基于 Altium Designer 从原理图到 PCB 设计的指南

PCB是Printed Circuit Board的简称，采用电子印刷技术制造，负责为元器件提供电气连接。原理图是PCB设计必须坚持的唯一原则，根据原理图的复杂程度和PCB尺寸确定PCB的层数，以最终实现电路设计人员设定的相关功能。就层数而言，PCB可分为单层、双层、四层、六层和其他多层PCB类型。随着电子技术的发展，PCB在各个领域得到了广泛的应用，几乎种植在每一个电子设备中。

PCB设计软​​件种类繁多，各有优缺点，本文将Altium Designer应用于从原理图设计到PCB设计文件生成的整个过程。

设计过程

• 方案设计

在设计一款产品之前，需要进行方案设计，规划电路基本模块，绘制电路图，这些都可以人工完成。然后以一个简单的设计为例来说明PCB的设计过程。

• 电路原理图设计

一切都始于一个想法。然后是电路原理图，最后是PCB设计。原理图设计是PCB设计的基础，与PCB设计的效果密切相关，如果原理图出现问题，PCB就会出现一些错误。因此，首先要确定原理图设计的正确性和准确性。

• 原理图建立

1）。打开Altium Designer，进入主界面。

根据优先级，点击文件>>新建>>工程>>PCB工程，完成工程设置后保存该文件。工程文件建立的一大优势在于方便您管理包括原理图符号文件（.schlib）、PCB封装文件（.pcblib）、原理图文件（.SCH）和PCB文件（.PCB）在内的文件。都包含在工程文件中。原理图翻译和编辑后，在PCB中引入网表，使原理图和PCB被认为是关联的，文件之间可以进行交互操作。如果没有放在同一个工程文件中，PCB 和原理图会被认为是相互独立的，PCB 文件中不会自动引入原理图网表。如果没有工程文件，则必须在PCB中引导网表的过程中找到原理图的路径。某种程度上，建立工程档案更方便。

2）。原理图完全通过原理图符号之间的连接，所以首先要建立原理图符号。

在工程文件中，单击 File>>New>>Libraries>>Schematic Libraries 并保存。在原理图文件中，有序建立所需的原理图符号。在本文的电路中，开关、LED 和插座都包含在电路中，并且这些组件的符号已在 Altium Designer 中维护。但是，如果您想建立一个完全符合您的要求的设计，最好建立一个您自己的库。事实上，很少有工程师使用内置库。在建库的过程中，你需要找到相应的元器件规格，根据这些规格，你的设计才能确保引脚名称和标记的正确性，例如LED的阳极和阴极或晶体管的三个端子。

3）。 PCB封装建立。

单击文件>>新建>>库>>PCB库（.pcblib）并保存。 PCB 封装是否完善决定了 PCB 的可制造性。除了上面提到的阳极和阴极之间的匹配和示意图符号之外，还应该关注很多细节。例如，QFP封装需要非常注意，因为规格通常提供后视图，因此在PCB封装建立过程中必须通过成像。否则，建立的图书馆是相反的。元件焊盘和过孔尺寸也符合原则。元件过孔尺寸取决于元件管脚直径，而焊盘尺寸取决于过孔尺寸。

我们以 LED 封装为例，其中 LED 的直径为 3mm，引脚间距为 2.54mm，引脚直径为 0.6mm。 PCB Libraries界面中：

a.焊盘放置
①。焊盘过孔直径=元件引脚直径+0.3mm+0.9mm；
②.垫被设计成圆形。其直径=焊盘过孔直径0.9mm+1.2mm=2.1mm（一般是1面+1.2mm，2面+1.0mm）；
③.如果应用SMT，焊盘通常放置在顶层；
④．放置坐标：X（-1.27mm）和Y（0）；
⑤。 Pad定义为1个pin（Designator定义为1）；
⑥。第二个焊盘的放置方法相同，只是其放置坐标为 X (1.27mm) 和 Y (0)，焊盘设计为 2 引脚，代号定义为 2。

为了制造方便，在元件封装中原点设置为元件中心，这就是为什么上面提到的焊盘坐标分别为1.27和- 1.27.

b.丝印是在焊盘放置后立即绘制的。

c.保存并命名文件。

4）。当元件和PCB封装的原理图符号建立后，接下来就是原理图符号和PCB封装的连接。

PCB封装必须与元件属性中的原理图符号连接。原理图符号库和PCB封装库建立后，需要对相应的库进行编辑和翻译。同时Altium Designer会检查各个组件的信息，如果出现错误，会自动弹出提示窗口。

5）。示意图。

原理图符号和PCB封装建立后，开始绘制原理图。在项目文件中，单击文件>>新建>>原理图。

在原理图界面中，选择一张A4图纸（其实可以根据自己的项目选择合适的图纸）。然后，找到已建立的原理图符号，将其一一放入原理图界面。最后引脚应通过电连接线连接。

完成原理图后，可以自动检查设计中的错误。在原理图上，右键单击完成的原理图，在弹出的菜单中选择“编译文档***.Schdoc”。

• PCB飞架

在工程文件中，点击文件>>新建>>PCB>>保存。

1）。 PCB的图纸框架及其尺寸可根据系统结构进行设置。在机械 1 上，绘制 PCB 板框架。在本文的例子中，PCB的尺寸是62*55mm。

2）。引出元器件。原理图和网表中的元器件信息在PCB中引出。点击设计>>“更新PCB文档***.pcbDOC”>>“验证更改”和“执行更改”。

3）。设计规则设置。这部分设置了线宽、线间距、电源线和地线的线宽。

4）。布局。一个好的布局是成功的一半。您在布局中必须遵守的规则应包括：
a。应修复定位孔。
b．需要固定位置的组件应先固定，以免在移动其他组件时移动。
c．布局要以功能模块为基础，由大到小，由难到易。

5）。路由。布线是在PCB上放置线路和过孔以连接组件的过程：
a.交互式布线：点击Place>>Interactive Routing，光标变成十字形进行布线。
b．自动路由：点击自动路由>>全部>>全部路由。然后自动路由开始。

6）。添加泪珠和铜涂层有助于增强引线和焊盘之间或通孔之间的机械强度。

一般情况下，布线后应在 PCB 上进行大面积覆铜。一般情况下，接地线的连接采用覆铜，增加接地线的面积，有利于降低地线阻抗，使电源和信号传输稳定。

7）。刚果民主共和国。

单击工具>>设计规则检查。通过信息板，您可以查看错误报告列表，您可以根据该列表修改您的PCB设计，然后进行DRC直到没有错误发生。

PCB文件输出

• Gerber 文件：提供给PCB 制造商。
• 装配图：该文件作为操作手册提供给车间。
• 组件坐标：提供给车间用于自动安装到机器上。
• BOM：提供给采购部门和制造部门。
• 必要时提供其他格式的其他文件。

设计完成

至此，我们已经完成了从原理图到PCB文件输出的整个PCB设计。本文概述了此过程，您将在实践中发现更多细节。

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