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1、正版可修改PPT课件(中职）电子CADAltium Designer 操作与应用任务3 教学课件电子CADAltiumDesigner 操作与应用职 业 教 育 课 程 创 新 精 品 系 列 教 材任务三 室内家居环境控制电路板(PCB)的设计与制作【任务布置】布置室内家居环境控制电路板的设计制作任务1.熟悉PCB编辑器的界面。学会新建PCB文件，熟悉主菜单栏、主工具栏、PCB编辑器工作区导航的应用；2.PCB设计的准备工作。学会PCB板设置（层叠、板外框等）、学会放置尺寸标注；3.同步原理图，设置印制板规则。熟悉规则设置、熟悉原理图与PCB的设计同步、栅格系统和捕捉系统；4.学会PCB板布
2、局。学会查找元件、学会原理图与PCB交互布局、3D的PCB布局；5.学会PCB板的布线。学会印制电路板的手工布线、自动布线；学会覆铜管理、布线过程中改变线宽、元件标号重排与同步；6.印制电路板的包地、覆铜等后续处理。【任务分析】印制电路板的设计效果决定了整个工程设计的成败。制板商是根据用户所设计的PCB图来进行电路板的生产，即便原理图设计得足够完美，如果电路板设计得不合理，电路性能就会大打折扣，严重时甚至不能正常工作。在设计工作中，要因事制宜，坚持从实际出发，比如要考虑到实际中的散热和干扰等问题。将工程实践经验吸收到设计工作中，主动用实践检验理论知识，锻炼理论联系实践的思维方式，敢于打破常规探
3、寻解决问题的新路径，同时注意满足电路功能上的需要，在细节上注意电路板设计的规范性，正确设置印制板规则。本项目主要介绍PCB设计环境、PCB编辑器的特点以及PCB设计流程等知识，使读者对电路板的设计有一个全面的了解。利用 Altium Designer来设计印制电路板时，如果需要设计的印制电路板比较简单，可以不参照印制电路板设计流程，直接进行设计，然后手动连接相应的导线来完成设计，但对于复杂设计的印制电路板时，可按照设计流程进行设计。一般印制板绘制过程如图3-1所示。图3-1 一般PCB印制板制作流程【任务流程】图3-2任务流程图步骤1 新建PCB 文件并熟悉PCB 设计环境在完成产品的原理图设
4、计、进行了电气连接ERC检查，并生成了相关的网络表、元件报表的基础上，就可以进入Altium Designer的PCB设计环境进行印制电路板的设计了。【任务内容】1.新建PCB文件；2.熟悉PCB设计环境；【任务完成】一、新建PCB文件Altium Designer的PCB设计环境与前期的版本相比，并没有太多质的变化。新建一个PCB文件的方法有多种，可以通过执行相关命令自行创建，或者使用系统提供的新建电路板向导来创建。1使用菜单命令创建新的PCB文件启动Altium Designer，在集成设计环境中依次点击【文件】【新的】【PCB】，操作过程如图3-1-1所示。图3-1-1新建PCB文件根据
5、操作步骤，在当前工程中新建一个后缀名为“.PcbDoc”的PCB文件，同时启动PCB编辑器，进入PCB设计环境中，界面如图3-1-2所示。图3-1-2 PCB编辑器界面2使用模板创建PCB工程通过【文件】面板可创建带有PCB设计模板的PCB工程，与使用菜单命令创建的PCB文件有所不同。点击【文件】菜单，选中【新的】，在选项中可以看到有“项目”和“原理图”等选项，选择“项目”选项，如图3-1-3左侧所示，系统将跳出“创建项目（Create Project）”对话框，如图3-1-3右侧所示。图3-1-3从模板新建文件本任务目标是创建一个标准的3.3V供电、32位数据长度的PCI总线的板卡PCB工程
6、。根据图3-1-3中以数字标示的操作步骤，使用模板创建PCB工程，打开创建项目对话框。在图3-1-4所示的常用的工业PCB模板库中，根据任务目标，找到其中名为“PCI short card 3.3V-32BIT”的模版，点击选中模板，并单击【Create】按钮创建PCB文件。图3-1-4常用的工业PCB模版库在左侧Project面板中双击新建的PCB文件：“PCI short card 3.3V-32BITPCBDOC”，系统自动进入PCB设计环境中，在编辑窗口内显示了一个标准的PCI板卡外形PCB板图，如图3-1-5所示。点击菜单栏【文件】【另存为】菜单，可以根据需要将工程另存为其它名字，使
7、工程名符合设计者的设计习惯，之后可进行PCB设计。图3-1-5 通过模版新建的PCB文件二、熟悉PCB设计环境如前所述，在创建了一个新的PCB文件，或者打开一个现有的PCB文件之后，就能启动Altium Designer系统的PCB编辑器，PCB的设计环境如图3-1-6所示，主要组成部分有下述几项 图3-1-6 PCB设计环境1菜单栏像所有的EDA设计软件一样，Altium Designer的菜单栏包含了各种基本的PCB操作命令，如图3-1-7所示，可为用户提供设计环境个性化设置、PCB设计、帮助等功能。图3-1-7 PCB菜单栏2工具栏工具栏是为方便用户操作，提高PCB设计速度而专门设计的快
8、捷图标按钮组。在PCB设计环境中系统默认的工具栏有5组，其中在PCB设计中常用的工具栏有：【PCB标准】工具栏：在这个工具栏中为用户提供了一些基本操作命令，如文件打开、保存、打印、缩放、快速定位、浏览元件等，如图3-1-8所示。图3-1-8【PCB标准】工具栏【应用工具】工具栏：该工具栏中每个按钮都另有下拉工具栏或菜单栏，分别提供了不同类型的绘图和实用操作，如放置走线、放置原点、放置Room空间等，用户可直接使用相关的图标按钮进行PCB设计工作。如图3-1-9所示。图3-1-9【应用工具】工具栏3过滤器工具栏【过滤器】工具栏：如图3-1-11所示。该工具栏根据用户正在设计的PCB中的网络标号、
9、元件号等作为过滤参数，对全部PCB进行过滤显示，使符合条件的图元在编辑窗口内高亮显示。如图3-1-12的示例中，就高亮显示了过滤出的“VCC”网络。图3-1-11【过滤器】工具栏图3-1-12 高亮显示过滤出的“VCC”网络4编辑窗口编辑窗口即进行PCB设计的工作平台，用于进行元件的布局和布线的有关操作。在编辑窗口中使用鼠标的左右按键及滚轮可以灵活地查看、放大、拖动PCB板图，方便用户编辑。5板层标签板层标签位于编辑窗口的下方，用于切换PCB板当前显示的板层，所选中板层的颜色将显示在最前端，如图3-1-13所示，显示的是“Top Layer”层的红色，则表示此板层被激活，用户的操作均在当前板层
10、进行。用户可使用鼠标进行板层间的切换。当将鼠标移动到【板层标签】前端的“LS”处停留，可以看到系统提示点击“LS”可进行板层的管理，包括板层激活设置以及板层激活显示等。图3-1-13板层标签6状态栏编辑窗口的最下方是系统状态栏，用于显示光标指向的坐标值、所指向元件的网络位置、所在板层和有关的参数以及编辑器当前的工作状态等，如图3-1-14所示。图3-1-14状态栏步骤2 PCB 工程设计标准配置【任务内容】熟悉了PCB编辑环境和特点之后，就可以进行PCB板图的具体设计了，首先完成设计准备工作。1.熟悉PCB设计界面的基本操作；2.设置元件属性；3.熟悉PCB板设置；4.熟悉板层（电气层）设定；
11、5.栅格系统和捕捉系统规划室内家居环境控制电路印制电路板形状及定位孔放置；【知识准备】PCB工作层及其作用PCB 工作层的定义如下：（1）Signal Layers 信号层 可以用来布线的信号层有 32 层。信号层主要用来放置元件和铜膜导线，用导线将各元件的引脚进行电气连接，是为电气信号提供通路的层面。Top Layer（顶层）为顶层信号层，Bottom Layer（底层）为底层信号层，其余中间信号层的名字用户可以自定义。（2）Internal Planes 内部电源/接地层 内部电源/接地层也称为内电层，主要用来铺设电源和地（命名为内电层 116），由大块的铜膜所构成。每一个内部电源层都可以
12、设置一个网络名称，布线时系统会把该层与具有相同网络名称的图元（如焊盘、过孔等），以顶拉线的形式连接起来。同一个内部电源层可以分成几个区域，用来安排不同的电源和接地。（3）Silkscreen layers 丝印层 包括顶层丝印层和底层丝印层，用于放置一些元件的外形轮廓和文字信息（元件描述的相关信息如设计者、注释等）（4）Mechanical layers 机械层 主要用来布置与 PCB 有关的各种说明性标注，如电路板的外形尺寸、焊盘和过孔类型，以及其他一些制作装配所需要的重要信息等。共有 16 个机械层，名称可以自定义。根据实际情况，机械层可以成对使用。（5）Solder Mask 阻焊层包括
13、顶层阻焊层和底层阻焊层。阻焊层除留出焊点和过孔的位置外，其余部分用阻焊膜将铜膜导线覆盖住。可以设置规则控制阻焊膜的大小。（6）Paste Masks 助焊层 包括顶层助焊层和底层助焊层。助焊层是在需要焊接的地方图一层助焊剂以增强焊盘的着锡能力。可以通过 Design Rules 进行相应的设置。（7）Drill Drawing 钻孔视图层 提供钻孔位置信息。（8）Drill Guide 钻孔引导层 提供钻孔图。钻孔引导层主要是为了与老的电路板制作工艺兼容而保留的钻孔信息。（9）Keep Out layer 禁止布线层 用来定义元件和导线放置的区域范围，它定义了电路板的电气边界，在自动布线的情况
14、下，元件和导线必须放置在禁止布线层划定的范围内。（10）Multi-layer 多层 代表所有的信号层，在多层上面放置的元件会自动放置到所有的信号层上。一、PCB设计界面的基本操作新建并打开PCB文件后，进入编辑界面，在此界面中缩放、拖动图纸与原理图中一样操作。选择操作与原理图中一样，但是因为PCB有多个工作层，如果在点选的位置上，有多个层的元素，系统会弹出一个带有缩略图的列表框询问具体需要点选的元素。如图3-2-1所示。图3-2-1 列表选择话框选择相似对象（Find Similar Objects）的使用与在原理图中一样，可以批量更改元件属性，打开属性（Properties）对话框也可以更
15、改元件属性。如图3-2-2所示。图3-2-2 查找相似对象与Properties菜单二、元件属性设置双击元件，在如图3-2-3所示元件属性（Properties）对话框中，可编辑当前元件的属性，修改元件的标识与注释，也可使元件锁定或隐藏。若需要对元件进行镜像翻转，则翻转后的元件应当安装在PCB底层，只要修改元件的层从【Top Layer】修改为【Bottom Layer】即可。图3-2-3 编辑元件属性三、PCB板设置依次点击【设计】【板层及颜色】，可打开视图选项（View Configuration）对话框，在此配置窗口可以很方便的配置各层的颜色与参数信息。如图3-2-4所示 图3-2-4
16、视图配置菜单四、板层（电气层）设定Altium Designer中可以设计多层电路板，一般的简单电路只需用到顶层与底层（双层电路板），关于板层的设置可以在Altium Designer中【设计】【层叠管理】选项中设置。如图3-2-6所示。图3-2-6 层叠管理菜单 图3-2-7 层叠菜单设置除了电路板层数外，各个工作层的序号和顺序都可以在层叠管理器（Layer Stack Manager）进行定义。在管理器中，可以形象的看到PCB的层叠关系，可以通过点击选择管理器上方的图标，将图层信息转换为图片复制到剪贴板中，然后粘贴到工程中。如图3-2-8所示图3-2-8 转换为图片的图层信息1添加层 添加
17、信号层和中间层点击“Add Layer”按扭可以添加信号层和中间层，新层将添加到选中层的下面（选中的层是底层的情况除外），也可以单击右键添加新层。通常PCB板由偶数层构成，可由任何信号层和中间层混合而成。右键单击层的名称处可以重命名、设置厚度、为中间层定义网络名。添加绝缘层 PCB 增加新的层，绝缘层就会相应的自动添加。绝缘层可以是 Core 或者是 Prepreg，取决于 Stack Up style 中的设置。2对工作层的一些操作：属性设置 双击层的名称，可以修改层的属性，包括名称和物理属性 删除层点击层的名称，点 Delete 按钮，或单击右键，从弹出的菜单中选择 Delete 命令。修
18、改层的顺序 点击层的名称，然后点下方的【Move Up】或【Move Down】按钮，或者单击右键，从弹出的菜单中选择“Move Layer Up”或“Move Layer Down”，就可以根据设计需要修改层的顺序。设置层叠参数 完成层叠顺序设置后，可根据实际情况设置PCB 板层的各项物理参数，从而完成导电层与绝缘材料层的配置。如图3-2-7所示，在材料框、电解质材料框中可根据下拉菜单选择不同的导电介质或绝缘介质，在厚度框、介电常数框可输入与实际相符的印制板各项参数，从而使软件在仿真时更加符合实际情况。3设置钻孔属性在在层叠管理器（Layer Stack Manager）中，点击【Drill
19、】按钮，系统弹出“钻孔对管理器”对话框，可以对钻孔的起始层和终止层等参数进行设置。默认情况下，钻孔从顶层贯穿到底层。如果 PCB 中有盲孔或过孔，就需要对它们进行设置，如图3-2-9所示。图3-2-9 图层与钻孔设置步骤3 同步原理图并设置印制板规则【任务内容】1.将原理图信息同步到PCB设计环境中；2.熟悉网络表的编辑；3.浏览设计规则及添加、设置设计规则。【任务完成】一、原理图信息同步1准备工作要将原理图中的设计信息转换到PCB文件中，首先应完成如下准备工作：（1）对工程中所绘制的电路原理图进行编译检查，验证设计，确保电气连接的正确性和元件封装的正确性。（2）确认与电路原理图和PCB文件相
20、关联的所有元件库均已加载，保证原理图文件中所指定的封装形式在可用库文件中都能找到并可以使用。（3）新建的空白PCB文件应在当前设计的工程中。2信息同步Altium Designer系统提供了在原理图编辑环境和印制电路板编辑环境之间的双向信息同步能力：在原理图中使用【设计】【Update PCB Document】命令，或者在PCB编辑器中使用【设计】【Import Changes From】命令均可完成原理图信息和PCB设计文件的同步。这两种命令的操作过程基本相同，都是通过启动工程变化订单（ECO）来完成，可将原理图中的网络连接关系顺利同步到PCB设计环境中。本任务以2014年全国职业院校技能
21、大赛赛题“室内家居环境控制电路”为例，介绍将原理图的有关信息同步到PCB设计环境中的方法步骤。打开工程“室内家居环境控制电路(主机).PrjPCB”，并打开工程中的原理图文件“室内家居环境控制电路.SchDoc”，进入原理图编辑环境中，使用【设计】【Update PCB Document】命令，进行信息同步，如图3-3-1所示。图3-3-1 原理图“室内家居环境控制电路.SchDoc”执行【工程】菜单中的【Validate PCB Project室内家居环境控制电路(主机).schDoc】命令，对原理图进行编译，如图3-3-2所示。编译后的结果在【Messages】对话框中有明确的信息提示，表
22、明所绘制的电路图是否顺利通过电气检查。【Messages】对话框可通过软件界面右下角的【Panels】按钮打开。图3-3-2 编译原理图新建一个空白的双层PCB文件，保存在工程文件夹下。根据产品要求，设置该PCB板的尺寸大小为：4700mil3500mil，如图3-3-3所示。图3-3-3新建空白PCB文件在原理图环境中，执行【设计】【Update PCB Document室内家具环境控制电路.PcbDoc】命令，系统打开【工程变更指令】窗口。该窗口内显示了参与PCB板设计的受影响元件、网络、Room等，以及受影响文档信息，如图3-3-4所示。图3-3-4工程变更指令窗口单击【工程变更指令】窗
23、口中的【执行变更】按钮，则在窗口右侧的【状态】窗口中，【检测】栏和【信息】栏内显示出受影响元素检查后的结果。检查无误的信息以绿色的“”表示，检查出错的信息以红色“”表示，并在【信息】栏中详细描述了检测不能通过的原因，如图3-3-5所示。图3-3-5 检查受影响对象结果根据检查结果重新更改原理图中存在的缺陷，直到检查结果全部通过为止。单击【执行变更】按钮，将元件、网络表装载到PCB文件中，将原理图信息同步到PCB设计文件中。关闭【工程变更指令】窗口，系统跳转到PCB设计环境中，可以看到，装载的元件和网络表集中在一个名为“室内家居环境控制电路(主机)”的Room空间内，放置在PCB电气边界以外。装
24、载的元件间的连接关系以预拉线的形式显示，这种连接关系就是元件网络表的一种具体体现，如图3-3-6所示。图3-3-6 装入的元件和网络表二、网络表的编辑1为添加的元件建立网络连接本例中，我们将为在PCB文件中新添加的一个元件：电容“C130”建立网络连接，如图3-3-7所示，通过【放置】【器件】在PCB文件中新增并放置一个电容，选中该元件，修改其元件号为C130，显然没有建立网络连接前，这个元件上是没有预拉线的。图3-3-7 新添加的元件执行【设计】【网络表】【编辑网络】命令，打开【网表管理器】。在【板中网络】栏，列出了当前PCB文件中所有的网络名称，选中其中的“VCC”，此时右边的【网络中的P
25、in脚】栏列出了该网络内连接的所有元件引脚，如图3-3-8所示。图3-3-8 网表管理器单击【板中网络】窗口下方的【编辑】按钮，打开【编辑网络】对话框。图3-3-9 编辑网络2网络表去掉特定网络的移除回路指令在网络表中可以通过勾选“移除回路”选项，设定当前回路中是否允许有回路。此方法对于电源网络较为有用。在电源网络中，特别是模拟电源网络中为了较少电磁干扰会使用导线回路布设大面积导盘来连接元件。如图3-3-11所示。图3-3-11 去掉VCC移除回路设置三、设计规则的浏览及设置完成了元件同步后，在进行印制板元件布局与布线前添加或优化设计规则，能大大提高制作效率。在Altium Designer中
26、，设计规则通常用来定义用户的设计需求，涵盖了布线宽度、对象间距、内电层的连接风格、过孔风格等。设计规则不仅能在PCB设计的过程中实时检测，也能够在需要的时候进行统一的批量检测并生成错误报告。Altium Designer的每条规则需针对具体的PCB对象，可按优先级区分其应用范围。例如：有的约束可以针对整块PCB板，有的则针对某个网络集，还有的则可约束另一个网络集。合理使用规则的优先级和作用范围，就能对PCB设计中的每个对象定义所需要的约束。Altium Designer中规则非常多，本书由于篇幅限制不能一一介绍，仅能根据本任务所使用的双层电路板需要使用的常用规则进行说明，如图3-3-12所示，
27、其余规则可以通过查找Altium的帮助手册来了解。图3-3-12 规则设置及约束菜单1添加设计规则依次点击【设计】【规则】菜单命令，系统弹出PCB规则和约束编辑器，显示所有设计规则。设置设计规则步骤如下：点击“Design Rules”前面的“”展开规则目录树。根据需要，选择要设置的规则所在的目录，点击“”展开子目录树。点击一个需要设置的规则，系统自动在右侧显示该规则的属性。右键点击一个规则大类可以添加该类的一个新规则。图3-3-13 新建规则2印制板【Clearance】（安全间距）子规则设置印制板安全间距规则主要用来设置PCB板设计中导线、焊盘、过孔以及覆铜等导电对象之间的最小安全间隔，相
28、应的设置窗口如图3-3-14所示。图3-3-14 安全间距子规则设置3印制板【Routing】布线规则设置布线规则是手动布线与自动布线时所依据的重要规则，设置是否合理将直接影响到自动布线质量的好坏和布通率的高低。单击【Routing】前面的符号，展开布线规则，可以看到有8项子规则，如图3-3-15所示。本书中具体介绍前六项布线规则。图3-3-15 布线规则设置4布线线宽【Width】子规则设置在本规则中可根据不同的网络或网络类设置对应的线宽规则，默认为针对所有导线适用，如图3-3-16所示。Altium Designer中不同层可设置不同线径，配置时，图中约束线径会变为N/A。规则中注意：在设
29、置规则时，全局规则的优先级应设置为最低。图3-3-16 线宽规则设置5布线拓扑【Routing Topology】子规则设置布线拓扑规则主要用于设置自动布线时导线的拓扑网络逻辑，即同一网络内各节点间的走线方式。拓扑网络的设置有助于自动布线的通过率，【PCB规则及约束编辑器】设置窗口如图3-3-17所示，系统提供了多种可选的拓扑逻辑。图3-3-17 设置拓扑方式设计者可根据PCB的复杂程度选择不同的拓扑类型进行自动布线，一般双面板自动布线时，可设置顶层拓扑类型为Horizontal（水平），底层拓扑类型为Vertical（垂直）规则，如图3-3-18所示。图3-3-18 双面板走线规则设置6布线
30、优先级【Routing Priority】子规则设置布线优先级规则主要用于设置PCB网络表中布通网络布线的先后顺序，设定完毕后，优先级别高的网络先进行布线，优先级别低的网络后进行布线，规则设置窗口如图3-3-19所示。布线优先级设置的范围从0100，数值越大，优先级越高。一般提升重要导线网络的优先级从而使自动布线生成的该类重要导线不会太乱。图3-3-19 提高重要网络类优先级7布线层【Routing Layers】子规则设置布线层规则主要用于设置在自动布线过程中允许进行布线的工作层，一般情况下用在多层板中，规则设置窗口如图3-3-20所示。若项目要求为单层板设计，可通过仅勾选“Bottom L
31、ayer”选项来设置只在底层布线。图3-3-20 设置只允许在Bottom Layer(底层)自动布线8布线拐角【Routing Corners】子规则设置布线的拐角可以有45拐角、90拐角和圆形拐角三种，直接在编辑器中选择，如图3-3-21所示。图3-3-21 布线拐角的三种形式9过孔【Routing Via Style】子选项设置该规则设置用于设置布线中过孔的尺寸，其界面如图3-3-22所示。图3-3-22 过孔子选项配置10元件安全间距【Component Clearance】子规则定义元件安全间距规则在【Placement】规则目录下打开，主要用来设置自动布局时元件封装之间的最小间距，
32、即元件与元件之间的安全间距。此规则不但适用于元件，还适用于文件中导入的三维浮动模型，如导入的3D STEP机械外壳或印刷电路板罩。图3-2-10 元件安全间距11元件高度【Height】限制规则元件高度规则主要用于设置元件封装的高度范围。在【约束】区域内可以设置元件封装的“最小的”、“最大的”以及“首选的”高度。PCB制作完成后是需要安装外壳的，所以在设计过程中需要考虑元件能装入外壳的最大高度。如图3-2-11所示。图3-2-11 元器高度限制步骤4 印制电路板的布局设计【任务内容】1.掌握元件自动布局；2.学习元件手动布局；3.三维效果显示；【知识准备】电路布局的基本要求完成网络表的导入操作
33、并设置好规则后，元件被整齐的排列在其对应的Room空间内，这种情况下，还不能进行布线操作，需要先对元件布局。电路布局的整体要求是整齐、美观、对称、元件密度均匀，这样才能使电路板的利用率最高，并且降低电路板的制作成本；同时设计者在布局时还要考虑电路的机械结构、散热、电磁干扰及将来布线的方便性等问题。元件的布局有自动布局和手工布局两种方式，只靠自动布局往往达不到实际的要求，通常需要将两者结合以获得良好的效果。布局时应结合原理图中功能单元的区分和信号的流向，结合原理图中的具体电路连接。布局和布线并不完全是两个分离的过程，往往在大概布局后就可以开始着手布线，在布线的过程中可以根据需要再调整部分元件的布
34、局。良好的元件布局应具备以下几个特点：（1）使后续的布线工作更简单，布线更简洁明了；（2）使整个PCB具有更好的信号完整性和高频稳定性；（3）使得PCB面积更小。【任务完成】一、元件自动布局系统规则中，一个Room中的元件是必须放置在Room中的，所以在布局前可将所有Room拖动（会连带Room中的元件）到PCB中。将Room的大小拖放到比PCB板面大小一致或稍稍大一些。然后选择【工具】【器件布局】【按照Room排列】，即可将元件顺序排列在当前Room中。之后可在视图选项（View Configuration）中，将Room设置为隐藏。如图3-4-1所示。图3-4-1 按照Room自动布局如果
35、觉得丝印层字符过大，可以使用“查找相似对象”（在对象上单击右键）工具进行字符大小的批量修改。如图3-4-2所示。图3-4-2 批量修改字符大小二、元件手动布局自动布局仅仅是以将元件封装放置到PCB板上为目的，缺乏设计的合理性和美观性。为了制作出高质量的PCB板，在自动布局完成后，设计者有必要根据整个PCB板的工作特性、工作环境以及某些特殊应用要求，进一步进行手工调整。例如，将处理小信号的元件远离大电流器件等易引起干扰的器件，将接口类的接插元件放置在PCB板周围以方便插接等。对上例中完成了排列后的元件进行手动布局。首先在PCB设计环境中，单击鼠标右键，在弹出的菜单中执行【选项】【板层颜色】命令，
36、在打开的视图选项（View Configuration）对话框中关闭没有使用或者不需要的工作层，或使用“shift+s”快捷键选择只显示当前层。根据电路结构，思考元件的大概布置，并粗略布局，使用鼠标点击需要移动的元件，拖拽到所需位置后松开鼠标。：（1）MCU电源和串口可以放置在PCB左侧。（2）单片机尽量放在PCB中间位置方便布线。（3）100nF的电源去耦电容需要与芯片电源引脚尽量靠近，可以放置在电源引脚正下方的Bottom层。（4）信号主要通过顶层布线，电源主要通过底层布线，注意模拟电路部分和数字电路部分布局分开。元件布局完成后，继续将每个元件的器件标识符通过拖拽的方法放置在靠近元件的适当
37、位置，方便阅读和查找。完成上述操作后，元件新的布局如图3-4-3所示。很显然，当前的PCB布局显得更加合理，而且清晰易读。图3-4-3 完成手动布局的室内家具环境控制电路三、三维效果显示在3D效果图中用户可以看到PCB板的实际效果及全貌，并通过3D效果图来察看元件封装是否正确、元件之间的安装是否有干涉和是否合理等。总之，在3D效果图上用户可以看到将来的PCB板的全貌，可以在设计阶段把一些错误改正，从而缩短设计周期并降低成本。因此，3D效果图是一个很好的元件布局分析工具，设计者在今后的工作中应当熟练掌握。图3-4-4 三维显示效果图步骤5 印制电路板布线【任务内容】1.管理与设置飞线；2.熟悉电
38、路手工布线；3.电路板自动布线；【任务完成】完成布局后进行布线工作。布线是在网络的节点与节点之间定义连接路径的过程，分手动布线与自动布线两种方式。自动布线和手动布线并不是独立的2种布线方式，从工程应用经验看，自动布线代替不了手动布线，但完全手动布线效率太低，所以要配合起来使用。一般使用原则，是电路板上重要的信号线采用手动布线，完成后锁定已有走线，再进行自动布线。这样效率高、布线效果好。一、管理与设置飞线当元件被放置到PCB文件中后，依照原理图设计中的连接情况，飞线会显示元件的某个焊盘连接到哪个网络，如步骤4中图3-4-3所示。当布线（在布线层用导线连接两个焊盘）完成后，两点间的飞线将不再显示。
39、另外，如果任何飞线之间有更短的路径出现，那么将会显示更短的飞线。图3-5-1 默认拓扑结构在一个网络里的飞线的排列模式叫做拓扑，印制电路板内全部网络的默认拓扑逻辑是最短规则（Shortest），如图3-5-1所示，可以通过设置布线拓扑设计规则来变更。在执行最短原则的情况下，当在PCB文件中移动元件时，元件周围的飞线可能从一个焊盘跳转到另一个焊盘，以保证飞线的长度尽可能短。可以通过编辑网络来改变飞线的颜色，点击【设计】【网络表】【编辑网络】开启编辑网络对话框。以VCC网络为例，选中VCC网络，点击编辑，在跳出的编辑网络对话框中“连接颜色”位置单击左键进入选择颜色界面。本任务示例中选择1号基本色，
40、并确定更改，如图3-5-2所示。图3-5-2 修改网络飞线颜色为红色（1号基本色）返回PCB编辑界面，可以看到，电路板中VCC网络的飞线立即变为红色，其效果如图3-5-3所示。图3-5-3 VCC网络飞线变为红色效果二、电路手工布线在进行布线前可以先到系统中设置相关交互式布线参数，以加快布线进程。通过【工具】【优先选项】进入参数选择界面，选择【PCB Editor】目录下的Interactive Routing选项，进入“PCB Editor-Interactive Routing”界面，如图3-5-4所示。图3-5-4 PCB Editor-Interactive Routing设置界面手工
41、布线有多种布线方式1交互式布线（快捷键P-T），即常规布线依次点击【布线】【交互式布线】命令，或者点击交互式布线图标再点击元件焊盘即可对其进行常规布线。需要说明的快捷操作是，在布线过程中，可按小键盘的“*”键（切换层）或大键盘的数字“2”键（不切换层）键添加一个过孔；按“L”键可以切换布线层；按数字“3”键可在设定的最小线宽、典型线宽、最大线宽的值进行切换。2交互式总线布线（快捷键P-M）总线式布线可以对多条网络同时进行布线，其操作方式如下：按住“Shift”键，然后依次用光标移到要布线的网络，点击鼠标左键即可选中一条网络，选中所需的所有网络以后，单击工具栏上的总线布线图标在被选网络中任意单击
42、即可开始多条网络同时布线。布线过程中可以按键盘上左右尖括号“”调节线间距。3交互式差分对布线（快捷键P-I），布置差分信号的线对差分网络是两条存在耦合的传输线，一条携带信号，另一条则携带它的互补信号。使用差分对布线前要对设定差分对网络进行设置，这里建议使用在原理图中设置差分线。原理图中添加差分对规则：在命名差分对网络时，必须保证网络名的前缀是一样的，后缀中用下划线分别带一个N和一个P字母即可。命名好之后点击菜单【放置】-【差分对】命令，在差分对上放置两个差分对图标。单击菜单【设计】-【Update PCB Document】在打开的对话框中重新同步一次修改规则即可在PCB中进行差分对布线。如图
43、3-5-6所示。图3-5-6 在原理图中添加差分对线单击工具栏中的差分对布线图标，软件自动将网络高亮显示，在差分对网络上单击开始布线，布线过程中同样可以添加过孔、换层等操作。如图3-5-7所示。图3-5-7 差分对布线4蛇形走线单击工具栏中的交互式布线图标进入交互布线，在布线过程中按键盘SHIFT+A即可切换到蛇形布线模式，按数字“1”、“2”键可调整蛇形线倒角，按“3”、“4”键可调节间距，按“”键可调节蛇形线幅度。其效果如图3-5-8所示。图3-5-8 蛇形线5放置过孔执行【放置】【过孔】命令，或者单击快捷工具栏中的图标，此时光标变成十字型，并带有一个过孔，移动光标到合适位置处，单击鼠标即
44、可完成放置。双击所放置的过孔，或者在放置过程中按Tab键，可以打开如图3-5-9所示的属性配置对话框。过孔的放置以及属性的设置与焊盘基本相同，需要注意的是，过孔的孔径宜小不宜大，但过小的孔径也会增加PCB板的制板难度。图3-5-9 过孔参数设置6放置矩形填充矩形填充是一个可以放置在任何层面的矩形实心区域。放置在信号层时，就成为一块矩形的铺铜区域，可作为屏蔽层或者用来承担较大的电流，以提高PCB板的抗干扰能力；放置在非信号层，比如放置在禁止布线层时，它就构成一个禁入区域，自动布局和自动布线都将避开这个区域；而放置在多层板的电源层、助焊层、阻焊层时，该区域就会成为一个空白区域，即不铺电源或者不加助
45、焊剂、阻焊剂等；放置在丝印层时，则成为印刷的图形标记。执行【放置】【填充】命令，或者单击快捷工具栏中的图标，此时光标变成十字型，进入放置状态。移动光标，在PCB板中单击鼠标左键确定矩形填充的起始顶点，拖动光标，调整矩形填充的尺寸大小，单击鼠标，确定矩形填充的对角顶点。此时拖动小方块或小十字，可以调整矩形填充的大小、位置、旋转角度等。三、电路板自动布线对于一些不重要的导线，可使用 Altium Designer软件进行自动布线。但自动布线前需要首先把原先手工布好的导线进行锁定。这样自动布线就不会修改原先布好的导线了。接下来可使用几种方式进行自动布线。全部所有线路全部自动布线网络/网络类按照网络或
46、网络类自动布线链接按照选择的连接自动布线区域按照选择区域自动布线Room按照Room自动布线图3-5-11 在当前Room中自动布线当前选择按Room自动布线，由于本任务中Room与印制板一样大，所以该选项即为对所有线路进行自动布线。其操作步骤如下：选择菜单【自动布线】【Room】，鼠标点击电源Room，Altium Designer会自动在电源Room中自动布线，其效果如图3-5-11所示。其布线通过率与测试次数等信息会显示在Messages对话框中。自动布线完成后，再经过手工调整，最后完成本项目电路图如图3-5-12所示。图3-5-12 最后完成布线图图3-5-11 在当前Room中自动布
47、线步骤6 印制电路板后续处理【任务内容】1.熟悉PCB补泪滴；2.熟悉包地处理；3.学习放置覆铜；4.学习放置文字；5.熟悉尺寸标注；【任务完成】一、补泪滴泪滴命令用来在焊盘上增加或删除泪滴，效果如图3-6-1所示，是为了让焊盘更坚固，防止在承受机械外力时，电路板上导线与焊盘或者导线与过孔的接触点断开。图3-6-1 未添加泪滴与添加泪滴比较要进行补泪滴操作，可以依次点击【工具】【泪滴】命令，在打开的【泪滴选项】对话框中进行有关的设置，如图3-6-2所示，执行对象可以是全部对象，也可以仅选择全部PAD或VIA或SMT焊盘，进行增加/删除泪滴操作。图3-6-2 泪滴选项对话框二、包地处理电路板设计
48、中抗干扰的措施还可以采取包地的办法，即用接地的导线将某一网络包住，采用接地屏蔽的办法来抵抗外界干扰。网络包地的操作步骤如下：1选择需要包地的网络或者导线。从主菜单中执行命令【编辑】【选中】【网络】(快捷键：ESN)，光标将变成十字形状，移动光标到要进行包地的网络处单击，选中该网络。如果元件没有定义网络，可以执行主菜单命令【选中】【连接的铜皮】选中要包地的导线。图3-6-3 包地前后比较2放置包地导线。从主菜单中执行命令【工具】【描画选择对象的外形】（快捷键:T+J）。系统自动对已经选中的网络或导线进行包地操作。包地操作前后对比如图3-6-3所示。选中连接的铜皮，将其网络改为GND，此时包地效果
49、完成。3对包地导线的删除。如果不再需要包地的导线，可以在主菜单中执行命令【编辑】【选中】【连接的铜皮】，此时光标将变成十字形状，移动光标选中要删除的包地导线，按“Delete”键即可删除不需要的包地导线。三、放置覆铜覆铜的放置是PCB板设计中的一项重要操作，一般在完成了元件布局和布线之后进行，把PCB板上没有放置元件和导线的地方都用铜膜来填充，以增强电路板工作时的抗干扰性能。覆铜只能放置在信号层，可以连接到网络，也可以独立存在。与前面所放置的各种图元不同，覆铜在放置之前需要对即将进行的覆铜进行相关属性的设置。点击菜单【放置】【铺铜】命令，或者单击【布线】工具栏中的图标，系统弹出【Propert
50、ies】对话框，如图3-6-4所示。图3-6-4 覆铜属性设置本任务中选择底层与顶层的实心覆铜，覆铜链接到GND，选择覆铜时可覆盖相同网络。完成后其效果如图3-6-5所示。图3-6-5 覆铜效果示意四、放置文字有时在印刷板上需要放置元件的文字（String）标注，或者电路注释及公司的产品标志等文字。注意，所有文字必须放置在丝印层（Silkscreen）上。放置方法包括：执行主菜单命令【放置】【字符串】（快捷键：P+S），或单击元件放置工具栏中的图标 图3-6-6 文字属性设置对话框五、尺寸标注在使用Altium Designer软件画完PCB后，我们常常需要给PCB加上尺寸的标注，下面介绍添加