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Altium Essentials: PCB Introduction

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概览

本文介绍如何在 Altium Designer 中通过板规划、2D 和真 3D 显示模式处理 PCB,帮助您将传统的基于层的编辑方式与成品电路板的实际形态联系起来。文章重点介绍 3D 功能的实用优势,包括间距检查、元器件可接近性的可视化、制造因素考量,以及与相关方进行更直观的沟通。同时,还将说明如何通过“视图配置”面板中的层可见性、颜色和显示选项,控制屏幕上呈现的内容。您还将清楚了解如何管理层可见性,以及如何使用层集加快常见视图操作。继续阅读,了解如何让 PCB 视图更好地满足您的需求,改进设计检查与展示方式。

- 了解板规划、2D 布局和 3D 布局模式之间的区别,以及各自的适用场景。
- 学习如何使用“视图配置”面板控制层、颜色、对象可见性及其他显示设置。
- 了解如何借助层可见性工具和层集,更快速、更轻松地浏览复杂的 PCB 设计。
使用 AI 深入了解:

过去,PCB 一直是在二维设计空间中进行布局的,通过颜色来表示 PCB 的各个层。然而,实际的 PCB 是一个三维物体,这就 要求 PCB 设计人员将屏幕上的多层二维表示在脑海中转换为三维表示。

3D 显卡及其配套软件技术的显著进步,使 Altium 能够开发出解决这一问题的方案,即 真正的三维 PCB 编辑。Altium Designer 的 3D 功能不仅仅用于可视化,还能让您:

  • 执行 3D 间距检查——根据需要,使元件彼此之间以及元件与外壳之间精确对齐。

  • 直观地定位连接器和其他需要在维修时接近的元件。

  • 在确认已考虑所有机械约束的基础上,更好地定义制造流程和装配顺序。

  • 使用更接近实物外观的图像,生成更详细的手工装配说明、用户手册和操作说明。

  • 尝试不同颜色的阻焊层,以打造更美观、与外壳及周围环境更协调的产品。

  • 向关键利益相关者展示更具体的最终产品形象,从而更容易获得他们的支持。

同一电路板区域的 2D 和 3D 视图。
同一电路板区域的 2D 和 3D 视图。

ECAD-MCAD CoDesign

对于受支持的 MCAD 软件包,还可以使用 CoDesigner(Altium 的 ECAD-MCAD 连接技术),在 MCAD 和 ECAD 之间直接传输电路板和元件。通过已连接的工作区(例如 Altium 365 工作区),CoDesigner 可以在您的 MCAD 软件与 Altium Designer 之间双向推送板形和已放置的元件。

进一步了解使用 Altium CoDesigner 进行直接 ECAD-MCAD 设计

显示模式

Altium Designer 支持以 2D 或 3D 方式显示和编辑电路板;这些方式称为 display modes。在 View 菜单中选择所需模式,或按 1、 2 或 3 快捷键直接切换到相应模式。

共有三种显示模式,各自具有不同的功能。

  • Board Planning Mode (快捷键 1)——用于定义板形,以及在刚柔结合设计中定位和配置分割线与弯折线。分割线用于将电路板划分为多个区域,随后可为每个区域分配不同的层叠。要进一步了解电路板区域、分割线和弯折线,请参阅定义层叠。

  • 2D Layout Mode(快捷键 2)——传统的 PCB 二维多层视图。Altium Designer 提供了一组称为电路板洞察系统的功能,帮助您管理电路板视图。

  • 3D Layout Mode(快捷键 3)——真正的 3D 设计。将 3D 显示模式与 3D 鼠标结合使用,即可查看和操控已加载的 3D 电路板,仿佛将其握在手中一样。要进一步了解如何控制 PCB 的 3D 视图,请参阅控制 3D 视图页面。

    3D Layout Mode 需要显卡支持 DirectX 9 或更高版本,以及 Shader Model 3 或更高版本。

同一电路板分别以电路板规划模式、2D 布局模式和 3D 布局模式显示。 同一电路板分别以电路板规划模式、2D 布局模式和 3D 布局模式显示。

视图配置面板

PCB 编辑器设计空间中当前显示的内容及其显示方式,都可以在 View Configuration 面板中进行配置。其中包括层的可见性和颜色、对象的可见性和透明度、遮蔽和暗化程度、当前的单层模式,以及其他多种设计空间显示功能,例如在焊盘、过孔和走线上显示网络名称。

除了访问面板的标准方式(通过设计空间右下角的 Panels 按钮或 View » Panels 菜单)之外,还可以使用 L 或 Ctrl+D 快捷键访问 View Configuration 面板(分别打开面板并显示 Layers & Colors 或 View Options 选项卡),也可以单击设计空间左下角“层集”控件上的色块()来访问该面板。

面板内容分为两个选项卡。单击面板顶部的选项卡,即可显示该选项卡中可用的选项:

  • Layers and Colors选项卡——包含用于控制可用层的可见性,添加、重命名或删除机械层,以及配置特殊系统显示功能(例如焊盘孔、原点标记和 DRC 错误)的颜色与可见性的选项。

    信号层和平面层在层叠管理器中添加、命名和删除。
  • View Options选项卡——包含用于选择、保存或加载层颜色/可见性配置,配置对象类型的可见性,控制遮蔽和暗化程度,以及配置其他显示相关选项的选项。

可用的选项取决于当前的布局模式(2D 或 3D)。

在 3D 布局模式下,View Configuration 面板中还提供 Section View 选项卡。使用此选项卡可配置 PCB 的剖视图—— 了解更多。

配置层的可见性

每个层都可以在 View Configuration 面板的 Layers & Colors 选项卡的 Layers 区域中设置为显示或隐藏。单击可见性图标(),即可切换显示或隐藏状态。

使用可见性图标管理层的可见性
使用可见性图标管理层的可见性

在适用的情况下,每个组也包含一个可见性图标。例如,在上图中:

  • 字符串 Component Layer Pairs (C) 左侧的可见性图标可切换 all 元件层的显示或隐藏状态。
  • 字符串 Top 左侧的可见性图标 用于切换 all top side 元件层的可见性。Bottom 侧的层也可以通过相同方式显示或隐藏。

层集

层集是一组具有名称的可见层。使用 View Configuration 面板的 Layers & Colors 选项卡中 Layers 区域内的 Layers Sets 下拉列表,可选择现有层集;显示内容将随之更新,仅显示该层集中已启用的层。

默认提供了多个层集:

  • All Layers – 选择此项可显示所有层。

  • Signal Layers – 选择此项可仅显示在层叠管理器中定义为 Signal 类型的层,以及 Die 和 Wire Bonding 层(如果存在)。

  • Plane Layers – 选择此项可仅显示在层叠管理器中定义为 Plane 类型的层。

  • NonSignal Layers – 选择此项可仅显示 Overlay、Paste、Solder 层以及 Other Layers(Drill Drawing、Drill Guide、Keep-Out Layer 和 Multi-Layer)。

  • Mechanical Layers – 选择此项可仅显示机械层和元件层对。

可以创建任意数量的用户自定义层集,也可以编辑当前选定的层集。

  • 要创建新的用户自定义层集,请根据需要在 Layers 区域中设置层的可见性,然后单击  按钮。该层集将在下拉列表中显示为 My Layers。之后添加的每个层集都会依次编号。

  • 要更改现有用户自定义层集中启用的层,请在 Layers Sets 下拉列表中选择该层集,根据需要配置层的可见性,然后单击  按钮,将更改保存到该层集中。

  • 要重命名现有的用户自定义层集,请在 Layers Sets 下拉列表中选择该层集,并在 Layer Sets 字段中输入所需名称。请注意,重命名层集无需执行保存操作,新名称会自动保存。

  • 要删除现有的用户自定义层集,请在 Layers Sets 下拉列表中选择该层集,然后单击  按钮。

  • 要从 PCB 层集文件 (*.layerset) 中导入所需的层集,或将所需的层集导出为 PCB 层集文件,请分别使用 Import 和 Export 按钮。

可使用以下方式切换可见层集:

  • Layer Set 下拉列表,位于 View Configuration 面板中
  • Design » Manage Layer Sets 子菜单
  • Layer Set 控件——单击设计空间底部层选项卡左侧按钮的 LS 部分即可访问()。

系统颜色

System Colors 区域可用于配置 PCB 上所列项目的颜色。颜色和可见性均采用常规方式进行配置。

层选项卡

在 View Configuration 面板中当前设置为可见的各个层,其对应选项卡位于设计空间的底部边缘。

这些选项卡可用于切换活动层(即将放置对象的层),并直观地显示当前正在显示哪些层,以及哪个层是活动层(高亮显示的选项卡)。如果层选项卡过多,无法一次全部显示,可使用箭头  滚动浏览选项卡。

层的颜色显示在层选项卡左侧,双击层颜色即可打开 Choose Color 对话框。

双击层名称可打开 Edit Layer 对话框,在其中可以编辑层名称(对于 内部平面层,还可以编辑网络名称)。

Edit Layer 对话框 
Edit Layer 对话框

单层模式

单层 2D 显示模式

单层模式功能集成在 Board Insight 中,可在 Preferences 的 PCB 编辑器 - Board Insight 显示 页面上进行配置。 对话框。单层模式显示当前层的内容,同时隐藏或调暗所有其他层的内容。除了隐藏所有其他层上的所有对象、仅显示当前层的内容之外,单层模式还提供灰度和单色显示模式。将所有其他层的颜色转换为灰度或单色,可以保留设计中其他对象位置的空间关系信息,同时避免分散您对目标层的注意力。 要在完整显示模式与各个已启用的单层模式之间循环切换,请按 Shift+S 快捷键。每按一次 Shift+S, 软件就会切换到下一个已启用的模式,最终返回完整显示模式。可在 Preferences 对话框的 PCB Editor - Board Insight Display 页面上启用单层模式。对于不希望在按下 Shift+S 时参与切换的模式,请将其禁用(取消勾选)。这些设置适用于当前安装的 Altium Designer 中的所有设计。

可用的单层模式包括:

  • Hide Other Layers - 隐藏所有其他层; 仅显示活动(当前)层的内容。
  • Gray Scale Other Layers - 所有其他层均以根据其当前层颜色转换而来的灰度显示; 活动层以其标准颜色显示。
  • Monochrome Other Layers - 所有其他层均以相同的灰度显示;活动层以其标准颜色显示。

下图展示了常规多层显示模式和三种单层显示模式。

当前选定的 单层模式显示在 View Configuration 面板的 View Options 选项卡上的 General Settings 区域中。单击模式链接(位于 On 按钮旁),可访问 Preferences 对话框的 PCB Editor - Board Insight Display 页面,并根据需要配置可用的单层模式。

使用 View Configuration 面板的 View Options 选项卡上 Mask and Dim Settings 区域中的 Masked Objects 滑块,可控制灰度或单色单层模式下其他层的亮度。

单层 3D 显示模式

当电路板以 3D Layout Mode 显示时,也可以使用单层模式。此模式可用于检查特定层的布线质量 或电源平面层的质量等任务。在单层模式下,使用 Ctrl+Shift+Wheel Roll 快捷键 可逐层切换。

在单层模式下始终显示某个层

要在单层模式显示中包含 某个层,请在 View Configuration 面板的 Layers & Colors 选项卡上,对所需层对应的眼睛图标执行 Ctrl+Click,将该层添加到单层模式显示中; 眼睛图标后方会出现一个方框(),表示该层将在单层模式下始终显示。

从底面查看电路板

要从底面查看电路板(即翻转电路板),请启用 View Configuration 面板的 Layers & Colors 选项卡上 Layers 区域中的 View From Bottom Side 选项, 从主菜单中选择 View » Flip Board 命令,或使用 Ctrl+F 键盘快捷键。

翻转后的电路板/元件支持所有操作和编辑命令。坐标空间在逻辑上保持不变,即设计空间原点从左下角移到右下角。当鼠标从右向左移动时,当前栅格位置沿 X(水平)方向增大,而不是通常的从左向右。视图翻转时生成的任何输出都会保留正确的“从顶面查看”坐标信息。

翻转电路板/元件时,层的绘制顺序也会通过逻辑配对交换过程进行更改,即 Top Overlay 与 Bottom Overlay 在当前层绘制顺序中交换位置, Top Layer 与 Bottom Layer 交换, Mid-Layer 1 与 Mid-Layer 30 交换, Internal Plane 1 与 Internal Plane 16 交换,依此类推。机械层的绘制顺序不会改变。

控制对象可见性

除了通过开启和关闭层来控制设计空间中对象的显示之外,还可以根据对象类型控制对象的可见性和透明度。在 2D 布局模式下,使用 View Configuration 面板的 View Options 选项卡上 Object Visibility 区域提供的选项,可按类型配置对象的可见性和透明度。

面板的 View Options 选项卡中的 Object Visibility 部分
面板的 View Options 选项卡中的 Object Visibility 部分

  •  – 单击相应的可见性图标,可控制特定对象类型的可见性。单击 All Objects 可见性图标可切换所有对象的可见性, 然后再启用特定对象类型的可见性。

  • Name – 列出所有可调整显示效果的对象。

  • Draft – 启用后,以轮廓形式显示该类型的对象。

  • Transparency – 使用滑块调整该类型对象的透明度, 或单击数值,手动输入所需的百分比,范围为 0 到 100(0% 表示完全可见(实心);100% 表示完全透明(不可见))。 将对象设置为透明后,您就可以看到一个对象遮盖另一个对象的位置,例如走线段末端与焊盘相接的位置。

  • Advanced – 单击可打开 Object Visibility 对话框,您可以在其中为不同层上的特定对象设置统一的透明度,也可以为特定层上的不同对象设置不同的透明度。

要了解有关控制对象和层透明度的更多信息,请参阅 对象与层透明度 页面。

在此面板的 General Settings 区域中创建自定义配置, 即可轻松恢复您偏好的可见性设置。

遮罩和调暗设置

即使是简单的 PCB 设计,也可能包含大量对象。为便于管理这些对象的显示,PCB 编辑器可以淡化显示您不关注的对象。例如,如果您在 PCB 面板的 Nets 模式下单击某个网络,并且面板下拉列表设置为 Dim 或 Mask,则所有不属于该网络的对象都会被淡化显示。这样,您就能更轻松地将注意力集中在特定设计元素上,例如某个网络、 某个网络类、某个元件类、特定设计规则所针对的对象等。使用 View Configuration 面板的 View Options 选项卡上 Mask and Dim Settings 区域中的滑块,可配置遮罩和调暗程度。

View Configuration 面板的 View Options 选项卡中的 Mask and Dim Settings 区域
View Configuration 面板的 View Options 选项卡中的 Mask and Dim Settings 区域

  • Dimmed Objects – 当前已淡化的对象会保留其颜色 ,但显示得更淡。使用此滑块可设置对象的淡化程度。淡化的对象仍可编辑。

    要增加或降低淡化程度,也可以分别使用主菜单中的 View » Increase Mask Level(快捷键:])或 View » Decrease Mask Level(快捷键:[)命令。
  • Highlighted Objects – 启用淡化功能后,当您单击面板中的对象(例如 PCB 面板的 Nets 模式中的某个网络)时,该网络会高亮显示,而其他所有网络则会淡化显示。高亮对象的颜色会加白,使其更加醒目。此 滑块用于控制向高亮对象颜色中添加的白色量。
  • Masked Objects – 当前已屏蔽的对象显示为灰色 ,且无法编辑。使用此滑块可设置屏蔽对象的淡化程度。

管理配置

配置是一组预先打包的层颜色和层可见性设置。可以从 View Configuration 面板的 View Options 选项卡中 General Settings 区域的 Configuration 下拉列表中选择现有配置,也可以使用下拉列表旁的按钮创建、保存或删除配置。自定义配置会同时保存当前或上次使用的 2D 和 3D 显示设置。

  • – 单击以创建新的自定义配置 ,然后输入新名称并单击 按钮。
  • – 创建新的自定义配置 或编辑当前选定的自定义配置后,单击此按钮进行保存。
  • – 单击以删除当前选定的自定义配置。
  • 已创建并保存的自定义配置会自动加载,并可从 Configuration 字段的下拉列表中选择。
  • 使用 Configuration 字段下拉列表中的 Load View Configuration 选项,可加载存储在当前 Altium Designer 安装的非标准位置中的配置文件。请注意,用户定义的配置保存为复合配置 (文件扩展名为 .config_complex),因此在加载自定义配置时,可能需要更改 Open 对话框中的 File Type 下拉列表选项。

其他选项

View Configuration 面板的 View Options 选项卡中的 Additional Options 区域提供了其他选项,用于控制特定元素的显示。

View Configuration 面板的 View Options 选项卡中的 Additional Options 部分
View Configuration 面板的 View Options 选项卡中的 Additional Options 部分

  • Test Points – 启用此选项可显示已配置为测试点的焊盘和过孔的附加信息。在 Properties 面板的相应模式下,启用 Fabrication 和/或 Assembly 测试点选项 ,即可将焊盘或过孔配置为测试点。测试点通过在焊盘/过孔上添加字符串 <Layer> Fab Testpoint 或 <Layer> Assy Testpoint 来标识。
  • Status Info – 启用此选项后,将鼠标悬停在设计空间中的对象上时,Status Bar 中会显示坐标位置和所在层等摘要信息。
  • Pad Nets – 启用此选项可在焊盘上显示关联的网络名称。请注意,只有将视图放大到足够程度时,网络名称才会显示。
  • Pad Numbers – 启用此选项可显示焊盘编号。请注意,只有将视图放大到足够程度时,焊盘编号才会显示。
  • Via Nets – 启用此选项可在过孔上显示相关的网络名称。请注意,只有将视图放大到足够程度时,网络名称才会显示。
  • Via Span – 启用此选项可显示过孔允许跨越的范围。已放置过孔的属性(直径、孔径等)由设计规则或手动设置定义。请注意,只有将视图放大到足够程度时,网络名称才会显示。所有类型的过孔内部均可显示其跨越范围内的层编号。
  • All Connections in Single Layer Mode – 启用此选项可在单层模式下始终显示所有连接线。禁用此选项后,切换到单层模式时,起点和终点均不在当前层上的所有连接线也会被隐藏 ,因为系统会认为这些连接线与当前层无关。
  • Net Color Override – 每个网络都可以分配一种颜色。要配置颜色,请在 PCB 面板的 网络 模式下双击该网络的名称,以打开 编辑网络对话框。该颜色会自动应用于此网络的连接线 ,启用此 选项后,还可将其应用于布线。布线颜色的应用方式取决于 Preferences 对话框中 PCB Editor – Board Insight Color Overrides 页面 的当前设置,您可以在此选择图案选项来定义颜色的应用方式 ,并选择缩放行为来定义何时应用颜色。按 F5 快捷键可开启或关闭网络颜色覆盖选项。
  • Use Layer Colors for Connection Drawing – 启用此选项可使用连接线所跨越的起始层和终止层的颜色来显示连接线。连接线在其起点和终点对象处以对应层的纯色显示,并沿连接线的长度在这两种层颜色之间渐变。此功能有助于多层板布线,因为它可以指示当前正在布线的连接必须到达的目标层。请注意,颜色渐变仅适用于从一层跨越到另一层的连接。如果连接的起点和终点位于同一层,则保留所分配的网络颜色。
  • Repeated Net Names on Tracks – 启用此选项可在走线上重复显示网络名称。
  • Special Strings – 启用此选项后,任何由特殊字符串转换而成的已放置字符串上,都会叠加显示(标注)未经转换的特殊字符串名称。放大字符串即可查看其叠加标签。
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