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Altium Designer:從零開始的電路板制作攻略

2020-12-29 11:30:45 軟體設計

目錄

  • 創建專案
  • 原理圖的制作
    • 原理圖庫的運用
    • 元器件屬性的修改和網路標簽的使用
    • 如何自己設計元器件封裝
    • 制作原理圖會遇到的問題及解決方法
    • 完成原理圖后匯入PCB
  • PCB的制作
    • 元器件的布局
    • 規則的制定
    • 互動式布線
    • 打孔
    • 板子形狀的確定
    • 鋪銅的有效利用
    • PCB制作程序中可能會遇到的問題及解決方法

第一次寫博客,有不足之處還請大佬指出
演示Altium Designer版本為20.2.2,以STM32f103C8T6最小系統板為例

創建專案

在這里插入圖片描述
選擇本地目錄保存專案,自定義名稱,
創建完專案后,我們還需要創建相應的原理圖和pcb放入專案中
在這里插入圖片描述

注意,此時新建的檔案還沒有真正存在專案中,需要手動保存選擇專案位置保存

原理圖的制作

原理圖庫的運用

庫是畫原理圖必備的應用,Altium Designer自帶的庫中存有一定量的元器件封裝,可通過添加庫操作獲得本地下載的元器件封裝,方便取用,具體操作如下:
打開庫(Components)
在這里插入圖片描述
選擇安裝,找到封裝庫的位置,批量選擇后選擇“打開”在這里插入圖片描述
關閉視窗,庫就存好了

呼叫元器件庫的操作也很簡單,以取用STM32f103C8T6芯片為例:
先找到元器件對應的庫,然后在當中找到要使用的元器件
在這里插入圖片描述
單擊可看到該元器件的原理圖
注意!部分元器件由多部分組成,在呼叫時需要把把各個部分分別呼叫
在這里插入圖片描述
雙擊或直接拖動可以把元器件圖放入原理圖中

元器件屬性的修改和網路標簽的使用

我們從庫中得到的元器件是一個模板元器件,名稱、內容都需要我們自行更改
雙擊元器件打開屬性
Designator–元件號,用于在PCB板上辨認位置
Comment–注釋,指元器件的規格,呼叫的情況下不做更改
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網路標簽是PCB板制作程序中最重要的一環,決定了整個電路的導通,和功能實作
我們在中找到網路標簽,然后將標簽放置在引腳邊上(對于較短的引腳,可以用線將其延長),并對網路標簽重命名,用于為不同的電路創建網路,命名內容視實作的功能而定
在這里插入圖片描述

如何自己設計元器件封裝

匯入的庫總是存在一定的局限性,隨著做板子的經歷增加,總會需要匯入自己制作的元器件封裝,
封裝的元器件需要制作原理圖和對應的模型,3d的模型可以通過嘉立創商城或其他網站進行下載導用,而2d的模型則需要新建PCB元件庫,在庫中進行編輯,同理,元器件的原理圖也需要新建原理圖庫進行制作在這里插入圖片描述
制作pcb庫,首先要放置需要用到的焊盤,選擇并放置焊盤,對焊盤的大小和形狀進行定義,
之后對焊盤進行填充,此時需要注意焊盤和填充區域都要在Top Layer/Bottom Layer層進行編輯
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完成填充后,將多余的填充區域去除,在Top Overlay層用線勾出元器件形狀
然后在PCB Library中對該元器件進行重命名,同時,在庫中選擇Add,可以給元器件庫添加新的元器件在這里插入圖片描述
原理圖庫的制作也比較方便:選用矩形確定形狀,用引腳在合適的地方連接矩形,對引腳的屬性進行定義
Designator–元件號,用于和pcb庫中的模型對應
Name–引腳名,用于注明引腳的作用在這里插入圖片描述
原理圖庫和PCB庫完成后,我們還需要將他們聯系在一起:在原理圖庫下方的Editor中選擇Add Footprint,通過直接輸入名稱或者在庫路徑中找到PCB庫的位置,確定即可將原理圖庫和PCB庫聯系在一起
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完成上述操作后,我們就可以在庫中對自己封裝的元器件進行呼叫了
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制作原理圖會遇到的問題及解決方法

1.操作經驗少,制作速度慢,做出來效果差
解決方法:利用好快捷鍵和便捷工具列
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制作原理圖所需要用到的基本上都集成在這里了
右鍵上方的黑色區域選擇Customize—網路,可以自定義在原理圖使用的快捷鍵
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2.出現波浪紅線(報錯)
解決方法:問題在于元器件重名或者網路標簽缺失,排查同時出現波浪線的地方,對元器件名進行更改以及檢查網路標簽是否有缺失,進行補充
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以這個micro-USB區塊為例,在電阻處出現了波浪線,可發現是由上下兩個電阻重名引發的,修改電阻的名稱即可解決,
在正確繪制原理圖后,我們可以通過磁區塊放置以及用線(注意應用畫圖的線而不是連接元器件的線)分隔完善原理圖的布局
3.如何確認各個元器件采用哪種元器件封裝
選擇報告—Bill of Materials即可在Footprint列進行查看
如要修改,則需要在原理圖中選擇相應元器件在屬性中進行更改
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完成一系列操作后,一份原理圖就完成了
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完成原理圖后匯入PCB

完成了第一部分后,我們就要向第二部分發起進攻了,保存完成的原理圖,確認之前創建的原理圖和PCB都保存在專案中之后,選擇設計—Update把原理圖轉化為PCB圖
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在彈出的界面中選擇驗證變更,無報錯后選擇執行變更(注意:若此步出現報錯,則可通過報錯內容檢查對應區塊出現的錯誤進行排除)
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成功執行變更后,就能得到這樣的效果
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PCB的制作

元器件的布局

終于到了制作PCB板的時候了,首先要做的是把元器件盡可能合理的布局在PCB板上,根據PCB板的用途而初步決定PCB板的大小,把網路標簽最多最復雜的芯片首先布局
在原理圖中框選一個區塊,可以在PCB圖中把這個區塊對應的元器件同時拖動,盡量把同一個區域的元器件放在一個位置,這樣可以大大降低之后布線的難度

由于我們最常用的是雙面板,我們可以通過屬性將元器件的層改為Bottom Layer來把元器件放到反面,更常用的,我們可以選擇一批要放到背面的元器件,選擇編輯—移動—翻轉選擇來改變元器件所在的層
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按shift多選元器件,右鍵對齊可以讓布局更加合理(也可通過更改坐標達到效果)
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通過雙擊在右側屬性中更改旋轉方向,也可通過設定中修改旋轉角度實作更精準的旋轉
同樣的,可以在Customize中給PCB制作程序設一系列快捷鍵方便操作,途徑同上,不再贅述

規則的制定

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此時我們發現拖進來的芯片各個焊盤之間出現大量綠點,這是違反規則的意思,所以我們需要通過制定規則來避免這一問題
打開設計—規則
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比較需要用到的是當中的Clearance(線間距)Width(線寬)
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根據打板廠家的要求更改規則,例如嘉立創的最小加工要求為雙面板線間距0.1mm以上,約5mil,故設成6mil就可以避免了
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可以看到在更改規則后,綠點就沒有了

互動式布線

在完成了布局后,應該會得到這樣的情況
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可以看到有眾多的白線連接著整塊PCB板的各處,這些白線其實就代表著各不相同的網路,而我們下一步要做的就是通過互動式布線(在便捷工具列中)將白線代替掉
在連執行緒序中,最好先隱藏網路線和地線,優先連接功能模塊,因為網路線和地線需要連的內容較長,放在最后可以降低連線難度
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點擊相應的網路即可隱藏,顯示方法相同

打孔

連線的程序就好比連連看,比較輕松有趣,但不同的是,當我們遇到兩條白線相交時,繞開并不是一個很好的選擇,更多時候我們會用到打孔把導線導到反面通過交叉區域
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此時,網路SWCLK的兩個焊盤的白線被已經連接完畢的其他網路阻擋了直連的路,我們在阻擋部分的兩端各放置一個過孔(便捷工具列),修改過孔的尺寸,一般設為外徑20mil,內徑10mil就可以了
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在下方層選擇中到Bottom Layer層,再用互動式布線,我們會發現,布出的線變成了藍色,這指把這部分的線布在了反面,用藍線連接兩端的過孔就完成了連線
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最后出來就是這樣的(可以通過數字鍵2,3切換視圖模式)
在這里插入圖片描述
可以發現我的板上還有個別白線還空著沒連,白線全部屬于GND網路,至于為什么會留下一部分我等下就會提到

板子形狀的確定

接下來要做的是確定PCB板的形狀
切換到Mechanicalcl 1層,用線(注意是畫圖用線不是互動式布線)圍出板子的形狀
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完成后,選擇設計—板子形狀—按照選擇物件定義,點確認就可以完成切割
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完成切割后的PCB板:
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鋪銅的有效利用

萬事具備,只欠鋪銅,是時候回收之前的伏筆了
鋪銅最大的作用在于降低地線阻抗,鋪銅的時候,我們可以設定鋪的銅的網路來讓銅區域和未連接的部分相連,達到自然導線的效果,
Top Layer層選擇鋪銅,框選覆寫需要補充網路的部分,也可直接全板覆寫,雙擊鋪銅的區域,在右側屬性中選擇Net為GND,或根據需要更改,在Bottom Layer層中重復相同的操作
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完成鋪銅后,我們就會發現,原本未連接的白線就沒有了,這個時候,我們的PCB板制作就大功告成了
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3d預覽(按3,按V—B可以翻轉)
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把完成的.pcb檔案保存,在嘉立創下單助手或其他打板途徑上傳pcb檔案,下單就可以得到屬于自己的PCB電路板啦
之后就是焊板子了

隨便匯入一個大佬的程式~
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PCB制作程序中可能會遇到的問題及解決方法

1.在鋪銅完更改網路后PCB板上出現了大片的綠點
解決方法:在更改完網路后在屬性上方點擊Repour
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2.無法確認自己是否把所有網路連接完畢
解決方法:
選擇報告—板資訊
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勾選最后一項Routing Information后確定
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此處若不為100%則代表白線未連接完,需去掉鋪的銅后對PCB板進行修改

3.得到的板子上不知道每個引腳對應什么
解決方法:為了更方便的焊板子以及日常使用,我們會通過添加絲印來標識需要的引腳
Top Overlay層/Bottom Overlay層上輸入文字即可進行標識
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祝大家PCB越畫越好看~

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