使用网格和辅助线

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Altium Essentials: PCB Configuration

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概览

本文介绍了 Altium Designer 的 PCB 编辑器中栅格和辅助线的工作原理,包括捕捉栅格如何控制对象放置、如何定义多个栅格并设置其优先级,以及捕捉辅助线如何帮助实现可视化对齐。文章还重点说明了公制和英制栅格各自适用的场景,并介绍了用于配置用户自定义笛卡尔栅格和极坐标栅格的栅格管理器工具,帮助您更精确地完成 PCB 布局。如果您希望更准确、更有把握地放置和对齐 PCB 对象,这篇实用指南值得一读。

- 了解捕捉栅格、局部栅格和捕捉辅助线如何帮助您更精确地放置和对齐 PCB 设计对象。
- 理解公制栅格与英制栅格的区别,以及现代 PCB 设计为何通常优先采用公制栅格。
- 了解 Altium Designer 支持哪些类型的自定义栅格,以及在 PCB 编辑器中的何处进行配置。
使用 AI 深入了解:

PCB 编辑器是一个基于网格的设计环境,设计对象放置在所谓的放置网格或捕捉网格上。可以定义多个捕捉网格,并可根据需要将其限定在指定区域内。捕捉网格具有优先级,当前位置可用的最高优先级网格会自动应用。捕捉网格还可以限定为仅适用于元件或非元件对象。

此外, 捕捉辅助线 可以自由放置,为对象对齐提供直观的视觉参考。

本页介绍如何在 PCB 文档中配置捕捉网格和捕捉辅助线。

除了捕捉网格和捕捉辅助线,PCB 编辑器还提供了多种附加捕捉功能,帮助您精确定位和对齐设计对象。这些功能统称为 Unified Cursor-Snap System。有关更多信息,请参阅 使用光标捕捉系统 页面。

英制网格还是公制网格?

传统上,网格的选择取决于元件引脚间距以及计划在电路板上采用的布线工艺,也就是走线需要多宽,以及走线之间需要多大的间距。基本思路是让走线宽度和间距尽可能大, 以降低制造成本并提高可靠性。当然,走线宽度和间距的最终选择取决于每个设计实际能够达到的条件,而这又取决于完成电路板布局布线所需的元件和走线密集程度。

随着时间的推移,元件及其引脚的尺寸大幅缩小,引脚间距也越来越小。元件尺寸和引脚间距已从以英制尺寸的通孔引脚为主,逐渐转变为更常见的公制尺寸的表面贴装引脚。如果您正在开始新的电路板设计,除非有充分的理由,例如设计一块用于现有英制产品的替换电路板,否则最好采用公制。为什么?因为较早的英制元件引脚较大,引脚之间有充足的空间。相比之下,小型表面贴装器件采用公制尺寸制造,需要很高的精度,才能确保制造、组装后的产品正常工作 且可靠。此外,PCB 编辑器可以轻松处理不在网格上的引脚布线,因此在公制电路板上使用英制元件并不麻烦。

用户可定义的网格

您可以为设计空间配置任意数量的用户自定义网格, 所有网格管理操作均在 属性面板的 Grid Manager 区域内完成(在设计空间中未选中任何设计对象时可访问)。使用其中的控件定义自定义局部网格,以更精确地放置设计对象,尤其是元件。

Properties 面板的 Grid Manager 区域是定义和管理电路板所用网格的控制中心。
Properties 面板的 Grid Manager 区域是定义和管理电路板所用网格的控制中心。

网格类型

软件支持创建两种自定义网格: Cartesian(传统的垂直/水平网格)和 Polar(圆形网格)。

  • Cartesian Grid — 使用 Add Cartesian Grid命令创建此类型的新网格(可通过  按钮访问,如前所述)。列表中将出现一个新的网格条目,其初始默认名称为 New Cartesian Grid。要编辑网格,请双击该条目, 或选中该条目后单击  按钮。随后将打开 Cartesian Grid Editor 对话框,其中提供了用于定义网格的选项。

    使用 Cartesian Grid Editor 对话框定义笛卡尔网格的示例,以及该网格在设计空间中的显示效果。使用 Cartesian Grid Editor 对话框定义笛卡尔网格的示例,以及该网格在设计空间中的显示效果。

  • Polar Grid - 使用 Add Polar Grid 命令创建此类型的新网格(该命令可通过  按钮访问,如前文所述)。列表中将出现一个新的网格条目,其初始默认名称为 New Polar Grid。要编辑网格,请双击该条目, 或选中该条目后单击  按钮。系统将打开 Polar Grid Editor 对话框,提供用于定义网格的选项。

    使用 Polar Grid Editor 对话框定义极坐标网格的示例, 以及该网格在设计空间中的显示效果。使用 Polar Grid Editor 对话框定义极坐标网格的示例, 以及该网格在设计空间中的显示效果。

要快速打开设计空间中已定义网格的相应编辑器,请将光标悬停在电路板上使用该网格的区域内 (启动命令前不要在设计空间中单击),然后按 Ctrl+G 快捷键,或者使用 G 快捷键,再从随后弹出的菜单中选择 Grid Properties 条目。

默认捕捉网格

电路板定义了一个默认捕捉网格,名为 Global Board Snap Grid。在电路板上未被专用局部网格覆盖的任何区域内,放置和移动对象时均使用此网格。 请注意,默认网格始终适用于整个设计空间 ,尽管它仅在板外形范围内显示。

全局电路板捕捉网格 — 用于电路板上未定义自定义局部网格的任何区域。全局电路板捕捉网格 — 用于电路板上未定义自定义局部网格的任何区域。

默认网格为笛卡尔坐标网格。可以修改网格的步长和/或显示方式,但不能重命名、禁用或删除该网格。

定义网格的用途

局部网格可用于多种场景:

  • 仅用于放置非元件对象。
  • 仅用于放置元件对象。
  • 用于放置非元件对象和元件对象。

栅格的使用方式(用途或应用)通过 属性面板的 Grid Manager 区域中与该栅格条目关联的 Comp 和 Non Comp 选项 进行定义,具体如下表所示:

  NON COMP = 未勾选 NON COMP = 已启用
COMP = Cleared 栅格不可见,但仍根据当前吸附行为设置 应用
COMP = Enabled 栅格可见,并应用于所有非元件对象操作 栅格仅在元件操作期间可见并生效

栅格可见,并应用于所有类型对象的操作使用 Comp 和 Non Comp  选项确定局部栅格的应用方式。栅格可见,并应用于所有类型对象的操作使用 Comp 和 Non Comp 选项确定局部栅格的应用方式。

  • 指定仅适用于元件的栅格时(禁用 Non Comp 选项,启用 Comp 选项),栅格仅在执行与元件相关的操作(例如移动元件)时显示。
  • 默认吸附栅格是否可见并不决定其是否生效,这由当前吸附栅格行为设置控制。

定义栅格显示

对于您定义的任何自定义栅格以及 Global Board Snap Grid,均提供了相应选项,用于控制栅格在设计空间中的显示方式。可以定义两个显示级别:

  • Fine - 精细显示栅格用于视图放大程度较高时。此级别的栅格标记直接遵循为栅格定义的步长。
  • Coarse - 可选的粗略显示栅格在缩小视图时生效。此级别的栅格标记基于所定义步长的指定倍数。

设计空间中显示精细和粗略显示栅格的笛卡尔栅格示例。左:精细栅格以点显示,粗略栅格以线显示。右:精细和粗略栅格均以线显示。设计空间中显示精细和粗略显示栅格的笛卡尔栅格示例。左:精细栅格以点显示,粗略栅格以线显示。右:精细和粗略栅格均以线显示。

各个栅格的显示颜色在相应栅格编辑器(笛卡尔栅格编辑器对话框 或 极坐标栅格编辑器对话框)中编辑栅格时定义。您也可以在 Properties 面板的 Grid Manager 区域中,快速为精细和粗略显示栅格指定同一种颜色。为此,单击该栅格对应的 Color 字段中的色块,然后从随后出现的调色板中选择所需颜色。
单击栅格编辑器中的 Reset to Default 链接,可将精细和粗略显示栅格的颜色重置为指定的默认颜色。默认颜色在 视图配置面板的 View Options 选项卡上的 General Settings 区域中定义。单击 Show Grid 选项右侧的色块,然后从出现的调色板中选择所需颜色。请注意,此默认颜色将同时用于精细和粗略显示栅格。另外,在此处更改颜色仅影响默认的 Global Board Snap Grid。现有自定义栅格将保留其已设置的显示颜色,只有使用 Reset to Default 链接时才会恢复为此新颜色。

嵌套与栅格优先级

您在 属性面板的 Grid Manager 区域中定义的局部栅格可以在电路板区域内自由叠加。通过相应地指定原点坐标,可以使栅格重叠,形成嵌套的栅格层次结构,以便在电路板布局过程中精细调整设计对象的放置位置。

栅格冲突——即设计对象应吸附到重叠栅格中的哪一个——通过优先级系统解决。您创建并定义的每个局部放置栅格都会获得一个以数字表示的优先级。默认情况下,每个新栅格都会获得最高优先级 1,所有现有栅格的优先级则相应降低。

Global Board Snap Grid 是一个例外。它是用于电路板上所有未被已定义的自定义栅格“覆盖”区域的默认栅格,因此其优先级设置为 50。这一优先级足够低,可确保它在所有已定义栅格中具有最低的“吸附优先级”。

在设计空间中,优先级通过绘制顺序来区分。优先级最高的栅格(优先级为 1)绘制在所有其他栅格的前方,其次是优先级为 2 的栅格,依此类推,直到默认的 Global Board Snap Grid,它绘制在所有其他自定义栅格的后方。

三个嵌套极坐标栅格的示例。黄色极坐标栅格的优先级最高,显示在最上层。红色极坐标栅格的优先级次之,显示在黄色栅格后方、浅蓝色栅格前方。默认栅格显示在所有这些栅格后方,因为所有自定义栅格的优先级都高于它。三个嵌套极坐标栅格的示例。黄色极坐标栅格的优先级最高,显示在最上层。红色极坐标栅格的优先级次之,显示在黄色栅格后方、浅蓝色栅格前方。默认栅格显示在所有这些栅格后方,因为所有自定义栅格的优先级都高于它。

Global Board Snap Grid 的优先级无法更改;它始终固定为 50。

禁用栅格

在放置或移动某个设计对象时,有时可能不需要某个栅格。此时无需删除栅格(因为之后可能还需要在电路板的同一区域或其他区域使用它),而是可以在设计空间中将其“隐藏”。只需在 属性面板的 Grid Manager 区域中禁用该栅格对应的 Comp 和 Non Comp 属性即可。

禁用局部栅格可将其隐藏,从而防止对象吸附到该栅格。在此嵌套栅格示例中,红色极坐标栅格已被禁用。由于栅格并未删除,您可以在需要时重新启用并使用它,而无需重新定义!禁用局部栅格可将其隐藏,从而防止对象吸附到该栅格。在此嵌套栅格示例中,红色极坐标栅格已被禁用。由于栅格并未删除,您可以在需要时重新启用并使用它,而无需重新定义!

默认的 Global Board Snap Grid 始终处于启用状态,因为当电路板某个区域未定义局部栅格时,将使用此默认栅格。不过,通过禁用 视图配置面板的 View Options 选项卡上 General Settings 区域中的 Show Grid 选项,可以隐藏它以及所有已定义的栅格。

删除栅格

要删除自定义网格,请在 Properties 面板的 Grid Manager 区域中选择对应条目, 然后点击  按钮。系统会要求您确认删除。点击 Yes 即可确认。

请记住,默认的 Global Board Snap Grid 无法删除。

捕捉辅助线

捕捉辅助线是手动放置的特殊对象,专门用于引导光标捕捉到特定轴线或点,以辅助放置对象或元件。它们也可作为整体布局或对齐的视觉参考。支持以下类型的捕捉辅助线:

  • Linear Guide - 线型辅助线,可以是水平线、垂直线或 +/- 45 度斜线。
  • Point Guide - 点型辅助标记,可更精细地控制对象放置。它实际上是在已定义网格范围内手动标记的热点。

您可以在设计空间中定义任意数量的捕捉辅助线。 用于放置和管理辅助线的控件位于 Properties 面板的 Guide Manager 区域中(当设计空间中未选中任何设计对象时可访问)。虽然可以使用此区域中的控件(通过  按钮)添加新的捕捉辅助线,但直接在设计空间中以可视方式添加它们(通过  按钮), 然后按需微调,会方便得多。

也可以使用 Place » Work Guides 子菜单中的命令放置捕捉辅助线。

捕捉辅助线的行为方式与捕捉网格相同。移动对象时,光标经过辅助线便会捕捉到该辅助线。

Properties 面板的 Guide Manager 区域是管理设计空间中可视化放置辅助线的控制中心。以下示例展示了可用于辅助对象放置的各种捕捉辅助线。Properties 面板的 Guide Manager 区域是管理设计空间中可视化放置辅助线的控制中心。以下示例展示了可用于辅助对象放置的各种捕捉辅助线。

在放置或移动等交互操作过程中,光标会在已放置的线型辅助线与已定义网格的交点处捕捉到该辅助线。使用线型辅助线时,拖动对象直到其“捕捉”到辅助线,即可快速对齐对象。对于点型辅助标记,当移动对象的热点靠近该标记时,热点便会“捕捉”到该标记。

将网格显示设置为 Dots 时,可以更容易地目视定位点型辅助标记。

禁用辅助线

在放置或移动某个特定设计对象时,可能会暂时不需要某条捕捉辅助线。此时不必删除它(因为 稍后可能还需要在电路板的同一区域或其他区域中再次使用它), 而是可以将其在设计空间中“隐藏”。要实现这一点,请在 Properties 面板的 Guide Manager 区域中禁用该辅助线对应的 Enabled 属性。

禁用捕捉辅助线可将其有效隐藏,从而防止对象捕捉到它。在此图中,+45 度和 -45 度辅助线已被禁用。由于这些辅助线并未被删除,因此您可以在需要时重新启用并使用它们, 而无需重新定义!禁用捕捉辅助线可将其有效隐藏,从而防止对象捕捉到它。在此图中,+45 度和 -45 度辅助线已被禁用。由于这些辅助线并未被删除,因此您可以在需要时重新启用并使用它们, 而无需重新定义!

删除辅助线

要删除捕捉辅助线,请在 Properties 面板的 Guide Manager 区域中选择对应条目, 然后 点击  按钮。系统会要求您确认删除。点击 Yes 即可确认。

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