最新印刷电路板设计05901精品课件.ppt
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1、教学目的及要求:教学目的及要求:l3.5 熟悉印刷电路板的熟悉印刷电路板的PCB设计设计l 3.5.1 了解了解PCB设计的规则设计的规则l 3.5.2 熟练掌握在熟练掌握在PCB中放置元件、修改封装,中放置元件、修改封装, 手动布线、自动布线手动布线、自动布线l3.6 熟练掌握验证用户的熟练掌握验证用户的PCB板设计板设计l教学重点:印刷电路板的教学重点:印刷电路板的PCB设计设计l教学难点:验证用户的教学难点:验证用户的PCB板设计板设计lAltium Designer的设计规则系统的一个强大功能是:的设计规则系统的一个强大功能是:同种类型可以定义多种规则,每个规则有不同的同种类型可以定义
2、多种规则,每个规则有不同的对象,每个规则目标的确切设置是由规则的范围对象,每个规则目标的确切设置是由规则的范围决定的,规则系统使用预定义优先级,来确定规决定的,规则系统使用预定义优先级,来确定规则适用的对象。则适用的对象。 l例如,设计者可以有对接地网络(例如,设计者可以有对接地网络(GND)的宽度)的宽度约束规则,也可以有一个对电源线约束规则,也可以有一个对电源线(+12V)的宽度约的宽度约束规则(这个规则忽略前一个规则),可能有一束规则(这个规则忽略前一个规则),可能有一个对整个板的宽度约束规则(这个规则忽略前两个对整个板的宽度约束规则(这个规则忽略前两个规则,即所有的导线除电源线和地线以
3、外都必个规则,即所有的导线除电源线和地线以外都必须是这个宽度),规则依优先级顺序显示。须是这个宽度),规则依优先级顺序显示。 现在设计者要为现在设计者要为+12V+12V和和GNDGND网络各添加一个新的宽度约束规网络各添加一个新的宽度约束规则,要添加新的宽度约束规则,完成以下步骤:则,要添加新的宽度约束规则,完成以下步骤:l(1)在)在Design Rules规则面板的规则面板的Width类被选择时,右击并选择类被选择时,右击并选择New Rule,一个新的名为,一个新的名为Width_1的规则出现;然后鼠标再右击并选择的规则出现;然后鼠标再右击并选择New Rule,一个新的名为,一个新的
4、名为Width_2的规则出现,如图的规则出现,如图3-19所示。所示。l 图图3-19 添加添加Width_1、Width_2线宽规则线宽规则l(2)在)在Design Rules面板单击新的名为面板单击新的名为Width_1的规则以修改其范围和的规则以修改其范围和约束,如图约束,如图3-20所示。所示。l(3)在名称()在名称(Name)栏键入)栏键入+12V,名称会在,名称会在Design Rules栏里自动更栏里自动更新。新。(4 4)在)在Where The First Object MatchesWhere The First Object Matches栏选择单选按钮栏选择单选按钮
5、NetNet,在选择,在选择框内单击向下的箭头,选择框内单击向下的箭头,选择+12V+12V,如图,如图3-203-20所示。所示。图图3-20 选择选择+12V网络网络l(5)在Constraints栏,单击旧约束文本(10mil)并键入新值,将最小线宽(Min Width)、首选线宽(Preferred Width)和最大线宽(Max Width)均改为18mil。注意必须在修改Min Width 值之前先设置Max Width宽度栏,如图3-21所示。图图3-21 修改线的宽度修改线的宽度l(6)用以上的方法)用以上的方法,在在Design Rules面板单击名为面板单击名为Width_
6、2的规则以修改的规则以修改其范围和约束。在名称栏键入其范围和约束。在名称栏键入GND;在;在Where The First Object Matches栏选择单选按钮栏选择单选按钮Net,在选择框内单击向下的箭头,选择,在选择框内单击向下的箭头,选择GND;将;将Min Width、Preferred Width和和 Max Width宽度改为宽度改为25mil。l注意导线的宽带由设计者自己决定,主要取决于设计者注意导线的宽带由设计者自己决定,主要取决于设计者PCB板的大小板的大小与元器件的疏密。与元器件的疏密。l(7)最后,单击最初的板子范围宽度规则名)最后,单击最初的板子范围宽度规则名Wi
7、dth,将,将Min Width、Preferred Width和和 Max Width宽度栏均设为宽度栏均设为12mil。l(8)单击图)单击图3-18的的 按钮按钮,弹出图弹出图3-22所示的优先级对话框,优所示的优先级对话框,优先级先级(Priority)列的数字越小,优先级越高。可以按列的数字越小,优先级越高。可以按“Decrease Priority”按钮减少选中对象的优先级,按按钮减少选中对象的优先级,按“Increase Priority”按钮增加选中对象按钮增加选中对象的优先级,图的优先级,图3-18所示的所示的GND的优先级最高,的优先级最高,Width的优先级最低,单的优先
8、级最低,单击击Close按钮,关闭按钮,关闭Edit Rule Priorities对话框,单击对话框,单击OK按钮,关闭按钮,关闭PCB Rules and Constraints Editor 对话框。对话框。当设计者用手工布线或使用自当设计者用手工布线或使用自动布线器时,动布线器时,GND导线为导线为25mil,+12V导线为导线为18mil,其余的导线,其余的导线均为均为12mil。图图3-22 线宽的优先级线宽的优先级3.5.23.5.2在在PCBPCB中放置元件中放置元件 l现在设计者可以放置元件了。现在设计者可以放置元件了。l1按快捷键按快捷键V、D将显示整个板子和所有元件。将显
9、示整个板子和所有元件。 l2现在放置连接器现在放置连接器Y1,将光标放在连接器轮廓的,将光标放在连接器轮廓的中部上方,按下鼠标左键不放。光标会变成一个中部上方,按下鼠标左键不放。光标会变成一个十字形状并跳到元件的参考点。十字形状并跳到元件的参考点。 l3不要松开鼠标左键,移动鼠标拖动元件。不要松开鼠标左键,移动鼠标拖动元件。 l4拖动连接时,按下拖动连接时,按下Space键将其旋转键将其旋转90,然,然后将其定位在板子的左边,如图后将其定位在板子的左边,如图3-23所示。所示。l5元件定位好后,松开鼠标元件定位好后,松开鼠标左键将其放下,注意元件的左键将其放下,注意元件的飞线将随着元件被拖动。
10、飞线将随着元件被拖动。 l6参照图参照图3-23所示放置其余所示放置其余的元件。当设计者拖动元件的元件。当设计者拖动元件时,如有必要,使用时,如有必要,使用Space键键来旋转元件,让该元件与其来旋转元件,让该元件与其它元件之间的飞线距离最短,它元件之间的飞线距离最短,这样飞线就如图这样飞线就如图3-23所示。所示。 l元器件文字可以用同样的方元器件文字可以用同样的方式来重新定位式来重新定位按下鼠标左按下鼠标左键不放来拖动文字,按键不放来拖动文字,按Space键旋转。键旋转。图图3-23 放置元件放置元件Altium DesignerAltium Designer具有强大的而灵活的放置工具,让
11、设计者具有强大的而灵活的放置工具,让设计者使用这些工具来保证四个电阻正确地对齐和间隔。使用这些工具来保证四个电阻正确地对齐和间隔。 l(1)按住)按住Shift键,分别单击键,分别单击4个电阻进行选择,或者拖拉选择框包围个电阻进行选择,或者拖拉选择框包围4个电阻。个电阻。l(2)光标放在被选择的任一个电阻上,变成带箭头的黑色十字光标,单击右)光标放在被选择的任一个电阻上,变成带箭头的黑色十字光标,单击右键并选择键并选择Align Align Bottom (如图(如图3-24所示)所示) ,那么四个电阻就会沿着它,那么四个电阻就会沿着它们的下边对齐;单击右键并选择们的下边对齐;单击右键并选择A
12、lign Distribute Horizontally (如图(如图3-24所所示),那么四个电阻就会水平等距离摆放好。示),那么四个电阻就会水平等距离摆放好。图图3-24 排列对齐元件排列对齐元件 l(3)如果设计者认为这)如果设计者认为这4个电阻偏左,也可以整个电阻偏左,也可以整体向右移动体向右移动l(4)在设计窗口的其它任何地方左击鼠标取消选)在设计窗口的其它任何地方左击鼠标取消选择所有的电阻,这四个电阻现在就对齐了并且等择所有的电阻,这四个电阻现在就对齐了并且等间距。间距。 l(5)把)把PCB板边框以外的板边框以外的“Multivibrator”Room块块删除,如图删除,如图3-
13、23所示,选中要删除的块,按所示,选中要删除的块,按Delete键即可。键即可。3.5.33.5.3修改封装修改封装 l现在已经将封装都定位好了,但电容的封装尺寸太大,需现在已经将封装都定位好了,但电容的封装尺寸太大,需要改作更小尺寸的封装。要改作更小尺寸的封装。 l1首先设计者要找到一个新的封装。单击首先设计者要找到一个新的封装。单击Libraries面板,面板,从库列表中选择从库列表中选择Miscellaneous Deivices.IntLibFootprint View,设计者要的是一个小一些的设计者要的是一个小一些的radial类型的封装,因此在过类型的封装,因此在过滤器栏键入滤器栏
14、键入rad,单击封装名就会看见与这名字相联系的,单击封装名就会看见与这名字相联系的封装,其中封装封装,其中封装RAD-0.1就是设计者需要的,如图就是设计者需要的,如图3-25所示。所示。 l2在在PCB板上双击电容板上双击电容C1,弹出,弹出Component C1对话框对话框,在在Footprint 栏将栏将Name处改为处改为RAD-0.1或者单击或者单击Name处的如图处的如图3-26所示,弹出所示,弹出Browse Libraries对话框如图对话框如图3-27所示,选择所示,选择RAD-0.1,按按OK按钮即可。按钮即可。l图图3-25 显示元件的封装显示元件的封装 图图3-26
15、Component C1对话框对话框l图图3-27 Browse Libraries对话框对话框 图图3-28 布好元件的布好元件的PCB板板l每个对象都定位放置好后,就可以开始布线了!每个对象都定位放置好后,就可以开始布线了! 3.5.43.5.4手动布线手动布线 l布线是在板上通过走线和过孔以连接元件的过程。布线是在板上通过走线和过孔以连接元件的过程。Altium Designer通过提供先进的交互式布线工具以及通过提供先进的交互式布线工具以及Situs拓扑自拓扑自动布线器来简化这项工作,只需轻触一个按钮就能对整个动布线器来简化这项工作,只需轻触一个按钮就能对整个板或其中的部分进行最优化布
16、线。板或其中的部分进行最优化布线。l自动布线器提供了一种简单而有效的布线方式。但在有的自动布线器提供了一种简单而有效的布线方式。但在有的情况下,设计者将需要精确地控制排布的线,或者设计者情况下,设计者将需要精确地控制排布的线,或者设计者可能想享受一下手动布线的乐趣!在这些情况下可以手动可能想享受一下手动布线的乐趣!在这些情况下可以手动为部分或整块板布线。在这一节的例子中,将手动对单面为部分或整块板布线。在这一节的例子中,将手动对单面板进行布线,将所有线都放在板的底部。板进行布线,将所有线都放在板的底部。l在在PCB上的线是由一系列的直线段组成的。每一次改变方上的线是由一系列的直线段组成的。每一
17、次改变方向即是一条新线段的开始。此外,默认情况下,向即是一条新线段的开始。此外,默认情况下,Altium Designer会限制走线为纵向、横向或会限制走线为纵向、横向或45角的方向,让设角的方向,让设计者的设计更专业。这种限制可以进行设定,以满足设计计者的设计更专业。这种限制可以进行设定,以满足设计者的需要,但对于本例,将使用默认值。者的需要,但对于本例,将使用默认值。l1用快捷键用快捷键 L以显示以显示View Configurations对话框。在对话框。在Signal Layers区域中选择在区域中选择在 Bottom Layer旁边的旁边的Show选项,单击选项,单击 OK按钮,底层
18、标签就显示在设计窗口的底部了。在设计按钮,底层标签就显示在设计窗口的底部了。在设计窗口的底部单击窗口的底部单击Bottom Layer标签,使标签,使PCB板的底部处于激板的底部处于激活状态。活状态。l2在菜单中单击在菜单中单击Place Interactive Routing(快捷键:(快捷键:P,T)或者单击放置()或者单击放置(Placement)工具栏的按钮,光标变成)工具栏的按钮,光标变成十字形状,表示设计者处于导线放置模式。十字形状,表示设计者处于导线放置模式。l3检查文档工作区底部的层标签。如果检查文档工作区底部的层标签。如果Top Layer标签是标签是激活的,按数字键盘上的激
19、活的,按数字键盘上的“*”键,在不退出走线模式的情键,在不退出走线模式的情况下切换到底层。况下切换到底层。“*”键可用在信号层之间切换。键可用在信号层之间切换。l4将光标定位在排针将光标定位在排针Y1较低的焊盘(选中焊盘后,焊盘较低的焊盘(选中焊盘后,焊盘周围有一个小框围住)。左击鼠标或按周围有一个小框围住)。左击鼠标或按Enter按钮,以确定按钮,以确定线的起点。线的起点。l5将光标移向电阻将光标移向电阻R1底下的焊盘。注意:线段是如何跟随光底下的焊盘。注意:线段是如何跟随光标路径来在检查模式中显示的。状态栏显示的检查模式表明它标路径来在检查模式中显示的。状态栏显示的检查模式表明它们还没被放
20、置。如果设计者沿光标路径拉回,未连接线路也会们还没被放置。如果设计者沿光标路径拉回,未连接线路也会随之缩回。在这里,设计者有两种走线的选择。随之缩回。在这里,设计者有两种走线的选择。lCtrl十左击鼠标,使用十左击鼠标,使用AutoComplete功能,并立即完成布线功能,并立即完成布线(此技术可以直接使用在焊盘或连接线上)。起始和终止焊盘(此技术可以直接使用在焊盘或连接线上)。起始和终止焊盘必须在相同的层内布线才有效,同时还要求板上的任何的障碍必须在相同的层内布线才有效,同时还要求板上的任何的障碍不会妨碍不会妨碍AutoComplete的工作。对较大的板,的工作。对较大的板,AutoComp
21、lete路径可能并不总是有效的,这是因为走线路径是一段接一段地路径可能并不总是有效的,这是因为走线路径是一段接一段地绘制的,而从起始焊盘到终止焊盘的完整绘制有可能根本无法绘制的,而从起始焊盘到终止焊盘的完整绘制有可能根本无法完成。完成。l使用使用Enter键或左击鼠标来接线,设计者可以直接对目标键或左击鼠标来接线,设计者可以直接对目标R1的的引脚接线。在完成了一条网络的布线,右击或按引脚接线。在完成了一条网络的布线,右击或按ESC键表示设键表示设计者已完成了该条导线的放置。光标仍然是一个十字形状,表计者已完成了该条导线的放置。光标仍然是一个十字形状,表示设计者仍然处于导线放置模式,准备放置下一
22、条导线。用上示设计者仍然处于导线放置模式,准备放置下一条导线。用上述方法就可以布其它导线。要退出连线模式(十字形状)再按述方法就可以布其它导线。要退出连线模式(十字形状)再按鼠标右键或按鼠标右键或按ESC键。按键。按End键重画屏幕,这样设计者能清楚地键重画屏幕,这样设计者能清楚地看见已经布线的网络。看见已经布线的网络。l6未被放置的线用虚线表示,被放置的未被放置的线用虚线表示,被放置的线用实线表示。线用实线表示。l7使用上述任何一种方法,在板上的其使用上述任何一种方法,在板上的其他元器件之间布线。在布线过程中按他元器件之间布线。在布线过程中按Space键将线段起点模式切换到水平键将线段起点模
23、式切换到水平/450/垂直。垂直。l8如果认为某条导线连接得不合理,可如果认为某条导线连接得不合理,可以删除这条线:方法选中该条线,按以删除这条线:方法选中该条线,按Delete键来清除所选的线段,该线变成飞键来清除所选的线段,该线变成飞线。然后重新布这条线。线。然后重新布这条线。l9完成完成PCB上的所有连线后,如图上的所有连线后,如图3-29所示,右击或者按所示,右击或者按ESC键以退出放置模键以退出放置模式。式。l10保存设计(快捷键为保存设计(快捷键为F,S 或者或者CtrlS)。)。图3-29 完成手动布线的PCB板布线的时候请记住以下几点。布线的时候请记住以下几点。l单击或按单击或
24、按Enter键,来放置线到当前光标的位置。状态栏显示的检查模式代键,来放置线到当前光标的位置。状态栏显示的检查模式代表未被布置的线,已布置的线将以当前层的颜色显示为实体。表未被布置的线,已布置的线将以当前层的颜色显示为实体。l在任何时候使用在任何时候使用Ctrl键十单击来自动完成连线。起始和终止引脚必须在同一键十单击来自动完成连线。起始和终止引脚必须在同一层上,并且连线上没有障碍物。层上,并且连线上没有障碍物。l使用使用ShiftSpace来选择各种线的角度模式。角度模式包括:任意角度,来选择各种线的角度模式。角度模式包括:任意角度,450,弧度弧度450,900和弧度和弧度900。按。按Sp
25、ace键切换角度。键切换角度。l在任何时间按在任何时间按End键来刷新屏幕。键来刷新屏幕。l在任何时间使用在任何时间使用V,F键重新调整屏幕以适应所有的对象。键重新调整屏幕以适应所有的对象。l在任何时候按在任何时候按Page UP或或 Page Down键,以光标位置为核心,来缩放视图。键,以光标位置为核心,来缩放视图。使用鼠标滚轮向上边和下边平移。按住使用鼠标滚轮向上边和下边平移。按住Ctrl键,用鼠标滚轮来进行放大和缩小。键,用鼠标滚轮来进行放大和缩小。l当设计者完成布线并希望开始一个新的布线时,右击或按当设计者完成布线并希望开始一个新的布线时,右击或按ESC键。键。l为了防止连接了不应该
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