在Altium Designer中验证电路板设计

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PCB编辑器是一个基于规则的设计环境，在这里您可以定义许多类型的设计规则，以确保您的电路板的完整性。通常您会在设计过程开始时设置设计规则。在线DRC功能会监控您工作时启用的规则，并立即突出显示检测到的设计违规情况。或者，您也可以运行批量DRC来测试设计是否符合规则，并生成一个报告，详细说明启用的规则和检测到的违规情况。

在教程的早期，您检查了路由设计规则，添加了一个针对电源网络的新宽度约束规则，以及一个电气间隙约束和路由过孔样式规则。除了这些，当创建新板时，还会自动定义许多其他设计规则。

配置规则违规的显示

首选项页面： PCB编辑器 - DRC违规显示

在检查规则违规之前，了解违规是如何显示的非常重要。

Altium Designer有两种显示设计规则违规的技术，每种都有其自身的优势。这些在首选项对话框的PCB编辑器 - DRC违规显示页面上进行配置：

• 违规覆盖 - 通过为DRC错误标记（在查看配置面板中配置；按L打开）选择的颜色突出显示错误原语来识别违规。默认行为是在缩小视图时以实心颜色显示原语，放大视图时变为所选的违规覆盖样式。默认为样式B - 圆圈中带叉。
• 违规详情 - 当你进一步放大时，如果启用了违规详情，将添加违规详情，详细说明错误的性质。违规详情可能包括：
  • 违规地点的信息
  • 在适当的情况下，用图标表示违规类型，例如，交叉的细线，表示短路。
  • 显示违规规则设置的数值，例如，<0.25mm。

  
  违规可以显示为彩色覆盖层，也可以显示为详细信息，使用不同的符号来显示错误类型的不同细节。

     
  违规以实心绿色显示（第一张图片），放大视图时变为所选的违规覆盖样式（第二张图片）；进一步放大时添加违规详情（第三张图片）。

配置规则检查器

通过运行设计规则检查器来检查设计中的违规。运行工具 » 设计规则检查命令以打开对话框。在线和批量DRC都在此对话框中配置。

DRC报告选项

• 默认情况下，对话框打开时显示在对话框左侧树中选中的报告选项页面（如下所示）。

• 对话框的右侧显示了一系列通用报告选项的列表。有关选项的更多信息，请在对话框上方将光标悬停时按F1。这些选项可以保留为默认值。

  
  规则检查，无论是在线还是批量，都在设计规则检查器对话框中配置。

要检查的DRC规则

• 在对话框的检查规则部分配置特定规则的测试。在对话框左侧的树中选择此页面，以列出所有规则类型（如下所示）。您也可以通过类型检查它们，例如，选择对话框左侧的电气页面。
• 对于大多数规则类型，都有在线（边工作边检查）和批量（点击运行设计规则检查按钮时检查此规则）的复选框。

• 点击以根据需要启用/禁用规则检查。或者，右键点击显示上下文菜单。此菜单允许您快速切换在线和批量设置。选择批量DRC - 使用中项，如下图所示。

  
  为每种规则类型配置检查。使用右键菜单启用已使用的设计规则。

• 对于本教程，禁用测试点规则的批量DRC。为此，请在树中选择测试点部分，并禁用此类别中四种规则类型的批量复选框。

  

运行设计规则检查（DRC）

点击对话框底部的运行设计规则检查按钮来执行设计规则检查。点击按钮后，DRC将运行，然后：

• 消息面板将打开并列出所有检测到的错误。
• 如果在对话框的报告选项页面中启用了创建报告文件选项，则设计规则验证报告将在单独的文档标签中打开。下面显示了本教程的报告。
  • 报告的上部分详细说明了启用检查的规则和检测到的违规次数。点击规则跳转并检查这些错误。
  • 违规规则摘要下面是每个违规的具体细节。
  • 报告中的链接是活动的。点击特定错误以跳回到电路板并在电路板上检查该错误。请注意，此点击动作的缩放级别在首选项对话框的系统 - 导航页面上配置。试验以找到适合您的缩放级别。

报告的上部分详细说明了启用检查的规则和检测到的违规次数。点击规则跳转并检查这些错误。

报告的下方部分显示了每个被违反的规则，后面跟着错误对象的列表。点击错误可以跳转到PCB上的那个对象。

定位错误条件

当你刚开始使用软件时，一长串的违规可能一开始看起来会让人不知所措。处理这种情况的一个好方法是在设计过程的不同阶段，通过设计规则检查对话框中启用和禁用规则。如果存在违规，不建议禁用设计规则本身，只是禁用它们的检查。例如，直到电路板完全布线之前，你总是会禁用未布线网络检查。

• 在教程板上运行批量DRC时，至少有：
  • 4个最小阻焊膜间隙违规 - 阻焊膜条的最小宽度小于此规则允许的宽度。这通常发生在组件焊盘之间。
  • 4个间隙约束违规 - 信号层上对象之间的测量电气间隙值小于此规则指定的最小量。
• 要定位违规：
  • 点击报告文件中的链接，或
  • 在消息面板中双击，
  • 点击PCB规则和违规面板中的违规。
• 使用违规详情，你可以确定错误条件。

• 下面的图片显示了一个间隙约束错误的违规详情，由白色箭头和0.25mm文本指示，表明这个间隙小于约束允许的最小0.25mm。下一步是计算出实际值，以便知道它失败了多少。然后你可以决定如何解决这个错误。

  
  违规详情显示这两个焊盘之间的间隙小于0.25mm；它没有详细说明实际间隙。

理解错误条件

所以你发现了一个错误。你怎么知道它失败了多少？作为设计师，你需要这个基本信息才能决定如何最好地解决错误。

例如，如果规则说允许的最小阻焊膜间隙是0.25 mm，而实际间隙是0.24 mm，那么情况并不算太糟，你可能可以调整规则设置以接受这个值。但如果实际间隙值是0.02，那么这可能不是一个可以通过调整规则设置来解决的情况。

除了实际测量距离外，还有多种方法可以找出规则失败了多少。您可以使用：

• 右键点击违规子菜单，或
• PCB 规则和违规面板，或
• 消息面板中包含的详细信息；实际值与指定值一起详细说明（例如，0.175 mm < 0.254 mm）。

违规子菜单

右键点击违规子菜单在现有设计规则违规部分之前已经描述过了。

下面的图片展示了违规子菜单如何详细说明测量条件与规则指定的值。

右键点击违规项以检查违反了什么规则和违规条件。

PCB 规则和违规面板

面板页面： PCB 规则和违规

PCB 规则和违规面板是一个用于定位和理解错误条件的出色功能。

• 点击按钮，然后从菜单中选择PCB规则和违规来显示面板。它将默认显示规则类别列表中的[所有规则]。一旦你确定了感兴趣的规则类型，选择那个特定的规则类别，这样只有那些违规在面板底部显示。

• 在列表中单击一次违规项，即可跳转到电路板上的那个违规位置；双击违规项，即可打开违规详情对话框。

  
  面板详细说明了违规类型、测量值、规则设置以及违规的对象。

解决违规问题

作为设计师，你必须找出解决每个设计规则违规的最合适方法。让我们从焊膏屏蔽错误开始，因为它们是相关的，而且你对焊膏屏蔽设置所做的更改可能会影响这两个错误条件。

最小焊膏屏蔽片违规

设计规则参考： 最小焊膏屏蔽片

焊膏阻焊层是一种薄薄的、类似清漆的层，涂在电路板的外表面，为铜提供保护和绝缘覆盖。在阻焊层上开孔，以便将元件和导线焊接到铜上。正是这些开孔在PCB编辑器中的阻焊层上显示为对象（注意，阻焊层是以负面定义的——您看到的对象将在实际的阻焊层中变成孔洞）。

在制造过程中，阻焊层的应用采用不同的技术。成本最低的方法是通过一个模板将其丝网印刷到电路板表面。为了允许层对齐问题，模板开口通常比焊盘大，这反映在默认设计规则中使用的4mil（约0.1mm）扩展值上。

还有其他应用阻焊层的技术，这些技术提供更高质量的层注册和更精确的形状定义。如果使用这些技术，阻焊层的扩展可以更小甚至为零。减小阻焊层开口可以减少焊膏阻焊层碎片或丝印到阻焊层间隙错误的机会。

焊膏阻焊层碎片错误。紫色代表每个焊盘周围的阻焊层扩展。

这些焊膏阻焊层问题等错误，如果不考虑将用于制造成品板的制造技术，是无法解决的。

例如，如果这是一个用于高价值产品的复杂的多层板，则可能会采用高质量的焊膏阻焊层技术，这将允许小或零阻焊层扩展。然而，像本教程中的这样一个简单的双面板更有可能作为低成本产品制造，需要使用低成本的焊膏阻焊层技术。这意味着通过减小整个板的阻焊层扩展来解决焊膏阻焊层碎片错误并不是一个合适的解决方案。

像PCB设计的许多方面一样，解决方案在于以专注的方式做出深思熟虑的权衡，以最小化它们的影响。

要解决这个违规，你可以：

1. 增加焊膏阻焊层开口，以完全去除晶体管焊盘之间的阻焊层，或
2. 减少最小可接受的碎片宽度，或
3. 减少阻焊层开口，以将碎片宽度增加到可接受的宽度。

这是一个设计决策，将根据您对组件的了解以及将要使用的制造和装配技术做出。将阻焊层开口完全去除晶体管焊盘之间的碎片意味着更有可能在这些焊盘之间形成焊桥，而减少阻焊层开口仍然会留下一个碎片，这可能是也可能不是可接受的，并且还会引入阻焊层与焊盘对齐问题的可能性。

对于本教程，您将结合第二和第三个选项，将最小碎片宽度减少到适合本板设置的值，并且还减少阻焊层扩展，但仅限于晶体管焊盘。

间隙违规

设计规则参考： 间隙约束

解决这个间隙约束有两种方法：

• 减小晶体管封装焊盘的大小以增加焊盘之间的间隙，或
• 配置规则以允许晶体管封装焊盘之间更小的间隙。

由于0.25mm的间隙相当宽松，实际间隙非常接近这个值（0.22mm），在这种情况下一个好的选择是配置规则以允许更小的间隙。在这种情况下，这个解决方案是可以接受的，因为唯一带有通孔焊盘的其他组件是连接器，其焊盘间距超过1mm。如果不是这种情况，最好的解决方案是添加第二个针对晶体管焊盘的间隙约束，就像为焊膏膨胀规则所做的那样。

丝印到丝印间隙违规

设计规则参考： 丝印到丝印间隙

要解决的最后一个错误是丝印到丝印的间隙违规。这通常是由于标识符距离相邻组件的轮廓太近所导致的。您的设计可能没有这些违规情况——这取决于您放置组件的紧密程度，或者您是否已经重新定位了标识符。点击、按住并拖动标识符以移动它——除了正在移动其标识符的组件中的对象外，所有对象都会变暗；将该标识符移动到新位置。

标识符的移动将受到当前吸附网格的限制。如果它目前太粗糙，按Ctrl+G并输入一个新的网格值。

重新定位任何导致丝印到丝印违规的标识符。