高考工具

概览

本文详细介绍 Altium Designer 中的高级元件布局工具,重点讲解如何在 PCB 布局过程中更精确、更高效地移动和对齐元件。内容涵盖吸附行为、放置模式、智能对齐、栅格使用、快速查找和重新定位元件的方法、交互式放置命令、基于文件的布局更新、元件交换,以及帮助判断移动是否有助于优化布局的定位指引。如果您希望更自如地放置元件,并在复杂电路板中更快速地调整布局,本指南将帮助您了解可用的选项。请继续阅读,进一步优化您的元件布局工作流程。

- 了解吸附到中心、智能元件吸附、放置模式和对齐快捷键如何影响元件的移动与定位。
- 了解如何在高密度或复杂的 PCB 设计中,使用内置布局工具查找、移动、重新排序、排列、交换和重新定位元件。
- 了解如何借助栅格、贴片坐标文件和最优放置向量来指导元件布局,从而做出更合理的定位决策。
使用 AI 深入了解:

元件定位与放置选项

单击并按住元件以移动它时,如果启用了 Snap to Center 选项,则会以元件的参考点为抓取点。参考点是元件在 PCB 封装编辑器中创建时的 0,0 坐标。

Smart Component Snap 选项允许您覆盖这种吸附到中心的行为,改为吸附到最近的元件焊盘:只需在比元件参考点更靠近所需焊盘的位置单击并按住即可。当您需要将特定焊盘放在特定栅格点上时,这非常方便。但是,如果您正在处理小型表面贴装元件,此功能可能会适得其反,因为它会使您更难通过参考点“抓取”这些元件。

启用 Snap To Center 可始终以元件的参考点为抓取点。需要按特定焊盘对齐时,Smart Component Snap 很有帮助。
启用 Snap To Center 可始终以元件的参考点为抓取点。需要按特定焊盘对齐时,Smart Component Snap 很有帮助。

放置模式

放置过程中,您可以按 R 键循环切换元件放置模式。

  • Ignore 障碍物 – 常规放置行为。这些处理例程使用 3D 实体(如果存在)或铜箔及丝印图元来确定对象的间距。

  • Push 障碍物 – 待放置的元件会推开其他元件,以满足元件之间的间距要求。联合体中的元件可以被推开,且联合体中元件的位置可能会发生变化,但联合体不会解散。锁定的元件无法被推开。在此模式下,通过元件的选择边界框来识别元件。

  • Avoid 障碍物 – 放置过程中,将强制待放置的元件避开其他元件,以免违反间距要求。在此模式下,通过元件的选择边界框来识别元件。

设计空间底部的状态栏和平视显示会指示当前的放置模式。

使用 R 快捷键循环切换放置模式。请注意,元件 C7 已锁定,在推开障碍物模式下无法移动。

如果同时选中了其他对象(走线、焊盘、文本等),则无法对这种混合选择使用推开/避开障碍物功能。

智能元件对齐

智能元件放置功能可在拖动元件时实现动态对齐。当元件与相邻元件或相邻元件的焊盘对齐时,会出现绿色指示线。

在放置过程中使用快捷键,可以使用以下对齐选项:

  • 在放置元件时按住 Ctrl 键,可查看相对于附近元件边界的对齐线。

  • 在放置元件时按住 Shift 键,可查看基于附近元件焊盘的对齐线。

元件放置栅格

放置或移动元件时,如果元件下方当前的笛卡尔坐标栅格或极坐标栅格被定义为用于元件放置,元件就会吸附到该栅格。栅格使用方式(用途或应用)的定义,是通过 Properties 面板中 Grid Manager 区域内该栅格条目对应的  Comp 和 Non Comp  选项完成的。

要了解更多信息,请访问使用栅格与辅助线页面。

查找要放置的元件

如果您能直观地找到要在板上定位的元件,单击并按住即可移动它们。否则,在密集的设计中,目视查找特定元件可能非常耗时,此时可以使用 Choose Component 对话框移动设计空间中的特定元件:让光标跳转到该元件,或者将元件移动到当前光标位置。要访问此对话框,请从主菜单中选择 Edit » Move » Component 命令,然后在设计空间中远离元件的位置单击。

交互式放置命令

有多种半自动工具可用于调整 PCB 设计中的元件布局。除了标准的对象对齐命令外,还可以使用 Tools » Component Placement 菜单中的命令执行以下操作:

Arrange Within Room

此命令将分配给某个 Room 的元件排列在该 Room 内。

在 Room 内排列元件时,如果 Room 小于与其关联的元件组,元件将被放置在 Room 内和/或尽可能靠近 Room 的位置。然后,您可以根据需要调整 Room 的大小:在工作区中直接手动调整,或使用相应的 Room 包络命令。
Arrange Within Rectangle

此命令可让您将选定元件排列在指定的矩形区域内。

在矩形区域内排列元件时,如果定义的矩形小于元件组,则会调整矩形大小以容纳整个元件组。
Arrange Outside Board 此命令将选定元件排列在禁止布线边界之外,该边界通常为板框。

重新定位选定元件

Tools » Component Placement » Reposition Selected Components 命令用于按照选定顺序依次重新定位多个选定元件。

此命令可与交叉选择模式配合使用。启用交叉选择模式(Tools » Cross Select Mode),选择多个原理图元件,切换到 PCB 编辑器,然后运行此命令,即可按照在原理图中选定元件的顺序逐个重新定位。

使用贴片坐标文件定位元件

使用主菜单中的 Tools » Component Placement » Place From File 命令,可以根据贴片坐标文件中指定的位置来定位设计中的元件。如果您获得的关键布局信息以贴片坐标文件的形式提供,此功能尤为实用。您也可以使用之前从 Altium Designer 生成的贴片坐标文件,快速应用常用或首选的布局。

启动该命令后,将打开 Load File Name 对话框。使用此对话框浏览并打开与设计对应的贴片坐标文件。对于设计中已存在且列于贴片坐标文件中的元件,如果其当前位置与文件中列出的位置不同,其位置将更新为文件中指定的位置。

  • 对于不需要移动的元件,可以通过设置其 Locked 选项将其锁定。选中元件后,可通过 Properties面板执行此操作。

  • 元件必须已存在于设计空间中,且具有与贴片坐标文件中所列位号相对应的位号,才能执行移动。

  • 贴片坐标文件必须包含以下数据列:Center-X (Mid-X)、Center-Y (Mid-Y)、注释、位号、层和旋转角度(显示图像)。

  • 支持英制和公制单位(贴片坐标文件中会注明所用单位)。

  • 使用 Center-X (Mid-X) 和 Center-Y (Mid-Y) 坐标作为位置变更的参考,其他坐标将被忽略。

交换元件

您可以选择一对元件,轻松交换它们的位置。选中要交换的元件后,右键单击并选择 Component Actions » Swap Components,或从主菜单中选择 Tools » Component Placement » Swap Components 命令。

使用右键菜单轻松交换元件。

运行此命令时,如果未选中元件或选中的元件超过两个,系统会提示您先选择要交换的第一个元件,再选择第二个元件。元件交换后,您可以继续交换其他成对元件,也可以右键单击或按 Esc 退出交换模式。

无法交换已锁定的元件。

元件定位指引

在高级设置对话框中启用 PCB.ComponentDrag.ShowAverageHelper 选项后,即可使用此功能。

在设计空间中移动元件时,会显示一条绿色或红色的粗线,从元件内部的某一点延伸到电路板上的某个位置。这条线称为最佳布局向量,用于指示新位置相较于先前位置是更好(绿色)还是更差(红色)。

该向量具有两个不同的属性:建议的目标位置及其颜色。

为了确定向量两端的位置,此功能会根据连接线端点位置所定义的多边形计算其形心。这里涉及两个形心:一个由终止于正在移动的元件上的连接线端点定义(元件形心),另一个由这组连接线的另一端定义(目标位置形心)。

最佳布局向量绘制在这两个形心之间,元件端以圆点突出显示。由于它是一个相对指示器,因此当您首次单击以开始移动元件时,向量始终显示为绿色。在移动元件时,这两个形心会不断重新计算,因为连接线会自动重新优化,以维持适用于所移动元件的网络拓扑,因此可能会从一个焊盘移到另一个焊盘。由于这种网络重新优化,OPV 的目标端可能会随着元件的移动而跳动。如果两个形心相互远离,OPV 变长,它可能会变为红色。如果两个形心相互靠近,OPV 变短,它可能会变为绿色。

向量长度并非决定颜色的唯一条件,OPV 的颜色还受连接到所移动元件的连接线总长度的影响。如果移动元件导致连接线总长度增加,OPV 就会变为红色。反之,如果移动元件导致连接线总长度减少,它就会变为绿色。

尽管向量长度在增加,但由于连接线总长度在缩短,因此它仍保持绿色。旋转元件时,连接线长度增加,因此 OPV 变为红色。
尽管向量长度在增加,但由于连接线总长度在缩短,因此它仍保持绿色。旋转元件时,连接线长度增加,因此 OPV 变为红色。

请记住,OPV 是一种相对指引,每次放置元件后,新位置都会成为下次移动该元件时的计算起点。

从 Components 面板放置元件

虽然通常通过将设计变更导入 PCB 来放置元件(设计同步),但也可以从 Components 面板直接在 PCB 编辑器中放置元件。操作步骤如下:

  1. 打开 Components面板(View » Panels » Components 或 Place » Component)。

  2. 搜索所需元件,在列表中选中它,然后执行以下操作之一:

    • 右键单击,然后从上下文菜单中选择 Place <ComponentName>,或者

    • 双击选中的元件。元件将以浮动状态出现在设计空间中。将元件移至所需位置,然后单击以放置,或者

    • 在 Components 面板中单击并按住元件名称,然后将元件拖动到所需位置,单击以放置。这是一种“单次”放置方式,即只能放置所选元件的一个实例。其他方法允许放置多个实例。

放置元件之前,按 Tab 可编辑其属性。

PCB 元件封装(以及原理图元件)只能从已连接的工作区或可用库中放置。“available libraries'”一词 包括当前正在处理的项目中的库,或当前已安装在 Altium Designer 中的库。可以通过 Preferences 对话框中的 数据管理 - 基于文件的库页面,或通过可用的基于文件的库对话框来安装和移除库(单击 Components 面板中的  按钮,然后从下拉菜单中选择 File-based Libraries Preferences)。

支持跳线元件

跳线(也称为导线跨接线)允许您使用跳线元件替代布线,这通常是成功设计单面板的关键。Altium Designer 通过特殊的元件类型 Jumper 来支持使用跳线元件。

虽然您可以先将跳线封装直接放置到 PCB 上,但建议从原理图开始设计流程。要了解更多信息,请参阅使用跳线元件页面。

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