PCB设计流程手把手带做：从原理图到打样，新人避坑实操指南

我亲自进行了 Altium Designer 22 版本的实际测试, 遭遇了封装无法匹配、规则报错以至于修改到手发软、导出文件被打样厂原路退回这样的情况, 新手只要依照步骤一环扣一环地操作, 便能够轻轻松松地避开这类常常出现的问题。

第一步 原理图绘制与元件封装绑定

软件被打开之后要先新建工程, 于Projects面板处右键选择「Add New to Project」→「Schematic」, 不要着急去画线。首部步骤是将你手中全部元件的Datasheet打开, 借助其对照检查封装。我曾有过吃亏的经历, 使用了一个默认的0805封装, 然而买回来的那款电阻却是0603的, 致使焊盘根本无法对上。

操作的路径是, 将Place选择之后再选择Part, 或者直接去按快捷键P加上P。在库里对元件名展开搜索, 选中之后再去点击Place。关键的一步在于, 对已经放置好的元件进行双击, 在Properties面板里去找到「Footprint」字段, 点击右侧的眼睛图标进入到封装管理器, 由手动来指定你自己实际当中要用的封装库文件。

【新手避坑】

常常出现的报错情况为, 放置之后PCB界面当中元件不显现或者显现为问号, 原因通常为封装库路径未曾被加载, 解决的办法是, 在软件左边侧面的Components面板那里, 点击右上角位置的齿轮图标, 进而进入到「File-based Libraries」并选择「Install」, 将你自身整理出来的封装库增添进去, 不要运用库里具有相同名称的替代品, 必须要手动去核对焊盘的间距以及丝印的尺寸。

第二步 网表导入与板框定义

在原理图画完这个行为达成并且经历了能够通过ERC电气规则检查的状况之后, 于Design菜单当中去选择「Update PCB Document」, 直接弹出窗口之后对Validate Changes进行点击, 紧接着再去点击Execute Changes。此处是比较容易出现Bug的地方, 要是你在原理图里的某个网络标号之上多打出了一个空格这个情况, 在导入之后那条网络将会直接呈现出断开的状态。

将板框定义这一操作需要在PCB文件里去完成, 首先要切换到Keep – Out Layer也就是禁止布线层, 接着使用工具中的Place→Line来绘制出一个闭合的矩形, 再选中这个刚绘制好的矩形, 然后依照快捷键D+S+D也就是Design→Board Shape→Define from selected objects来进行操作, 从而把板框切割出来, 并且自己习惯性这样操作, 在板框的长宽方面会留出2mm的余量, 打个比方说, 如果最终的板子尺寸是100x80mm, 那么画的时候会画成102x82mm。

【新手避坑】

通常出现的报错情况为, 导入之后元件四处乱窜飞得满处都是, 全部堆积在板框的外面。其缘由在于原理图当中未曾设置PCB布局原点, 又或者是板框的空间太过狭小。解决的办法是, 在PCB里先依照快捷键E+O+S操作, 将新原点设置到板框的左下角位置, 接着运行「Re-annotate」重新对元件进行编号, 最后执行「Arrange Components Inside Board Area」使其实现自动归位。

第三步 布局布线核心规则设置

开始布局时, 要先放置核心大件, 也就是电源芯片, 还有MCU以及连接器, 然后按照信号的流向来进行。我有着这样的习惯, 会把电源区域与模拟信号区域, 采用2mm宽的走线段, 从物理层面去隔开, 以此来避免数字噪声出现彼此耦合的情况。

至关重要的参数有着最优的推荐数值: 走线路径上的过孔之中, 外部直径是0.6毫米, 内部直径是0.3毫米。其缘由为这样的尺寸针对普通的双面板制作的工艺而言是最为友好的, 进行打样的厂不需要额外增加费用, 并且过孔的焊盘环绕宽度是充足的, 在焊接的时候不容易出现断裂的情况。

操作的路径是, 先是Design, 然后到Rules, 于Routing这个选项下的Width当中进行设置, 将最小的线宽设定为0.254毫米也就是10密耳, 把优选的线宽设为0.3毫米, 在Routing之下的Routing Via Style内, 再把过孔的外径设成0.6毫米, 内径设为0.3毫米。

两种实操方案对比：

方案A, 也就是手动布线, 每一条线都要自行去拉, 其具备着较高的灵活度, 适用于复杂信号的区域。

方案B, 也就是自动布线加上手动修线，先按下Ctrl+R弹出Autorouter, 待设置好规则后进行自动跑线, 之后再手动对时钟线以及电源线加以微调。

我的那个关于取舍的逻辑是这样的: 要是存在的情况是只有两层板, 并且其主频还低于50MHz, 那么就直接采用方案A进行人工拉线方式, 如此最稳。要是板子是四层板, 而且信号线数量超过200条, 那就先使用方案B跑底稿, 之后再逐段去检查高速信号, 以此来避免自动布线让差分对上出现乱绕的状况。

每当进行布线操作时, 会弹出「Un-Routed Net Constraint」这样的警告, 然而实际上所有的焊盘都已经连接了线路。之所以出现这种情况, 是因为在Rules当中设置了「All」网络必须要全部实现连通。但存在一些元件的管脚处于未连接电路而是悬空的状态。解决这个问题的流程是, 首先按照快捷键R + R调出报告, 查看「Un-Routed Nets」列表里到底是哪一个网络出现了报错情况。然后返回原理图去找到与之对应的管脚, 如果经过确认发现该管脚为空脚, 那么右键选择「No ERC」并打上叉形标记, 最后重新更新PCB就可以消除这个问题了。

最终返回真实逼仄之地: 此方法于单层板并不适用, 缘由在于单层板需大量运用跳线, 走线宽度以及间距规则全然不同。要是你的板子仅有20×20mm且元件数量少于10个, 径直抄录开源的Eagle文件, 手动粘贴飞线更为省事。