Altuim Designer 21学习笔记

一、创建工程

要完整绘制一套PCB，完整的工程文件主要包括以下内容：

原理图库：
原理图
PCB元件库
PCB
生产文件及其他

在电子设计阶段，我们暂时只需前4个文件用以绘制PCB，绘制完成之后才会进行生产文件的输出。
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。

注意：应在创建项目（.PrjPcb）的前提下新建那四个文件，不要直接新建。零散的文件无法进行交互，如绘制好的原理图可能就不能方便地用以绘制PCB。

二、原理图库

需要对应我们要绘制的原理图文件，创建我们需要的元件模型。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，主要由元件边框、管脚（包括管脚序号和管脚名称）、元件名称及元件说明组成，通过放置的管脚来建立电气连接关系。元件符号中的管脚序号是和电子元件实物的管脚一一对应的。在创建元件的时候，图形不一定和实物完全一样，但是对于管脚序号和名称，一定要严格按照元件规格书中的说明一一对应好。
6. 管脚放置：点击TAB键或者双击放置好的管脚，可以在右边弹出属性栏，更改其属性。如管脚号、长度、类型等等；
7. 管脚排列可以用"A"键调出属性栏，用以一列管脚的左对齐、右对齐、垂直间距调整等；
8. 左键点住模型，空格可以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，要注意管脚顺序与名称等。名称在Name中的position可以更改横着或者竖着。如果名称有上划杠，在输入管脚名称时使用“\E\”这种形式，在E上面就会有一个横杠。
10. 绘制排针类原件，注意管脚号与名称是不同的。同时排针较多时，可以使用“编辑”->“阵列式粘贴”进行大量粘贴。
11. 绘制二极管类的元件时，放置多边形绘出图形，能绘出大致样子即可，能让别人知道是什么。
12. 要让两个部件对齐，先选中其中一个，再按住shift选中另一个，之后A调出选择对齐方式。
13. 粘贴时点按Y或者X键，可以将粘贴来的原件镜像翻转。
14. 选中目标按shift即可拖动鼠标完成复制粘贴。
15. 现成原理图的元件模型的调用：打开别人的原理图文件.SchDoc，点击“设计”->“生成原理图库”，默认确认后会生成一个原理图库文件.SchLib。你就可以在这里找到自己想要的元件模型（design item id那一栏），把它复制到自己的原理图库文件中去。
16. 原理图库模型如何放置到原理图中去：一般在原理图文件右下角点击panels，选中components，再选择自己刚才画好的那个原理图库文件或者系统默认的原理图库文件，将其中的元件直接拖到原理图中即可进行下一步绘制。

三、原理图绘制

根据给定的原理图文件或者自己搭建开发好的电路原理图之类的，经过将上一步所绘制的各个元件模型进行合理地放置和连接等操作，把各模块原理图完整的呈现为自己的原理图文件。

根据需要设置原理图纸大小：双击原理图边缘，在弹出的窗口中找到sheet size，可以修改大小，A3、A4等。为了方便对照着绘制，可以分屏。
在拖动的时候按下X可以进行镜像翻转。排针类地元件就可以实现左右对换了而无需重画。
注意原理图中分区域的时候用的是“放置”-“绘图工具”-“线”，是没有电气属性的线。但是在连接时要用的是wire，“放置”-“线”，是有电气属性的导线。
如果发现原理图元件模型出错了，比如管脚号之类的不符，可以在原理图库文件中将该元件更改。之后右键选择更新原理图即可。
网络标签：一些管脚的说明之类的（褐色的，如蓝牙的TX、RX，一些GPIO口名称，C0、C1之类的），在“放置”-“网络标签”中，默认为NetLabel，可以自己修改名称。
元器件标号的更改，可以按照抄板原理图上的一一对应修改，也可以统一修改。在“工具”-“标注”-“原理图标注”（快捷键TAA）中对designator进行索引标注。
编译原理图共工程，出现has only one pin这种错误，是有关网络标号的错误。链接中说的其实已经非常明白了，就是网络标号只有一个，而引起的错误。正常情况，网络直接都是点对点，至少要两个起步的，但是现在只有一个出头，没有另一个端，自然会出现这个错误。解决办法是确认是否只有这一个网络标号，如果确认没问题可以忽略该错误，或者在出现问题的网络标号的一端挂上“通用NO ERC标号”（一个红叉，表示无电气连接），在“放置”-“指示”-“通用NO ERC标号”。

四、元件封装库

即创建每个元件的封装模型，需要对照元件的datasheet，注意尺寸。
每个封装一般有这么几个要点：
焊盘：元件焊点；
管脚号：元件管脚号码标识；
丝印：显示元件空间占位大小，防止制作完成后元件太挤；
阻焊：防止焊盘被覆盖绿油；
1号脚标识：或者是正负号标识，显示元件焊的时候的方位，防止焊反了。

根据元件datasheet上给出的规格尺寸来创建封装。焊盘建议用最大值。焊盘有通孔（Muli-layer）和表贴（Top-layer）,各个层有不同的颜色，也有不同的用处。

顶层信号层(Top Layer)：
也称元件层，主要用来放置元器件，对于双层板和多层板可以用来布线。

中间信号层(Mid Layer)：
最多可有30层，在多层板中用于布信号线。

底层信号层(Bottom Layer)：
也称焊接层，主要用于布线及焊接，有时也可放置元器件。

顶部丝印层(Top Overlayer)：
用于标注元器件的投影轮廓、元器件的标号、标称值或型号及各种注释字符。

底部丝印层(Bottom Overlayer)：
与顶部丝印层作用相同，如果各种标注在顶部丝印层都含有，那么在底部丝印层就不需要了。

内部电源层(Internal Plane)：通常称为内电层，包括供电电源层、参考电源层和地平面信号层。内部电源层为负片形式输出。

机械层(Mechanical Layer)：
机械层是定义整个PCB板的外观的，它一般用于设置电路板的外形尺寸，数据标记，对齐标记，装配说明以及其它的机械信息。

阻焊层(Solder Mask-焊接面)：
有顶部阻焊层(Top solder Mask)和底部阻焊层(Bottom Solder Mask)两层，是Protel PCB对应于电路板文件中的焊盘和过孔数据自动生成的板层，主要用于铺设阻焊漆。本板层采用负片输出，所以板层上显示的焊盘和过孔部分代表电路板上不铺阻焊漆的区域，也就是可以进行焊接的部分。因为它是负片输出，所以实际上有SolderMask的部分实际效果并不上绿油，而是镀锡，呈银白色！在焊盘以外的各部位涂覆一层涂料，如防焊漆，用于阻止这些部位上锡。阻焊层用于在设计过程中匹配焊盘，是自动产生的。阻焊盘就是solder mask，是指板子上要上绿油的部分。实际上这阻焊层使用的是负片输出，所以在阻焊层的形状映射到板子上以后，并不是上了绿油阻焊，反而是露出了铜皮。通常为了增大铜皮的厚度，采用阻焊层上划线去绿油，然后加锡达到增加铜线厚度的效果。

锡膏层(Past Mask-面焊面)：有顶部锡膏层(Top Past Mask)和底部锡膏层(Bottom Past
Mask)两层，它就是指我们可以看到的露在外面的铜铂，（比如我们在顶层布线层画了一根导线，这根导线我们在PCB上所看到的只是一根线而已，它是被整个绿油盖住的，但是我们在这根线的位置上的Top Paste层上画一个方形，或一个点，所打出来的板上这个方形和这个点就没有绿油了，而是铜铂。它和阻焊层的作用相似，不同的是在机器焊接时对应的表面粘贴式元件的焊盘。

禁止布线层(Keep Out Layer)：
用于绘制印制板外边界及定位孔等镂空部分，也就是说我们先定义了禁止布线层后，我们在以后的布线过程中，所布的具有电气特性的线是不可能超出禁止布线层的边界。用于定义在电路板上能够有效放置元件和布线的区域。作用是绘制禁止布线区域，如果印制板中没有绘制机械层的情况下，印制板厂家的人会以此层来做为PCB外形来处理。如果KEEPOUT LAYER层和机械层都有的情况下，默认是以机械层为PCB外形，但印制板厂家的技术人员会自己去区分，但是区分不出来的情况下他们会默认以机械层当外形层。

多层(Multi Layer)：
通常与过孔或通孔焊盘设计组合出现，用于描述空洞的层特性。电路板上焊盘和穿透式过孔要穿透整个电路板，与不同的导电图形层建立电气连接关系，因此系统专门设置了一个抽象的层——多层。一般，焊盘与过孔都要设置在多层上，如果关闭此层，焊盘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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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.Footprint Not Found xxxxx：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.Unknown Pin:Pin xxx：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：