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1、3.5 印刷电路板（PCB）设计,教学目的及要求：,3.5 熟悉印刷电路板的PCB设计 3.5.1 了解PCB设计的规则 3.5.2 熟练掌握在PCB中放置元件、修改封装， 手动布线、自动布线 3.6 熟练掌握验证用户的PCB板设计 教学重点：印刷电路板的PCB设计 教学难点：验证用户的PCB板设计,复习并导入新课,3.1印制电路板的基础知识 3.2创建一个新的PCB文件 使用PCB向导来创建PCB。 在Files面板的底部的New from template单元单击PCB Board Wizard创建新的PCB。 3.3用封装管理器检查所有元件的封装 在原理图编辑器内，执行ToolsFoot
2、print Manager命令 3.4导入设计 在原理图编辑器选择Design Update PCB Document Multivibrator.PcbDoc命令。,3.5.1设置新的设计规则,Altium Designer的PCB编辑器是一个规则驱动环境。这意味着，在设计者改变设计的过程中，如放置导线、移动元件或者自动布线，Altium Designer都会监测每个动作，并检查设计是否仍然完全符合设计规则。如果不符合，则会立即警告，强调出现错误。在设计之前先设置设计规则以让设计者集中精力设计，因为一旦出现错误，软件就会提示。 设计规则总共有10个类，包括电气、布线、制造、放置、信号完整性等
3、的约束。,现在来设置必要的新的设计规则，指明电源线、地线的宽度。具体步骤如下：,1激活PCB文件，从菜单选择Design Rules。 2PCB Rules and Constraints Editor 对话框出现。每一类规则都显示在对话框的设计规则面板的左边Design Rules文件夹的下面，如图3-17所示。双击Routing展开显示相关的布线规则，然后双击Width显示宽度规则。,图3-17 设计规则对话框,3单击选择每条规则。当设计者单击每条规则时，右边的对话框的上方将显示规则的范围（设计者想要的这个规则的目标）如图3-18所示，下方将显示规则的限制。这些规则都是默认值，或在新的PC
4、B文件创建时在PCB Board Wizard(PCB板向导)中设置的信息。,图3-18 设置Width规则,4单击Width规则，显示它的范围和约束，如图3-18所示，本规则适用于整个板。,Altium Designer的设计规则系统的一个强大功能是：同种类型可以定义多种规则，每个规则有不同的对象，每个规则目标的确切设置是由规则的范围决定的，规则系统使用预定义优先级，来确定规则适用的对象。 例如，设计者可以有对接地网络（GND）的宽度约束规则，也可以有一个对电源线(+12V)的宽度约束规则（这个规则忽略前一个规则），可能有一个对整个板的宽度约束规则（这个规则忽略前两个规则，即所有的导线除电源
5、线和地线以外都必须是这个宽度），规则依优先级顺序显示。,现在设计者要为+12V和GND网络各添加一个新的宽度约束规则，要添加新的宽度约束规则，完成以下步骤：,（1）在Design Rules规则面板的Width类被选择时，右击并选择New Rule，一个新的名为Width_1的规则出现；然后鼠标再右击并选择New Rule，一个新的名为Width_2的规则出现，如图3-19所示。 图3-19 添加Width_1、Width_2线宽规则 （2）在Design Rules面板单击新的名为Width_1的规则以修改其范围和约束，如图3-20所示。 （3）在名称（Name）栏键入+12V，名称会在De
6、sign Rules栏里自动更新。,（4）在Where The First Object Matches栏选择单选按钮Net，在选择框内单击向下的箭头，选择+12V，如图3-20所示。,图3-20 选择+12V网络,（5）在Constraints栏，单击旧约束文本（10mil）并键入新值，将最小线宽（Min Width）、首选线宽（Preferred Width）和最大线宽(Max Width)均改为18mil。注意必须在修改Min Width 值之前先设置Max Width宽度栏，如图3-21所示。,图3-21 修改线的宽度,（6）用以上的方法,在Design Rules面板单击名为Widt
7、h_2的规则以修改其范围和约束。在名称栏键入GND；在Where The First Object Matches栏选择单选按钮Net，在选择框内单击向下的箭头，选择GND；将Min Width、Preferred Width和 Max Width宽度改为25mil。 注意导线的宽带由设计者自己决定，主要取决于设计者PCB板的大小与元器件的疏密。 （7）最后，单击最初的板子范围宽度规则名Width，将Min Width、Preferred Width和 Max Width宽度栏均设为12mil。 （8）单击图3-18的 按钮,弹出图3-22所示的优先级对话框，优先级(Priority)列的数字
8、越小，优先级越高。可以按“Decrease Priority”按钮减少选中对象的优先级，按“Increase Priority”按钮增加选中对象的优先级，图3-18所示的GND的优先级最高，Width的优先级最低，单击Close按钮，关闭Edit Rule Priorities对话框，单击OK按钮，关闭PCB Rules and Constraints Editor 对话框。,当设计者用手工布线或使用自动布线器时，GND导线为25mil，+12V导线为18mil，其余的导线均为12mil。,图3-22 线宽的优先级,3.5.2在PCB中放置元件,现在设计者可以放置元件了。 1按快捷键V、D将显
9、示整个板子和所有元件。 2现在放置连接器Y1，将光标放在连接器轮廓的中部上方，按下鼠标左键不放。光标会变成一个十字形状并跳到元件的参考点。 3不要松开鼠标左键，移动鼠标拖动元件。 4拖动连接时，按下Space键将其旋转90，然后将其定位在板子的左边，如图3-23所示。,5元件定位好后，松开鼠标左键将其放下，注意元件的飞线将随着元件被拖动。 6参照图3-23所示放置其余的元件。当设计者拖动元件时，如有必要，使用Space键来旋转元件，让该元件与其它元件之间的飞线距离最短，这样飞线就如图3-23所示。 元器件文字可以用同样的方式来重新定位按下鼠标左键不放来拖动文字，按Space键旋转。,图3-23
10、 放置元件,Altium Designer具有强大的而灵活的放置工具，让设计者使用这些工具来保证四个电阻正确地对齐和间隔。,（1）按住Shift键，分别单击4个电阻进行选择，或者拖拉选择框包围4个电阻。 （2）光标放在被选择的任一个电阻上，变成带箭头的黑色十字光标，单击右键并选择Align Align Bottom （如图3-24所示） ，那么四个电阻就会沿着它们的下边对齐；单击右键并选择Align Distribute Horizontally （如图3-24所示），那么四个电阻就会水平等距离摆放好。,图3-24 排列对齐元件,（3）如果设计者认为这4个电阻偏左，也可以整体向右移动 （4）在
11、设计窗口的其它任何地方左击鼠标取消选择所有的电阻，这四个电阻现在就对齐了并且等间距。 （5）把PCB板边框以外的“Multivibrator”Room块删除，如图3-23所示，选中要删除的块，按Delete键即可。,3.5.3修改封装,现在已经将封装都定位好了，但电容的封装尺寸太大，需要改作更小尺寸的封装。 1首先设计者要找到一个新的封装。单击Libraries面板，从库列表中选择Miscellaneous Deivices.IntLibFootprint View，设计者要的是一个小一些的radial类型的封装，因此在过滤器栏键入rad，单击封装名就会看见与这名字相联系的封装，其中封装RAD
12、-0.1就是设计者需要的，如图3-25所示。 2在PCB板上双击电容C1，弹出Component C1对话框,在Footprint 栏将Name处改为RAD-0.1或者单击Name处的如图3-26所示，弹出Browse Libraries对话框如图3-27所示，选择RAD-0.1,按OK按钮即可。,图3-25 显示元件的封装 图3-26 Component C1对话框,图3-27 Browse Libraries对话框 图3-28 布好元件的PCB板 每个对象都定位放置好后，就可以开始布线了！,3.5.4手动布线,布线是在板上通过走线和过孔以连接元件的过程。Altium Designer通过提
13、供先进的交互式布线工具以及Situs拓扑自动布线器来简化这项工作，只需轻触一个按钮就能对整个板或其中的部分进行最优化布线。 自动布线器提供了一种简单而有效的布线方式。但在有的情况下，设计者将需要精确地控制排布的线，或者设计者可能想享受一下手动布线的乐趣！在这些情况下可以手动为部分或整块板布线。在这一节的例子中，将手动对单面板进行布线，将所有线都放在板的底部。 在PCB上的线是由一系列的直线段组成的。每一次改变方向即是一条新线段的开始。此外，默认情况下，Altium Designer会限制走线为纵向、横向或45角的方向，让设计者的设计更专业。这种限制可以进行设定，以满足设计者的需要，但对于本例，
14、将使用默认值。,1用快捷键 L以显示View Configurations对话框。在Signal Layers区域中选择在 Bottom Layer旁边的Show选项，单击 OK按钮，底层标签就显示在设计窗口的底部了。在设计窗口的底部单击Bottom Layer标签，使PCB板的底部处于激活状态。 2在菜单中单击Place Interactive Routing（快捷键：P，T）或者单击放置（Placement）工具栏的按钮，光标变成十字形状，表示设计者处于导线放置模式。 3检查文档工作区底部的层标签。如果Top Layer标签是激活的，按数字键盘上的“*”键，在不退出走线模式的情况下切换到底
15、层。“*”键可用在信号层之间切换。 4将光标定位在排针Y1较低的焊盘（选中焊盘后，焊盘周围有一个小框围住）。左击鼠标或按Enter按钮，以确定线的起点。,5将光标移向电阻R1底下的焊盘。注意：线段是如何跟随光标路径来在检查模式中显示的。状态栏显示的检查模式表明它们还没被放置。如果设计者沿光标路径拉回，未连接线路也会随之缩回。在这里，设计者有两种走线的选择。 Ctrl十左击鼠标，使用AutoComplete功能，并立即完成布线（此技术可以直接使用在焊盘或连接线上）。起始和终止焊盘必须在相同的层内布线才有效，同时还要求板上的任何的障碍不会妨碍AutoComplete的工作。对较大的板，AutoCo
16、mplete路径可能并不总是有效的，这是因为走线路径是一段接一段地绘制的，而从起始焊盘到终止焊盘的完整绘制有可能根本无法完成。 使用Enter键或左击鼠标来接线，设计者可以直接对目标R1的引脚接线。在完成了一条网络的布线，右击或按ESC键表示设计者已完成了该条导线的放置。光标仍然是一个十字形状，表示设计者仍然处于导线放置模式，准备放置下一条导线。用上述方法就可以布其它导线。要退出连线模式（十字形状）再按鼠标右键或按ESC键。按End键重画屏幕，这样设计者能清楚地看见已经布线的网络。,6未被放置的线用虚线表示，被放置的线用实线表示。 7使用上述任何一种方法，在板上的其他元器件之间布线。在布线过程中按Space键将线段起点模式切换到水平/450/垂直。 8如果认为某条导线连接得不合理，可以删除这条线：方法选中该条线，按Delete键来清除所选的线段，该线变成飞线。然后重新布这条线。 9完成PCB上的所有连线后，如图3-29所示，右击或者按ESC键以退出放置模式。 10保存设计（快捷键为F,S 或者CtrlS）。,图3-29 完成手动布线的PCB板,布
