设计电路板的10个简单步骤-Altium Designer

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如何设计PCB板并不容易，但是正确的pcb设计软件可以大有帮助。其他工程师花了一些时间来学习PCB设计的技巧，您可以从他们的经验中受益。如果您不熟悉PCB设计，但仍在学习有关在altiumDesigner®中设计定制电路板的知识，我们已经汇编了10个重要步骤，可用于为几乎任何应用创建现代PCB布局。
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从基本的印刷电路到复杂的非刚性PCB，任何工程设计都涉及很多内容。任何新的电子设备都将以框图和/或一组电子原理图开始。原理图完成并验证后，您可以按照以下步骤在Altium Designer中创建现代PCB布局。以下是PCB布局和设计步骤的完整列表：
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1.创建原理图
3 u6 x8 t5 l' X2 f' z- x2.创建空白的PCB布局
* p1 \* m5 U+ q% ^6 c3.原理图捕获：链接到您的PCB
% ]8 d/ z! f) \) O; y- n+ O4 L4.设计PCB叠层
5.定义设计规则和DFM要求
6.放置元件
7 }* ?1 |9 y. ?- `/ d/ q7.插入钻孔
% S/ S1 W% k( j, c- X) k; j* B9 k8.路线痕迹
% B' }2 {! w2 N0 `7 F2 [9.添加标签和标识符
10.生成设计文件
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如何分十步设计电路板

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设计电路板时，有时似乎到达最终设计将是一个漫长而艰巨的旅程。无论是微处理铜和焊料的基础知识，还是试图确保电路板最终都印刷完，或者遇到更具体的设计问题，例如通孔技术或带有通孔，焊盘和任意数量的布局的设计信号完整性问题，则需要确保您拥有正确的设计软件。

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如果您已经这样做了数十年，则不需要我告诉您了解设计软件对正确设计印制板的价值。如果没有从原​​理图捕获到布局的准确而可靠的集成，为布线和铜线布置走线或管理焊料所需的层会变得困难。

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. @# z* f- Y5 i, A尽管是一个深层次的计划，Altium Designer的用户体验对于新的和经验丰富的PCB设计人员的体验都是非常有益的。它提供了一个全新的设计环境，可在一个统一的印刷电路板布局环境中简化定制电路板的设计流程。  

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步骤1：创建原理图
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- d, A0 _$ l/ g/ D0 `无论是从模板生成设计，还是从头开始创建印刷电路板，最好都是从原理图开始。原理图与新设备的蓝图相似，因此了解原理图中显示的内容非常重要。首先，原理图向您显示以下内容：


) P" a: [2 V3 C6 ~2 a: }, e设计中使用了哪些组件

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组件如何连接在一起
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不同原理图中的组件组之间的关系
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; ~3 L: H9 D$ }' K" B上面的最后一点非常重要，因为复杂的设计可能会使用分层示意图。如果您采用分层方法进行设计并将不同的电路块放置在不同的原理图中，则可以在新板上加强重要的组织。您可以在OnTrack Podcast上从Carl Schattke了解更多关于精心设计的原理图的价值。
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Altium Designer中的原理图编辑器

原理图编辑器


Altium Designer中的原理图编辑器

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不仅电路互连容易定义和编辑，而且将原理图转换为电路板布局比直接在电路板上进行设计要容易得多。对于组件，Altium Designer具有广泛的零件库数据库。另外，您可以利用Altium Vault，它提供对数千个组件库的访问，并为您的项目管理和产品开发增加了灵活性。但是，您也可以设计自己的原理图符号并创建封装。或者，如果您想为您创建零件，请尝试Altium的EE Con​​cierge服务。
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3 t/ j3 l; R, F+ P1 v: b. \步骤2：创建空白PCB布局
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创建原理图后，您需要使用Altium Designer中的原理图捕获工具来开始创建PCB布局。首先，创建一个空白的印刷电路板文档，该文档将生成一个PcbDoc文件。这是通过Altium Designer的主菜单完成的，如下所示。

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在Altium中启动新的PCB项目

' E- N8 M! ]/ y4 e" \5 `5 B& p如果已经确定了电路板的印刷电路板形状，尺寸和叠层，则可以立即进行设置。如果您现在不想执行这些任务，请不要担心，您可以在以后更改电路板的形状，尺寸和层堆叠（请参阅下面的步骤4）。通过编译SchDoc，原理图信息可用于PcbDoc。编译过程包括验证设计并生成几个项目文档，使您可以在转移到PcbDoc之前检查并更正设计，如下所示。强烈建议您此时检查并更新用于创建PcbDoc信息的项目选项。
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转换为PCB的项目选项

  q- y# K& j; U& {5 c  i步骤3：原理图捕获：链接到PCB
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/ ~7 Z4 [9 _- s3 V5 r1 nAltium Designer中的所有工具都可以在一个统一的设计环境中使用，在该设计环境中，原理图，印刷电路板布局和BOM相互关联并且可以同时访问。其他程序会迫使您手动编译原理图数据，但是Altium Designer在创建设计时会自动为您完成此操作。要将SchDoc信息传输到新创建的PcbDoc，请单击设计»更新PCB {新PCB的文件名} .PcbDoc。将打开“工程变更单”（ECO）对话框，列出原理图中的所有组件和网络，类似于以下内容。


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工程变更单示例

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通过单击“验证更改”选项卡来验证更改（将SchDoc信息无误添加到项目中）。如果所有项目的状态均为绿色，则单击“执行更改”选项卡。要完成该过程，请关闭对话框。


步骤4：设计PCB叠层
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& x/ F% @5 f6 Z- D) g: y- _9 H) T当您将原理图信息传输到PcbDoc时，除了指定的电路板轮廓外，还会显示组件的封装。在放置组件之前，您应该使用“层堆叠管理器”定义PCB布局（即形状，层堆叠），如下所示。


如果您不熟悉印刷电路设计领域，尽管可以在Altium Designer中定义任意数量的层，但是大多数现代PCB设计概念都将从FR4上的4层板开始。您还可以利用材料堆叠库；这使您可以从印刷电路板的各种层压板和独特材料中进行选择。
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定义层堆栈

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如果您要进行高速/高频设计，则可以使用内置的阻抗分析器来确保电路板中的阻抗控制。阻抗曲线工具使用Simberian集成的电磁场求解器来定制迹线的几何形状，以达到目标阻抗值。
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定义用于高速PCB设计中的布线的阻抗曲线

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步骤5：定义设计规则和DFM要求

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. Z7 y. p: X) `* O8 P* iPCB设计规则类别的数量很多，您可能不需要为每个设计使用所有这些可用规则。您可以通过从下面的PCB规则和约束编辑器中的列表中右键单击有问题的规则来选择/取消选择单个规则。
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Altium Designer中的PCB规则和约束编辑器

您确实使用的规则，尤其是用于制造的规则，应符合PCB制造商设备的规格和公差。诸如阻抗控制设计和许多高速/高频设计之类的高级设计可能需要遵循非常具体的设计规则，以确保您的产品正常工作。始终检查您的组件数据表以了解这些设计规则。如有必要，您可以按照Altium Designer的设计规则向导的步骤创建新的设计规则。


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Altium Designer中的PCB设计规则向导

Altium Designer将像对待内置设计规则一样对待您的自定义设计规则。当您放置组件，过孔，钻孔和走线时，Altium Designer中的统一设计引擎将根据这些规则自动检查布局，并在出现违规时以视觉方式标记您。
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步骤6：放置组件


Altium Designer提供了很大的灵活性，并允许您快速将元件放置在电路板上。您可以自动排列组件，也可以手动放置它们。您还可以将这些选项一起使用，从而可以利用自动放置的速度，并确保按照良好的组件放置准则对电路板进行布局。最新版本的Altium Designer的一项附加高级功能是能够将组件成组排列。您可以在PCB布局中定义这些组，也可以使用“交叉选择模式”在原理图上定义组，该模式可从“工具”菜单访问。
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使用交叉选择模式放置元件

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, a3 {# j, j/ W8 b" F1 e3 D步骤7：插入钻孔
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. V1 a0 D1 }  ]& U在布线之前，最好先放置钻孔（安装和过孔）。如果您的设计很复杂，则可能需要在走线布线期间至少修改一些通孔位置。可以通过以下所示的“属性”对话框轻松完成此操作。

钻孔选项对话框

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您在此处的偏好应遵循PCB制造商的制造设计（DFM）规范。如果您已经将PCB DFM要求定义为设计规则（请参阅第5步），则当您在布局中放置过孔，钻孔，焊盘和走线时，Altium Designer将自动检查这些规则。

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- B- T* L. }7 W2 l( K2 R步骤8：路由跟踪
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2 E' p' h" v5 u5 ?& i一旦放置了组件和任何其他机械元件，就可以准备走线了。确保使用良好的布线指南，并利用Altium Designer工具简化该过程，例如通过布线突出显示网络和颜色编码，如下所示。
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通过路由进行颜色编码

Altium Designer包含许多重要工具，可帮助您简化布线体验并提高生产力。您将可以使用功能强大的自动布线器和自动交互式路由工具。这些工具将同时在多个网络上运行，从而使串联的大量走线变得容易。
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步骤9：添加标签和标识符
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  ~, L9 v) ~; {- q: F
9 A4 q) x: ^- i+ J7 @9 U通过验证电路板布局后，您就可以为电路板添加标签，标识符，标记，徽标或任何其他图像。对组件使用参考标识符是一个好主意，因为这将有助于PCB组装。另外，包括极性指示器，引脚1指示器和任何其他有助于识别组件及其方向的标签。对于徽标和图像，最好咨询您的PCB制造商，以确保您使用的是可读字体。
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& M" R% P2 L6 m9 p2 o( M, g+ Q7 N7 u% k

标签已添加到丝网印刷

7 f& V/ G$ ]  w, P% ~步骤10：生成设计文件


在创建制造商可交付成果之前，始终最好通过运行设计规则检查（DRC）来验证电路板布局。Altium Designer会在您布置组件和布线设计时自动执行此操作，但是手动运行另一个DRC不会造成任何伤害。如果董事会退房，那么您就可以准备发布制造商的交付品。

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电路板通过最终DRC后，您需要为制造商生成设计文件。设计文件应包括构建电路板所需的所有信息和数据；包括任何注释或特殊要求，以确保您的制造商清楚您的要求。对于大多数制造商来说，您将可以使用如下所示的Gerber文件集  ；但是，某些制造商更喜欢其他CAD文件格式。
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一组Gerber文件

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' w9 b4 k7 P, N通过执行上述步骤，创建全面设计的过程就像数到十一样容易。使用这样的系统方法可以确保在设计过程中对设计的所有方面都进行内在考虑，而无需最少地追溯您的步骤。

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& J7 U$ u! e+ k3 MAltium Designer  是一个高级PCB设计和开发包，可为您提供许多工具来简化原本艰巨的设计任务。但是，这里讨论的功能和功能只是从头开始提供您可用的内容。要探索这些选项和其他选项，请通过免费试用版自己测试程序。有关使用Altium Designer设计电路板的更多信息，请与Altium PCB设计专家联系。您也可以通过收听Altium Podcast继续学习。
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