PCB设计入门[中文翻译]Altium - Designer - Summer - 09 - 图文

These pads are closer than the 13mil specified in the Clearance Constraint design rule.

运用习惯上与检查晶体管上焊盘间的安全间距相同的技术，检查阻焊数据与焊盘之间的间隙。

Switch back to the PCB document and you will see that the transistor pads are highlighted in green, indicating a design rule violation.

1.Look through the errors list in the Messages panel. It lists any violations that occur in the PCB design. Notice that there are four violations listed under the

Clearance Constraint rule. The details show that the pads of transistors Q1 and Q2 violate the 13mil clearance rule.2.Double-click on an error in the Messages panel to jump to its location on the PCB.

Normally you would set up the clearance constraint rules before laying out your board, taking account of routing technologies and the physical properties ofthe devices. Let's analyze the error then review the current clearance design rules and decide how to resolve this situation.

3.Open the PCB Rules and Constraints Editor dialog (Design?Rules). Expand the Electrical, then the Clearance rule type. There will be one Clearance

design rule, click on it to display its settings.

4.Note that this rule requires All objects to be away from All other objects, at least 13mil. Since the clearance between the transistor pads is less than this,

they generate a violation when we run a DRC.

5.We know that the minimum distance between the transistor pads is just over 10mil, so let's set up a design rule that allows the clearance constraint of 10mil

for the transistors only.

6.Select the Clearance type rule in the Design Rules folder on the left of the dialog, right-click on it, then select New Rule to add a new clearance constraint

rule.

7.Click on the new Clearance rule, Clearance_1. Change the Name to Clearance_Transistors, and set the Minimum Clearance to 10mil in the

Constraints section.

8.The final task is to set the Scope, or Full Query for the rule. There are a number of ways the rule could be scoped, the most appropriate in this case would

be to target the rule to any component that uses the transistor footprint. To do that, select the Advanced (Query) option (in the upper section of thedialog), then click the *Query Builder button to open the Building Query from Board dialog.

9.Click Condition/Type Operator dropdown to Add first condition, and select Associated with Footprint from the list.

10.Set the Condition Value to BCY-W3/E4 (the footprint type being used by the transistor), then click OK to close the dialog. The new design rule should look

like the figure shown below.

Design rule to set the clearance for all components using a specific footprint.

11.Click OK to close the PCB Rules and Constraint Editor dialog. The online DRC will run automatically, clearing the errors.

12.To confirm that the transistor pad clearance violations have been resolved, run the batch design rule check again (Tools?Design Rule Check). When the

report opens scroll down and confirm that there are no violations.

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一份清晰的DRC报告，显示了所有被判定了的违反规则的设计.

现在，用户就完成了PCB版图的设计，然后可以开始产生输出数据文档。不过，在产生输出制造数据之前，用户还可以利用Altium Designer的三维视图功能查看自己设计的PCB板。

在3D模式下查看电路板设计

现在，您的电路板设计已经基本完成，是时候研究一下它的3D模式了。3D模式，可以让您从任何角度观察您设计的板。要

在PCB编辑器中切换到3D，只需选择View>>Switch To 3D [快捷键: 3]或者从列表中的PCB标准工具栏中选择一个3D视图配置。

Altium Designer软件的3D环境的要求支持是DirectX及相关技术，并使用一个兼容块独立的显卡。对于如何测试您的系统，以及让Altium Designer可以使用DirectX，打开Preferences对话框中的PCB Editor - Display (Tools>>Preferences)。

图6-30 3D旋转展示图

您可以滑动变换大小来看，旋转，甚至在板中间看，只要您使用如下操作：

缩放——按Ctrl+鼠标右拖，或者Ctrl+鼠标滚轮，或者PAGE UP / PAGE DOWN键。

平移——鼠标滚轮向上/向下，SHIFT+鼠标滚轮向左/右或向右拖动鼠标来向任何方向移动。

旋转——按住SHIFT键进入3D旋转模式。光标处以一个定向圆盘的方式来表示（图6-11）。该模型的旋转运动是基于圆心的，使用以下方式控制：用鼠标右拖曳圆盘Center Dot，任意方向旋转视图。

用鼠标右拖曳圆盘Horizontal Arrow，关于Y轴旋转视图。用鼠标右拖曳圆盘Vertical Arrow，关于X轴旋转视图。

用鼠标右拖曳圆盘Circle Segment，在Y-plane中旋转视图。

您可以使用View Configurations对话框[快捷键: L]来设定3D工作区的显示选项。可以选择各种表面和工作区的颜色以及垂直尺度，这样可以得心应手的来检查PCB的内部。一些表面有一种不透明的设置——越大的透明度的值越大，越少表示的光通过表面的光强度越小，使物体背面后面不明显。您也可以选择显示3D物体本身或

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者以2D层的颜色来着色该3D对象。

您可以将3D STEP格式模型导入到元器件的封装和PCB设计中并创建自己的3D物体。您也可以以STEP和DWG / DXF格式来输出PCB文件，以便运用到用于其他程序中。3D Vviewer可以导入VRML 1.0/IGES/STEP格式的3D物件，也可以导出IGES和STEP格式的3D物件。

注：任何时候在3D模式下，您可以以各种分辨率创建实时\快照（snapshots）\，使用CTRL + C复制，这样就可以将图像（Bitmap格式）存储在Windows剪贴板中，用于其他应用程序。

为元器件封装创建和导入3D实体

到目前为止，我们已经到了最终PCB数据的核实查和输出阶段。Altium Designer软件的3D环境提供了一个逼真的优良的供视图查看及检查PCB组装的环境条件，是一个逼真的环境。

元器件封装本身存储有3D模型，用于在3D环境下渲染该元件。此外，精确的元器件间隙检查、甚至是装配整个PCB和外部的自由浮动的3D机械物体外壳都是可能的。这将用到机械CAD软件包，创建一个设计一体化的新的水平，这些Altium Designer软件正好可以提供。如需要为元器件创建3D实体的详细资讯，请查找Creating Library Components教程中的3D元器件详细部分。

如需用MCAD软件进行3D实体一体化设计的更多信息，请查找 Integrating MCAD Objects and PCB Designs教程。

在 Integrating MCAD Objects and PCB Designs教程中，我们设计的板已经通过器件的3D模型完成了（图6-31）。教程将用机械外壳来装起整块板（图6-32）。板和元器件可以在Altium Designer软件安装中的 Examples/Tutorials/multivibrator_step文件夹中找到。

图6-31 3D效果图

图6-32 .装配效果图

检验PCB板设计

Altium Designer提供了一个规则驱动设计环境，在这里能够设计PCB，并且允许我们定义很多类型的设计规则来保证我们的PCB设计的完整性。典型地，我们在设计过程开始时建立设计规则，再在设计过程结束后用这些规则来校验修正设计标准。

在较早的教程指南中，我们检查了布线设计的规则和增添了一个新的宽度约束规则。我们还注意到，已经有一些由PCB Board EizardWizard创建的规则。为了核实已经布好的电路板遵守设计规则，我们来执行设计规则检查（DRC）：

1.选择Design>>Board Layers & Colors（快捷键：L），保证在System Colors部分中的DRC Error Markers选项中的Show按钮已经使能（打钩），以保证显示

DRC错误标记。

2.选择Tools - Design Rule Check（快捷键：T，D）。保证在Design Rule Checker对话框的实时和批处理设计规则检测都被配置好。在其中一个各类上单击，

比如：Electrical，可以看到属于那个种类的所有规则。

3.保持所有选项为默认值，点击Run Design Rule Check按钮。DRC就开始运行，报告文件Multivibrator.DRC就打开了。错误结果也会显示在信息面板。点击进

入PCB文件，我们将会看到，该晶体管的焊盘是以绿色突出显示的，显示违反设计规则。

4.通过在信息面板中看错误报告清单，它列出发生在PCB设计的任何违反规则行为。注意有四种列出在清除约束规则中的违反规则。细节表明，晶体管Q1和Q2

违反13mil的最小安全距离规则。

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图6-33保持所有选项为默认值

1.双击Messages面板中的错误，可以跳到对应的PCB中的位置。

通常，我们会在布线之前，设置我们的安全距离规则，同时考虑到布线技术和设备的物理性能。让我们分析错误，然后再次检查现行的安全距离设计规则和决定如何解决这种情况。

图6-34错误信息

为了找出两个晶体管焊盘间的真实最小安全距离，有以下步骤：

1.选中PCB文件，光标定位于一个晶体管，按下PAGE UP键来放大视图影像。2.选择Reports - Measure Primitives(快捷键：R，P)。光标将变成十字形字准线。

3.使光标定位于晶体管左边的焊盘中间，并点击或按下ENTER 。因为光标是超过两焊盘和连接它的布线，一个菜单会弹出让用户选择所需的对象。从弹出式菜

单中选择晶体管的焊盘。

4.再一次，使光标定位于晶体管中间，并点击或按下ENTER 。从弹出式菜单中选择晶体管的焊盘。一个显示最小距离的信息框打开了，显示两个焊盘边缘的最

小距离是10.63mil 。

5.关闭信息对话框，右键单击或按下ESC退出测量模式，然后使用V 、F的快捷键，重新缩放文件。让我们看看当前的安全距离设计规则：

1.从菜单中选择Design - Rules （快捷键：D，R）来打开PCB Rules and Constraints Editor对话框。双击Electrical种类，在右边的对话框显示所有的电气规

则。双击该安全距离类型，然后按一下就安全距离规则点击\规则一项来以打开它。该对话框底部的区域将包含一个单一的规则，标明整个PCB板的最小安全距离为13mil 。晶体管之间的焊盘的距离小于安全距离，这就是为什么当我们运行DRC的时候，它们出现了违反规则的信息。我们现在知道两个晶体管之间的最小焊盘距离是10mil多一点，让我们建立了一个只为晶体管的设计规则，大小为10 mil。

1.在设计规则文件夹中，选择安全间隙类型，点击右键并选择新规则添加一个新的安全间隙约束规则。

2.点击新的安全间隙规则，Clearance_1。在resulting页面中的Constraints章节中，设置Minimum Clearance为10 mil。

3.点击Advanced (Query)，再点击Query Helper从Memberships Checks去建立条件检索，或者也可以为第一个对象（图6-35）在接下来的条件检索中打印进

去。HasFootprintPad('TO-92A'，'*')

那个星号表明在封装里名为\的任何焊盘。

1.保持第二个对象范围为ALL，并单击OK。单击Apply，然后点击OK以关闭PCB Rules and Constraints Editor对话框。

2.现在，我们可以从设计规则检测对话框（Tools - Design Rule Check）按一下运行设计规则检查按钮。重新运行DRC，不会有违反规则的行为。3.保存已经完成的PCB和工程文件。

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图6-35 使用PCB规则系统规定参数编辑器对话框创建规则。恭喜，用户已经完成了PCB的布局布线，准备生成输出文件。

输出文件

现在，您已经完成了PCB的设计和布线，用户想要产生输出文件，来审查，制造和组装PCB板。这些文件通常用于提供给板级制造商，因为在PCB制造方面有各种不同技术和方法的存在，Altium Designer具有产生众多各种用途输出文件的能力。这些用途包括：装配输出

装配图 —— 显示电路板每一面上元器件位置和原点信息-代表制板的立场和方向。

抓取选择和放置文件 —— 用于元件放置机械手在电路板上摆放元器件- 被智能放置装置用来智能放置元件。文件输出

.文件产出复合综合图纸 —— -成品板组装，包括元件和线路。

.PCB的三维打印， —— 采用从三维视图观察电路板立体角度的看法。.示意原理图打印版画 —— 绘制设计的-原理图示意图图纸中使用的设置。制作输出：

绘制复合钻孔图综合演示图纸 —— ：在一张图纸中演示板的位置和大小绘制电路板上钻孔位置和尺寸的复合图纸。演示图纸/向导钻孔绘制/导向 —— 在多张图纸上：在不同的图纸中演示分别绘制钻孔板的位置和大小尺寸。最终的绘制图纸： —— 把所有的制作文件合成单个绘制输出。Gerber 文件 ： —— 制作Gerber 格式的制作信息.

NC Drill Files ——- 创建能被数控钻孔机使用的制造信息。ODB++ ——- 创建 ODB++ 数据库格式的制造信息.

Power-Plane Prints ——- 创建内电层和电层分割图纸部多层图纸.

Solder/Paste Mask Prints ——- 创建阻焊层和的面具图纸锡膏层图纸。Test Point Report ——- 创建在不同模式下设计的测试点的输出结果

网表络输出

网络列表表描述在设计上逻辑之间的元器件组件连接，对于移植到其它电子产品设计中是非常有帮助的。报告输出

Bill of Materials ——- 为了制作板的需求而创建的一个在不同格式下部件和零件的清单。

Component Cross Reference Report ——- 在设计好的原来图的基础上，创建一个组件的列表。Report Project Hierarchy ——- 在该项目上创建一个原文件的清单。

Report Single Pin Nets ——- 创建一个报告，列出任何只有一个连接的网络。Simple BOM ——- 创建文本和该BOM的CSV （逗号隔开的变量）文件。

大部分的输出文件是用做配置的，在需要的时候设置输出。在您完成更多的设计后，用户会发现用户经常为每个设计采用相同或相似的输出文件。

Altium Designer 提供一个叫做Output Job Files的方式机制，该机制方式使用一种接口 ——- Output Job Editor，可用于将各种输出文件捆绑在一起，将它们发送给各种输出方式媒体（直接打印，PDF和生成文件）。

想得到更多使用 OutputJob Editor的信息， 请回到 OutputJob Editor的参考部分 .想得到更多使用 打印PDF的信息， 请回到打印PDF的参考部分 .

手动输出文件

PCB设计过程的最后阶段，为了更好的满足生产，我们将在指导中说明如何产生Gerber及数控钻孔文件，和BOM 文件。我们在这里不再使用Output Job Editor，但是使用单步的菜单命令 - 全部输出文件也可以从菜单命令中直接创建。记得该配置输出文件是作为项目的一部分存储的。

生成 Gerber 文件

每一个 Gerber 文件跟板的一个层关联 ——- 器件层、顶部信号层、底部的信号层、焊料掩蔽层等等。

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图6-36生成 Gerber 文件可取的做法是，在提供用于制造的输出文件之前，先咨询电路板制造商，以确认他们的要求。为教程中的PCB创建输出文件：1.选择 File>>Fabrication Outputs>>Gerber Files。该设置对话框显示。2.单击Layers tab，然后Plot Layers 按钮，并选择Used On。单击OK以接受其他默认设置。3.该Gerber档案产生后即被CAM编辑器打开显示。该Gerber文件存储在Project Outputs文件夹，这是自动产生的文件夹。每个文件都有反映其层次的扩展名称，例如：multivibrator.gto为Gerber Top Overlay。这些都会被添加到Projects面板的Generated CAM Document文件夹中。类似的，选择File>>Fabrication Outputs>>NC Drill Files 命令来打开NC Drill Setup 对话框来创建没有连接的通孔数据。创建一个器件清单为教程中的PCB创建一个器件清单（BOM）。1. 选择 Reports>>Bill of Materials，显示Bill of Materials for PCB Document对话框。图6-37器件清单2. 使用此对话框，以建立起自己的BOM的。在用户想要输出到报告的每一栏中都启用Show选项。3.从All Columns清单选择并拖动栏标题到Grouped Columns清单，以便在BOM中按该数据类型来分组元件。例如，若要以封装来分组，在All Columns中选择Footprint，并拖曳到分Grouped Columns清单。该报告将据此进行分类。4. 使能Open Exported选项，选择的CSV为文件格式，然后点击导出按钮创建并在您的CSV查看器（例如Microsoft Excel）中立即打开BOM的文件。还有许多可供选择的BOM和其他报告的类型，这就提供了高度的灵活性。关闭对话框。祝贺！您已经完成了PCB设计过程。深入研究本教程只为用户介绍了一些Altium Designer的强大功能。我们学会了绘制电路原理图，设计PCB和布线，但我们只学会了Altium Designer的一些表面的功能。当用户深入探索Altium Designer的时候，用户会发现它丰富的功能，使您的设计生活变得更轻松。大量例子均包括在内，并向用户展示了软件的功能。您可以通过选择File>>Open菜单，然后展开Altium DesigneDesigner安装路径中的Examples文件夹来打开这些例子。同时，电路板设计的例子也在此文件夹中，有大量子文件夹的例子用于展示了Altium Designer的具体特点。检查Circuit Simulation子文件夹，来探索Altium Designer的模拟和数字的仿真能力。同样，模拟例子电路示例也展示了各种电路的设计，如放大器和电源供应器，有数模混合电路模式的例子，一个数学函数的例子，还有一个包括线性和非线性源的例子，还有一个真空管的例子。随着逻辑转换和设计时钟速度的提高，高质量的数字信号变得越来越重要。Altium Designer包括一个先进的信号完整性分析工具，能准确的提供模型并分析您的电路板布局。信号完整性的要求，如阻抗、过冲、下冲以及斜率被界定为PCB设计规则，将在标准设计规则检查中被测试。如果有您需要分析得更详细分析的网络，您可以选择Tools>>Signal Integrity来进行信号完整性分析仪，在这里您可以进行反射和串扰分离度仿真。结果显示在像示波器一样的波形分析仪上，在那里您可以研究性能并通过波形结果直接进行测量。感谢参加学习这个帮助文件。Attachments:48Added by Wenlong Hua, last edited by Wenlong Hua on Oct 28, 2009Labels:Q :994824405Printed by Atlassian Confluence 3.0.2, the Enterprise Wiki.Copyright第21页 共21页2009-11-1 20:32