询问和解决设计违规问题

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Altium Essentials: PCB Design Rule Checks

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概览

本文介绍如何运用实用策略,让 Altium Designer 中的 PCB 设计规则检查更易于管理,包括分阶段减少和审查违规、了解设计空间中的违规标记方式,以及利用 PCB 规则与违规面板等内置工具快速定位、检查和解决问题。文章还将说明高亮显示、缩放、掩蔽、调暗以及违规豁免的工作方式,帮助您从冗长的 DRC 报告中准确找到需要处理的对象,减少困惑,更有把握地解决问题。继续阅读,了解如何将 DRC 结果转化为清晰、高效的改进步骤,让电路板设计更加规范。

- 如何分阶段开展 DRC,让违规审查更有条理,避免面对大量问题时无从下手。
- Altium Designer 如何显示违规,以及如何使用高亮显示和面板工具找到涉及的具体对象。
- 如何通过 PCB 规则与违规面板和设计空间检查、管理、清除或豁免已报告的违规。
使用 AI 深入了解:

通过细致周到地开展设计,并在设计过程中分阶段执行设计规则检查,在完成全部布线的电路板上运行最终的批量 DRC,可让设计向发布再迈进一步。 

对于 PCB 设计新手来说,DRC 报告可能令人望而生畏。让这一过程易于管理的秘诀在于制定策略。一种策略是在 Design Rule Checker 对话框中设置上限,限制报告的违规数量。另一种策略是分阶段运行 DRC,在 DRC 对话框中分组启用规则;第三种策略是从 PCB Rules and Violations 面板中单独运行选定的规则。随着经验的积累,您会形成自己偏好的各类设计规则检查方法。

DRC 系统支持两种方式来标记违反设计规则的对象:在对象上添加违规叠加标记,或在对象旁放置违规详细标记。 

例如,图中编号 1) 显示了一个违规详细标记,用于标记直径超过适用的 Routing Via Style 设计规则所允许的 0.9mm 的过孔。编号 2) 也是一个详细标记——从过孔到焊盘绘制的连线中间带有双斜杠,指示 Un-Routed Net的位置。编号 3) 既是标记 Clearance 违规(间距小于 0.2mm)的间距详细标记,也是标记涉及此违规的图元的违规叠加标记(绿色圆点)。4) 显示了同一视图缩小后的效果,请注意,在较低缩放级别下,违规叠加标记能够非常有效地帮助定位违规图元。

  • 运行 Tools » Reset Error Markers 命令可从设计空间中移除 DRC 错误标记。请注意,此操作仅移除错误标记;仍然必须分析并解决实际存在的设计规则违规。

  • 可以豁免特定的 DRC 违规,从而有效地抑制被认为不构成问题的违规,例如元件丝印与电路板边缘重叠的情况。被豁免的违规仍会被报告,并且可以浏览。有关更多信息,请参阅 选择性豁免 DRC 违规 页面。

浏览时高亮显示违规的功能

要有效解决设计违规,首先必须能够定位它。PCB 编辑器提供了多种浏览和查看设计违规的方法,包括:Messages 面板、PCB Rules and Violations 面板、DRC 报告,甚至可以在 Altium Designer 外部通过 Altium Web Viewer 查看项目时查看违规。

PCB 编辑器还提供了相关功能,可在您使用上述任一方法浏览时呈现并高亮显示违规。PCB 编辑器的底层是一个强大的查询引擎,并配有灵活的缩放和高亮显示功能。查询引擎可以快速筛选大量设计数据,准确返回您关注的对象。随后,可通过选择、缩放以及遮罩或调暗,在设计空间中高亮显示这些对象。 

当您单击某个违规条目时,PCB 编辑器会以违规对象为筛选范围进行筛选。主设计窗口中的视图将根据面板顶部高亮显示选项(Mask/Dim/Normal、Select、Zoom)的配置进行更新。如果启用了缩放,违规将显示在视图中央。详细了解遮罩和调暗,以及查询引擎和筛选系统。

使用 PCB Rules And Violations 面板查看规则违规,单击某个条目,即可按照面板顶部的设置高亮显示该违规。
使用 PCB Rules And Violations 面板查看规则违规,单击某个条目,即可按照面板顶部的设置高亮显示该违规。

  • 遮罩或调暗会使违规图元保持正常可见,而设计空间中的所有其他对象则会淡化显示。

  • 违规本身——更确切地说,是自定义违规图形——仅绘制在涉及规则违规的层上(即违规图元所在的层)。单击特定违规后,与该违规关联的层将成为设计空间中的活动层(前提是该层已启用显示)。

PCB 规则与违规面板

PCB Rules And Violations 面板专门用于管理设计规则以及检查电路板设计空间中的违规。该面板提供了一个集中位置,用于浏览和编辑规则、启动设计规则检查,以及在编辑器设计空间中查看各项违规。

PCB Rules And Violations 面板
PCB Rules And Violations 面板

PCB 规则与违规面板

打开面板

要显示 PCB Rules And Violations 面板:

  • 在 PCB 编辑器处于活动状态时,单击 Altium Designer 右下角的 Panels 按钮,然后选择 PCB Rules And Violations 条目,或

  • 从菜单中选择 View » Panels » PCB Rules And Violations 命令。

高亮显示控件

使用面板顶部的这些控件,可配置单击下方面板各区域中的条目时的响应方式:

  • Apply – 单击可将所选的高亮显示选项应用于面板中单击的项目。

  • Clear – 单击可清除面板中所单击项目的高亮显示选项。

  • Magnify – 单击可打开弹出窗口,用于控制高亮显示对象的缩放()。使用滑块可配置缩放级别。

  • Mask and Dim settings – 使用下拉列表选择高亮显示模式,即单击面板中的条目时对象的呈现方式。可选项包括: Normal, Mask、Dim. Dim 和 Mask 是显示过滤模式,在这些模式下,除关注的对象外,其他所有对象都会淡化显示,仅所选对象以正常显示强度显示。Dim 模式会应用过滤器,但仍允许编辑设计空间中的所有对象(请注意,淡化显示的对象会保留其颜色)。Mask 模式会过滤掉设计空间中的所有其他对象(淡化的对象以单色显示),仅允许编辑未被过滤的对象。遮罩和淡化级别可在 View Configuration 面板()中设置,了解有关遮罩和淡化设置的更多信息。

  • Select – 启用后,可选中在面板中单击的项目。

  • Zoom – 启用后,可缩放至在面板中单击的项目,缩放级别通过单击 Magnify 按钮来定义。

  • Clear Existing – 启用后,可清除设计空间中已应用的所有高亮显示。

Rule Classes section

面板的此部分列出了所有规则类别(已为其定义了一条或多条设计规则的规则类型)。在面板的此部分中:

  • 单击列表中的某个条目,可显示此电路板中已定义的该类型的所有规则()。紧接下方的 Rules 部分将列出当前定义的该类型的所有规则;如果其中任何规则存在违规情况,则会在 Violations 部分列出。 

  • 要仅对该规则类型的规则执行设计规则检查,请右键单击该规则类型,然后从上下文菜单中选择 Run DRC Rule Class()。该菜单还包含用于 Clear Violations for Rule Class 的命令。

Rules section

面板的此部分列出了为当前所选规则类别定义的各条设计规则。

  • 单击 Rules 列表中的某个条目,可根据面板顶部配置的高亮显示选项,在设计空间中高亮显示该规则所针对的所有对象()。

  • 双击某条规则可打开 Edit PCB Rule 对话框(),在其中可以查看和编辑该规则的匹配条件及约束。此对话框本质上是针对特定规则的 PCB Rules and Constraints Editor。

  • 要对该特定规则执行设计规则检查,请右键单击并从上下文菜单中选择 Run DRC Rule()。该菜单还包含用于 Clear Violations for Rule 的命令。

  • 每条规则都会显示其 Name、Priority、Scope、Attributes 和 Enabled 状态。 将光标悬停在规则属性区域上,会显示工具提示,详细说明该特定规则的属性()。

当设计包含一个或多个用户定义的规则集时,此部分会额外显示一个 Rule Set 列,用于指示列表中每条规则所属的规则集。

Violations section

面板的此部分详细列出了上次设计规则检查报告的各项规则违规。

  • 每项违规均提供了摘要;将光标悬停在违规项上,会显示包含更详细信息的工具提示()。

  • 单击列表中的某个条目,可根据面板顶部配置的高亮显示选项,高亮显示违规对象。

  • 双击列表中的某个条目,可高亮显示违规对象,同时打开 Violation Details 对话框。该对话框包含导致此违规的图元的详细信息。了解有关 Violations Details 对话框的更多信息。

  • 违规项的显示颜色由 View Configuration 面板的 Layers and Colors 选项卡中 System Colors 区域的设置决定()。

  • 右键单击某个条目可显示上下文菜单,您可以在其中选择 Waive Selected Violations。 

Waived Violations

面板的此部分详细列出了上次设计规则检查报告的各项已豁免规则违规。

  • 每项已豁免违规均提供了摘要;将光标悬停在违规项上,会显示包含更详细信息的工具提示。

  • 单击列表中的某个条目,可根据面板顶部配置的高亮显示选项,高亮显示与该已豁免违规相关的对象。

  • 双击列表中的某个条目,可高亮显示与该已豁免违规相关的对象,同时打开 Violation Details 对话框。该对话框包含导致此已豁免违规的图元的详细信息,还提供了一个字段,用于添加豁免此违规的原因说明()。了解有关 Violations Details 对话框的更多信息。

  • 已豁免违规的显示颜色由 View Configuration 面板的 Layers and Colors 选项卡中 System Colors 区域的设置决定()。

  • 右键单击某个条目可显示上下文菜单,您可以在其中选择 Unwaive Selected Violations。 

在设计空间中处理违规

您也可以直接在 PCB 设计空间中查看违规。将光标置于违规对象上,右键单击,然后从 Violations 子菜单中选择一个命令,如下方前两张幻灯片所示。或者,使用 Board Insight 面板(幻灯片 3)。

右键单击设计空间中的违规对象,可查看具体违反了哪些规则,然后选择某条特定规则以打开 Violations Details 对话框(如图所示),或者

选择 Show All Violations 以打开 Violation Details 对话框,其顶部会列出所有违规,如上图所示。

或者,将光标置于违规处时按下 Shift+V,以显示 Board Insight 面板,在其中可以查看各项违规并显示违规详情(属性)。

 

在设计空间中查看违规

检查违规对象 右键单击违规对象时,上下文菜单中会包含一个 Violations 子菜单。此子菜单为每条被违反的规则提供一个条目,同时还包含一个 Show All Violations 选项。
违规详情 选择 Violations 子菜单中的某个条目后,将打开 Violations Details 对话框。对话框顶部附近会显示被违反规则的详细信息。浅蓝色的规则名称是一个链接,单击它可打开 PCB Rules and Constraint Editor,以查看和编辑规则设置。对话框的下一部分详细列出了违规图元,其下方提供了用于豁免(选择忽略)此违规的选项。了解有关 Violations Details 对话框的更多信息。了解有关豁免违规的更多信息。
显示所有违规项 选择 Violations 子菜单中的最后一项以 Show All Violations。此命令也会打开 Violations Details 对话框,但这次其中会列出执行右键单击时光标下的所有违规项(如上方第二张幻灯片所示)。通过此列表,您可以查看每个违规项的详细信息。 了解有关 违规详情对话框的更多信息。
显示如何响应 从 Violations 子菜单中选择一项时,除了会打开 Violation Details 对话框外,视图还会缩放至对话框中列出的对象。此缩放级别是固定的。
其他对话框选项 默认行为是跳转并缩放至违规位置。如果使用 Show All Violations 命令打开对话框,并希望依次跳转至列出的各个违规项,则可以使用 Jump 按钮。“高亮显示”按钮会暂时调暗所有与该违规无关的对象;将对话框移至一侧,可以更清楚地查看此效果。
Board Insight panel 另一种方法是在 Board Insight 面板中查看违规项。将光标置于违规对象上时,按 Shift+V 可显示该面板,您可以在其中跳转至各个违规项、选择违规项,并在 Violation Details 对话框中查看其属性。单击设计空间中的任意位置即可关闭面板。请注意,如果按下快捷键时光标下没有违规项,按 Shift+V 不会显示该面板。
From the Messages panel 如果在批量 DRC 期间检测到违规,Messages 面板将自动打开。双击面板中的某个违规项,即可缩放至导致该违规的对象()。视图将缩放至违规对象并将其居中显示,但不会应用其他高亮效果(遮罩、调暗)。缩放级别可在 Preferences 对话框的 System – Navigation 页面中配置(),也可以通过单击 PCB Rules and Violations 面板顶部的 Magnify 按钮进行配置()。
From a DRC report

如果在 设计规则检查器对话框中启用了 Create Report File 选项,则运行批量 DRC 时检测到的违规项将列在生成的 Design Rule Verification Report 中。单击违规对象对应的超链接条目,即可直接交叉探测至设计空间中的该对象()。 视图将缩放至违规对象并将其居中显示,但不会应用其他高亮效果(遮罩、调暗)。缩放级别可在 Preferences 对话框的 System – Navigation 页面中配置()。 报告格式和打开选项可在 Preferences 对话框的 PCB Editor - Reports 页面中配置()。了解有关 DRC 报告的更多信息。

解读违规项

满屏的违规标记可能会让人望而却步。您可以通过分阶段管理检查过程来改善这种情况,例如等到元件布局和布线完成后,再进行制造规则检查。

DRC 系统同时支持二维和三维元件间距检查。

 间距检查使用 3D 模型的精确形状,因此允许模型相互嵌套。

要在二维中准确表示元件,请在 Courtyard 层上定义一个闭合形状。如果没有 Courtyard 形状,软件将使用包围所有图元的最小矩形。

左侧和中间的元件具有 Courtyard 层轮廓,右侧的元件没有,因此软件会使用包围其图元的最小矩形。

 

解读违规项的技巧

分阶段检查

一种好的做法是,仅启用与当前设计阶段相关的规则进行检查——如果正在放置元件,则启用布局规则并禁用所有其他规则;如果正在布线,则仅启用布线规则,依此类推。

使用以下位置的右键快捷菜单: Design Rule Checker对话框中开启或关闭规则检查。一个实用的功能是,右键菜单命令仅应用于当前可见的规则。如果在左侧选择某种规则类型,就可以快速关闭或开启该类型的所有规则()。

使用详细标记 违规详细标记的优势在于,它们能够反馈违规类型,并在可能的情况下提供违规详情。
了解元件碰撞

要了解元件碰撞为何被标记,首先需要了解 DRC 系统如何看待元件:

  • 基本方式是,DRC 系统将每个元件视为包围所有铜层和机械层上全部对象的最小矩形。位号和注释字符串会被忽略,但其他字符串不会。上方第 2 张和第 3 张幻灯片中右侧的元件,就是软件采用这种方式识别的示例。

  • 要在二维 DRC 中更准确地表示元件,请在 Courtyard 层上定义元件间距轮廓。具体方法是使用走线和圆弧创建一个闭合形状(不支持区域等其他对象类型)。软件会沿着该闭合形状的中心线描绘轮廓,将其用作 DRC 中的元件轮廓。上方第 2 张和第 3 张幻灯片中的左侧和中间元件演示了这种方式。当不存在 3D 模型,或启用了 Check clearance by component boundary 选项时,将使用此 Courtyard 层形状。

  • 如果存在 3D 模型,并且关闭了 Check clearance by component boundary 选项,则使用 3D 模型的精确形状。存在 3D 模型时,支持在全部三个维度上进行元件间距检查。

进一步了解元件间距设计规则。

选择性豁免 DRC 违规

软件支持选择性地豁免任何 DRC 违规。这样,您就可以有效地“抑制”被认为不构成问题的违规,而不必为处理该设计情况专门编写一条特殊(且可能很复杂)的设计规则。选择相应的规则类型后,PCB Rules and Violation 面板中会详细列出已豁免的违规。

已豁免违规的相关信息可通过 Waived Violation Info 对话框或 Violation Details 对话框输入。已豁免违规的相关信息可通过 Waived Violation Info 对话框或 Violation Details 对话框输入。

设计规则检查始终会检测所有违规;软件会记录您选择豁免的违规,并在执行设计规则检查后重新应用豁免状态。此外,尽管已豁免的违规不再作为错误消息显示在 Messages 面板中,但仍会在设计空间中以可视方式标记。

豁免 DRC 违规

豁免 DRC 违规

可通过以下方式豁免 DRC 违规:

  • 在 Messages 面板中选择所需的违规,单击右键,然后从右键菜单中选择 Waive Violation 命令()。

  • 在 PCB 规则和违规面板的 Violations 区域中选择所需的违规,单击右键,然后从右键菜单中选择 Waive Selected Violations 命令()。

  • 在 违规详情对话框中启用 Waive this violation 选项()。如前所述,在 PCB Rules and Violations 面板中双击某项违规,或直接在设计空间中查询某项违规时,便会显示该对话框。

存储哪些信息

对于每项已豁免的违规,软件会记录以下三项信息:

  • Created At – 违规被豁免的日期和时间。启用 Wave this violation 选项时,此字段会自动填充。

  • Author – 如果您已登录托管内容服务器,此字段会自动填入当前登录用户的名字和姓氏,且无法编辑。如果您当前未登录托管内容服务器,则此字段会填入此软件席位当前所用登录账户的名字和姓氏。在这种情况下,可以编辑此字段。

  • Reason – 使用此字段输入豁免该违规的原因(可选)。

  • 请注意,这些编辑将应用于所有选中的待豁免违规。

  • 设计规则检查针对的是基本图元对象,这意味着单个设计决策(例如将连接器放置在电路板边缘之外)可能导致多个对象违规。例如,如果连接器的元件丝印超出电路板边缘,可能会有多条丝印线被判定为违规。必须豁免所有这些线上的违规,才能解决这一设计情况。最有效的方法是在 PCB 规则和违规面板中将它们全部选中,然后一次性豁免。

处理已豁免的违规
  • 当设计中存在已豁免的违规时,它们会列在 PCB Rules and Violations 面板的下部区域()。

  • 单击某个已豁免的违规条目,即可跳转到设计空间中的该违规位置(前提是面板顶部的 Zoom 选项已启用)。双击该条目既可跳转到违规位置(前提是已启用 Zoom 选项),也可打开显示该违规的 Violation Details 对话框。

撤销违规豁免

可随时通过以下方式撤销违规的豁免状态:

  • 在 PCB Rules And Violations 面板的 Waived Violations 区域中右键单击该违规条目,然后从右键菜单中选择 Unwaive Selected Violations 命令。

  • 打开该已豁免违规的 Violation Details 对话框,并禁用 Waive this violation 选项。

撤销豁免后,该违规将从 PCB Rules And Violations 面板的 Waived Violations 区域中移除,并显示在 Violations 区域的列表中。

记录已豁免的违规

如果在 设计规则检查器对话框中启用了 Create Report File 选项,已豁免的违规将包含在报告的单独部分中()。进一步了解如何设置 DRC 报告。

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