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Altuim Designer 21学习笔记

一、创建工程

完全绘制一套PCB，完整的工程文件主要包括以下内容：

  1. 原理图库：
  2. 原理图
  3. PCB元件库
  4. PCB
  5. 生产文件等

在电子设计阶段，我们暂时只需要绘制前四个文件PCB，绘制完成后，将输出生产文件。 在文件中新建项目，在项目下依次新建原理图库.SchLib文件、原理图.SchDoc文件、PCB元件库.PcbLib文件、PCB .PcbDoc文件。 以我跟学的项目为例 注：项目应在创建中（.PrjPcb）在新建四个文件的前提下，不要直接新建。分散的文件无法交互。例如，绘制的原理图可能不容易绘制PCB。

二、原理图库

创建我们需要的元件模型，需要对应我们想要绘制的原理图文件。如电容电感电阻、二极管、IC等。 元件符号是元件在原理图上的表现形式，主要由元件框架、管脚（包括管脚序列号和管脚名称）、元件名称和元件说明组成。元件符号中的管脚序号与电子元件实物的管脚一一对应。在创建元件时，图形不一定与实物完全相同，但必须严格按照元件规格中的说明逐一对应管脚序号和名称。 6. 放置管脚：点击TAB按钮或双击放置的管脚，可在右侧弹出属性栏，改变其属性。如管脚号、长度、类型等； 7. 可使用管脚排列"A"键调出属性栏，用于一列管脚的左对齐、右对齐、垂直间距调整等； 8. 左键点击模型，空间可90°旋转。要注意电气连接点，管脚的电气连接点要向外。 9. 绘制IC类原件，要注意管脚的顺序和名称。Name中的position水平或垂直可以更改。如果名称有上划杠，则在输入管脚名称时使用\E\这种形式，E上会有横杠。 10. 绘制排针原件，注意管脚号和名称不同。同时，当排针较多时，可以使用编辑->大量粘贴阵列粘贴。 11. 绘制二极管元件时，放置多边形绘制图形，可以绘制一般外观，可以让别人知道是什么。 12. 将两个部件对齐，先选一个，再按住shift选择另一个，然后A调出选择对齐。 13. 按Y或X键粘贴时，可翻转粘贴的原镜像。 14. 选中目标按shift可拖动鼠标完成复制粘贴。 15. 调用现成原理图的元件模型：打开他人原理图文件.SchDoc，点击设计->默认确认后，生成原理图库.SchLib。你可以在这里找到你想要的元件模型（design item id那其复制到自己的原理图库文件中。 16. 如何将原理图库模型放置在原理图中：通常单击原理图文件右下角panels，选中components，然后选择您刚刚绘制的原理图库文件或系统默认的原理图库文件，直接将元件拖到原理图中进行下一步绘制。

三、绘制原理图

根据给定的原理图文件或自行构建和开发的电路原理图，合理放置和连接上一步绘制的各部件模型，并将各模块原理图完全呈现为自己的原理图文件。

  1. 根据需要设置原理图大小：双击原理图边缘，在弹出窗口中找到sheet size，大小可以修改，A3、A4.为便于对比绘制，可分屏。
  2. 拖动时按下X进行镜像翻转。排针类地元件可实现左右对换，无需重画。
  3. 请注意，在原理图中划分区域时，使用放置-绘图工具-线，这是一条没有电气属性的线。但是连接时需要使用wire，放置-线是具有电气属性的导线。
  4. 如果发现原理图元件模型错误，如管脚号，可以在原理图库文件中更改元件。然后右键选择更新原理图。
  5. 网络标签：一些管脚说明等（棕色，如蓝牙）TX、RX，一些GPIO口名称，C0、C等等)，默认为放置-网络标签NetLabel，可以自己修改名称。
  6. 组件标号的更改可根据抄板原理图逐一修改，也可统一修改。在工具-标记-原理图标记(快捷键TAA）中对designator标注索引。
  7. 编译原理图共工程，出现has only one pin这是关于网络标号的错误。其实链接里说的很清楚，就是网络标号只有一个，造成的错误。在正常情况下，网络是直接点对点的，至少有两个开始，但现在只有一个开始，没有另一个结束，自然会出现这个错误。解决办法是确认是否只有这个网络标号。如果确认没有问题，可以忽略错误，或者在有问题的网络标号的一端挂上通用NO ERC放置-指示-通用(一个红叉，表示无电气连接)NO ERC标号”。

四、元件封装库

也就是说，创建每个元件的包装模型需要与元件进行比较datasheet，注意尺寸。 每个包装一般都有几个要点： 焊盘：元件焊点； 管脚号：元件管脚号标识； 丝网印刷：显示元件空间大小，防止元件生产完成后过于拥挤； 阻焊：防止焊盘覆盖绿油； 1号脚标识：或正负标识，显示元件焊接时的方向，防止焊反。

  1. 根据元件datasheet建议使用最大值的焊盘。焊盘有通孔（Muli-layer）和表贴（Top-layer）,每层都有不同的颜色和用途。

顶层信号层(Top Layer)： 又称元件层，主要用于放置元件，可用于布线双层板和多层板。

中间信号层(Mid Layer)： 多层板中最多可布置30层信号线。

底层信号层(Bottom Layer)： 又称焊接层，主要用于布线和焊接，有时可放置元器件。

顶部丝印层(Top Overlayer)： 投影轮廓、标称值或型号及各种注释字符用于标记元件。

底部丝印层(Bottom Overlayer)： 与顶部丝印层相同，如果顶部丝印层包含各种标记，则不需要底部丝印层。

内部电源层(Internal Plane)： 通常称为内电层，包括供电层、参考层和地平面信号层。内部电源层以负片的形式输出。

机械层(Mechanical Layer)： 机械层个机械层PCB板的外观一般用于设置电路板的外观尺寸、数据标记、对齐标记、装配说明等机械信息。

阻焊层(Solder Mask-焊接面)： 顶部有阻焊层(Top solder Mask)底部阻焊层(Bottom Solder Mask)两层，是Protel PCB主要用于铺设电路板文件中焊盘和过孔数据自动生成的板层。板层采用负片输出，因此板层上显示的焊盘和过孔部分代表电路板上不铺设阻焊漆的区域，即可焊接的部分。因为它是负片输出，所以实际上有SolderMask部分实际效果不是绿油的，而是镀锡，呈银白色！在焊盘外的各个部位涂一层涂料，如防焊漆，以防止这些部位上锡。在设计过程中，自动生成阻焊层与焊盘相匹配。阻焊盘就是solder mask，是指板上的绿色部分。事实上，这种阻焊层是用负片输出的，所以阻焊层的形状映射到板上后，不是用绿油阻焊，而是用铜皮露出来的。通常，为了增加铜皮的厚度，在阻焊层上划线去除绿油，然后加锡增加铜线的厚度。

锡膏层(Past Mask-面焊面)： 顶部有锡膏层(Top Past Mask)底部的锡膏层(Bottom Past Mask)两层是指我们能看到的暴露在外面的铜铂(比如我们在顶层布线层画了一根导线，我们在PCB我们在上面看到的只是一条线，它被整个绿油覆盖，但我们在这条线的位置Top Paste在层上画一个方形或一个点，板上的方形和这个点就没有绿油了，而是铜铂。 与阻焊层相似，不同的是机器焊接时对应表面粘贴元件的焊盘。

禁止布线层(Keep Out Layer)： 用于绘制印刷板外边界、定位孔等中空部分，即在我们首先定义禁止布线层后，在未来的布线过程中，具有电气特性的布线不能超过禁止布线层的边界。用于在电路板上有效放置元件和布线的区域的定义。其功能是绘制禁止布线区域。如果印刷板中没有机械层，印刷板制造商的人将使用此层作为PCB处理外观。如果KEEPOUT LAYER当有层和机械层时，默认为机械层PCB外观，但印刷板制造商的技术人员会自己区分，但如果不能区分，他们会默认使用机械层作为外观层。

多层(Multi Layer)： 它通常与通孔或通孔焊盘设计相结合，以描述空洞的层特性。电路板上的焊盘和穿孔应穿透整个电路板，并与不同的导电图层建立电气连接关系。因此，系统专门设置了抽象层-多层。一般来说，焊盘和穿孔应设置在多层上。如果此层关闭，则焊接与过孔就无法显示出来。

钻孔数据层（Drill）： 钻孔层提供电路板制造过程中的钻孔信息(如焊盘，过孔就需要钻孔)。Altium Designer提供了Drill guide(钻孔指示图)和Drill drawing(钻孔图)两个钻孔层。

焊盘基础操作可以看一下

播客：https://blog.csdn.net/qq_42748213/article/details/90545607 视频（P16）： https://www.bilibili.com/video/BV16t411N7RD?p=16&spm_id_from=pageDriver

  1. 初步画好焊盘后可以使用CTRL+M测量焊盘的距离等，与datasheet对照。shift+c可以去除刚才的测量线。最后可以在“编辑”-“设置参考”-“中心”（快捷键EFC），把那个参考点放到焊盘中心。
  2. 快捷键PL可以放置丝印的线。丝印的线其实就是普通的线，只不过要调成丝印层（top/bottom overlay），黄色的，顶层还是底层根据需要选择。此处的操作是，在中心点画一小段丝印线，然后“编辑”-“移动”-“通过XY移动选中对象”（快捷键EMX），根据datasheet将这一小段丝印移动到边界，再通过复制+选中中心点+X/Y镜像翻转确定四个边界，最后将四个边界连起来就好了。shift+E快捷画丝印。
  3. 绘制IC类封装时，以SOP8为例：要绘制焊盘，可以采用阵列粘贴的办法。选中一个焊盘。ctrl+c，点击该焊盘中心，在“编辑”-“特殊粘贴”中选择阵列粘贴，可以设置X/Y偏移量以及粘贴数量和增量，设置好后再点击焊盘中心即可出现等间距的几个焊盘。亦可采用之前26中的办法，一个个复制。
  4. 丝印中可以使用辅助线定位，之后画好丝印后，在Top layer层按shift+S可以让丝印变黑，显示出那个辅助线，就可以把辅助线删去了。同时为了表示芯片朝向，要放置一个1脚标识。同时要用丝印画一个小缺口，可以在芯片朝向为正的地方放置圆弧，调整大小并变为半圆，若要镜像半圆，则EMS，移动所选对象，然后把中心点放在对称中心，按下X即可镜像翻转。
  5. 丝印有时候会覆盖焊盘，这是不允许的，因此应该将覆盖焊盘的丝印去除掉，只留下能表明芯片大小的边框即可。为了切断丝印以方便删去，快捷键EK（编辑–截断导线），可以在合适的位置将丝印线截断以删去。
  6. IPC封装创建向导： 在“工具”-“IPC Compliant footprint wizard”中创建。先选定封装类型，再根据datasheet填入相关数据，一般一路默认next即可。
  7. 调用现成的PCB封装：（1）有现成的PCB板文件.PcbDoc，可以和原理图那块一样，打开后点击“设计”-“生成PCB库”，就会生成一个pcb库文件.pcblib，可以将其中的封装复制粘贴拿来用之。（2）在网上找现成的库。
  8. 3D模型创建：对于自己画的封装，需要自己构建一个简单的3D模型出来。点击“放置”-“3D元件体”，根据丝印范围画一个区域，其中设置该区域的overall height即模型高度，之后ctrl+D可以打开3D视角。按住shift用右键拖动可以旋转3d观看。
  9. 3D模型调用：自己画肯定不好看，可以使用别人的库。步骤与上面一样，需要点击“放置”-“3D元件体”，根据丝印范围画一个区域，但是设置好区域后在3d model type中选择Generic，在Source下选择Embed model，在choose导入对应封装的文件路径。

五、网表导入及布局设计

（一）PCB的创建导入及常见错误：

当完成以上步骤后，就需要开始绘制PCB板了，即.PcbDoc文件。在项目中创建.PcbDoc文件后，在该文件界面，点击“设计”-“Import changes from xxx.PrjPcb”。或者在原理图文件.SchDoc界面，点击“设计”-“Update PCB Document xxx.PrjPcb”均可，然后在弹出来的页面中，划到最下面，取消add rooms的选项，点击“执行变更”，看有无错误。

导入常见错误及解决办法可参看该视频： https://www.bilibili.com/video/BV16t411N7RD?p=21
导入时常见错误：

1.：意思是xxxxx的这个封装格式模型没找到，这时候要检查原理图中这个元件的封装Footprint是不是正确的，如果是正确的，那是不是PCB封装库中没有这个叫做xxxxx的封装，那就需要再创建一个封装。 2.：即xxx这个Pin脚有问题。一般有两个问题：第一，和1中一样，封装出错了，没有这个封装或者封装名字搞错了，需要去原理图里改一下。第二，引脚号出错了。就是说原理图模型中这个元件的引脚号可能是1，但是在封装模型中是2，二者不一致。需要将二者更改成一样的引脚号。电阻R最爱出这个问题。 3.管脚号不匹配。A≠1，比如三极管。其实和2里面的问题一样。
绿色报错：

经过上一步之后，所有元件被导入，会发现元件很多地方是绿色的，绿色表示报错，解决它的办法就是关闭报错的规则。在“工具”-“设计规则检查”（快捷键TD），把除了electrical规则的其他规则都关闭。 再点击“工具”-“复位错误标志”（快捷键TM），会发现绿色报错消除了。

（二）PCB板框评估及叠层设置

1.在绘制PCB之前需要对板子的大小进行预先的评估。全选所有元器件后，点击“工具” -“器件摆放”-“在矩形区域排列”（快捷键TOL），可以划定一个矩形区域，元器件会被摆放到该区域内，之后可根据这个矩形区域大小定下板框范围。 2.切换到机械层michanical 1，PL放置机械层线条以划定板框范围，比刚才那个矩形区域大点就行。EOS设置中心在左下角原点，点击横竖线条，根据显示的实际数据（可点击黑色区域按Q切换单位为毫米），确定个整数，划定板框范围。 3.为了显示方便，在放置中找到线性尺寸可以标注尺寸大小。标注分纵向横向，标注时按下空格键可以切换。 4.点选中边框，按下快捷键DSD（设计–板子形状–按照选择对象定义）就可以重新定义黑色板框大小了。 5.根据需求评估板子层数，如果需要加层，在“设计”-“层叠管理器”（快捷键DK）中设置，可以加上自己需要的层。以四层为例，加两个plane层，一层用作GND，一层用作电源。层名称一般命名为属性+层数。如：GND02表示地层第二层。 6.线选：按下SL，可以划一根线，这根线触碰到的元件可以被选中。 7.取消布线：UUC，取消一整根连接线，不用一小根一小根的删。 8.单层显示：shift+s。

六、PCB布局规划

1.为方便布局PCB，可以右键单击PCB文件边框部分，选择垂直或者水平分割以分屏看原理图。点击“工具–交叉选择模式”可以激活该功能，在原理图上选择元件，PCB文件中对应的元器件也会被选中，选中状态下，可以在工具–器件摆放–矩形区域（TOL）把该部分元件摆放在一个区域，这样按照原理图模块分开所有元器件，方便规划布局。 2.再次：按住shift键可以左键多选不同元器件。 3.再次：MS，移动所选对象。按下M激活移动面板，可以选择很多的移动方式，具体可以见前面说的一些。 4.思路：元器件模块分列—隐藏电源线—通过信号线走向和元器件作用考虑布局。 5.布局入手原则：先大后小。先布局大的功能模块，再布局小的模块。比如先放置核心控制。 6.联合：选中几个器件，右键–联合–联合选中器件，这几个被选中的器件将成为一体，移动时一起移动。应该在布置好某几个器件的局部位置后联合起来，就很方便。如果要取消联合，选中后右键–联合–打散联合。 7.为了方便观察器件标号，原先的标号太大会重叠，分不清R几，所以要改一下标号。单击器件标识文本，右键选中“查找相似对象”，在designer中选中Same，之后修改文本高度和宽度，一般设置为10mil和2mil。最后全选所有器件，快捷键AP（P：定位器…），可以选择标识符在器件的位置，选择中间，电阻的标识就很清楚了。 8.如果原理图更新了，需要在“设计—UPDATE。。。。。”重新执行变更，PCB文件也就更新了。 9.PCB文件中，鼠标左键向左拖向右拖分别是线选和框选。

七、PCB布线

1.类的创建：DC创建类，可以创建电源类，区分电源和信号线，方便对所有电源线进行布线。 2.线宽的规则。在设计–规则中可以修改所有规则，此处介绍线宽规则的制订：可以新建一个规则，在该规则下选择1中创建的电源类，这样与电源相关的走线将遵守新规则，不必一条条改粗点了。 也可以选择其他类型，比如单个网络，比如某一整层的线宽规则等。 3.过孔规则：rountingvias 过孔直径 = [(2 x 孔径) ± 2]mil。如孔径要求12mil，则过孔直径为22-26mil. 4.电源集中的地方为了方便可以大面积铺铜，以达到增粗电源线的目的。 5.如何铺铜？选择普通划定铺铜区域，双击该区域在属性栏中修改网络名称、移除死铜等，在选定该区域，右键铺铜操作—重铺选定的区域。 6.元器件连线较短可以直接在top层连接，过长的线可以先打孔以便后续根据实际情况决定是否从其他层走线。 7.在PCB文件界面按下N，可以选择飞线的显示与隐藏。 8.按下F可以隐藏显示某一层。

八、最后的优化

1.布线调整使线与线之间的间距大致相同。 2.放置—多边形铺铜挖空。可以选择多边形区域，然后点击铺铜区域重新铺铜，选定的多边形区域的铜将被挖空。可以用来挖去尖岬铜皮。 3.按下L可以选择显示隐藏某几层。 4.丝印的调整：丝印不上阻焊，放置丝印缺失。丝印字宽/字高推荐：4/25 5/30 6/45 （mil）

5.LOGO导入脚本：

详情移步视频https://www.bilibili.com/video/BV16t411N7RD?p=34 在该视频第20分钟左右。

6.拼版：

详情：https://www.bilibili.com/video/BV16t411N7RD?p=37

九、生产文件的输出与板厂打样

1.装配图输出：文件—智能pdf 2.BOM表输出：在原理图或者PCB文件界面，点击‘报告’—‘Bill of Materials’–export。可以在columns中增减要打印的信息。 3.Gerber文件输出： （1）gerber文件：文件—制造输出—Gerber Files： 通用：一般选择英寸和2：4 层：绘制层—选择全部使用的。 镜像层—全部去掉。 钻孔图层：全都勾上。 光圈：默认。 （2）钻孔文件：文件—制造输出—NC Drill Files： （3）坐标文件：文件—装配输出—Generate pick place files： （4）IPC网表：文件—制造输出—Test point Report—IPC-D-356A：

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