜，“None(Outlines Only)”只保留敷铜边界，内部无填充。 对话框的中间区域可以设置敷铜的具体参数，针对不同的填充模式，具有不同的设置参数选项。 “Solid （Copper Regions）”选项：需要设置删除岛的面积限制值，以及删除凹槽的宽度限制值。
“Hatched （Tracks/Arcs）”选项：需要设置网络线的宽度、网络的大小，围绕焊盘的形状及网格的类型。 “None（Outlines Only）”选项：需要设置敷铜边导线宽度及围绕焊盘的形状等。 （2）“Properties”特性 “Layer”层下拉列表：设定敷铜所在的层面。 “Min Prim Length”最小图元的长度文本栏：设置最小图元的长度。 “Lock Primitives”锁定敷铜复选框：选择是否锁定敷铜。
（3）“Net Options”网络选项 “Connect to Net”连接网络下拉列表：选择敷铜连接到的网络。 “Don’t Pour Over Same Net Objects”敷铜不与同网络的图元列表项：敷铜的内部填充不与同网络的图元及敷铜边界相连，形成独立的岛。 “Pour Over Same Net Polygons Only”敷铜只与同网络的边界相连列事项：敷铜的内部填充只与敷铜边界线及同网络的焊盘相连。
“Pour Over All Same Objects”敷铜与同网络的任何图元相连列表项：敷铜的内部填充与敷铜边界线，并与同网络的任何图元相连，如焊盘、过孔、导线等。 “Remove Dead Copper”删除死铜复选框：是否删除死铜。死铜是指没有连接到指定网络上的封闭区域内的敷铜，若选中该复选框，则可以将这些区域的敷铜去除。 3、放置敷铜 以前面设计的“防盗报警器.PcbDoc”为例，简单介绍一下放置敷铜的具体步骤。
（1）执行【Place】→【Polygon Pour】多边形敷铜菜单命令，或者单击“Placement”放置工具栏中的按钮，此外，还可以使用快捷键“P+G”，即可执行放置敷铜命令，系统弹出“Polygon Pour”多边形敷铜对话框。 （2）在敷铜对话框内进行设置，选择“Hatched（Tracks/Arcs）”填充（轨迹/圆弧），45度填充模式，连接到网络GND，层面设置为“Top Layer”，选中去除死铜，如图4-63所示。 （3）单击ok按钮，退出对话框，鼠标变成十字形状，准备开始敷铜操作。
（4）用鼠标沿着PCB的“Keep-Out”禁止布线边界线，画出一个闭合的矩形框。单击鼠标左键确定起点，移动至拐点处单击鼠标，直到取完矩形框的第四个起点，单击鼠标右键退出。 （5）系统在框线内部自动生成了“Top Layer”顶层的敷铜。如图4-63所示。 （6）再次执行敷铜命令，选择层面为“Bottom Layer”底层，其他设置相同，为底层敷铜。如图4-64所示。
图6-63 Top Layer顶层敷铜 图6-64 Bottom Layer底层敷铜
4.7.2 补泪滴 在导线、焊盘以及孔的连接处，通常需要补泪滴，以去除连接处的直角，加大连接面。一方面在PCB制造过程中，避免以钻孔定位偏差导致焊盘与导线断裂。另一方面在安装和使用中，可以避免因用力集中导致连接处断裂。 补泪滴的具体操作步骤如下。 1、执行【Tools】→【Teardrops】泪滴菜单命令，即可执行泪滴命令，系统弹出“Teardrop Options”泪滴选项对话框，如图4-65所示。
图4-65 泪滴选项对话框
1、“General”常规栏 “Pads”所有焊盘复选框。选中该复选框，将对所有的焊盘添加泪滴。 “Vias”所有过孔复选框。选中该复选框，将对所有的过孔添加泪滴。 “Selected Objects Only”仅选择对象复选框。该中该复选框，将对所选的焊盘添加泪滴。 “Force Teardrops”强制泪滴复选框。该中该复选框，将对所有的焊盘添加泪滴，这样可能导致在DRC检测时出现错误信息。取消对此复选框的选择，则对安全间距太小的焊盘不添加泪滴。
“Create Report”创建报告复选框。选中该复选框，进行添加泪滴后将自动生成一个有关泪滴添加的报表文件，同时，也将在工作窗口中显示出来。 2、“Action”行为栏 “Add”添加选项：添加泪滴。 “Remove”删除选项：删除泪滴。 3、“Teardrop Style”泪滴类型栏 “Arc”圆弧选项：用圆弧添加泪滴。 “Track”线选项：用线添加泪滴。
设置好以上的选项后，选择ok按钮，用户可以对某一个元件的所有焊盘和过孔，或者某一个特定网络的焊盘和过孔进行添加泪滴操作。 补泪滴前后焊盘与导线连接的变化如图4-66所示。 图4-66 补泪滴前后的焊盘导线
4.8 项目实训 4.8.1 波形发生电路的PCB设计 4.8.2 上机实训
4.8.1 波形发生电路的PCB设计 完成如图4-67所示波形发生电路的原理图设计及网络表生成，然后完成电路板外形尺寸规划，实现元件的布局和布线。本例主要学习电路板的设计过程。特别需要注意的是单层板、双层板及多层板的设计过程大体上是一样的，只是在工作层的管理和内部电源层的使用上有些区别。 波形发生电路设计的具体操作步骤如下。 1、新建项目并创建原理图文件 （1）首先为电路创建一个PCB项目文件，以便维护和管理该电路的所有设计文档。
启动Altium Designer 10，执行【Files】→【New】→【Project】→【PCB Project】创建PCB项目菜单命令，创建一个PCB项目文件。 （2）选择【File】→【Save Project As】项目另存为菜单命令，将项目另存为“波形发生电路.PrjPCB”文件名。 （3）选择在“Projects”项目面板的项目文件名称上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【Add New to Project】→【Schematic】原理图命令，新建一个原理图文件，并自动切换到原理图编辑环境。
图4-67 波形发生电路原理图
（4）用保存项目文件相同的方法，将该原理图文件另存为“波形发生电路.SchDoc”。 （5）设计完成如图4—68所示的原理图。 2、创建电路板模型 （1）在“Files”文件工作面板中的“New from template”模板栏中．单击“PCB Board Wizard”PCB板向导，在其中单击 按钮，进入到单位选取步骤，选择Imperial单位模式，如图4-69所示。然后单击 按钮进入到电路板类型选择步骤，在这一步选择自定义电路板，即“Custom”类型，如图4-70所示。
图4-68 选择单位 图4-69 图选择自定义电路板类型
（2）单击 按钮进入到下一步骤，对电路板的一些参数进行设置，如图4-70所示。再次单击按钮 进入到电路板层选择步骤，在这一步中，将信号层和内电层的数目都设置为2，如图4-71所示。 图4-70 设置电路板参数 图4-71 设置电路板工作层
（3）单击按钮 进入到过孔样式设置步骤．在这一步选择“Thruhole Vias only” 通孔，设置通孔样式，如图4-72所示。继续单击按钮 ，进入到元件安装样式设置步骤，在这一步选择“Through-hole Components”元件通孔安装，设置元件安装样式，如图4-73所示。 图4-72 设置通孔样式 图4-73 设置元件安装样式
（4）单击 按钮进入到导线和焊盘设置步骤，在这一步选择默认设置，如图4-74所示，继续单击 按钮进入结束步骤，单击 按钮, 完成PCB文件的创建，得到如图4-75所示的PCB文件。
3、设置电路板参数 （1）选择【Design】→【Layer stack Manage 3、设置电路板参数 （1）选择【Design】→【Layer stack Manage...】层栈管理器菜单命令，打开“Layer Stack Manager”层栈管理器对话框，在该对话框中，双击“Internal Plane 1-No Net项，打开“Edit”编辑层对话框，如图4-76所示，然后在其中将该工作层的名称设置为“Power”,其它的可以保持默认设置，单击ok保存设置。用同样的方法将“Internal plane 2 (No Net)层改为“GND”，如图4-77所示，单击ok保存设置。
图4-76 添加电源层 图4-77 添加接地层 （2）从“Layer Stack Manager”层栈管理器对话框中可以看到，现在的电路板一共有4层，即顶层、电源层、接地层和底层，如图4-78所示。
图4-78 Layer Stack Manager对话框
(2)采用自动布局与手动布局相结合的方式完成元件的布局，布局完成后的效果如图4-79所示。 4、元件布局 （1）在PCB编辑环境中，选择“Import Changes From波形发生电路.PrjPCB”(从波形发生电路.PrjPCB输入改变)菜单命令，将元件的封装载入到PCB文件中。 (2)采用自动布局与手动布局相结合的方式完成元件的布局，布局完成后的效果如图4-79所示。 图4-79 元件布局结果
5、元件布线 （1）选择【Auto Route】→【All...】菜单命令，打开“Situs Routing Strategies”布线策略对话框，在其中选择“Default Multi Layer Board”默认的多层板布线策略，用户此时也可选择其他的布线策略进行布线，如图4-80所示。 （2）单击按钮开始布线，布线完成后关闭布线信息提示窗，最后得到的布线结果如图4-81所示。
图4-80 选择布线策略 图4-81 元件布线结果
4.8.2 上机实训 实训1 单片机智能定时电路PCB板设计 1、实训内容 进行如图4-82所示的单片机智能定时电路PCB板元件的布局设计。 4.8.2 上机实训 实训1 单片机智能定时电路PCB板设计 1、实训内容 进行如图4-82所示的单片机智能定时电路PCB板元件的布局设计。 2、操作步骤 (1)新建项目并创建原理图文件。 (2)规划电路板。 (3)导入元件。 (4)元件自动布局。 (5)手工调整元件布局。 (6)调整禁止布线层和机械层边界。 (7)查看PCB效果图。
图4-82 单片机智能定时电路
实训2 四人抢答器电路PCB板设计 1、实训内容 进行如图4-83所示的四人抢答器电路PCB板元件的布局设计。 2、操作步骤 (1)新建项目并创建原理图文件。 (2)规划电路板。 (3)导入元件。 (4)元件自动布局。 (5)手工调整元件布局。 (6)调整禁止布线层和机械层边界。 (7)查看PCB效果图。
图4-83 四人抢答器电路
本章内容完！