PCB设计入门
概要
本章旨在说明如何生成电路原理图、把设计信息更新到PCB文件中以及在PCB中布线和生成器件输出文件。并且介绍了工程和集成库的概念以及提供了3D PCB开发环境的简要说明。
欢迎使用Altium Designer，这是一个完善的适应电子产品发展的开发软件。本章将以\非稳态多谐振荡器\为例，介绍如何创建一个PCB工程。
创建一个新的PCB工程
在Altium Designer里，一个工程包括所有文件之间的关联和设计的相关设置。一个工程文件，例如xxx.PrjPCB，是一个ASCII文本文件，它包括工程里的文件和输出的相关设置，例如，打印设置和CAM设置。与工程无关的文件被称为\自由文件\。与原理图和目标输出相关联的文件都被加入到工程中，例如PCB，FPGA，嵌入式(VHDL)和库。当工程被编译的时候，设计校验、仿真同步和比对都将一起进行。任何原始原理图或者PCB的改变都将在编译的时候更新。
所有类型的工程的创建过程都是一样的。本章以PCB工程的创建过程为例进行介绍，先创建工程文件，然后创建一个新的原理图并加入到新创建的工程中，最后创建一个新的PCB，和原理图一样加入到工程中。作为本章的开始，先来创建一个PCB工程：
图6-1 PCB工程的创建
1.选择File>>New>>Project>>PCB Project，或在Files面板的内New选项中单击Blank Project (PCB)。如果这个选项没有显示在界面上则从System中选择Files。也可以在Altium Designer软件的Home Page的Pick a Task部分中选择Printed Circuit Board Design，并单击New Blank PCB Project。2. 显示Projects面板框显示在屏幕上。新的工程文件PCB_Project1.PrjPCB已经列于框中，并且不带任何文件，如图6-1所示。
3.重新命名工程文件（用扩展名.PrjPCB），选择File>>Save Project As。保存于您想存储的地方，在File Name中输入工程名Multivibrator.PrjPCB并单击Save保存。下面我们将会创建一个原理图文件并添加到空的工程中。这个原理图就是教程中的例子非稳态多谐振荡器。
创建一个新的电气原理图
通过下面的步骤来新建电路原理图：
1.选择File>>New>>Schematic，或者在Files面板内里的New选项中单击Schematic Sheet。在设计窗口中将出现了一个命名为Sheet1.SchDoc的空白电路原理图并且该电路原理图将自动被添加到工程当中。该电路原理图会在工程的Source Documents目录下。
2.通过文件File>>Save As可以对新建的电路原理图进行重命名，可以将通过文件保存导航保存到用户所需要的硬盘位置，如输入文件名字Multivibrator.SchDoc并且点击保存。
当用户打开该空白电路原理图时，用户会发现工程目录改变了。主工具条包括一系列的新建按钮，其中有新建工具条，包括新建条目的菜单工具条，和图表层面板。用户现在就可以编辑电路原理图了。
用户能够自定义许多工程的外观。例如，用户能够重新设置面板的位置或者自定义菜单选项和工具条的命令。现在我们可以在继续进行设计输入之前将这个空白原理图添加到工程中，如图6-2。
图6-2新建电路原理图
添加电路原理图到工程当中
如果添加到工程中的电路原理图以空文档的形式被打开，可以通过在工程文件名上点击右键并且在工程面板中选择Add Existing to Project 选项，选择空文档并点击Open。更简单的方法是，还可以在Projects面板中简单地用鼠标拖拽拉空白文档到工程文档列表中的面板中。该电路原理图在Source Documents工程目录下，并且已经连接到该工程。
设置原理图选项
在绘制电路原理图之前要做的第一件事情就是设置合适的文档选项。完成下面步骤：
1.从menus菜单中选择Design>>Document Options ，文档选项设置对话框就会出现。通过向导设置，现在只需要将图表的尺寸设置唯一改变的设置只有将图层的大
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小设置为A4。在Sheet Options 选项中，找到Standard Styles 选项。点击到下一步将会列出许多图表层格式。2.选择A4格式，并且点击OK，关闭对话框并且更新图表层大小尺寸。
3.重新让文档适合显示的大小，可以通过在中选择View>>Fit Document。在Altium中，可以通过设置热键的方法让菜单处于激活状态。任何子菜单都有自己的热键用来激活。
例如，前面提到的View>>Fit Document ，可以通过按下V键跟D键来实现。许多子菜单，比如Eidt>>DeSelect 能直接用一个热键来实现。激活Eid>>DeSelect>>Allon Current Document，只需按下X热键，并且按下S热键即可。下面将介绍电路原理图的总体设置。
1.选择Tools>>Schematic Preferences ，来打开电路原理图偏好优先设置对话框。这个对话框允许用户设置适用于所有原理图定的为全球局配置参数的偏好设置，适用于全部原理图。
2.在对话框左边的树形选项中单击Schematic-Default Primitives，激活并使能Permanent选项。单击OK以关闭该对话框。3.在您开始设计原理图前，保存此原理图，选择File>>Save [快捷键：F，S]。
画电路原理图
接下来可以开始画电路原理图。本章将使用如图6-3所示的电路图为例进行讲解。这个电路是由两个2N3904三极管组成的非稳态多谐振荡器。
图6-3 非稳态多谐振荡器
加载元件和库
Altium Designer为了管理数量巨大的电路标识，电路原理图编辑器提供了强大的库搜索功能。虽然元件都在默认的安装库中，但是还是很有必要知道如何通过从库中去搜索元件。按照下面的步骤来加载和添加图6-3电路所需的库。首先我们来查找型号为2N3904的三极管。
1.点击Libraries标签显示Library面板，如图6-4。
2.在Library面板中点击Search in按钮，或者通过选择Tools>>Find Component，来打开Libraries Search对话框，如图6-5所示。3.对于这个例子必须确定在Options设置中，Search in 设置为Components。对于库搜索存在不同的情况，使用不同的选项。
4.必须确保Scope设置为Libraries on Path 并且Path包含了正确的连接到库的路径。如果在安装软件的时候使用了默认的路径，路径将会是Library。可以通过点击文件浏览按钮来改变库文件夹的路径。对于这个例子还需得确保Include Subdirectories复选项框已经勾选。5.为了搜索所有3904的所有索引，在库搜索对话框的搜索栏输入*3904*。使用*标记来代替不同的生厂商所使用的不同前缀和后缀。
6.点击Search 按钮开始搜索。搜索启动后，搜索结果将在库面板中显示。
图6-4库面板
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图6-5库搜索对话框
7.点击Miscellaneous Devices.IntLib库中的名为2N3904的元件并来添加它。这个库拥有所有的可以利用于仿真的BJT三极管元件标识。
8.如果选择了一个没有在库里面安装的元件，在使用该元件绘制电路图前，会出现安装库的提示。由于Miscellaneous Devices 已经默认安装了，所以该元件可以使用。
在库面板的最上面的下拉列表中有添加库这个选项。当点击在列表中一个库的名字，在库里面的所有元件将在下面显示。可以通过元器件过滤器快速加载元件。
在电路原理图中放置元件
第一种要在电路图中放置的元件为三极管，Q1 和 Q2。电路图的大概布局将参照图6-3所示。1.选择View>>Fit Document 让，原理图表层全屏显示。2.通过Libraries 快捷键来显示库面板。
3.Q1 和 Q2为BJT三极管，所以从Libraries面板顶部的库下拉列表中选择Miscellaneous Devices.IntLib库激活当前库来激活这个库。
4.使用filter快速加载所需要的元件。默认的星号*可以列出所有能在库里找到的元件。设置filter为*3904*，将会列出所有包含文本3904的元件。
5.2N3904将选择该元件2N3904，然后点击Place 按钮。或者，直接双击该元件的文件名。光标会变成十字准线叉丝状态并且一个三极管紧贴着光标。现在正处于放置状态。如果移动光标，三极管将跟着移动。
6. 放置器件在原理图之前，应该先设置其属性。当三极管贴着光标，点击TAB键，将打开Component Properties 属性框。把该属性对话框设置成如图6-6所示。
图6-6Component Properties 属性框
7.在Properties对话框中，在Designator栏输入Q1。
8.接下来，必须检查元件封装是否符号PCB的要求。在这里，使用的集成库对于中已经包含了封装的模型以及和仿真模型电路都已经包括了。确认调用了封装TO-92A封装模型包含在模块中。保持其他选项为默认设置，并点击OK按钮关闭对话框。现在开始放置器件：
1.移动光标，放置三极管在中间靠左的位置。点击鼠标或者按下ENTER键来完成放置。
2.移开光标，在原理图上将出现该三极管，并且仍旧处于放置器件状态，三极管仍然贴着光标。Altium Designer的功能是允许反重复放置同一器件。所以，现在放置第二个三极管。由于该三极管跟原来的一样，因此所以在放置器件时不需要再次编辑器件的属性。Altium Designer，将自动增加designator的名字中的数字后缀。所以这次放置的三极管的designator将为Q2。
3.当参照示例电路图（图6-3）日志的时候，将发现其实Q2为Q1的镜像。通过按下X键来改变放置器件的方向。这将使元件沿水平方向方向翻转。4.移动光标到Q1的右边，为了使得位置更加准确，点击PAGE UP键两次来放大画面。这样可以看到栅格线。5.点击ENTER来放置Q2。每次放置好一个三极管，又会出现一个准备放置的三极管。
6.所有三极管都放置完毕后，可以通过点击右键或按下ESC键来退出放置状态。光标又回到的原来的样子。接下来放置四个电阻：
1.在库面板中，激活Miscellaneous Devices.IntLib 库。2.设置filter为res1 。
3.点击Res1来选择该器件，这样一个电阻元件符号将贴着光标。4.按下TAB来编辑属性。在属性对话框中，设置designator为R1.5.在模模型块列表中确定AXIAL-0.3已经被包含。
6.PCB元件的内容由原理图映射过去，所以这里并且设置R1的大小为100k。7.由于不需要仿真，所以设置Value参数中的Visible选择为非使能。8.按下空格键使得电阻旋转90°，位于正确的方向。
9.把电阻放置在Q1的上方，按下ENTER完成放置。不用担心如何连接电阻到三极管，在连线部分将会做说明。
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10.接下来放置一个100K的电阻R2于Q2的上方。DesigntorDesignator的标号会自动增加。
11.剩下的两个电阻R3和R4的大小为1k，通过TAB键设置它们的CommnetComment为1k，确认Value的Visible 选项非使能，点击OK按钮关闭对话框。12.放置R3和R4如图6-1所示，并通过点击右键或ESC退出。现在放置两个电容：
1.电容器件也在Miscellaneous Devices.IntLib库中，该库已经选择了。2.在Libraries面板的元器件过滤区内输入cap于filter。
3.点击CAP来选择该器件，点击PLACE，这样一个电容元件符号将贴着光标。
4.通过TAB键设置电容属性。设disigatordesignator为C1，Comment为20n，Visible为非使能，PCB封装为RAD-0.3。点击OK。跟设置电阻一样，如果需要仿真，则需要设置Value的值。这里不需要仿真，所以Value设置为非使能。5.跟前面一样，放置电容。6.通过右键或ESC退出。
最后一个需要放置的器件是connector，位于Miscellaneous Connectors.IntLib 。
1. 在库面板中，选择Miscellaneous Devices.IntLib 库。需要的connector为2排针，所以filter设置为*2*。
2. 点击Header 2来选择该器件，点击PLACE。通过TAB键设置电容属性。设disigatordesignator为Y1，Visible为非使能，PCB封装为HDR1X2。点击OK。3.在放置前，按下X键，使得器件处于垂直方向。然后放置connector器件。4.退出放置。
5.File>>Save来保持原理图。
现在已经放置完所有的元件。元件的摆放如图6-7，可以看出这样的放置留了很多空间来
图6-7 所有元器件放置完成的原理图
连线元件管脚。这一点非常重要，因为不可能连接位于管脚正上方的管脚。如果想移动元件，点击，并保持，拖动元件到用户想要的位置。
电路连线
连线是处理电路中不同元件的连接。按照图6-3来连接电路原理图，完成下面的步骤。
1.为了使电路图层美观，可以使用PAGE UP来放大，或PAGE DOWN来缩小。保持CTRL按下，使用鼠标的滑轮可以放大或缩小图层。
2.首先连接电阻R1到三极管Q1。在菜单中选择Place>>Wire 或者在连线工具条中点击Wire来进入绘线模式。光标会变成crosshair十字准线模式。3.把光标移动到R1的最下面，当位置正确时，一个红色的连接标记会出现在光标的位置。这说明光标正处于元件电气连接点的位置。4.单击或者按下ENTER键来确定第一个连线点。移动光标，会出现一个从连接点到光标位置，随着光标延伸的线。5.在R1的下方Q1的电气连接点的位置放置第二个连接点，这样第一根连线就快画好了。
6. 把光标移动到Q1的最下面，当位置正确时，一个红色的连接标记会出现在光标的位置。单击或者按下ENTER键来连接Q1的基点。
7.光标又重新回到了十字准线cross hair状态，这说明可以继续画第二跟线了。可以通过点击右键或者按下ESC来完全退出绘线状态，不过现在还不要退出。
8.现在连接C1到Q1和R1。把光标放在C1左边的连接点上，单击或者按下ENTER，开始绘制一个新的连线。水平移动光标到R1与Q1所处直线的位置，电气连接点将会出现，单击或按下ENTER来连接该点。这样两根直接便自动的连接在一起了。9.按照图6-3绘制电路剩下的部分，如图6-8。
图6-8 完成布线的原理图
10.当完成所有连线的绘制时，单击右键或按下ESC来退出画线模式。光标回到原来的状态。
11.如果想移动元件跟连接他的连线，当移动元件的时候按下并保持按下CTRL键，或者选择Move>>Drag。网络和网络标记
每个元件的管脚连接的点都形成一个网络。例如一个网络包括了Q1的基点，R1的一个脚和C1的一个脚。为了能够简单的区分设计中比较重要的网络，可以设置网络标记。接下来放置两个电源网络标记：1.选择Place>>Net Label。一个带点的框将贴着光标。2.在放置前，通过TAB键打开Net Label dialog。3.在Net栏输入12V，点OK关闭。
4.在电路图中，把网络标记放置在连线的上面，当网络标记跟连线接触时，光标会变成红色十字准线red cross。如果是一个灰白十字准线的cross，则说明放置的是管脚。
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5.当完成第一个网络标记的绘制，仍处于网络标记模式，在放置第二个网络标记前，可以按下TAB键，编辑第二个网络。6.在Net栏输入GND，点击OK关闭。然后放置标记。
7. 在电路图中，把网络标记放置在连线的上面，当网络标记跟连线接触时，光标会变成red cross红色十字准线。单击右键或按下ESC退出绘制网络标记模式。8.选择File>>Save ，保存电路图同时保存项目。
恭喜用户完成第一使用Altium Designer绘制的电路原理图。在把原理图变成电路板之前，必须设置项目的选项。
设置工程选项
工程选项包括了：error checking parametersError Reporting，a connectivity Connectivity matrixMatrix，Class Generator，the Comparator setup，ECO
generationGeneration，output paths and netlist optionsOptions（输出路径和网表），Multi-Channel naming formats，Default Print setups，Search Paths以及任何用户想制定的工程元素。当编译工程的时候，Altium Designer将会用到这些设置。
图6-9工程选项的设置
当编译一个工程时，将用到电气完整性规则来校正设计。当没有错误的时候，重编译的原理图设计将被装载进目标文件。例如通过生成ECOs来产生PCB文件。工程允许比对源文件和目标文件之间存在的差异，并同步更新两个文件。
所有与工程相关的操作，都可在Project对话框的Options（Project>>Project Options）里设置，如错误检查，文件对比，ECO generation。具体请参看图6-9。
工程输出，例如装配输出和报告可以在File菜单选项中设置。用户也可以在Job Options文件（File>>New>>Output Job File）中设置Job选项。更多关于工程输出的设置如下所示。
选择Project>>Project Options，某个工程的选项对话框便会打开
在这个对话框中可以设置任意一个与工程相关的选项。如图所示为怎样改变Error Reporting 中各项的报告方式。
检查原理图的电气属性
在Altium Designer中原理图图表不仅仅是简单的图，它包括了电路的电气连接信息。用户可以运用这些连接信息来校正自己的设计。当编译工程时，Altium Designer将根据所有对话框中用户所设置的规则来检查错误。
设置Error Reporting
Error Reporting 用于设置设计草图检查。Report Mode设置当前选项提示的错误级别。级别分为No Report， Warning， Error， Fatal Error，点击下拉框选择即可，如上图所示。
设置Connection Matrix
Connection Matrix界面显示了运行错误报告时需要设置的电气连接，如各个引脚之间的连接，可以设置为四种允许类型。如图所示的矩阵给出了一个原理图中不同类型连接点的图形的描绘，并显示了他们之间的连接是否设置为允许。
如图6-10中所示的矩阵图表，先找出Output Pin，在Output Pin那行中找到Open Collector Pin列，行列相交的小方块呈橘黄色，这说明在编译工程时，Output Pin与Open Collector Pin相连接会是产生错误的条件。
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PCB设计入门[中文翻译]Altium - Designer - Summer - 09 - 图文
