PCB Layout三步搞定 小白也能轻松上手不翻车

本人实际测试了Altium Designer 22版本, 踩过了铺铜之后出现短路的坑, 踩过了差分线对不齐的坑, 踩过了规则设置报错的坑, 新手依照步骤一步步去操作, 便能够轻松躲开这类常见问题。

第一步 正确设置PCB板框和层叠结构

把软件打开之后, 暂且不要急着去画线条。去点击一下菜单当中的 Design 选项, 接着再去点击 Board Shape 选项, 随后又要点击 Define Board Shape 选项, 使用鼠标的左键按照顺序逐个去单击四个角, 从而画出矩形的板框。对于板框的尺寸, 我所习惯设定的是 100mm x 80mm, 这般的尺寸对于大多数的小项目而言都是能够满足使用需求的。然后, 用鼠标右键进行选择, 选中Board Shape, 接着点击Re-define Board Shape, 如此便能通过这一操作对边界线展开微调。

接下来对层叠进行设置, 进入Design → Layer Stack Manager, 其默认状态为两层板, 若是构建低频电路, 两层板是完全可行的, 然而要是从事高速信号或者对电源噪声敏感的项目, 那么建议增加至四层, 我个人给出的推荐值是, 顶层用于铺设信号线, 第二层用来构建完整地平面, 第三层用于铺设电源, 底层用于敷设不重要的低速信号, 地平面必须要保持完整, 切不可被过孔打断。

【新手需防入坑】不少新手于定义板框之际, 惯以鼠标随性拖拉, 致使板子尺寸呈现不对称之状。随后导出Gerber文件之时便会报错“Board outline not closed”；解决之法为, 绘制板框时紧握SHIFT加SPACE切换画线模式, 务使最后一条线达成闭合。另外, 层叠之中, 地平面那里, 不要去敷铜碎片, 不然的话, 信号回流的路径就会被切断, 进而产生严重的 EMI 问题。

第二步 快速规范摆放元器件和设置关键规则

布置元件是重中之重。首先, 要依照 T → C 或者直接借助快捷键 Ctrl + Shift + V 来开启原理图交叉选择模式。于原理图之中, 通过框选的方式选取所有元件, 接着切换至 PCB 界面, 此时元件会以高亮的状态呈现在光标之上。在这个时候, 切勿随意点击, 先依照 N → H 来隐藏飞线, 随后运用鼠标将元件拖动至板框内进行大致的分区: 把电源部分放置在左上角位置 , 将信号处理模块放置于中间区域 , 把接口部分安置在边缘地带。

在这之后要进行设置, 此设置是关于所谓的设计规则这儿可注意了。按照具体的操作指示, 按下D键紧跟着再按下R键, 通过这样的操作方式来打开规则编辑器。对于线宽, 将其值 fixedly 设置为0.25mm如此这般的设定, 而过孔外径所设定的值是0.6mm呢并且内径的值是0.3mm, 像这样的一种组合情况, 它能够在一定程度上实现保证承载1A左右电流这样的一种效果, 还具有一种作用就是不会使得加工厂产生嫌弃的这样一种情形。对于差分线, 要于 High Speed → Differential Pairs Routing 当中，将间隙设置成 0.2mm , 把线宽设定为 0.3mm , 将耦合长度把控在 50mm 以内。

【新手需规避的问题】新手极易出现的差错是, 规范设定完毕后未进行保存, 在开展布线操作时软件未给出报错提示, 而实际的线宽却紊乱地飘动。此外, 倘若差分线对之间的间距小于0.2毫米, 高速信号就容易产生串扰现象。解决的方式为, 每更改一回规则便按下Validate按钮, 进而查验是否存在冲突。倘若出现报错情况, 比如是“Clearance Constraint”这般的, 就表明存在某条规则, 其优先级存在冲突状况, 那么需将不需要的规则去除掉或者把优先级降低。

第三步 手动布线加铺铜 解决短路和报错

布线直接着手进行, 依照P→T进入交互式布线样式, 鼠标点击一个焊盘起始拉线, 双击便可完成。关键的信号线竭力做到短小、笔直, 不走过90度的角, 拐弯采用45度加圆弧的形式。电源线按照我的习惯走0.5mm宽以上, 地线能够宽则尽量宽。对于DDR这类高速总线, 确保同组等长, 长度误差把控在5mil以内。布线之际, 开启从 N 到 S 再到 A 的顺序, 以将所有飞线予以显示, 借机能够便利地看到尚未进行连接的信号。

在布线结束之后, 开始进行铺铜操作, 按下 P键进一步通过G键来选择铺铜方式, 随后绘制出一个多边形状的图案用以覆盖住整个板子。铺设完成之后, 按照Tools这个选项, 进入Polygon Pours这个子项, 再选择Pour All。随后进行刷新操作。

【新手需防】铺铜之后最为麻烦的便是短路情况, 其现象为, 两个属于不同网络的焊盘被铜皮连接到了一起, 然而在原理图当中却检查不出来。其核心原因在于, 铺铜之际没有将自动避让予以关闭, 或者间距相关规则设置得太过狭窄了。快速搞定的办法是这样, 首先, 要先依照 D 键按下之后再按 R 这种方式去查看 Clearance 规则, 得保证最小间距是在 0.2mm 之上才行, 之后再重新进行铺铜的操作。要是做完这些后依旧存在短路的情况, 那就使用 Tools 这个选项然后再点 DRC 来跑上一遍, 这样报错位于何处便会以高亮的形式显示出来, 接下来直接去更改线路或者把铜删掉就好了。

中低速电路设计里, 从两层板至四层板, 才可将以上所提及的方法加以适用。一旦面对高频射频板, 或者大电流电源板, 那么这套规则便不再能满足需求。有这样几种不适用的场景, 分别是六层以上的高密度互连板, 以及频率超过IGHz的射频电路。针对这些情况, 可采用的替代方案是, 建议选用更为专业的阻抗控制工具, 像Polar SI9000来计算微带线参数，并且要严格把控叠层厚度以及铜箔粗糙度。但日常小项目，这套步骤绝对够用，照着做基本一次成功。