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1、YCF(中职）电子CADAltium Designer操作与应用任务4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 材任务四任务四 遮光式计数器单层电路板设计与制作遮光式计数器单层电路板设计与制作【任务布置】布置遮光式计数器单层电路板设计与制作任务【任务布置】布置遮光式计数器单层电路板设计与制作任务1.能绘制遮光式计数器原理图、PCB编辑器设置、元件封装库设置、同步比较选项设置、载入SCH信息、元件库绘制注意事项；2.懂得遮光式计数器PCB布线的基本要求、合理分布信号的接地点、电路布局合理、合理安排滤波电容；3.能制作制遮光式计数
2、器PCB；4.懂得生成遮光式计数器元件封装库、PCB的3D效果输出、PCB外购件清单、PCB信息输出、PCB装配图输出。【项目布置】【项目布置】1.建立遮光式计数器工程设计项目工作环境；2.遮光式计数器印制电路板规划及元件布局；3.遮光式计数器印制板电路连线；4.遮光式计数器印制电路板后续处理；5.遮光式计数器PCB工程信息输出。【项目分析】在实际的大型工程项目中，都是由工程师团队协同完成的。发挥团队精神、互补互助以达到团队最大工作效率是每个工程师必须必备的能力。对于团队的成员来说，不仅要有个人能力，更需要有在不同的位置上各尽所能、与其他成员协调合作的能力。在本项目中外壳工程师已经设计并制作好
3、外壳模型（可在网站中下载学习资料），要求你设计的电路板能够与之相匹配，顺利的安装到壳体中。经过上述四个项目的学习，接下来进入实战阶段。本项目需要利用之前学习的知识制作一个遮光计数器的印制板。一般制作单面PCB印制板流程如图4-1所示 图4-1一般PCB印制板制作流程遮光计数器的原理图如图4-2所示。图4-2遮光计数器原理图完成原理图绘制后，使用新建印制板文件，并绘制PCB。其PCB元器件布局图如图4-3所示。布局完成后使用布线工具完成印制线路板的设计与制作。最后，按要求输出PCB工程设计文件。图4-3遮光计数器元器件布局图图4-4任务流程图步步骤骤1 配配置置遮遮光光计计数数器器电电路工程环境
4、并绘制原理图路工程环境并绘制原理图【任务内容】【任务内容】1.创建遮光计数器PCB工程并绘制原理图；2.遮光计数器层次电路图设计；3.遮光计数器元件封装库设置；4.遮光计数器同步比较选项设置。【知识准备】【知识准备】Altium Designer Altium Designer 中集合线束功能中集合线束功能AD提供的Signal Harness功能，支持将多个导线、总线包裹在一起进行连接。在导线、总线连接较多且复杂的原理图中，我们可以使用集合线束将这些线路汇集在一起，结合各种网络标识符进行图纸内或跨图纸连接。图5-1-1集合线束【任务完成】一、创建一、创建PCBPCB工程并绘制原理图工程并绘制
5、原理图按照项目一的教程建立PCB工程，并建立SCH原理图文件。其原理图如图4-2所示。原理图中大部分元器件都是可在默认库中找到。其元器件标号与封装清单如表5-1所示。序号元件标号元器件库名称封装描述1.B1Header 2FLY2电源接口1.C1,C2,C4,C5Cap Pol2RB.1/.15电解电容1.C3,C6,C7,C8CapRAD-0.2圆片电容1.FU1Fuse 1FUS保险丝1.IC1LM358ANDIP-8LM3581.IC2HCC4511BFDIP-164511集成电路1.IC3MC14553BCPDIP-164553集成电路1.IC4,IC5,IC6Dpy Blue-CCH
6、数码管1.R1R6,R8R24Res2AXIAL-0.4直插电阻1.R7光敏电阻HDR1X2光敏电阻1.RP1,RP2RPotVR电位器1.S1SW-PBAN66按键1.V1,V2,V3,V4,V9,V10Diode 1N4007DO-411N4007二极管1.V52N3904TO-92A8050三极管1.V6,V8,V12,V13,V142N3906TO-92A9012三极管1.V7Diode 11DQ03DO-413V稳压管1.V11LED0LED2红色LED灯二二、层次电路图设计、层次电路图设计层次原理图主要包括两大部分：主电路图和子电路图。其中主电路图与子电路图的关系是父电路与子电路的
7、关系，在子电路图中仍可包含下一级子电路。当进行大型工程设计时，只靠一张图纸是无法实现的（几千个元器件密密麻麻挤在一张图纸上可读性会非常差），这时需要用多个图纸进行开发设计。一个多图纸设计工程是由逻辑块组成的多级结构，其中的每个块可以是原理图或是 HDL文件，在这结构的最顶端是一个主原理图图纸工程顶层图纸。例如：AD中自带的例程“Bluetooth_Sentinel”就使用了层次电路设计，如图5-1-2所示。图5-1-2AD中范例工程“Bluetooth_Sentinel”层次电路结构1.设计电路组成框图父电路图根据电路原理图分析，本电路主要由三个模块构成：（1）串联型稳压电源模块（2）遮光计数
8、电路及信号整形计数模块（3）3位数码管显示模块其模块分解示意图如图5-1-3所示。图5-1-3按电路功能进行模块分解图5-1-4遮光计数器系统框图2.新建子电路图并分模块绘制原理图建立好系统框图后，可以在“Designer”区域输入标识符，若标识符包含有Repeat关键字的语句，还能实现多通道功能（见项目二）。而在“File Name”输入想要调用的子图纸文件名称（Altium Designer中文件名不区分大小写），则可实现对子图纸的调用。当多图纸工程编译好后，各个图纸间的逻辑关系被识别并建立一个树形结构，表示各个图纸的逻辑关系，如图5-1-2所示。点击【设计】【产生图纸】，使用出现的十字架
9、点击对应图表符即能产生对应的子图纸，其输出接口也已自动生成好，如图5-1-5所示。图5-1-5产生子电路图纸将原电路图拆分为三个模块电路文档进行设计，每个电路完成特定功能，这样设计出的电路可读性较强，方便电路图移植。如图5-1-6所示。图5-1-6分文档设计的子电路图3.配置并使用线束Altium Designer中线束功能较为强大，在层次电路图中线束的使用能让原理图变得非常简洁明了。线束的作用是能把网络标号、BUS总线，甚至别的线束一起打包成一根粗电缆，你可以把它想象成在电脑机箱里中扎线的束线带。其使用方法较为简单，在需要打包线速的位置点击【放置】【线束】【线束连接器】，可放置线束连接器，将
10、其放置在需要相连的端口上，使用【线束入口】把端口编号并连接，最后使用【信号线束】将其束起，并设置线束名称为段码。利用端口选项添加原理图端口，其操作如图5-1-7所示。图5-1-7线束使用步骤三、元件封装库设置三、元件封装库设置在本项目中有四个元件无封装或默认封装与设计封装不符。分别是保险丝FU1,电位器PR1、PR2,按键S1与LED灯V11。这几个元件的封装需要自己绘制。绘制元件封装的方法已在之前项目中讲解过，这里只给出封装参数。1.保险丝封装FUS图5-1-8保险丝底座封装保 险 丝 底 座 四 个 孔 均 为100mil直径，其中通孔尺寸为60mil。图5-1-96X6按键实物与封装尺寸
11、常用按键四、同步比较选项设置四、同步比较选项设置绘制完电路原理图后，需要同步进行PCB同步比较，其步骤如下：1.首先应创建PCB文件。然后打开PCB文件，从原理图导入工程变化订单（内部网络表）。2.单击菜单栏【设计】【Import Changes From 遮光计数器.PrjPcb】。也可以在原理图中点击菜单栏【设计】【Update PCB Document 遮光计数器.PcbDoc】更新更改，如图5-1-12所示 图5-1-12从PCB同步更改（左）从原理图同步更改（右）点击【生效更改】，进行检查。如果有问题，将会在状态栏内显示出现字符，并在消息栏显示错误说明。退出对话框，参照错误说明进行修
12、改。确定无误后再次运行导入。注意：封装没有找到，将会出现一系列连接问题。主要检查两个方面：（1）在原理图中，查看元件指定了封装没有。（2）在PCB文件中，加载了相应封装库没有。图5-1-13工程更改顺序界面4.原理图设计没有问题后，点击执行更改后，原理图中的元器件就能导入到PCB中。由于使用了层次电路设计结构，所以会生成三个红色的ROOM，ROOM。其中对应元器件已经自动排列在对应Room中，如图5-1-14所示。图5-1-14元器件自动扇出在对应ROOM中步骤步骤2 遮光计数器印制电路板规划及元件布局遮光计数器印制电路板规划及元件布局【任务内容】【任务内容】1.规划遮光计数器印制电路板形状及
13、定位孔放置；2.规划遮光计数器ROOM位置；3.手动调整遮光计数器PCB并锁定特殊元件。4.自动布局元器件【知识准备】【知识准备】一、一、PCB布局注意事项布局注意事项虽然Altium Designer能够自动布局，但是实际上电路板的布局几乎都是手工完成的。要进行布局时，一般遵循如下规则：1.1.特殊元件优先布局特殊元件优先布局特殊元件的布局特殊元件的布局从以下几个方面考虑：（1）高频元件高频元件之间的连线越短越好，设法减小连线的分布参数和相互之间的电磁干扰，易受干扰的元件不能离得太近。隶属于输入和隶属于输出的元件之间的距离应该尽可能大一些。（2）具有高电位差的元件应该加大具有高电位差元件和连
14、线之间的距离，以免出现意外短路时损坏元件。为了避免爬电现象的发生，一般要求2000V电位差之间的铜膜线距离应该大于2mm，若对于更高的电位差，距离还应该加大。带有高电压的器件，应该尽量布置在调试时手不易触及的地方。（3）重量太大的元件此类元件应该有支架固定，而对于又大又重、发热量多的元件，不宜安装在电路板上。（4）发热与热敏元件注意发热元件应该远离热敏元件。（5）可以调节的元件对于电位器、可调电感线圈、可变电容、微动开关等可调元件的布局应该考虑整机的结构要求，若是机内调节，应该放在电路板上容易调节的地方，若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相对应。（6）电路板安装孔和支架孔应该预
15、留出电路板的安装孔和支架的安装孔，因为这些孔和孔附近是不能布线的。2.2.按照原理图元件安排布局按照原理图元件安排布局按照电路功能布局如果没有特殊要求，尽可能按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左边进入、从右边输出，从上边输入、从下边输出。按照电路流程，安排各个功能电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持方向一致。以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。通过重新定位选择的器件选项可以方便的按照原理图进行元件布局。3.3.元件与电路板边缘距离元件与电路板边缘距离元件离电路
16、板边缘的距离所有元件均应该放置在离板边缘3mm以内的位置，或者至少距电路板边缘的距离等于板厚，这是由于在大批量生产中进行流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨槽使用，同时也是防止由于外形加工引起电路板边缘破损，引起铜膜线断裂导致废品。如果电路板上元件过多，不得已要超出3mm时，可以在电路板边缘上加上3mm辅边，在辅边上开V形槽，在生产时用手掰开。4.4.元件放置顺序规则元件放置顺序规则元件放置的顺序首先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，如电源插座、指示灯、开关和连接插件等。再放置特殊元件，例如发热元件、变压器、集成电路等。最后放置小元件，例如电阻、电容、二极管等。二、网络密度分析二、网络密度
17、分析网络密度分析是利用Altium Designer 系统提供的密度分析工具，对当前 PCB文件的元件放置及其连接情况进行分析。密度分析会生成一个临时的密度指示图(Density Map)，覆盖在原PCB图上面。在图中，绿色的部分表示网络密度较低，元件越密集、连线越多的区域颜色就会呈现一定的变化趋势，红色表示网络密度较高的区域。密度指示图显示了PCB板布局的密度特征，可以作为各区域内布线难度和布通率的指示信息。用户根据密度指示图进行相应的布局调整，有利于提高自动布线的布通率，降低布线难度。在Altium Designer的PCB编辑器中，执行【工具】【密度图】命令，系统自动执行对当前PCB文件
18、的密度分析。按End键刷新视图，或者通过单击文件标签切换到其他编辑器视图中，即可恢复到普通PCB文件视图中。通过3D视图和网络密度分析，我们可以进一步对PCB元件布局进行调整。完成上述工作后，就可以进行布线操作了。如图5-2-1所示。图5-2-1密度图显示【任务完成】【任务完成】一、规划印制电路板形状及定位孔放置一、规划印制电路板形状及定位孔放置电路原理图设计好后，一般工程师必须在绘制PCB印制板之前需要与产品结构工程师沟通以下参数：PCB大小与形状（确保PCB能装入外壳）；PCB 定位孔位置（确保PCB能固定在外壳的定位孔上）；空间中是否有元器件碰撞外壳情况（确保PCB装配好后元器件与外壳无
19、碰撞）。在Altium Designer中可以使用三种方式来确定电路板形状及定位孔位置：三维文件导入、二维CAD设计文件导入、通过设计参数自建。1.三维文件导入确定PCB形状在Altium Designer中可以通过导入三维外壳帮助制作PCB印制板，从而使电路板设计不再受结构限制而返工。其方法为：在打开的PCB文件下点击菜单【放置】【3D元件体】。会跳出3D体界面，如图5-2-2所示。图5-2-2通过外部文件导入3D结构体在2维PCB界面中会出现一个红色阴影，表示已经导入了3D外壳，其阴影表示其在PCB二维页面上的投影。此时点击【察看】【切换到3维显示】，可切换至3维视图模式。如（右）所示。图
20、5-2-3导入外壳文件查看 2D（左）3D（右）2.二维CAD文件导入确定PCB形状在Altium Designer中也可以通过二维CAD文件来确定PCB形状。其方法为点击【文件】【Import】。分别可导入AutoCAD的文档，Gerber文档，IDF文档等。在打开的文件选择框中选择文件并点击打开后可直接使用CAD文档。如图5-2-2所示。图5-2-4导入CAD外形文件3.3.通过设计参数自建通过设计参数自建PCBPCB形状及定位孔形状及定位孔最常用的方式为通过设计参数自建PCB形状及定位孔。本项目中要求PCB大小为6000mil3000mil。其装配孔有4个，焊盘直径为200mil，孔直径
21、为3mm，中心点分别与上下左右边距离200mil。步骤如下：（1）在Keep-Out层中绘制6000mil3000mil的方框，设置方框左下角为原点。（2）选中绘制好的Keep-Out层方框，点击【设计】【板子形状】【按照选择对象定义】。系统能自动根据选择的方框定义好板子形状。（3）在板子中放置定位孔点击【放置】【焊盘】，在跳出的焊盘界面中设置焊盘参数直径为200mil，孔直径3mm。并放置在PCB板上，距离最近边距离200mil，图5-2-5焊盘放置界面与最后完成PCB形状二、二、PCB布局的基本原则并规划布局的基本原则并规划ROOM位置位置完成了印制线路板形状规划及定位孔的设置后，进入PC
22、B布局环节。进行元器件和网络表的同步后，元器件被混乱地放在一个空间内。这种情况下，是无法进行布线操作的，因此需要先进行合理的布局。一般来说，元件的布局有两种方式，即自动布局和手工布局。所谓自动布局，是指按照设计者事先定义好的设计规则，系统自动地在PCB板上进行元件的布局，这种方法效率较高，布局结构比较优化，但有时缺乏一定的合理性和实用性；手工布局是指设计者手工在PCB板上进行元件的布局，包括移动、排列元件，修改元件封装，调整元件序号等，布局结果比较符合设计者的意图和实际应用的要求，也有利于后面的布线操作，但相对效率较低。在开始元件布局前要注意PCB印制板的布局需要按照以下基本原则进行：1.元件
23、的布局要求均衡，疏密有序，避免头重脚轻。2.元件布局应按照元件的关键性来进行，先布置关键元件如微处理器、DSP、FPGA、存储器等，按照数据线和地址线的走向，就近原则布置元件。3.存储器模块尽量并排放置，以缩短走线长度。4.尽可能按照信号流向进行布局。图5-2-6布局结构图三、手动调整并锁定特殊元件三、手动调整并锁定特殊元件在常见印制板中，有些零件是需要特别注意，例如接口类元件，一般都布置在PCB的边缘方便连接，如果放置在印制板中间会造成阻挡或无法连接的情况发生。这些需要放在特殊位置的元件我们统称为特殊元件。常见特殊位置的元件有以下四类：1.接口类：如：电源接口、扬声器、视频、音频接口、键盘、
24、鼠标、USB等；2.显示类：如：发光二极管、数码显示管等显示类模块需要考虑原理设计中信息显示阅读习惯规范，不能随意排列。3.旋钮类：如：音量控制、调谐、波段等；4.其他类：必须放置在特定位置的零件。如电视机高压包等。在本项目中，需要特殊调整的元件为电源接口（B1）与三个数码管（IC4,IC5,IC6）如表5-2所示。电源接口需要放置在印制板左侧从而方便连接。三个数码管需要放置在一起，从左到右依次为IC4,IC5,IC6。这是由于本电路中，IC4为百位数码管，IC5为十位数码管，IC6为个位数码管。若随意放置，会造成读数的不正确。数码管之间的间距也最好一致，以便于阅读。图5-2-7特殊元件布局图
25、四、软件自动布局四、软件自动布局定位好特殊元件，点击菜单【工具】【器件布局】可以使用软件对元器件进行自动布局。其中有四种自动布局方式：如所示。图5-2-9软件自动布局菜单1.按照ROOM排列点击【按照ROOM排列】，鼠标变为十字形，此时点击对应ROOM可自动把元器件排列到对应ROOM中。如图5-2-10所示。图5-2-10按ROOM自动布局2.在矩形区域中排列选中需要排列的元件，点击【在矩形区域中排列】，通过鼠标框选排列区域，软件能够自动在框选区域中排列选中的元件。3.排列板子外的器件选中板子外的元件，点击【排列板子外的器件】，软件能自动排列板子外的器件。注意，排列的器件还在ROOM外。4.自
26、动布局点击【自动布局】，软件能自动简单布局元件。但其布局智能化水平较低，一般不推荐使用。5.依据文件放置需要有元器件定位PIK文件才能使用。6.重新定位选择器件（推荐使用）此布局方案可在原理图选择多个元件进行重新定位并手工放置。其使用方法为，在原理图中框选需要布局的元件，然后再PCB文件中选择【重新定位选择的器件】选项。图5-2-12遮光室计数器元器件布局图步骤步骤3 遮光计数器印制电路板布线遮光计数器印制电路板布线【任务内容】【任务内容】1.印制电路板布线基本原则；2.印制电路板走线规则设置；3.电路板手动布线；3.电路板自动布线；4.手工调整自动布线。【知识准备】一、电路走线宽度与电流能力
27、关系一、电路走线宽度与电流能力关系电路走线的宽度与其能安全流过的电流是成正比关系的，但这个关系如何，在设计电路中还需考虑哪些因素，在这里就详细探讨一下。1 PCB电路板铜皮厚度计算方法：一般线路板厂家以oz（盎司）表示铜箔厚度,1oz的厚度表示将1oz重量的铜铺在1平方英尺面积的铜箔厚度。其实就是用单位面积的重量来表示铜箔的平均厚度。先在的电路板厂商默认铜箔厚度一般为1oz。一般可定制13oz厚度的电路板，如图5-3-1所示为国内某品牌电路板制造厂加工参数设置网页截图。图5-3-1国内某电路板制造厂商加工参数设置2 PCB2 PCB电路板布线铜皮宽度与电流量关系：电路板布线铜皮宽度与电流量关系
28、：一般PCB板的铜箔厚度为35um（约14mil），线条宽度为1mm时，那末线条的横切面的面积为0.035平方毫米，在散热良好的情况下横截面为圆的铜芯导线电流密度为6A/平方毫米，而PCB铜箔导线由于其横截面周长较大，所以其电流密度要高一些达到19A/平方毫米，所以，每毫米线宽约可以流过665mA电流。【任务完成】【任务完成】在完成电路板的布局工作以后，就可以开始布线操作了。在PCB的设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，其要求最高、技术最细、工作量最大。其首要任务就是在PCB板上布通所有的导线，建立起电路所需的所有电气连接，这在高密度PCB设计中很具有挑战性。PCB布线可分为单面布线、双面布
29、线和多层布线。Altium Designer 的PCB布线方式有自动布线和手动布线两种方式。采用自动布线时，系统会自动完成所有布线操作；手动布线方式则要根据飞线的实际情况手工进行导线连接。实际布线时，可以先用手动布线的方式完成一些重要的导线连接，然后再进行自动布线，最后再用手动布线的方式修改自动布线时的不合理连接。本子任务中以遮光式计数器为具体实例来实战布线的规则，自动布线和手动布线等工具的使用。从而让大家能够了解整个制板过程和具体操作步骤。图5-3-2层叠管理设置一一、印制电路板走线规则设置印制电路板走线规则设置第三章了解了印制电路板布线基本原则之后，需要对自动布线规则进行设置。同自动布局一
30、样，在启动自动布线器，进行自动布线之前，同样需要对相关的布线规则进行合理的设置，即针对不同的操作对象，去定义灵活的设计约束，以获得更高的布线效率和布通率。通过点击菜单设计规则命令，即可打开PCB规则及约束编辑器对话窗。也可以在PCB设计环境中单击鼠标右键，选择设计规则，打开PCB规则及约束编辑器对话窗,如图5-3-3所示。图5-3-3设计/规则菜单选项在打开的PCB规则及约束编辑器中选择Electrical（电气规则设置）如图5-3-4所示。图5-3-4PCB规则及约束编辑器对话框在PCB规则和约束编辑器界面的左边窗口中，系统列出了所提供的10大类设计规则（Design Rules），他们分别
31、是：Electrical（电气规则）、Routing（布线规则）、SMT（表贴式元件规则）、Mask（屏蔽层规则）、Plane（内层规则）、Testpoint（测试点规则）、Manufacturing（制板规则）、High Speed（高频电路规则）、Placement（元件布局规则）和Signal Integrity（信号完整性分析规则）。在上述的每一类规则中，又分别包含若干项具体的子规则。设计者可以单击各规则类前面的符号进行展开，查看每类中具体详细的设计规则。在所示的所有规则中，与布线有关的主要是Electrical（电气规则）和Routing（布线规则）。单击Electrical（电气规
32、则）前面的“+”符号，可以看到需要设置的电气子规则有4项。如所示。图5-3-5 Electrical电气规则3.2.1.1 印制板Clearance（安全间距）子规则设置Clearance规则主要用来设置PCB板设计中导线、焊盘、过孔以及敷铜等导电对象之间的最小安全间隔，相应的设置窗口如图5-3-6所示。图5-3-6安全间距子规则设置本任务中默认安全间距设置为8mil。考虑到制造工艺问题，覆铜层与导线若靠的太近会造成搭连几率增加，所以通过梯形表格设置覆铜层Poly与其他层安全间距皆为30mil。其设置界面如图5-3-7所示。图5-3-7使用梯形表格设置不同项目安全间距3.2.1.2印制板Rou
33、ting布线规则设置布线规则是自动布线器进行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5-3-8所示。图5-3-8布线规则设置3.2.1.3印制板网络类设置与线宽规则设置首先设置线宽，本任务中需要对电源线加粗至默认宽度30mil，并且要求对段码与片选的信号线设定宽度为10mil，其余导线设置默认宽度为20mil。为方便设置，在设置线宽之前首先来设置net class（网络类）。其设置方法如下：在父原理框图中找到VCC与GND两个电源类接口，点击菜单放置指示网络类。跳出网络类选项，建
34、立Power网络类，并将其与VCC，GND分别连接。这样VCC与GND就加入了新建的网络类Power中了。按照同样的办法建立sig网络类，并与“段码”，“片选”两个信号线束链接，则这两个型号线束中的NET就都加入了sig中。如图5-3-9所示。图5-3-9快速建立网络类（Net Class）当然也可以在PCB文件中点击菜单设计类的办法建立网络类。但此种方法较繁琐，不推荐。设置完成网络类后，可在规则中添加每个类的线宽规则，如图5-3-10所示。图5-3-10线宽规则设置3.2.1.43.2.1.4布线拓扑子规则设置布线拓扑子规则设置Routing Topology（布线拓扑）规则主要用于设置自动
35、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布通率，Routing Topology规则设置窗口如图8-51所示。在PCB规则及约束编辑器的拓扑类型选择区域内，系统提供了多种可选的拓扑逻辑，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。本项目由于为单面板，所以推荐使用最短路径拓扑规则“Shortest”，如所示。图5-3-11设置最短路径拓扑方式3.2.1.5布线优先级子规则设置Routing Priority（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
36、行布线，规则设置窗口。在本项目中设置电源类网络优先级为1。提升电源Power网络类优先级的优点是可使自动布线生成的电源线不会太乱，如图5-3-12所示。图5-3-12设置电源网络层优先级为13.2.1.6布线层子规则设置Routing Layers（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5-3-13所示。由于本项目为单层板设计，所以激活的层中仅勾选“Bottom Layer”选项。图5-3-13设置只允许在Bottom Layer(底层)自动布线二、二、电路板手动布线电路板手动布线设置完规则后，下一步进行布线工作。布线分手动布线与
37、自动布线两种方式。自动布线和手动布线不是独立的2种布线方式。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。一般原则是电路板上重要的信号线要手动布线，完成后锁定已有走线后进行自动布线。这样效率高、布线效果好。重要的信号线一般按照如下顺序完成：地、电源等供电网络；对电源线的布线需要设计者考虑电流走向，特别是一些大电流器件为防止其干扰附近芯片可考虑其电源供给与其他芯片分开。本项目中由于整个电路电流较小，可暂不考虑载流问题。高频信号线：高频信号线需要考虑干扰与阻抗匹配，有些特殊导线需要布等长线，有些线需要尽可能短，所以这类线应有限手工排布。一般包含：1）时钟线、复位线；2）数据
38、、地址及相应的控制线；3）重要的通讯网络，如I2c、SPI等。其它信号线对于板子EMC和SI性能的影响微乎其微，可以使用自动布线。由于本项目遮光计数器中无高频信号线，所以我们可以先手动布通电源网络。如图5-3-14所示。图5-3-14手工布电源线尽可能减少路径三三、电路板自动布线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。点击菜单编辑查找相似对象，选中GND网络，点击same，查找所有GND导线。点击确定后再弹出的属性对话框中勾选Locked选项，如图5-3
39、-15所示。按照同样的方法锁定VCC线路。图5-3-15锁定手工布线的VCC与GND导线四、四、手工调整自动布线手工调整自动布线自动布线产生的线路时常会有一些瑕疵，特别是对一些已有锁定导线的地方自动布线时会产生冗余导线。如图5-3-17所示。此时需手工PCB进行调整。图5-3-17自动布线产生的冗余布线图5-3-18最后完成布线图步骤步骤4 遮光计数器印制电路板后续处理遮光计数器印制电路板后续处理【任务内容】【任务内容】1.元件标注调整2.PCB补泪滴3.包地处理4.放置覆铜5.放置文字6.3D效果演示1元件标注调整元件标注调整在完成的印制板中，还需进行一些后续处理，其中之一就是对元件标号检查
40、并微调。元件标号一般在元器件布局时就调整好了，但是经过布线之后（特别是双面板有过孔）可能会有所调整。此时需要对元件标号做微调。若图中元件标号都较乱，则可以通过选择相似对象的方式统一修改元件标号位置。其方法为选中标号，右键点击选择相似对象在Object Kind中选择same点击确定在跳出的AutoPosition中选择“Center-Above”选项。则所有标号都会按照横向居中、纵向靠上的方式排列在元件周围。如所示。图5-4-1所有元件统一修改标号位置图5-4-2自动排列标号后效果图2 PCB补泪滴补泪滴所谓补泪滴，就是在铜膜导线与焊盘或者过孔交接的位置处，特别地将铜膜导线逐渐加宽的一种操作，
41、由于加宽的铜膜导线形状很像是泪滴，因此该操作常被称为“补泪滴”。如图5-4-3所示，是与焊盘连接处的导线在补泪滴前后的变化。图5-4-3未添加泪滴与添加泪滴比较图5-4-4泪滴选项对话框3 包地处理包地处理电路板设计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。网络包地的使用步骤如下：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，移动光标一要进行包地的网络处单击，选中该网络。如果是元件没有定义网络，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5-4-5包地前后比较4 放置覆铜放
42、置覆铜敷铜的放置是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。敷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，敷铜在放置之前需要对即将进行的敷铜进行相关属性的设置。图5-4-6敷铜属性设置图5-4-7覆铜效果示意5 放置文字放置文字有时在布好的印刷板上需要放置相应元件的文字（String）标注，或者电路注释及公司的产品标志等文字。必须注意的是所有的文字都放置在 Silkscreen（丝印层）上图5-4-9文字属性设置对话框图5-4-8Altium Desi
43、gner 的丝印层图5-4-10添加文字效果示意图6 3D效果演示效果演示按3按键可快速切换至3维效果示意图，其效果如图5-4-11所示。也通过文件可快速输出其3D STEP文件。图5-4-11三维效果示意图步骤步骤5 遮光计数器工程文件输出遮光计数器工程文件输出【活动要求】【活动要求】1.生成元件封装库2.PCB 3D STEP模型输出3.建立OutJob输出工作文件，输出工程信息文档一一、生成元件封装库生成元件封装库首先应输出当前PCB的元件封装库，从而使文件分享更加方便。点击菜单设计生成PCB库即可在工程中生成与PCB同名的PcbLib库。这个封装库会自动载入到工程的Libraries中
44、。如图4-5-1所示。图4-5-1生成元件封装库二、二、PCB3D STEP模型输出模型输出在PCB文件下，点击菜单文件ExportSTEP 3D，在跳出来的 Export File对话框中选择保存路径和输入导出文件的名称，即可导出当前PCB的3D文件。如图4-5-2所示。图4-5-2导出3D STEP文件三、三、建立建立OutJob输出工作文件，输出工程信息文档输出工作文件，输出工程信息文档PCB完成后，还需要输出PDF文件，BOM文件，Gerber加工制造文件等。这里推荐使用Altium Designer 中OutJob文件，统一输出这些工程信息文件。其操作在项目四中已经详细介绍过，本节就
45、只针对操作做简单说明。1 建立OutJob输出工作文件首先在工程中新建一个OutJob文件。点击菜单文件NEW输出工作文件。建立输出工作文件，其默认命名为Job1.OutJob。将其保存并更名为“遮光计数器OutPuts.OutJob”。这个文件会自动加入工程中Settings文件夹下的Output Job Files文件夹中，如图4-5-3所示。图4-5-3新建OutJob输出工作文件2 2 输出输出PDFPDF打印文件打印文件按照项目四步骤，在OutJob文件的Documentation Outputs目录下分别新建以下文件：原理图输出（所有工程原理图输出）PCB印制板输出PCB三维输出图
46、4-5-4新建PDF打印输出图4-5-5PDF输出效果3 BOM元件清单按照项目四步骤，在OutJob文件的Report Outputs目录下新建“Bill Of Materials”文件，选择其数据来源为当前工程Project。双击配置其属性，其设置方法如图4-5-6所示。图4-5-6 BOM元件清单配置及输出图4-5-7生成的BOM文件4 4 印制板工程文件输出印制板工程文件输出按照项目四步骤，在OutJob文件的Fabrication Outputs目录下分别新建以下文件：Gerber文件输出，来源选择PCB DocumentGerber X2 文件输出,来源选择PCB DocumentNC Drill钻孔文件输出,来源选择PCB Document图4-5-8工程文件输出界面图4-5-9输出的工程及其预览5 装配图输出单面印制板可能需要自制或为了节约成本无丝印层工艺，此时就需要输出电路的装配图，即手工输出本电路丝印层与装配孔。可以参照项目四中内容，在OutJob文件Documentation Outputs目录下新建“装配图”。双击“装配图”，打开其配置属性对话框，如图4-5-10所示配置参数。将装配图输出到新建的装配图PDF输出容器中。图4-5-10新建装配图及其参数配置图4-5-11输出的装配图