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【规范】万字集大成的SCH&PCB设计规范和AD的使用

SCH & PCB 设计规范和 AD 的使用（SCH-&-PCB-rules-and-AD`s-usages）

编辑整理 by Staok，始于 2020.7 而且没有最终稿件。请注明转载的作者和来源。本文是作者对硬件的纯粹兴趣（但不是硬件岗位）和对过去没有做过的硬件概念和经验的总结，广泛提取、参考和整理，参考公共文件、书籍和在线文章的数量。适合刚入门的人阅读和遵守，有更多经验的人看图片。如果有错误，恭谢你指出！

本文件是俯瞰百易计划的一部分，尽量遵循二项玻璃的规则，致力于与网络上严重碎片化的现象分离(其中二魂...）！

O 目录

SCH & PCB 设计规范和 AD 的使用（SCH-&-PCB-rules-and-AD`s-usages）

O 目录

0.5 优秀参考

0.51 收集电子网站

1 最基本的设计理念和设备选择

硬件岗位

设计原则

电路模块化

保护相关

选型的原则

电阻、电容、电感

开关管-toc" style="margin-left:80px;">功率开关管

运放

电源

开关电源芯片

线性电源芯片

MCU / MPU

1.5 硬件测试规范化

电源测试项

1.51 准备元件手册

1.52 元件原理图及包装准备

2 SCH 绘制规范和 AD 使用

SCH 中的快捷键

最基本的 SCH 绘制过程

3 PCB 绘制规范和 AD 使用

板层标识定义

PCB 中的快捷键

最基本的 PCB 绘制过程

3.5 AD20 SCH & PCB 常用设置

AD 20 软件设置

AD 20 快捷键 & 绘制技巧

通用 AD 规范-以后尽量适用

SCH 层次原理图设计

SCH Variant 设置 NC 器件

SCH 总线连接

SCH 线组和差分对设置

PCB 布局复制

PCB 差分走线设计

PCB 等长线/蛇形线设计

PCB ActiveRoute 用好省时

PCB 添加 LOGO 图案

4 SCH-PCB 设计规范

幼稚园级

本科生级

PCB 计算小工具 / 辅助设计小软件

各类型电路设计规范或要点

SCH & PCB 检查表 \ Check List

PCB Review

4.3 大厂在线/离线电路仿真工具

TI-设计和仿真工具

ADI-设计工具与计算器

ADI-解决方案

村田-设计辅助软件 SimSurfing

4.6 PCB 自动化检查工具

5 AD 导出 BOM 表

6 AD 导出 Gerber 和 钻孔文件

7 AD 导入导出配置文件

8 使用 KeyShot 10 渲染三维模型

基本步骤

KeyShot 的几个初级技巧

0.5 优秀参考

（永远的 TODO）以下有些是作者还没有看到的（看过之后的都会把精髓写在本文）。

  • PCB 基本布线规范与设计原则 by Hank。

  • 基本数模电学习和查询推荐《新概念模拟电路》——西安交通大学电工电子中心，杨建国。

  • 《硬件系统工程师宝典》——EDA精品智汇馆，介绍了硬件系统设计概要、信号完整性、电源完整性、EMC/EMI、原理图和PCB设计详情等。

  • 本条是作者的备注：

    本地收集的文章：

    • 《PCB小知识》系列文章，路径：【3 硬件、电路】\【PCB设计规范】\ PCB小知识。

    • 有关高速PCB的独立文章，路径：【3 硬件、电路】\【高级 PCB 设计 SI EMC 高速等】\ 高速PCB。

  • ADI 智库文章：《PCB设计秘籍》、《高速电路设计指南》（这个主要针对高速数模转换器件的PCB技巧）、《非隔离式开关电源的PCB布局考虑》、《Power技术问题解答》（这个针对常用 LDO 和 DCDC 的常见问题做梳理）、《电源设计基础知识精选》（对电源方方面面的内容做大梳理）等，具体文章免费在下面链接下载：ADI电子书-您绝对值得拥有的电子书 | 教育 | 亚德诺半导体 (analog.com)，或者在 微信里添加 “ADI智库” 小程序，在小程序里面搜索这些文章的名称，即可下载。

  • MPS：PCB 布局指南：《电机驱动PCB布局指南》上、下篇、《低EMI DCDC变换器PCB设计》。

  • TI 的 有关电源的文章。

  • 网上传开的华为的硬件规范。华为内部硬件开发设计流程 (qq.com)。

  • ..

AD 的更多丰富技巧和高速布线：

  • 综合类（高级技巧）：

    • AD官方：Altium Designer 全套最权威教学|【官方PCB设计培训】|Altium 战疫免费云公益课堂 | 共27节|AD20|PCB Layout_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili；

    • 凡亿：凡亿教育的个人空间 - 哔哩哔哩 ( ゜- ゜)つロ 乾杯~ Bilibili；

    • ..

  • 高速板设计（蛇形线 和 Active route）：

    • AD官方：【官方培训】Altium Designer 高速DDR3模块全流程实战PCB设计 | AD20 教程 | 共5节|PCB Layout_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili；

    • AD官方：DDR存储器布局布线设计思路解析_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili；

    • 凡亿：【PCB自动布线】 6层PCB高速ActiveRoute自动布线 速度就是快 Altium Designer 20_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili；

    • 文章：AD19如何使用强大的自动布线功能 - 哔哩哔哩专栏 (bilibili.com)；

    • 文章：Altium Designer 的ActiveRoute使用_MrZhanghx的博客-CSDN博客；

    • ..

0.51 电子类网站收集

大厂官网：筛选器件型号的选型、获得器件手册+参考设计+设计要点等文档资料。

  • 模拟 | 嵌入式处理 | 半导体公司 | 德州仪器 TI.com.cn。

  • ADI | 混合信号和数字信号处理IC | 亚德诺半导体 (analog.com)。

  • 英飞凌——半导体与系统解决方案 - Infineon Technologies。

  • MPS | Monolithic Power Systems 芯源系统有限公司。

  • Smart | Connected | Secure | Microchip Technology。

  • 智能电源和感知技术I安森美 (onsemi.cn)。

  • 恩智浦半导体官方网站 | 主页 (nxp.com.cn)。

  • 首页 - STMicroelectronics。

  • Xilinx -灵活应变. 万物智能.。

综合类：

  • 电子发烧友网：领先的电子工程师技术社区，为工程师创造价值 (elecfans.com)。

  • 电子工程师的在线课堂_Moore8摩尔吧。

  • OpenEdv-开源电子网-正点原子论坛。

  • 一个专注于智能硬件、嵌入式系统、物联网、电子产品设计美学的独立博客 - 吴川斌的博客 (mr-wu.cn)。

  • 38度发烧友论坛-38Hot Volt-Nuts 仪表 基准 工具 万用表 示波器 焊台 电烙铁 电钻电子爱好者专业论坛 - Powered by Discuz!，对一些仪器仪表、电源基准等研究很深。

开源电子项目分享类/资源类（当作兴趣，交流爱好的社群）：

  • All projects | Hackaday.io。

  • 硬件设计，立创EDA开源硬件平台，硬件工程师的电路家园。 (oshwhub.com)，开源 PCB 项目分享。

  • 电路方案-电路城 (cirmall.com)。

  • [eesites 电子森林] (eetree.cn)。

  • Projects | CircuitMaker，硬件版 github。

  • 逆天PCB论坛-逆天电子论坛-电子工程师俱乐部-中国PCB论坛-PCB封装库-全球最大硬件开源网 - Powered by NTpcb，内容丰富。

  • GitHub。

教程类（活到老学到老系列）：

  • 德州仪器（TI）官方视频课程培训 - 21ic电子网。

  • 学堂在线 - 精品在线课程学习平台 (xuetangx.com)。

  • 网易公开课 (163.com)。

  • 哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili，把 B 站放在这里没什么不对吧。

1 最基本的设计理念和器件选型

硬件岗位

引自从事硬件工作朋友的口述。

“一般是原理图修改、画PCB、跟线工厂贴片生产，以及后面生产完了使用出问题的话，要解决。有的在自己办公室用示波器之类的测，有的时候要到外地去看现场到底出的啥问题。有些需要满足国标的还要跟测试，看EMC，或者其他高低温测试之类的。 最后还有些文档，写写使用手册，维护手册，系统里改改BOM，走走各种流程。”

“首先是项目初期方案评审，主要考虑到项目的可实施性，第二是原理图框架评审，保证你后期设计不会跑偏，再者是原理图评审以及PCB评审，包括整个PCB绘制过程都是由硬件工程师主导。投板后开始写测试用例，其中就包含固件需求文档。板子回来就进入调试过程，这个过程完全脱离固件，你只保证你的硬件没有问题与设计符合就可以，测试完成需要进行测试结果评审查看是否可以转发布，发布完成就要给生产写生产指导文件以及跟踪前期试产，试产完成需要转C4测试这个是由测试部门主导，如果有问题随时反馈硬件工程师，测试不过需要重新设计。主要还是在设计技术和设计理念上下下功夫就好。”

设计原则

分别严肃考虑以下几个方面：

  • 性能：要满足设计要求，并留有一些裕量；

  • 成本：满足性能前提下降低成本，除非科研或全功能测试/调试版本；

  • 兼容性：软硬件兼容（相互影响）、模块化时候接口兼容（压流范围、驱动能力、阻抗、保护等）、多种应用场景兼容、可以反复使用等等；

  • 实施和调试难易程度：综合时间、方案成熟度、是否值得付出大量精力；

  • 方案成熟度：尽量选择成熟方案，选择典型电路，容错强 或 新功能调试版本 开发 的情境下可以适当尝试创新的组合，但要在进入实物制作之前要进行充分的仿真和子单元测试，尽量减少在实际硬件上的错误概率。

  • 如无必要，少增实体！

电路模块化

分为两种层面的 "模块化" ，原理图形式的模块化 和 电路板实体的模块化。

  • 电路原理图必须要模块化，便于以后的开发可以直接参考或复制之前已经设计的固定下来的功能模块。

  • 电路板实体的模块化（接口形式可以是 插接键 或者 邮票孔 ），要视具体应用而定：如果电路板要抗震、要空间集成度高（即占用空间紧张）、要低噪声（即精密设计），那么就不宜用电路板实体的模块化，那么此时直接用原理图模块化的形式（可以借鉴或复制之前设计的模块化的原理图）进行原理图层面的框图连接，然后所有器件画在一个板子上，PCB也直接借鉴之前的设计，这样就实现比较高效的设计。

另外要注意的：

  • 标准化、通用化和可靠性设计高于功能设计；

  • 接口要考虑到电平兼容，比如 TTL 和 CMOS 两大电平标准；

  • 设计系统要尽量利用硬件资源和外设资源，减少 cpu 负担。

保护相关

  • 过压，欠压，防反接，软起动。

  • 过流，过温。

  • EMC 电磁兼容性设计，如 瞬态抑制，防静电，防浪涌，噪声抑制，RC 消火花。

  • 信号的缓冲和隔离。信号隔离（光耦隔离、磁隔离等）。电源隔离（通过变压器线圈在物理上隔离）。

  • 共模、差模干扰抑制。

  • 共阻抗地干扰抑制（高频）。

上述保护电路更多细节内容可详看： Staok/protection-circuits: 对保护电路中的过流、过压、软起动、防反接、通讯和信号隔离、电平转换、防共地干扰、TVS瞬态抑制、共模抑制和电磁兼容做一个大总结 (github.com)。

关于隔离：

  • 电源隔离：常为使用变压器的磁路形式隔离（如金升阳等的电源模块）

  • 信号隔离：常有缓冲/中继（74 系列的244、245 等等）、光耦隔离和磁隔离（如 I2C、SPI 专用的磁隔离芯片）等等；要注意的是信号的隔离往往是两个单独的电路回路之间的信号连接，所以如果用光耦进行信号隔离，那么光耦两边的电源连接应该用两边对应的单独电路回路里面的电源，而不是公用一个地或者电源，这样起不到隔离效果。

选型的原则

  • 高性价比；

  • 采购方便；

  • 归一化：整板上相同作用的器件尽量选择一种器件，减少 BOM 表长度；

  • 利用率高：引脚利用率、器件利用率；

  • 兼容、可替代性：芯片替换时封装兼容、方案扩展性；

  • 普遍性：选成熟的方案或芯片；

  • 开源性：手册、应用资料和原理图例子的丰富；

  • 持续发展：环保、供货周期长；

电阻，电容，电感

  • 电阻：阻值，功率，精度（E24-5%，E96-1%），温漂，品牌厂家，封装，价格，热噪声。

  • 电容：容值，耐压，材质（优先选：固态，铝聚合物，陶瓷电容（优先选：NPO（温度稳定性很高，容值小，适合信号处理），X7R（容值范围大，适合电源滤波），X5R（容值可以很大，低压大容值滤波（47uf/100uf 的 6.3V等））），MLCC 独石电容，钽电容（大容量的钽电容耐压很低），X/Y安规电容（掉电后不存电，安全）），ESR（等效电阻，要低），纹波电流额定值（rated ripple current），温度特性，泄露电流，封装，寿命年限。

    电容ESR相关：电容的ESR知识汇总（很全） (sohu.com)；ESR性能排序，从好到差：MLCC>聚合物铝电解电容(固态电容)>聚合物钽电解电容>钽电容>铝电解电容。

    不同电容的 频率-阻抗 特性不同，每个容值都有一个对应的阻抗最低频率（谐振频率），所以对于重要器件如主控制器、FPGA等，其供电处应将很多、容值从大到小（uf 级别~nf 级别）的贴片电容并联用于对电源的去耦/滤波。相同容量电容的并联时并未展宽低阻抗频带，只是在谐振频率点处的阻抗降低了。多个不同容值（和多个封装大小）的贴片电容并联才可以有效的展宽低阻抗频带。每一个电容对某一个频率段呈低阻抗，外部电源的噪声的这个频率段的分量会在该电容泄放到地，因此好的电源噪声滤波是尽量覆盖全频段的多容值的好电容的并联，即 展宽 低阻抗 的 频带。

  • 电感：Irms 温升电流（电流-温度特性图表），Isat 饱和电流（电流-感值特性图表），直流电阻（DCR），封装/构成类型（优先选：一体成型带屏蔽层的 0630/4040，线艺公司的扁铜带/扁铜线型，铁硅铝（做差模电感合适））。

    Isat(饱和电流，感值下降20%的电流)，Irms (温升电流，温升20°/40°的电流)相关：功率电感的痛点：两个额定电流Isat , Irms 如何理解？清风度面-CSDN博客irms。

  • 关于阻容的封装的补充说明：电阻的直插（金属膜电阻）封装比表贴（碳膜电阻）和电容的直插（MLCC独石，NPO或X7R）比表贴（陶瓷，NPO或X7R），要来的更加稳定（精度高、热稳定好），噪声可能更小。对于要求精密、稳定的硬件可选此。

美国：AVX、VISHAY威世

日本：KOA兴亚、Kyocera京瓷、muRata村田、Panasonic松下、ROHM罗姆、susumu、TDK

台湾：LIZ丽智、PHYCOM飞元、RALEC旺诠、ROYALOHM厚生、SUPEROHM美隆、TA-I大毅、TMTEC泰铭、TOKEN德键、TYOHM幸亚、UniOhm厚声、VITROHM、VIKING光颉、WALSIN华新科、YAGEO国巨

新加坡：ASJ

大陆：FH风华、捷比信

美国：AVX、KEMET基美、Skywell泽天、VISHAY威世

英国：NOVER诺华

德国：EPCOS、WIMA威马

丹麦：JENSEN战神

日本：ELNA伊娜、FUJITSU富士通、HITACHI日立、KOA兴亚、Kyocera京瓷、Matsushita松下、muRata村田、NEC、nichicon(蓝宝石)尼吉康、Nippon Chemi-Con(黑金刚、嘉美工)日本化工、Panasonic松下、Raycon威康、Rubycon(红宝石)、SANYO三洋、TAIYO YUDEN太诱、TDK、TK东信

韩国：SAMSUNG三星、SAMWHA三和、SAMYOUNG三莹

台湾：CAPSUN、CAPXON(丰宾)凯普松、Chocon、Choyo、ELITE金山、EVERCON、EYANG宇阳、GEMCON至美、GSC杰商、G-Luxon世昕、HEC禾伸堂、HERMEI合美电机、JACKCON融欣、JPCON正邦、LELON立隆、LTEC辉城、OST奥斯特、SACON士康、SUSCON冠佐、TAICON台康、TEAPO智宝、WALSIN华新科、YAGEO国巨

香港：FUJICON富之光、SAMXON万裕

大陆：AiSHi艾华科技、Chang常州华威电子、FCON深圳金富康、FH广东风华、HEC东阳光、JIANGHAI南通江海、JICON吉光电子、LM佛山利明、R.M佛山三水日明电子、Rukycon海丰三力、Sancon海门三鑫、SEACON深圳鑫龙茂电子、SHENGDA扬州升达、TAI-TECH台庆、TF南通同飞、TEAMYOUNG天扬、QIFA奇发电子

美国：AEM、AVX、Coilcraft线艺、Pulse普思、VISHAY威世

德国：EPCOS、WE

日本：KOA兴亚、muRata村田、Panasonic松下、sumida胜美达、TAIYO YUDEN太诱、TDK、TOKO、TOREX特瑞仕

台湾：CHILISIN奇力新、Mag.Layers美磊、TAI-TECH 台庆、TOKEN德键、VIKING光颉、WALSIN华新科、YAGEO国巨

大陆：Gausstek丰晶、GLE格莱尔、FH风华、CODACA科达嘉、Sunlord顺络、紫泰荆、肇庆英达

功率开关管

  • Vds（漏源极电压），Vgs（栅极源极电压），Ids（漏源电流），Rds(on)（导通电阻）。

  • 分布/寄生电容（符号：Cs，Cg。其越小，开关速度越快，开关损耗越小，普通硅基材料 MOS 可选 TI 的 NexFET 型）；封装。

  • 目前三类 MOS 开关管：硅基（Si），碳化硅（SiC），氮化镓（GaN），目前英飞凌（Infineon）能提供很广泛的 MOS 选型和对应的预驱 IC，官网有不少选型指导手册。下图是三类 MOS 的适用范围：

总结目前适用范围：

  • 传统硅基：成熟、稳定可靠，低压，低电流，低频；

  • 碳化硅：高压领域，强电；

  • 氮化镓：低压大电流，高频，强减小功率变换器的体积。（不过预驱参数和传统硅基不同，需要细看）。

以碳化硅为例，相比于 IGBT，其低阻值，高频率和高温工作（250 ℃），可明显将目前大功率变换器小型化，甚将改变工程设计模式。且碳化硅做的二极管，反向过压比硅基的小的多的多。碳化硅的开关管的开关损耗比传统硅基要减少 90%（理想）。

更多阅读：

  • Wide Bandgap Semiconductors (SiC/GaN)。

  • 体验三类 MOS： CoolMOS™ 7- CoolSiC™ - CoolGaN™ 和互补的EiceDRIVER™ IC.pdf。

  • 英飞凌功率器件选型。

  • 德州仪器（TI）的 NexFET MOS 选型（CSD 系列）。

  • 谨防买到假货 MOS 管！识别经验现有两点（真实趟过雷的），一点是如下图识别丝印大小（左边两个真品，右边两个赝品），另一点是真货 MOS 的边缘是圆角，而方角的可能是假货，也不是绝对，需要进一步测量验证，比如加 Vgs，然后测量 Rds，假货肯定有 内阻不正常 / 最大承受电流很低 等等问题。

运放

括号内为最廉价运放的典型值。

  • 输入、输出电压范围（供电是否必须双电源，输出是否轨到轨），带宽/摆率/电压转换速率（SR，0.5V/us），开环差模增益（Aod，100dB）/频率响应/伯德图/频带宽（-3dB的频率，0.5~2MHz），放大倍数温漂。

  • 差模输入阻抗（Rid，大于2MΩ），共模输入阻抗，共模抑制比（KCMR，大于80dB）。

  • 输入失调电压（Uio，小于2mV），输入失调电流（Iio，0.2~2uA），输入偏置电流（Iib，0.3~7uA），它们的温漂。

  • 功耗（80mW）。

电源

  • 确定入、出的压、流范围，纹波，温度特性。

  • 电源设计四要素（设计一个好电源，打好整板的 “地基”）：

    • 体积小；

    • 效能高（效率高（轻载、重载情况下均 90% 以上）、低静态电流、热控制好）；

    • 低 EMI；

    • 好的动态响应（负载调整率好，负载快速变化时输出波动（过冲和下降）小且恢复快，输出纹波良好（20mV 左右 可以，10mV 以下优良））。

  • 功率限制，电压、电流裕量。

  • 保护机制完善程度考虑（参考上一小节）。

  • 体积 & 成本限制。

  • 布局布线考虑。

  • 合理的设计和明确电源轨。

  • 一般电源要加的多重保护：EMC 环节 + 防反接 + 防过流、过压、欠压（按照电源供电的前后顺序）。

  • 通用 电源树/电源轨 框图，看 “电源规范设计” 一节。

开关电源芯片

即 DC-DC 的 BUCK、BOOST、BUCK-BOOST 等。

  • 拓扑形式，频率，是否集成开关管。

  • 输入、输出的电压、电流范围。输出是否可调。

  • 是否带 comp 环路补偿端。

  • 静态功耗。

线性电源芯片

即 LDO。

  • 输入、输出的电压、电流范围。输出是否可调。

  • 最低输入和输出之间的压差。

  • 静态功耗/静态电流（如 HT7333 最低 1uA）。

  • 输出噪声。

  • 线性调整率，负载调整率。

  • 过流和温度等的保护。

  • 多种封装选择，或根据不同功率选用不同封装的具体型号（如 78 系类有 m、l 系列等，1117 系列有 sot-223、sot-89 等系列）。

MCU / MPU

ARM & SOC 系列快速鸟瞰——ARM 内核各系列介绍和各大厂的选型总结（Github 地址），PCIe接口及其衍生接口大总结 - 知乎 (zhihu.com)（知乎地址）。

  • 内核架构，RAM，ROM，I/O数量，通讯接口（UART，SPI，I2C，CAN，USB，SDIO，PCIe，HDMI等），其他特色外设，低功耗模式，抗扰能力。

  • 官方手册、工具链是否齐全，官方是否提供 EVK 开发板及其 BSP 底层支持包。

  • 最小系统：电源轨需求（电源树），时钟（晶振），复位（RC + 开关，内部看门狗，专用看门狗芯片等），RAM（SRAM、(LP)DDR2/3/4 SDRAM），FLASH（SPI FLASH、eMMC/Nor/NAND）。

  • 功耗，价格，封装大小，供货周期。

1.5 硬件测试规范化

硬件测试（或称可靠性检验）的指标条目、每个项目的测试步骤和测试报告等规范化，还可以包括优化点、解决思路和方案，长期总结与方案的反馈校正等等。

（这条目前对于我个人是空白比较多的，以后慢慢积累）。

电源的测试项

包括开关电源和线性电源；每一项都含有最小值、标称值和最大值与单位和测试条件。

  1. 输入、输出的电压、电流范围；效率；工作温度范围；

  2. 纹波/噪声；

  3. 输出启动过冲；启动上升时间；输出关机过冲；

  4. 短路保护（过流保护）；

  5. 温升；温度考核试验（高低温环节循环测试）；

  6. 电压、负载调整率；

  7. 电压裕量；电流裕量；

  8. 体积限制；成本限制；材质和外观（比如铝壳黑漆）；引脚排布；

  9. 最后加上我个人要求的保护完善程度：防反接，输入、输出的电压、电流过大保护，EMC合格，防电子干扰等等。

1.51 元件手册的准备

在画原理图和 PCB 之前应该先把所有用到的器件的手册准备好。找器件手册的地方主要有以下几个方法：

  1. 芯片所在官网。有的芯片的官网进去太慢或者不提供手册，就略过此法。

    1. TI 模拟 | 嵌入式处理 | 半导体公司 | 德州仪器 TI.com.cn；

    2. ADI ADI | 混合信号和数字信号处理IC | 亚德诺半导体 (analog.com)；

    3. NXP 恩智浦半导体官方网站 | 主页 (nxp.com.cn)；

    4. Infineon 英飞凌——半导体与系统解决方案 - Infineon Technologies；

    5. ST 首页 - STMicroelectronics；

    6. MPS MPS | Monolithic Power Systems 芯源系统有限公司；

    7. ON 半导体和集成电路器件 (onsemi.cn)；

    8. 等等等等；

  2. 大型商城。

    1. 立创商城 立创商城电子元器件采购网上商城领先的现货元器件交易平台-嘉立创电子商城 (szlcsc.com)，直接搜芯片型号，型号比较全，可以下载到手册和封装。

    2. 云汉芯城 云汉芯城ICKey.cn电子元器件采购BOM配单SMT贴片PCB打样；

    3. 等；

  3. 芯片手册搜索网。

    1. ALLDATASHEET.COM - Datasheet search site for Electronic Components and Semiconductors and other semiconductors.；

    2. netCOMPONENTS 电子元器件查询；

    3. 以下网站的收录型号相对较少；

    4. 半导小芯-芯片查询工具芯片替代查询数据手册查询规格书查询datasheet查询_IC查询 (semiee.com)；

    5. 丝印反查 芯片丝印反查网 - IC芯片丝印,IC芯片代码,IC芯片印字,IC芯片顶标,SMD code,marking code,top mark (smdmark.com)；

    6. Datasheet,Datasheet下载,电子元器件查询网-datasheet5.com；

    7. datasheet-PDF中文资料大全-电子产品世界 (eepw.com.cn)；

    8. EasyDatasheet | 次世代元器件搜索引擎；

    9. 等；

1.52 元件原理图和封装的准备

法一：淘宝大法，针对基础器件库。淘宝上有很多卖封装的，也不贵，买一次一劳永逸真的划算，如 源创客 的等。

法二：开源大法，扩充器件库。如 issus/altium-library、KitSprout/AltiumDesigner_PcbLibrary 、嘉立创的元件库 嘉立创SMT (JLC_SMT) - Gitee.com 等等。

法三：原厂大法，针对性下载。选定大厂的芯片后，一些大厂官网会直接提供该芯片对应的原理图和 PCB 封装，如 TI 等大厂官网对应 IC 页中寻找提供的 PCB 封装进行下载。

举例：如在 TI 搜索器件 CSD18540Q5B CSD18540Q5B 数据表, 产品信息与支持 | TI.com.cn ，在页面下面找到 CAD/CAE 符号 一栏，其下有下载一栏，点进去会跳转到 Ultra Librarian For TI 网站中的封装选择页面，再点击 Choose CAD Formats & Download 按钮，在下一个页面中在 Choose CAD Format(s) 中选择 Altium Designer，然后在 Symbol Pin Ordering 选择 Functional ，再点击 Submit 即可下载封装数据文件，接下来在 AD 软件中使用该封装数据生成封装文件，步骤参考 Ultra Librarian Altium Designer Import。

其他芯片大厂（如 ST 等）的具体芯片型号封装的获取步骤类似。

法四：经销商/三方大法，针对性下载。如在：

  1. 在 Component Search Engine: Free Symbols, footprints, & 3D models 搜索器件并下载封装。

    还可以在 AD 软件（AD 17 及以上版本）内安装 Altium Library Loader 组件来脱离网页直接搜索器件并下载器件原理图和封装，如下图所示：

    • 安装和使用的步骤 Altium Designer PCB Library - FREE - Footprints - Symbols - 3D Models (samacsys.com)；

    • 下载地址 Altium Designer Loader Download (componentsearchengine.com)；

    • 桌面版本（Library Loader）下载地址 电子元件搜索引擎 - 免费获取原理图符号、PCB封装和3D模型 (componentsearchengine.com)（在这个网页里翻到最下边可以看到下载按钮）；

    • FAQ（比如遇到安装不成功等问题看这里） Altium Library Loader FAQ (samacsys.com)。

      上面所述的 Altium Library Loader 软件安装包 已经离线在 /PCB LOGO-画法集合-PCB工具-规则文件/LibraryLoaderSetup2v49.msi.zip。

    另外，在 贸泽电子 搜索器件并点击下载封装后会跳转到 Component Search Engine 网站，下载步骤同理。

  2. 立创商城自己维护的库，在立创商城搜索器件后可以得到 立创 EDA 的器件原理图和封装，导出到 Altium 即可，具体步骤参考立创EDA元件转换为AD库封装(Altium Designer)_Mark_md的博客-CSDN博客，如何将嘉立创的原理图封装导入到AD20?，需要注册登录。注：网页端的 “立创 EDA” 导出器件的 AD 格式为 SCH 和 PCB 的文件格式（SchDoc、PcbDoc）而非库文件格式，PCB 文件里面的封装可以直接复制到自己新建的 PCB 库里面，但是 SCH 文件不能复制到自己新建的 SCH 库里面，对于 SCH，可以点击 Design->Make Sch Library 即可生成 SCH 库文件，打开新生成的 SCH 库文件，里面的器件的每个 端口 均可编辑且可以复制到 自己的 SCH 库里面为画原理图而调用；若立创 EDA 导出的原理图文件内包含该器件的多个 Part，这时点击 Make Sch Library 只能生成其中一个 Part 的原理图库，但一样的，只需分别将每个 Part 都 “Make Sch Library” 一次，然后分别复制到自己新建的原理图库的器件的各个 Part 页里面即可（文字描述有些局限，意会吧）。

  3. 在 Ultra Librarian 搜索并下载封装 Free Altium PCB Library Online for Footprints & 3D Models | Ultra Librarian，需要注册。如果下载到的封装数据是 CAD File（.bxl）类型的，那么通过 UltraLibrarian 软件 生成 AD 封装步骤参考使用ULIB+Altium Designer绘制元件原理图及封装_dodwind的博客-CSDN博客， 利用UltraLibrarian生成Altium designer原理图、PCB封装_fpga_start博客-CSDN博客，Ultra Librarian下载与安装使用教程_chengoes-CSDN博客，UltraLibrarian 软件下载链接。

法五：以上方法都没有，是特殊的器件，可以自制。对于原理图，一般元件的引脚和其划分不会特别复杂，应该很快就能画好；对于PCB 封装，常见的可用 AD 的 IPC 自动创建常用封装工具，先选择封装类型，再根据手册设置各种长宽参数，自动生成PCB封装以供使用，不常见的那只能最后的最后才自己画啦，按照芯片手册提供的封装规格，尺寸的单位看准了。

至于 3D 模型若没有，简单的可在 AD 的 PCB 库中的元件上添加 3D 实体（通常在机械1层）自己画，复杂的可去

  • 找3D模型和导入的一个教程；

  • IC封装网-行业IPC标准化的元件库及PCB封装库资源下载平台 (iclib.com)；

  • 3D ContentCentral - 免费 3D CAD 模型、2D 工程图和供应商目录；

等网站下载。

2 SCH 绘制规范和 AD 使用

个人规范，仅供参考。这里是针对 AD10 版本。

在使用 AD 时候，应先导入我的软件配置和 PCB 规则 Rules 文件，具体文件和方法说明在“AD 软件设置和PCB规则Rules配置文件”文件夹中。

SCH 中的快捷键

  • 拖住器件时，按 x、y 为镜像翻转。

  • 选中一根线，Ctrl+R，可以复制重复放置。

  • 先点 Tools -> Cross Probe，扫描所有原理图中相连的线，再 ctrl + 鼠标左击，点击一根线全局高亮。

  • 原理图和 PCB 界面分别选择 Tools -> Cross Select Mode，可以在 SCH 和 PCB 界面交叉选择，即同时高亮选中同一个元件，有利于定位。

  • ...

最基本的 SCH 绘制过程

  1. 统一的标题栏：每一页原理图都使用 A4 大小，标题栏使用模板文件比如./PCB LOGO-画法集合-PCB工具-规则文件/标题栏模板/A4 - 瞰百易.SchDot，将其复制到 AD20 安装目录下的 /Altium/AD20/Documents/Templates，然后在 SCH 界面的属性栏的 Page Options 的 Formatting And Size 中选 Template，下拉选择 "A4 - 瞰百易" 选项，在属性栏的 参数页面加上 标题、作者、版本号等等信息。

  2. 对电路原理图进行电源、主控和其他外设等模组分页绘制（这里仅为示例，没有用 层次原理图设计模式，详看同名章节）；第一页可以是目录页，附文详细说明等，可以再加上历史版本和改动说明；第二页可以是原理图框图；原理图第三页可以加上 电源轨框图 示意。后二者在原理图比较复杂的情况下，很有必要。

    原理图第一页的 目录 规范示意：

    原理图第一页的 历史版本 规范示意：

    原理图第一页的 目录 和 历史版本 和 说明 兼有，示意：

    原理图第二页的 框图 示意：

    原理图第三页的 电源轨框图 示意：

  3. 统一的设计模式：原理图都使用 "层次原理图设计" 的模式。原理图的层次设计，每个原理图 是一个模块，也方便以后在别的地方直接复制和调用。详见 “SCH 层次原理图设计” 一节。

  4. 对于每一页SCH（这里仅为示例，没有用 层次原理图设计模式，详看同名章节）：

    • 各个子模块用线格划分；

    • 并在各个格子里写上子模块名称；

    • 页面右下角写上本页名称，x / Total（x 当前页编号，Total 为总页数），作者和日期；

    • 可在子模块旁边放上实物图片、官方推荐PCB图等方便画原理图；

    • 信号/小电流线用细线，电源/驱动/大电流线用粗线。

  5. 原理图作画要布局工整，走线清晰，注释到位！

  6. 每个器件的命名。在 Designator 写上准编号，电容是C?，电阻是R?，电感L?，芯片IC?，晶体管Q?，以此类推；在 Comment 写上器件的名称。

  7. 型号名补全，查看器件手册的发货信息（Order information），确定具体的封装、温度范围和功能等的一个器件型号全名，在原理图的器件中写清，方便导出 BOM 表和采购。

  8. 原理图中元件标识的规范，供参考，不是必须。如下图，电阻原理图的左上角、右上角、左下角和右下角以此标识 Designator、Comment（一般为阻值）、封装和精度，对于电容类似，对于电感要有饱和电流标识，其他器件同理。

  9. 网络标识的命名规范，基于 "器件名（或器件类型） _ IO性质（数字还是ADC） _ IO名（管脚名）"。中间常用于 MCU 的网络命名，其他非 MCU 器件非必须。例如，"MCU _ IO _ KEY1"、"TPS5450 _ SW"、"DRV _ EN _ BUCK "等，如下图示意。

  10. 一些注意点：

    • 原理图中添加 线组（Net Class）和 差分对（Diff Pair）（尽量在原理图中将线分组完成，而不是在 PCB 中手动挨个添加，因为从原理图更新 PCB 时原来在 PCB 单独添加的线组会被清除），并在原理图中对电源线线宽规则、数据线线宽规则和差分线对均设置完成。原理图绘制完毕后要紧接着添加 线组（Net Class）、差分对（Diff Pair）和其它如电源线等单独添加规则，这些都尽量在 SCH 中完成（尽量不要在 PCB 界面中另设置，PCB 界面中只专注与画 PCB），方法详看 “SCH 线组和差分对设置” 一节。针对线宽的规则可以做依不同 线组（Net Class）设置不同线宽规则（Parameter Set 添加到线或 Blanket 上，并在其内添加 Rules，在 Rules 界面的左下角设置优先级（手动布线时低优先级不起作用））；针对高速线的规则要依 线组（Net Class）单独设置规则，详见下面的 "等长线/蛇形线设计" 小节；针对差分线要设置 差分对（Diff Pair）规则，详见下面的 “差分走线设计” 小节。

    • 对于带有总线或差分线对的数据输入\输出的模块，都在模块内 对其 数据输出处添加 线组（Net Class）和 差分对（Diff Pair），这样保证各个 模块 连起来时候可以相互兼容。差分线对的阻抗匹配 可以依靠 PCB 上走线时的 线宽和线距的 测算和设置，也要在原理图中 分别串个小电阻，以方便后期拿到实物可以再 改电阻 来对线路的 阻抗 进行微调。

    • 对于电源模块，总是在输出处添加足够的 X5R/X7R 贴片陶瓷电容（可选：贴片固态电解电容 和 功率共模电感）和 TVS 管，输入处的滤波添加足，但是保护环节如 TVS 管为可选。在每个电源模块的输出处添加足够的滤波和保护，连起来的时候可以相互兼容，也不浪费。详参 “保护机制” 和 “EMC 电磁兼容设计” 等小节。

    • 对于有极性的器件（DIO、BJT、MOS、有极性电容等）要在原理图中露出器件引脚的数字号，并仔仔细细检查引脚是否均正确（在器件的 Component 窗口左下角 Pins 里面对引脚编号打对勾表示显示出来，在 PCB Model 里面的 Pin Map.. 里面可以交换引脚直到正确）。

  11. 初次研制阶段，可多用 0 欧电阻、磁珠和跳线帽等，留出可以可测试、可断开和可配置的地方，方便逐个电源域、逐个模块的测试电流、功能裁剪等。比如加在电源出口，初次上电前可以先断开，不给后面的的电路供电，上电后测量电压和纹波，合理后，即可再接上，或者可以在此缺口直接测量电流。

  12. 原理图中接口件，旁边放上实物图，图片设置为内嵌型。

  13. 原理图画好后该给各个元件建立唯一编号。打开“工具”->“注解”，点 Reset All ，再点“更新更改列表”，最后执行“接受更改”。

  14. 对原理图进行编译和查错。依次点 “工程”->“Compile Document” 和 “工程”->“Compile PCB Project”。没错后即可导入PCB。

更多常用技巧总结在 “4 SCH-PCB 设计规范” 章节里。

3 PCB 绘制规范和 AD 使用

个人规范，仅供参考。这里是针对 AD10 版本。

板层标识定义

  • Top Overlay 为丝印层。

  • Top Solder 为开窗层。

  • Keep-out Layer 为板边界。

PCB 中的快捷键

  • q 为单位在 mil 和 mm 之间切换。

  • 拖住器件，按下 L 切换器件所在层。

  • Ctrl+鼠标左键点击一根线为高亮此线，点右下角“清除”清除高亮。

  • 按住 Alt，鼠标在板子器件上移动，会显示器件轮廓。

  • Shift+s：为高亮所在层，重复操作取消高亮。

  • 处于布线状态时，shift+空格为改变线类型，空格为改变线凹凸。

  • Ctrl+g：为选择切换栅格类型为线或点。

  • Backspace 为布线时回到上一步。

  • 线状态下按*（乘号）为带过孔换层。

  • Ctrl+m：为测量长度。

  • Ctrl+左键点一下对正在布的线完成自动布线连接。

  • Ctrl+h：再点一根线会全选之，然后 del 删除整根线。

  • Shift+h：PCB 的左上角状态栏是否显示。

  • Shift+g：PCB 左上角状态栏是否固定不动。

  • 键盘上边数字“3”为显示 3D 视图，数字“2”还原。

  • 3D 视图中依次点“v”、“b”为翻转板。

  • 按 L 按键，在视图选项中隐藏相关元素，比如隐藏覆铜（Polygons）。

最基本的 PCB 绘制过程

要全程符合“PCB 布局布线规范”章节内容。如果有双屏幕的话，在画 PCB 的时候我一般会把原理图视图放在左屏（在 AD 软件中将原理图标签拖过去就是），PCB 视图放在右屏，或者相反，这样双屏左右对照着看和画，不用来回切。

  1. 先定义PCB规则。点开“设计”->“规则”，主要设置线宽范围，元件最小间距，焊盘的开窗范围，默认过孔尺寸，覆铜类型为直接连接等。

    过孔尺寸：焊盘比孔至少大6mil。例如最小孔直径为12mil（0.305mm），焊盘直径至少18mil。

    本规范已经有 AD 的 PCB 的 规则（Rule）模板，新建 PCB 文件后导入即可，在 PCB 文件中导入 AD20 的 PCB Rules 规则配置文件，参考 "7 AD 导入导出配置文件" 章节（AD的 PCB规则（Rule），最主要的几个就是按照 PCB 厂家的最小加工能力来改参数，比如嘉立创PCB工艺加工能力范围说明-嘉立创PCB打样专业工厂-线路板打样 (jlc.com)））。

  2. 确定板尺寸，划定板形。在 Keep-out Layer 层绘制板边界闭合线，然后执行“设计”->“板子形状”->“按照选择对象定义”。

  3. 放置 PCB 原点到 PCB 边界的左下角。依次点击“编辑”、“原点”和“放置”，然后放置原点。

  4. 把每个模块包含的所有元件移动到一堆。

    • 首先开启交叉选择，分别打开在原理图和PCB界面的“工具”->“交叉选择模式”选项。

    • 在原理图界面中，选中一个子模块内所有器件，再到PCB界面，点“排列工具”->“在区域内排列器件”，在空白区域内拖出一个矩形，此子模块所有的器件便都堆在此矩形区域内。

  5. PCB中显示元件的原名（此步骤非必须）。

    • 随便选中一个元件，右键点开“查找相似对象”，都是“any”情况下点“应用”，此时所有器件已全选，再点“确定”，出现“PCB Inspector”窗口，在其中取消选中“Show Name”，打开选中“Show Comment”即可。

    • PCB Inspector 对于多器件批量改属性特别好用。选中要统一修改的器件，然后按 F11 调出 PCB Inspector 窗口，然后在 PCB Inspector 窗口改属性，所选中的多个器件就一同更改了。

  6. 多层板（多于 2 层的偶数层）。

    • 在 PCB 里连按快捷键“D”、“K”调出层叠管理，或者在“设计”里面找“叠层管理”，或者空白处右击，“选项”里的“层叠管理”。

    • 多层板的推荐板层分布图在“PCB 布局布线规范”章节里。

    • 注意内电层在拼板的时候网络会丢失，暂时没有简便的办法。有内电层在需要拼板的时候，建议这样处理：先把PCB文件直接复制一个，命名为“xxx_不含内电层版.PcbDoc”，然后打开此文件，执行以下步骤：

      1. 先把内电层的分割线都删掉，然后 D K 快捷键调出板层管理，把内电层（负片层）删掉，换为普通层（正片层）。

      2. 然后在新的普通曾里按照原来分割线的形状覆铜，网络选择跟原来一样。

    • 四层板举例：

      1. 在“层叠管理”中，在中间添加“Signal1”和“Signal2”两个信号层，或者添加“GND”和“VCC”两个内电层(Internal Plane)；

      2. 前者的信号层可直接布线。后者的内电层特性为负片，即布线的地方不铺铜，什么都不画的时候是一整块铜皮，专用于电源划块，即内电层分割；双击一个封闭区域可设置此区域覆铜连接的net。

      3. 信号层和内电层可以各有一个，混搭组成四层板，这样内电层专走电源和地，还多了一个信号层。

      4. 其他注意点：画线不要用交互式走线，要用工具栏中的“应用工具”的“走线”等功能；典型内层厚度为1.4mil；通常采用默认的 Layer Pairs（层成对）模式；不允许在内电层上布置信号线；内电层不同区域之间的间隔宽度不小于 40mil。

      5. 典型四层板板层分布为（由上到下）：

        • 信号层 - 内电层（GND层） - 电源层 - 信号层（把信号层露在外面是为了好实物修改，也可不这样）；

        • 信号层 - 内电层（GND+VCC层）- 信号层 - 信号层。

  7. 元器件布局。

    • 布局的好，走线容易，布局不好，走线困难。

    • 先大后小，先难后易，均匀分布，整齐划一。按照板功能区域的划分，并理清整板上电源、信号的流向，先摆接口插件、主要芯片等的大致位置，再围绕其摆放阻容等小器件。

    • 间隔充分，模块独立。间隔充分，即高压、低压区域之间要保证 1~2mm 以上的距离，干扰源和敏感区域相互远离，发热源（电源、测流电阻等）要给予散热空间（在 PCB 板上挖空一定区域增加透风，或预留散热器件的安装空间）并摆放在出风口附近等。元件的放置要便于调试和维修。大元件边上不能放置小元件；需要调试的元件周围应有足够的空间。

    • 根据主信号流向摆放主要元器件。

    • 数模分离；功率驱动和信号处理分离；高频低频分离。

    • 整齐美观，有规律。

    • 器件布局和走线推荐，优先参考 IC 的数据手册。

    • 主要元器件在 PCB 中放好后，锁住其位置（锁住的元件通过 双击 来再选中）。

    更多规范请参考 “4 SCH-PCB 设计规范” 章节的内容。

  8. 布线。

    • 除非可以混过去的项目，否则坚决不用自动布线（你晓得）。

    • 不手动布地线，地线的布线在下一小节 “后续工作和润色” 中用覆铜和过孔解决，可以先隐藏地线（AD 10 的方法现查）。

    • 对于两层板而言：先走电源线，再走信号线；对于四层板而言：摆好器件，先划分好内电层区域，再走电源线，再走信号线。

    • 各类线的粗细和其过孔孔径 都提前定好（详细可见 “4 SCH-PCB 设计规范” 章节 的 “幼稚园级” 一节里，又说到线宽、孔径 与 过电流能力 的关系）。电源线足够粗，功率走线必要时考虑开窗加锡。功率走线可以用覆铜来布线，然后原地复制粘贴一个再换成开窗层，得到整块覆铜的开窗。

    • 走信号线时，模拟信号、高速信号和时钟线优先布线，尽量短。电流和地路径不形成环。即 电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。

    • 关键信号、模拟信号、高频线等等尽量用曲线走线（曲线也蛮好看），其它的数字低频电路避免直角、锐角、环形、电压/流快速变化的线（尽量短、避免环形）可不用曲线快速地走完。

    • 过孔尽量避免在焊盘、丝印上面（酌情考虑不是必须）。

    AD 10 的等长线/蛇形线设计：

    • 画法参考文档./PCB LOGO-画法集合-PCB工具-规则文件/AD10教程/AD10 蛇形等长线的画法和规则设定.pdf；

    • 先走好线，然后等长线都加到一个网络，按T R，选择最长线确定，移动鼠标拖蛇形线。

    • 快捷键：“1、2”改弧度，“3、4”改间距，“，、。”改绕长，在左下角导航选“PCB”窗口，可见加入网络的要等长的线及其各自的长度。

    多跟线一块走：先选中多跟线，点“交互式布多跟线”，再点任一个线，就并排走了。

    更多布线规则请参考“4 PCB 布局布线规范”章节的内容。

    • 检查布线完成情况：工具栏 "Report"，"Board information"，勾上 "Routing information"，点 "Report"，新页面中查看布线的完成情况。如果还差最后几根不容易发现的线，在 PCB 页面中以 shitf + s 显示单独层来查看未连接的线。

  9. 后续工作和润色。

    • 在规则正确的情况下，执行DRC检查，反复几次纠错改错。永远不要手动消除 DRC 报警或报错，要么修改 PCB，要么修改到合适的规则。

    • 板边缘圆润。

    • 电源芯片下方的 PAD 处仅加一个超大的过孔，而不是一堆小过孔，小过孔会被焊锡堵住。

    • 过大电流的细线可以在 中间/内部空间 开窗（solder 层在细线内部画线），用于加锡。

    • 留下必要的测试点（开窗点），直径至少大于 0.4mm，测试点周围至少 2.54mm 空间以内要保持空旷。

    • 加泪滴。

    • 加螺丝定位孔。

    • 覆铜。原理图和器件布局时候按照“地”的划分而讲究，覆铜也按照这个讲究来讲究。每一块覆铜之间间隔在2mm以上，尤其是高压和低压区域的覆铜。对于覆铜，确保不出现较大的（超过 150mil）死铜、孤铜。覆铜不要有尖端或者细支延申或者存在于焊盘之间的覆铜的细线，可以在要去掉尖端的地方放置多边形占着地方，然后重新更新一下覆铜，尖端的地方就没有了。敷铜不要有尖锐的边角，四周要圆润。

    • 打孔。绕着模块加大的过覆铜过孔，板子四周加一圈过覆铜过孔，板子内多加过覆铜过孔增加回流路径。每一个滤波旁路电容的地脚旁边放一个地过孔。每一个芯片底部有尽量完整的地覆铜和过孔。干扰源、易受干扰的器件、高速信号线/关键信号线、模拟线路等等可以用地过孔包围之，形成电磁屏蔽。过孔尽量避免在焊盘、丝印上面（酌情考虑不是必须）。注意过孔不要露铜，要盖阻焊油。

    • 在丝印层加板子的接口（电源、通讯接口等）、Logo 等标识。

  10. 工艺边

    工艺边是为了满足自动化贴片的需要而增加的辅助部分，生产完成之后会被移除，一般设计为 5mm。

    • 定位孔: 用于 PCB 加工和测试时的定位，一般设计为 2mm 的过孔。

    • Mark 点: 用于自动化贴片机进行识别定位，通常设计为 1mm 的焊盘。

  11. PCB 画好后，执行 DRC 检查！

  12. 拼板。

    1. 新建一个PCB，选择“放置”->“内嵌板阵列”或者拼板之类的（不同版本名字不同），选择要拼板的源文件、更改阵列参数和更改间距参数等即可。

    2. 两板的连接处中间加两排或者一排过孔（邮票孔：一般0.8mm大小的非金属化过孔，间距1.1mm，五个为宜），拿到后可直接掰开，掰开后再处理平滑一下边缘，而

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