《Altium Designer 原理圖與PCB設計精講教程 第2版》課件 第14-16章 電路板布線、電路板進階優(yōu)化、電路板后期處理

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2第14章電路板布線14.1 自動布線14.2 選擇布線網(wǎng)絡14.3 刪除布線14.4 交互式布線14.5 多走線布線14.6 差分對布線14.7 ActiveRoute布線14.8 等長布線14.9 交互式長度調(diào)整14.10 調(diào)整蛇形線14.11 調(diào)整布線14.1 自動布線所謂的自動布線就是根據(jù)用戶設定的布線規(guī)則，利用布線算法，自動在各個元件間進行連線，實現(xiàn)元件之間的電氣連接關系，進而快速完成PCB的布線工作。14.1.1 布線相關的設計規(guī)則布線相關的設計規(guī)則很多，包括Width、Clearance、ShortCircuit、UnroutedNet、RoutingVias、RoutingLayers、SMDFanoutControl、RoutingPriority、RoutingCorners等。14.1.2 全局自動布線執(zhí)行菜單命令AutoRoute?All，打開SitusRoutingStrategies對話框，進行自動布線設置14.1.3 其它自動布線命令自動布線網(wǎng)絡(AutoRoute?NetClass)自動布線連接(AutoRoute?Connection，快捷鍵Ctrl)自動布線區(qū)域(AutoRoute?Area)自動布線Room(AutoRoute?Room)自動布線元件(AutoRoute?Component)自動布線元件類(AutoRoute?ComponentClass)自動布線被選中元件的連接線(AutoRoute?ConnectionsOnSelectedComponent)自動布線被選中元件之間的連接線(AutoRoute?ConnectionsBetweenSelectedComponent)添加子網(wǎng)絡跳線(AutoRoute?AddSubnetJumper)移除子網(wǎng)絡跳線(AutoRoute?RemoveSubnetJumper)扇出（Fanout）例14-1扇出根據(jù)焊盤間距選擇合適過孔大小以及走線寬度，定義相應的設計規(guī)則執(zhí)行BGA的扇出命令，設置相應的選項紅色圓點為BGA引腳，紅色短線為扇出的走線，綠色過孔連接GND層、粉色過孔連接3V3層、其余為扇出的其它過孔扇出后對那些不需要扇出的焊盤，可以刪除與其連接的導線和過孔。下右圖刪除了最外面2排焊盤扇出的過孔，因為可以直接從頂層走線在頂層的布線在底層的布線BGA8*8BGA16*1614.2選擇布線網(wǎng)絡1．選擇或高亮顯示網(wǎng)絡按下S+C選中位于兩個焊盤之間的完整走線（不包括焊盤）按下S+N選中該電氣對象所屬的整個網(wǎng)絡按下Ctrl+H,單擊任意電氣對象（走線、焊盤、矩形填充、覆銅等），將所有與之互連的銅箔都選中2．使用菜單命令或鼠標選擇多條走線（Track）執(zhí)行菜單命令Edit?Select?Touchbyline，然后用光標劃一條虛線，所有與該虛線接觸的走線段都被選中，執(zhí)行菜單命令Edit?Select?TouchbyRectangle，所有全部或者部分包含在矩形區(qū)域內(nèi)的對象都會被選中鼠標直接框選電氣對象3.選擇連接線（ConnectionLine）及其所在網(wǎng)絡4.選擇焊盤、過孔或走線段及它們所在的網(wǎng)絡14.3

刪除布線Ctrl+Z取消前一步布線操作選中布線（選擇走線的方法詳見14.2節(jié)），然后Del刪除菜單命令Route>>Un-Route(快捷鍵U+U)14.4

交互式布線交互式布線其實就是手工布線，也就是將屬于同一個網(wǎng)絡的焊盤、過孔用銅箔走線（Track）進行手工連接在開始交互式布線之前，需要制定好相應的設計規(guī)則，例如走線寬度、安全間距等。對于普通電路，可以直接使用系統(tǒng)提供的默認設計規(guī)則布線過程中的所有操作都必須遵守設計規(guī)則約束。如違反，則操作不會成功或者會顯示違規(guī)報警。默認情況下，違規(guī)部位呈現(xiàn)綠色1.基本布線操作執(zhí)行菜單命令Route?InteractiveRouting或者單擊Wiring工具欄上的按鈕或者按下快捷鍵P+T，光標變?yōu)槭中危M入交互式布線狀態(tài)。2.前瞻模式（Lookaheadmode）在此模式下，當未固定的走線部分包含轉(zhuǎn)角時，直接與光標相連的走線段為空心部分，其余走線段填充有交叉線.按下鍵1可以在前瞻和非前瞻模式之間進行切換。3.交互式布線快捷鍵按下Enter鍵或者單擊鼠標左鍵固定一段走線。按下ESC或者單擊鼠標右鍵終止當前走線。按下Backspace鍵刪除前一段走線的固定狀態(tài)，使其回到自由狀態(tài)。按下鍵7可以在不同的焊盤連接間進行循環(huán)切換。按下鍵9可以交換起點和終點焊盤。按下~或者Shift+F1，可以顯示布線操作相關的菜單及其快捷鍵。4.交互式布線中的拓撲連接在布線時，預拉線具有指示終點焊盤的作用。但實際上，手工布線時沒有必要連接到預拉線指示的焊盤，可以用銅箔走線連接屬于同一個網(wǎng)絡的任意兩個焊盤，而不用管這兩個焊盤之間是否有預拉線連接。下圖中焊盤A、B和C屬于同一個網(wǎng)絡，盡管A和C之間沒有預拉線，仍然可以用銅箔走線連接A和C，連接后系統(tǒng)自動更新拓撲連接，此時A和B之間的預拉線消失。5.轉(zhuǎn)角模式在交互式布線狀態(tài)下，按下Shift+空格鍵在走線的轉(zhuǎn)角模式間切換，按下空格鍵可以切換轉(zhuǎn)角的方向（1）45度：相鄰兩段走線的夾角為45度。（2）90/45witharc：帶弧度的90/45度轉(zhuǎn)角模式。（3）90度：相鄰兩段走線的夾角為90度。（4）90/90witharc：帶弧度的90/90度轉(zhuǎn)角模式。（5）Anyangle；任意角度轉(zhuǎn)角模式。6.沖突解決方案在交互式布線過程中，當走線在前進路徑上遇到電路板上其它對象（例如焊盤、走線、過孔等）阻擋時，就會產(chǎn)生沖突，AD17提供的沖突解決方案如下（圖示見后頁）：（1）WalkaroundObstacles（繞開障礙物）（2）PushObstacles（推擠障礙物）（3）HugandPushObstacles（緊貼并推擠）（4）Ignoreobstacles（忽略障礙物）（5）Stopatthefirstobstacles（在第一個障礙物處停止）（6）AutoRouteOnCurrentLayer（在當前層自動布線）（7）AutoRouteOnMultipleLayers（在多層自動布線）6.沖突解決方案（續(xù)）在布線過程中，按下Shift+R可以在這幾種沖突解決方案中進行切換。WalkaroundObstaclesPushObstaclesHugandPushObstaclesIgnoreobstaclesStopatthefirstobstaclesOriginalRoute7.布線時添加過孔在交互式布線狀態(tài)，在數(shù)字小鍵盤上按下“*”或者“+”鍵添加一個過孔并切換到下一個信號層。按下“-”鍵添加一個過孔并切換到上一個信號層。按下“/”鍵可以插入一個過孔，單擊鼠標左鍵固定過孔位置閉關返回交換時布線狀態(tài)，便于扇出操作。在交互式布線狀態(tài)按下2鍵可以添加一個過孔，但不切換信號層。對通孔焊盤布線時，按下L鍵可以直接切換到下一個信號板層進行布線，但不添加過孔。如果當前走線有任何已經(jīng)固定的走線段部分，該操作將失效。按下快捷鍵Shift+Ctrl+滾動鼠標滾輪，可以添加過孔并在信號層之間進行切換。8.改變走線寬度和過孔大小在交互式布線狀態(tài)，按下快捷鍵Shift+W，打開走線寬度選擇對話框。按下鍵3可以在最小、首選、最大和用戶選擇寬度之間進行切換。在布線過程中可以加入過孔，按下Shift+V打開交互式過孔尺寸對話框。按下鍵4可以在最小、首選、最大和用戶選擇過孔之間進行切換。使用交互式布線對話框修改布線選項在布線過程中，也可以按下Tab鍵打開當前網(wǎng)絡的交互式布線對話框。14.5

多走線布線操作步驟：選中多個焊盤執(zhí)行菜單命令Route?InteractiveMulti-Routing或者單擊Wiring工具欄上的按鈕，光標變?yōu)槭中?，移動光標到被選中的任何一個起點焊盤上，單擊鼠標左鍵后移動光標就可以從選中的多個焊盤同時拉出走線。在走線過程中，按下Tab鍵可以打開InteractiveRouting對話框，可以直接輸入BusSpacing（總線間距，即相鄰走線之間的距離），也可以按下B鍵減小BusSpacing，按下Shift+B增大BusSpacing，每次改變的長度為柵格大小。例14-214.6差分對布線差分信號系統(tǒng)是采用一對緊密耦合的線路傳輸信號的系統(tǒng)，一條線路傳送原信號，另一條傳送的是與原信號反相的信號。差分對信號是為了解決信號源和負載之間缺少良好的邏輯參考地連接而采用的方法，它對電子產(chǎn)品的干擾具有較好的抑制作用，同時能減小信號線對外產(chǎn)生的電磁干擾（ElectromagneticInterference，EMI）。 1.定義差分對（1）在原理圖中定義差分對，利用了差分對指示符DifferentialPairsDirective，見例14-3（2）在PCB面板的差分對編輯器中定義差分對： <1>通過差分對編輯器的Add按鈕創(chuàng)建，見例14-4。

<2>通過差分對編輯器的CreatefromNets按鈕創(chuàng)建，見例14-5。（I）（2）-<1>（2）-<2>2.定義差分對設計規(guī)則

涉及到的主要設計規(guī)則RoutingWidthDifferentialPairRoutingMatchedLengthRule3.差分對布線例14-614.7ActiveRoute布線ActiveRoute是一種自動化交互式布線工具，能夠?qū)Χ鄠€選中的網(wǎng)絡按照用戶定義的RouteGuide（布線向?qū)В┻M行布線例14-714.8等長布線高速電路板設計中為了實現(xiàn)正確的時序關系，需要同一類信號線具備相同的傳輸時延，等長布線技術可以用來滿足這樣的需求。AD提供的等長布線功能可以將信號網(wǎng)絡長度自動調(diào)整至指定的范圍。例14-814.9交互式長度調(diào)整允許用戶手動調(diào)整網(wǎng)絡走線的長度，相比自動調(diào)整而言，交互式調(diào)整更加靈活、可控性強。調(diào)整后期望達到的目標長度（targetlength）有三種來源：Manual（手動），見例14-9現(xiàn)有網(wǎng)絡長度，見例14-10設計規(guī)則，見例14-11選擇好目標長度來源后，利用鼠標即可調(diào)整選中網(wǎng)絡的長度，調(diào)整方式仍然是增加蛇形線。14.10調(diào)整蛇形線在等長布線和交互式長度調(diào)整中，都涉及到蛇形線的調(diào)整操作。利用快捷鍵實時調(diào)整蛇形線。調(diào)整已放置的蛇形線。刪除蛇形線。快捷鍵功能快捷鍵功能Spacebar在三種蛇形線模式之間進行切換1減少轉(zhuǎn)角斜切度,(英文逗號)按照設置的幅度增量遞減幅度2增加轉(zhuǎn)角斜切度.(英文點號)按照設置的幅度增量遞增幅度3按照設置的Gap增量遞減GapY切換蛇形線出線方向4按照設置的Gap增量遞增GapShift+G顯示/隱藏長度調(diào)整標尺Tab打開交互式長度調(diào)整對話框14.11

調(diào)整布線14.11.1

自動環(huán)路移除14.11.2

拖曳布線14.11.3

增加新的走線段14.11.4

鎖定已有布線14.11.5

延長多條走線14.11.6

復制走線14.11.1自動環(huán)路移除刪除舊走線時，可以先直接進行新的布線。當新舊走線形成環(huán)路時，舊走線會自動刪除。如下圖所示。14.11.2拖曳布線選中一段走線，移動光標到走線段上，當光標形狀變?yōu)樾螤顣r，拖動即可以平行移動該走線段，并保持與其它走線段的角度不變在拖曳走線過程中，如果遇到過孔或者焊盤，會越過它們繼續(xù)拖曳。如果當前沖突解決方案（Shift+R切換）為推擠障礙物，那么拖曳過程中會推開前進路徑上已有的布線，但會遵守安全間距等設計規(guī)則。14.11.3增加新的走線段移動光標到走線段的中心控點時，光標變?yōu)殡p向箭頭，此時拖動可以增加新的走線段。14.11.4

鎖定已有布線為了防止已有布線被推擠或被移動，可以鎖定走線段。雙擊要鎖定的一段走線，在打開的屬性話框中選中Lock復選框即可。如果要鎖定整個網(wǎng)絡的走線，按下Ctrl+H，選中要鎖定的網(wǎng)絡，然后按下F11打開PCBInspector面板，單擊面板上方的Alltypesofobjects，然后選擇DisplayOnly和Tracks，選中Locked復選框即可鎖定整個網(wǎng)絡的走線。14.11.5延長多條走線先選擇多條走線段，移動光標到其中一條走線段的端點，光標變?yōu)殡p向箭頭時，拖動即可從端點拉出新的走線，釋放鼠標左鍵，即可將延長的走線部分固定。此時這些走線段仍然處在選中狀態(tài)，移動光標到任意一條走線端點上，再次按下鼠標左鍵后可向不同的方向繼續(xù)延長走線，同時也可以按下Shift+R切換沖突解決方案。14.11.6復制走線在布線過程中，如果有些走線的形狀、長度是完全相同的，可以先繪制一條走線，然后采用復制的方法快速粘貼放好的走線，既省時又省力。例14-12AltiumDesigner

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2第15章

電路板進階優(yōu)化15.1 重新編號15.2 平面層分割15.3 布線密度圖15.4 補淚滴15.5覆銅15.1 重新編號重新編號（Re-Annotate）能夠?qū)CB上的元件封裝按照一定的排列規(guī)律重新進行編號，并把這種變更反映到原理圖，這樣從原理圖定位電路板上的元件就變得容易。使用菜單Tools?Re-Annotate來對PCB進行編號。例15-115.2 平面層分割下圖為Ground平面層的示意圖，可以看到在整片銅箔上分布著一些形狀大小不一的鉆孔。(1)A處對應與Ground平面層無連接關系的通孔式焊盤穿過平面層時產(chǎn)生的鉆孔。(2)B處對應與Ground平面層無連接的過孔穿過平面層時產(chǎn)生的鉆孔。(3)C處對應與Ground平面層具有連接關系的通孔式焊盤與平面層的連接樣式。(4)D處對應與Ground平面層具有連接關系的過孔與平面層的連接樣式。15.2 平面層分割（續(xù)）平面層通常連接一個網(wǎng)絡，例如GND或者VCC。但是也可以根據(jù)需要將平面層分成幾個部分，每個部分連接一個網(wǎng)絡，這就叫做平面層分割（SplitPlane）。平面層分割是通過在平面層上用直線畫出封閉區(qū)域?qū)崿F(xiàn)的例15-215.3 布線密度圖布線密度圖可以形象的反映電路板上不同區(qū)域的布線密集程度，幫助工程師改善布線。執(zhí)行菜單命令Tools?DensityMap[T,Y]，系統(tǒng)會在當前電路板上顯示布線密度圖。密度不同的部位用不同的顏色表示。紅色表示高密度，黃色表示中密度，綠色表示低密度。15.4 補淚滴未補淚滴補淚滴是為了加寬導線和焊盤的連接面積，這樣的好處是焊盤不容易起皮，另外可以防止在鉆孔過程中由于振動造成的導線和焊盤之間的斷裂菜單命令Tools>>TearDrops圓弧形淚滴直線形淚滴15.5

覆銅覆銅（PolygonPour）是PCB設計中的一項重要操作，通常在元件布局和布線完成以后進行。覆銅本質(zhì)上是成片的銅箔，這些銅箔填充了電路板上沒有放置元件和走線的空白區(qū)域。覆銅可以連接網(wǎng)絡，通常是連接GND，當然也可以連接其它網(wǎng)絡。它就像普通走線一樣，可以傳遞電氣信號。15.5.1

放置覆銅覆銅通常放置在信號層，例如頂層和底層信號層，也可以放置在中間信號層。執(zhí)行菜單命令Place?PolygonPour[P,G]或者單擊Wiring工具欄上的按鈕，打開覆銅對話框覆銅有三種填充模式Solid(CopperRegions)：實心填充模式Hatched(Track/Arcs)：陰影填充模式None(OutlinesOnly)：無填充模式例15-315.5.2

編輯覆銅交互式編輯覆銅選中覆銅，拖動白色控點或者直接拖動覆銅通過對話框編輯覆銅雙擊覆銅，打開覆銅對話框通過PCB面板編輯覆銅在PCB面板中可以編輯覆銅中所包含的圖元15.5.3

刪除覆銅切換到覆銅所在的板層，然后在覆銅上方單擊鼠標左鍵選中覆銅，此時覆銅會呈現(xiàn)灰白色，按Del鍵，即可刪除覆銅。15.5.4

切除覆銅如果覆銅內(nèi)部有不需要覆銅的區(qū)域，可以把這塊區(qū)域從覆銅中切除（cutout)。切除區(qū)其實也是通過繪制的方法來定義的。菜單命令Place?PolygonPourCutout。例15-4。15.5.5

利用選中的對象生成覆銅使用Place>>PolygonPour只能放置多邊形覆銅，本節(jié)介紹的方法適合繪制形狀比較復雜的覆銅，例如由圓弧構成的區(qū)域例15-5生成恰好覆蓋電路板的覆銅例15-6生成不規(guī)則形狀的覆銅15.5.6

其它覆銅操作選中覆銅，單擊鼠標右鍵，在彈出菜單中選擇PolygonPourAction菜單項，其級聯(lián)菜單如圖所示，這些菜單命令包括：移動（move）覆銅收納（shelve）覆銅恢復（restore）覆銅重新（repour）覆銅切割（slice）覆銅Altium

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2第16章電路板后期處理16.1 尺寸標注16.2 測量命令16.3 DRC16.4

板層堆棧表16.53D視圖顯示16.6生成PCB報表16.7文件輸出與打印16.8PCB打樣16.1 尺寸標注為了方便PCB設計以及后期的制板工作，常常需要對PCB中各類對象的尺寸進行標注，以供參考。尺寸標注（Dimension）通常放置在絲印層或者機械層。AD17提供的尺寸標注工具通過Place?Dimensions子菜單訪問，也可以通過Utilities工具欄中的按鈕對應的尺寸標注子工具欄訪問。16.1.1 線性標注線性標注（LinearDimension）用來標注對象水平和垂直方向上的尺寸。交互式位置調(diào)整。編輯標注屬性。例16-1。16.1.2 角度標注角度標注（AngularDimension）用來標示夾角的度數(shù)。例16-2。16.1.3 半徑標注半徑標注（RadialDimension）用來測量圓或者圓弧的半徑。例16-3。16.1.4 引線標注引線標注（LeaderDimension）用來在PCB文檔上放置帶指示標志的文字信息。例16-4。16.1.5 數(shù)據(jù)線標注數(shù)據(jù)線標注（DatumDimension）用來標注一系列對象相對于某一個參考點的直線距離。例16-5。16.1.6 基準線標注基準線標注（BaselineDimension)）用于標注各測量直線與基準線之間的直線距離。例16-6。16.1.7 圓心標注圓心標注（CenterDimension）用來標示圓或者圓弧的中心。例16-7。16.1.8 線狀直徑標注線狀直徑標注（LinearDiameter）用來標示圓或者圓弧的直徑。例16-8。16.1.9 放射狀直徑標注放射狀直徑標注用來標注圓的直徑。例16-9。16.1.10 標準標注標準標注（StandardDimension）用來標注任意兩點之間的尺寸。例16-10。16.2 測量命令測量距離菜單命令Report?MeasureDistance[R,M]或者按下Ctrl+M。測量圖元邊界之間的距離菜單命令Report?MeasurePrimitives[R,P]。測量選中對象的長度首先選中一個或多個對象，然后執(zhí)行菜單命令Report?MeasureSelectedObjects[R,S]。16.3 DRCDRC（DesignRuleCheck，設計規(guī)則檢查）是AltiumDesigner提供的一項重要驗證工具。它可以自動發(fā)現(xiàn)PCB設計中違反設計規(guī)則的情況，并給出違規(guī)報告，從而確保設計的電路板滿足要求。因此，在完成PCB設計后，通常要進行DRC檢查。執(zhí)行菜單命令Tools?DesignRuleCheck，打開設計規(guī)則檢查對話框，設置DRC選項和進行檢查的設計規(guī)則。設計規(guī)則檢查類型OnlineDRCBatchDRC解決設計規(guī)則違規(guī)問題對檢查出的設計規(guī)則違規(guī)問題，有四種方法進行處理（1）通過消息面板雙擊違規(guī)消息，可以跳轉(zhuǎn)到編輯窗口違規(guī)處進行修改（2）通過編輯窗口系統(tǒng)默認會用醒目的綠色將違反設計規(guī)則的地方顯示在編輯窗口中，放大觀察會發(fā)現(xiàn)里面填充DRC符號標記。按下Shift+V可以查看違規(guī)細節(jié)（3）通過右鍵菜單在違規(guī)處單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇Violations（違規(guī)）級聯(lián)菜單

（4）通過PCBRules