教程步骤

本页面包含教程 From Idea to Manufacture - Driving a PCB Design through CircuitStudio 中可折叠章节的内容。

添加原理图

  1. 在功能区上,单击 Home | Project | Project » Add New Schematic 菜单项。设计窗口中将打开一张名为 Sheet1.SchDoc 的空白原理图页,并且该原理图的图标会出现在 Projects panel 中,链接到项目下的 Source Documents 文件夹图标。
  2. 要保存新的原理图页,选择 File » Save As。将打开 Save As 对话框,准备将原理图保存到与项目文件相同的位置。在 File Name 字段中输入名称 Multivibrator,然后单击 Save。请注意:与项目文件位于同一文件夹(或其子/孙文件夹)中的文件,会使用相对引用链接到项目;存放在不同位置的文件,则使用绝对引用链接。
  3. 由于你已向项目中添加了原理图,项目文件也发生了更改。在 Projects panel 中对项目文件名执行 Right-click,然后选择 Save Project 以保存项目。

配置文档选项

  1. 在功能区上,单击 Project | Content | Document Options 以打开 Document Options 对话框。
  2. 在本教程中,唯一需要更改的是:在对话框的 Sheet Options 选项卡中,将 Standard Styles 字段的图纸尺寸设置为 A4。
  3. 确认 SnapVisible Grids 都设置为 10。
  4. 单击 OK 关闭对话框并更新图纸尺寸。
  5. 要让文档填满查看区域,单击 View | Zoom Document
  6. 通过选择 File » Save(快捷键:Ctrl+S)保存原理图。

在库中搜索

  1. 如果未显示,请打开 Libraries panel(View | System | Libraries)。
  2. Libraries panel 中按下 Search 按钮以打开 Libraries Search 对话框,如上所示。
  3. 确保对话框选项按如下方式设置:
    • 在第一行 Filter 中,Field 设置为 NameOperator 设置为 contains,并且 Value3904
    • Scope 设置为 Search in ComponentsLibraries on path
    • Path 设置为指向已安装的 Altium 库,路径应类似于 C:\Users\Public\Documents\Altium\CS\Library
  4. 单击 Search 按钮开始搜索。Query Results 将显示在 Libraries panel 中。应能找到一个元件,如下图所示。根据其链接的模型数量,可能会列出多次。
  5. 你只能从软件中已安装的库放置元件。如果你尝试从当前未安装的库中放置元件,在放置时系统会提示你对该库执行 Confirm the installation

库搜索实际上是通过查询来执行的。在 Libraries Search 对话框中,切换到 Advanced 模式以查看查询语句。根据你的搜索配置生成的查询应为 (Name LIKE '*3904*')。如果不是,请输入该字符串,然后再次单击 Search

查找并放置晶体管

  1. 选择 View | Zoom | Zoom Document(快捷键:V, A),确保原理图页占满整个窗口。
  2. 使用刚才介绍的搜索技巧,在 Vaults panel 中找到晶体管 BC547。
  3. 当你搜索 Vault 时,它会先对结果进行聚类,显示包含可能元件的文件夹。对于晶体管搜索,所有结果都在同一个名为 General Purpose Transistors 的文件夹中。单击该超链接以打开该文件夹的搜索结果,然后单击 CMP-1048-01437-1 Item。
  4. 该元件会显示在 Vaults panel 中,你可以在底部显示 Preview,并查看符号、封装以及元件参数(你可能需要调整下方区域大小以显示全部 Preview 内容)。

  1. Right-click在晶体管的 Item-Revision 编号上执行操作以显示上下文菜单(如上所示),然后从菜单中选择 Place CMP-1048-01437-1。光标将变为十字准星,并且你的光标上会带着晶体管 floating 的图像。此时你已进入元件放置模式。移动光标时,晶体管会随之移动。

Do not place the transistor yet!

  1. 在将元件放到原理图之前,你可以编辑其属性;这适用于任何“悬浮在光标上”的对象。当晶体管仍悬浮在光标上时,按下 Tab 键打开 Component Properties 对话框。将对话框设置为如下所示。

  1. 在对话框的 Properties 区域中,输入 Designator Q1
  2. Comment 字段勾选 Visible 复选框。
  3. 其余字段保持默认值,然后单击 OK 关闭对话框。
  4. 移动光标(晶体管符号会附着在光标上),将晶体管放在图纸中部稍偏左的位置。注意应用程序底部状态栏左侧显示的当前捕捉栅格,默认值为 10;在放置对象期间按 G 快捷键可在可用的栅格设置间循环切换。强烈建议将捕捉栅格保持在 10 或 5,以保持电路整洁并便于将导线连接到引脚。对于本例这样简单的设计,10 是不错的选择。
  5. 当你对晶体管位置满意后,单击鼠标左键或按键盘上的 Enter 将晶体管放置到原理图上。
  6. 移动光标后你会发现:原理图页上已放置了一个晶体管副本,但你仍处于元件放置模式,元件轮廓仍悬浮在光标上。此功能允许你放置多个相同类型的元件。接下来放置第二个晶体管。该晶体管与前一个相同,因此放置前无需编辑其属性。当你放置同一元件的多个实例时,软件会自动递增元件标号。本例中,下一个晶体管将自动标注为 Q2。
  7. 如果你参考之前给出的粗略原理图,会注意到 Q2 是 Q1 的镜像。要翻转悬浮在光标上的晶体管方向,请按键盘上的 X 键。这会使元件沿水平方向(X 轴)翻转。
  8. 移动光标,将元件放在 Q1 的右侧。为更精确地定位元件,按 PgUp 键两次以放大两级。此时你应该能看到栅格线。
  9. 定位完成后,单击鼠标左键或按 Enter 放置 Q2。再次说明:你“拿着”的晶体管副本会被放到原理图上,而下一个晶体管会继续悬浮在光标上,等待放置。
  10. 由于所有晶体管都已放置完成,通过单击 right mouse button 或按 Esc 键退出元件放置模式。光标将恢复为标准箭头。

查找并放置电阻

  1. 使用刚才介绍的搜索技巧,在 Vaults panel 中搜索合适的 100K 5% 0805 电阻。搜索应返回 Item CMP-1013-00122-1
  2. Right-click在电阻的 Item 编号上执行操作以显示上下文菜单,然后从菜单中选择 Place CMP-1013-00122-1
  3. 当电阻仍悬浮在光标上时,按 Tab 键打开 Component Properties 对话框。
  4. 在对话框的 Properties 区域中,输入 Designator R1
  5. Comment 字段勾选 Visible 复选框。
  6. 确保封装 Model 设置为 RESC0805(2012)_N。使用模型名称旁的下拉菜单,你会看到该元件附带了三个封装模型:IPC Low Density(_M)、IPC Medium Density(_N)和 IPC High Density(_L)。在设计同步期间,所选封装将传递到 PCB。
  7. 其余字段保持默认值,然后单击 OK 关闭对话框;电阻将悬浮在光标上。
  8. Spacebar 以 90° 为增量旋转元件,直到方向正确。
  9. 将电阻放在 Q1 基极的左上方(参考前面显示的原理图),然后单击 left mouse button 或按 Enter 放置该元件。
  10. 接着放置另一个 100k 电阻 R2,在 Q2 基极的右上方。放置第二个电阻时,标号会自动递增。
  11. 通过单击 right mouse button 或按 Esc 键退出元件放置模式。光标将恢复为标准箭头。
  12. 剩余两个电阻 R3 和 R4 的阻值为 1K;在 Vaults panel 中搜索合适的 1K 5% 0805 电阻。
  13. 此搜索会返回所有阻值以 1K 开头的电阻,包括 1K1、1K2、1K3 等。使用 Description 字段,在搜索结果中单击以打开 1K 5% 0805 电阻,然后 right-clickPlace 它。 
  14. 按照刚才给出的步骤,将 Designator 设置为 R3,启用 Comment 的可见性,并将封装 Model 设置为 RESC0805(2012)_N
  15. 将 R3 定位并放置在 Q1 集电极的正上方,然后将 R4 放置在 Q2 集电极的正上方,如上图所示。
  16. Right-click或按 Esc 退出元件放置模式。

查找并放置电容

  1. 返回 Vaults 面板并搜索合适的 22nF 16V 0805 电容。搜索将返回多个可能的电容。单击条目 CMP-1036-04042-1 以在此设计中使用。
  2. Right-click 在电容的 Item 编号上,然后从菜单中选择 Place CMP-1036-04042-1
  3. 当电阻仍然悬浮在光标上时,按 Tab 键打开 Component Properties 对话框。
  4. 在对话框的 Properties 区域中,输入 Designator C1
  5. Comment 字段启用 Visible 复选框。
  6. 确保封装 Model 设置为 CAPC0805(2012)145_N
  7. 其余字段保持默认值,然后单击 OK 关闭对话框。电容将悬浮在光标上。
  8. Spacebar 以 90° 为增量旋转元件,直到方向正确。
  9. 将电容放在晶体管上方、但在电阻下方(参考前面显示的原理图),然后单击 left mouse button 或按 Enter 放置该器件。
  10. 定位并放置电容 C2。
  11. Right-click 或按 Esc 退出放置模式。

查找并放置连接器

  1. 最后要放置的元件是连接器,它位于 Miscellaneous Connectors.IntLib 中。该集成库通常已安装;如果没有,请先安装,然后在 Libraries 面板顶部选择它。
  2. 该连接器是一个两针排针;在 Libraries 面板的过滤字段中输入 header。注意:此搜索不使用通配符 *,因为你只是在查找名称以字符串 header 开头的元件。如果在搜索字符串开头包含通配符,则会返回所有名称或描述中任意位置包含字符串 header 的元件。
  3. 从列表中选择 Header 2,然后单击 Place 按钮。
  4. 当它悬浮在光标上时,按 Tab 编辑属性;将 Designator 设置为 Y1,并检查 PCB 封装模型为 HDR1X2
  5. 在放置连接器之前,按 X 将其水平翻转,使其方向正确。单击将连接器按上图所示放置到原理图中。
  6. Right-click 或按 Esc 退出器件放置模式。
  7. 保存原理图(Ctrl+S)。

为原理图布线

  1. 为确保能清晰查看原理图页面,按 PgUp 键放大或按 PgDn 键缩小。或者,按住 Ctrl 键并滚动鼠标滚轮进行放大/缩小;也可以按住 Ctrl + Right Mouse 按钮并上下拖动鼠标来放大/缩小。右键 View 子菜单中还有一些有用的 View 命令,例如 Fit All ObjectsCtrl+PgDn)。
  2. 首先,按如下方式将电阻 R1 的下引脚连接到晶体管 Q1 的基极。单击 按钮(Home | Circuit Elements | Wire)进入导线放置模式。光标将变为十字准星。
  3. 将光标移到 R1 的底端。当位置正确时,光标处会出现红色连接标记(大十字)。这表示光标位于元件上有效的电气连接点。
  4. 单击 Left Mouse Button 或按 Enter 锚定第一个导线点。移动光标后,你会看到一条导线从光标位置延伸回锚点。
  5. 将光标移到 Q1 的基极,直到看到光标变为红色连接标记。单击或按 Enter 将导线连接到 Q1 的基极。光标将从该导线上释放。
  6. 注意光标仍为十字准星,表示你已准备好放置另一条导线。要完全退出放置模式并返回箭头光标,你需要 Right-Click 或再次按 Esc——但现在先不要这样做。
  7. 接下来,从 R3 的下引脚连线到 Q1 的集电极。将光标移到 R3 的下引脚,然后单击或按 Enter 开始一条新导线。垂直移动光标直到位于 Q1 的集电极上方,然后单击或按 Enter 放置该导线段。同样,光标会从该导线上释放,你仍处于布线模式,准备放置另一条导线。
  8. 按上方动画所示为电路其余部分布线。
  9. 完成所有导线放置后,right-click 或按 Esc 退出放置模式。光标将恢复为箭头。

添加网络标号

  1. 单击  按钮(Home | Circuit Elements | Net Label)。一个网络标号将悬浮在光标上。
  2. 在放置前要编辑网络标号,按 Tab 键打开 Net Label 对话框。
  3. Net 字段中输入 12V,然后单击 OK 关闭对话框。
  4. 放置网络标号,使网络标号的左下角如下面图片所示接触原理图中最上方的导线。当网络标号正确定位并能连接到导线时,光标会变为红色十字。如果十字为浅灰色,则表示不会形成有效连接。

网络标号位于空白处(左图)以及位于导线上方(右图);注意红色十字。网络标号位于空白处(左图)以及位于导线上方(右图);注意红色十字。

 

  1. 放置第一个网络标号后,你仍处于网络标号放置模式。再次按 Tab 键,在放置第二个网络标号前编辑它。
  2. Net 字段中输入 GND,然后单击 OK 关闭对话框。
  3. 放置网络标号,使网络标号的左下角如下面图片所示接触原理图中最下方的导线。Right-click 或按 Esc 退出网络标号放置模式。
  4. 保存原理图以及项目。

更改连接矩阵

  1. 要更改某个设置,单击彩色方块;它会在四种可能的设置之间循环切换。注意:你可以在矩阵区域 right-click 以显示一个菜单,用于同时切换所有设置,其中包括将所有设置恢复为其 Default 状态的选项(如果你反复切换设置后记不清默认状态,这会很方便)。
  2. 你的电路只包含 Passive Pins(在电阻、电容和连接器上)以及 Input Pins(在晶体管上)。我们来更改设置,使连接矩阵能够检测未连接的被动引脚。在右侧找到 Passive Pin 行。查看列标签找到 Unconnected。这两项交叉处的方块表示:当在原理图中发现 passive pin 处于 unconnected 状态时的错误条件。默认设置为绿色,表示不会生成报告。
  3. 单击该交叉方块,直到它变为 Orange(如上图所示),这样在编译项目时就会为未连接的被动引脚生成错误。你将在本教程后面有意制造一次此错误以进行验证。

编译并检查错误

  1. 要编译 Multivibrator 项目,选择 Home | Project | Project » Compile
  2. 项目编译后,所有警告和错误都会显示在 Messages 面板中。只有检测到错误时该面板才会自动出现(仅有警告时不会)。要手动打开它,单击 View | System | Messages
  3. 如果你的电路绘制正确,Messages 面板中不应包含任何错误,只会有消息 Compile successful, no errors found。如果有错误,请逐条处理,检查电路并确保所有布线与连接都正确。

现在你将故意在电路中引入一个错误并重新编译项目:

  1. 单击设计窗口顶部的 Multivibrator.SchDoc 选项卡,使原理图页面成为活动文档。
  2. 单击连接 R1 与 Q1 基极导线的那段导线中间位置。导线两端会出现小的方形编辑手柄,且导线上会显示点状选择线以表示已选中。按键盘上的 Delete 键删除该导线。
  3. 重新编译项目(Home | Project | Project » Compile)以检查错误。Messages 面板将显示警告消息,提示电路中存在未连接的引脚。
  4. 如上图所示,Messages 面板在水平方向分为两个区域。上方区域列出所有消息,可通过 right-click 菜单进行保存、复制、交叉探测或清除。下方区域则详细显示在面板上方区域中当前选中的警告/错误。
  5. 当你在 Messages 面板的任一区域双击某条错误或警告时,原理图视图会平移并缩放到包含该错误的对象位置。

在结束本教程本节之前,我们先修复原理图中的错误。

  1. 使原理图页面成为活动文档。
  2. 撤销删除操作(Ctrl+Z)以恢复被删除的导线。
  3. 为确认不再有任何错误,重新编译项目(Home | Project | Project » Compile)。Messages 面板应显示无错误。
  4. 保存原理图以及项目文件。

向项目添加新板卡

  1. 可以使用 Home | Project | Project » Add new PCB 命令向项目添加新的 PCB。

  1. PCB 将如下面所示出现在项目中。 在 Projects 面板中对 PCB 图标执行 Right-click,选择 Save As 命令并将其命名为 Multivibrator.CSPcbDoc。注意,在 Save As 对话框中无需输入文件扩展名;系统会自动追加。

  1. 添加 PCB 会更改项目。保存项目(在 Projects 面板中对项目文件名执行 right-click,然后选择 Save Project)。

设置原点和网格

  1. 软件中使用两个原点:绝对原点(Absolute Origin),位于工作区左下角;以及用户可定义的相对原点(Relative Origin),用于确定当前工作区位置。在设置原点之前,请持续放大到当前板形的左下角,直到能清楚看到网格。操作方法是:将光标放在板形的左下角,然后按 PgUp,直到粗网格(Coarse)和细网格(Fine)都可见,如下图所示。
  2. 要设置相对原点,请选择 Home | Grids and Units | Origin » Set,将光标移到板形的左下角,然后单击左键进行设置。

选择该命令,将光标移到板形左下角(左图),然后单击以定义原点(右图)。选择该命令,将光标移到板形左下角(左图),然后单击以定义原点(右图)。

  1. 下一步是选择合适的捕捉网格(snap grid),上表已做总结。网格在功能区(Ribbon)的 Home 选项卡的 Grids and Units 区域中设置。在设计过程中,经常需要切换网格。例如,放置元件时可能使用较粗的网格,而布线时使用更细的网格。可通过从 Snap Grid 下拉列表选择新值来更改网格,或直接在 Snap Grid 字段中输入所需值,然后按 Enter 以接受该值。
  2. 在本教程中,你将使用公制网格;单击  按钮切换到公制。
  3. 你将使用的第一个网格是 5mm;将该值输入到 Snap Grid 字段中。

重新定义板形

  1. 默认板形为 4x4 英寸。本教程中,板尺寸为 30mm x 30mm。 
  2. 要缩小视图并显示当前正在使用的整个工作区,请单击 View | Zoom | Zoom AllCtrl+PgDn)。你的设计应与下方左图非常相似。
  3. 下一步是将板形更改为 30mm x 30mm。此时你可以选择重新定义板形(重新绘制,或编辑现有板形)。对于简单的正方形或矩形,编辑现有板形更高效。为此,请选择 Home | Board | Board Shape » Edit Board Shape

  1. 板显示将发生变化,板形以绿色显示。每个角以及每条边的中心都会出现编辑手柄,如下所示。
注意:单击编辑手柄或板形边缘以外的任何位置,都会退出板形编辑模式。

  1. 目标是调整板形尺寸,创建 30mm x 30mm 的板。可见的粗网格为 25mm(捕捉网格的 5 倍),可见的细网格为 5mm——将用作参考。现在你可以选择将上边和右边向下、向内滑动以得到正确尺寸,或将三个角向内移动,保留位于原点的那个角不动。
  2. 要将上边向下滑动,将光标移到边缘上(但不要放在手柄上),当光标变为双向箭头时,单击并按住,然后拖动边缘到新位置,使状态栏上的 Y 光标位置为 30mm。
  3. 重复该过程将右边向内移动,在状态栏上 X 光标位置为 30mm 时定位。
在重塑板形时,请使用状态栏左下角的当前网格位置信息作为参考。

板形已调整为 30mm x 30mm,状态栏上显示的当前网格位置表明了这一点。 板形已调整为 30mm x 30mm,状态栏上显示的当前网格位置表明了这一点。

  1. 在工作区任意位置单击以退出板形编辑模式。
  2. 保存该板。

将设计从原理图传输到 PCB 布局

  1. 确保 Multivibrator.SchDoc 为活动文档。
  2. 从功能区选择 Home | Project | Project » Update PCB Document Multivibrator.CSPcbDoc 。项目将编译,并打开 Engineering Change Order 对话框。

针对需要在 PCB 上进行的每一项更改(使其与原理图一致),都会创建一个 ECO。针对需要在 PCB 上进行的每一项更改(使其与原理图一致),都会创建一个 ECO。

  1. 单击 Validate Changes。如果所有更改都已验证,则 Status 列表中每项更改旁都会出现绿色对勾。若未验证通过,请关闭对话框,检查 Messages 面板并解决所有错误。
  2. 单击 Execute Changes 将更改发送到 PCB 编辑器。
  3. 完成后,目标 PCB 会打开,且 Engineering Change Order 对话框会显示在其上方,同时 Done 列的条目会被勾选,如下图所示。
  4. 单击以 Close 该对话框并完成传输过程。

  1. 元件将被放置在板外,准备放到板上。在开始放置元件之前,还需要进行一些步骤,例如配置放置网格、层以及设计规则。
你可以在 Engineering Change Order 对话框中单击 Report Changes 按钮来生成 ECO 报告。

配置层可见性

  1. 打开 View Configurations 对话框(View | View | Switch to 3D » View Configurations » View Configuration)。
  2. Board Layers And Colors 选项卡中,确认两层信号层可见。
  3. 注意:此对话框用于控制阻焊层、丝印层以及系统层(例如 DRC 和网格)的显示。
  4. 为减少放置与布线时的视觉“杂乱”,请禁用机械层(Mechanical Layers)、所有阻焊层(Mask Layers)以及钻孔导向(Drill Guide)和钻孔图(Drill Drawing)层的显示。
  5. 切换到 View Options 选项卡。
  6. 确认已启用 Show Pad Nets 选项,并将 Net Names on Tracks Display 设置为 Single and Centered
  7. 单击 OK 接受设置并关闭对话框。

配置板层叠

  1. 打开 Layer Stack Manager。对于新板,默认层叠包括:一个介质芯层、两层铜层,以及顶层和底层的阻焊(coverlay)与覆层(丝印,silkscreen)层,如上图所示。
  2. 新层和电源平面会添加到当前所选层的下方,可通过 Add Layer 按钮或右键菜单完成。
  3. 当放置 Layer Stack Table 时会包含层属性(如材料、铜厚、介质属性),这些属性也用于信号完整性分析。双击单元格即可配置相应设置。例如,下图中的 Thickness 设置已略作修改,以更适合公制数值。
  4. 当你完成对层叠选项的探索后,请将数值恢复为下图所示,然后单击 OK 关闭对话框。

定义元件放置捕捉网格

  1. 单击 Home | Grids and Units | Properties 打开 Cartesian Grid Editor 对话框。你也可以使用 Ctrl+G 快捷键直接访问 Cartesian Grid Editor 对话框。
  2. Step X 字段中输入 1mm。由于 X 与 Y 字段是联动的,因此无需定义 Step Y 值。
  3. 为使网格在较低缩放级别下可见,将 Multiplier 设置为 5x Grid Step。为更容易区分两种网格,将 Fine 网格设置为显示为更浅颜色的 Dots
  4. 单击 OK 关闭对话框。

为信号网络配置布线宽度规则

  1. 以 PCB 为活动文档,打开 PCB Rules and Constraints Editor
  2. 对话框左侧的 Design Rules 文件夹下会显示各规则类别。双击 Routing 类别以展开并查看相关布线规则,然后双击 Width 以显示当前定义的宽度规则。
  3. 单击一次现有的 Width 规则以选中它。单击该规则后,对话框右侧会显示该规则的设置,包括:上方区域的规则 Where the Object Matches(也称为规则的 scope——即你希望该规则作用的目标),以及下方的规则 Constraints
  4. 由于该规则要作用于设计中的大多数网络(信号网络),请确认 Where the Object Matches 设置为 All
  5. 该规则中的设置是新 PCB 的默认值。编辑 Min WidthPreferred WidthMax Width 的数值,并将它们设置为 0.25mm。注意,这些设置会反映在对话框底部显示的各个层中。你也可以按层分别配置要求。
  6. 规则现已定义完成。单击 Apply 保存并保持对话框打开。

为电源网络添加布线宽度规则

  1. 下一步是添加并配置两条新的设计规则,用于指定电源网络的布线宽度。要添加并配置这些规则,请打开 PCB Rules and Constraints Editor
  2. 在对话框左侧的设计规则树中选中现有的 Width 规则,右键单击并选择 New Rule,以添加新的 Width 约束规则。

  1. 一条名为 Width_1 的新规则会出现。单击“设计规则”树中的新规则以配置其属性。
  2. 在右侧的 Name 字段中单击,并在该字段中输入名称 Width_12V
  3. Where the Object Matches 设置中,从下拉列表选择 Net,然后在第二个下拉列表中选择 12V 网络,如下所示。

  1. 最后一步是为该规则设置约束(Constraints)。分别将 Min Width / Preferred Width / Max Width 的值编辑为 0.25 / 0.5 / 0.5,以允许电源网络的布线宽度范围为 0.25mm 到 0.5mm,如下所示。

  1. 重复这一系列步骤,定义另一条以 GND 网络为目标的“布线宽度(Routing Width)”设计规则,并使用相同的 Constraints 值。最简单的方法是使用右键菜单中的 Duplicate Rule 命令,然后将这条新规则的 Name 改为 Width_GND,并将 Net 改为 GND
  2. 单击 Apply 保存规则,并保持对话框打开。

定义电气间隙约束(Electrical Clearance Constraint)

  1. 在“设计规则”树中展开 Electrical 类别,然后展开 Clearance 规则类型。
  2. 单击选择现有的 Clearance 间隙约束。注意该规则有两个 Full Query 字段,这是因为它是一个 Binary rule。规则引擎会检查由 Where the First Object Matches 设置所指向的每个对象,并将其与 Where the Second Object Matches 设置所指向的对象进行对比,以确认它们满足指定的 Constraints 设置。对于本设计,定义 All 对象之间的单一间隙是合适的。
  3. 在对话框的 Constraints 区域中,将 Minimum Clearance 设置为 0.25mm
  4. 单击 Apply 保存规则,并保持对话框打开。

定义布线过孔样式(Routing Via Style)设计规则

  1. 在“设计规则”树中展开 Routing 类别,然后在 Routing Via Style 下选择默认的 RoutingVias 设计规则。
  2. 由于电源网络很可能可以在电路板的单面完成布线,因此没有必要为信号网络定义一条布线过孔样式规则、再为电源网络定义另一条布线过孔样式规则。将规则设置编辑为本教程前面建议的值,即 Via Diameter = 1mmVia Hole Size = 0.6mm。将所有字段(MinimumMaximumPreferred)设置为相同尺寸。注意,你可以按键盘上的 Tab 在对话框字段之间切换到下一个。
  3. 单击 OK 关闭 PCB Rules and Constraints Editor
  4. 保存 PCB 文件。

设置元件定位选项

  1. 选择 File » System Preferences 以打开 Preferences 对话框。
  2. 打开对话框的 PCB Editor - General 页面,在 Editing Options 部分中,确保启用 Snap To Center 选项。这可确保当你“抓取”元件进行定位时,光标会以其参考点(reference point)抓住元件。
  3. 注意 Smart Component Snap 选项。如果启用该选项,你可以通过在更靠近所需焊盘而不是元件参考点的位置单击并按住,强制软件吸附到焊盘中心而不是参考点。如果你需要某个特定焊盘位于某个特定网格点上,这会非常方便。不过当你处理小型贴片元件时,它也可能带来不利影响,因为这会让你更难以通过参考点来“抓取”它们。

放置元件

  1. 缩放以显示电路板和元件。一种方法是先缩小(PgDn),使电路板和所有元件都可见,然后 right-click 并选择 View » View Area,再单击以定义你想查看的精确区域的左上角和右下角。
  2. 元件将放置在当前的吸附网格(Snap Grid)上。对于像这样简单的设计,并没有特定的设计要求来规定应使用什么放置网格。作为设计者,你需要决定合适的放置网格。为简化元件定位过程,你可以使用较粗的放置网格,例如 1mm。确认在功能区(Ribbon)的 Home 选项卡中,Snap Grid 已设置为 1mm
  3. 本教程中的元件可按上图所示放置。要放置连接器 Y1,将光标移到连接器外形轮廓的中间,然后 Click-and-Hold 左键。光标会变为十字准星并跳到该器件的参考点。继续按住鼠标键不放,移动鼠标以拖动元件。
  4. 如上图所示,将封装放置到电路板左侧(确保整个元件都在板框边界内)。
  5. 当连接器元件到位后,松开鼠标键将其放下。注意连接线会随元件一起拖动。
  6. 参考上图重新放置其余元件。拖动元件时使用 Spacebar 旋转元件(每次逆时针 90º),使连接线如图所示。
  7. 元件文本也可以用类似方式重新定位——单击并拖动文本,然后按 Spacebar 旋转它。
  8. PCB 编辑器还包含强大的交互式放置工具。我们用这些工具来确保四个电阻正确对齐并且间距一致。
  9. 按住 Shift 键,依次单击四个电阻以选中它们,或单击并拖动选择框将四个电阻全部框选。每个被选中的元件周围都会显示一个带阴影的选择框,其颜色由系统颜色 Selections 的设置决定(在 2D System Colors 对话框中设置)。
  10. 在任意一个已选元件上右键,然后选择 Align » Align 以打开 Align Objects 对话框。
  11. Horizontal 部分选择 Space Equally,并在 Vertical 部分选择 Bottom ;单击 OK 应用这些更改。现在四个电阻已对齐(以最低的元件为基准)并且等间距排列。

 

  1. 在设计窗口的其他位置单击以取消选择所有电阻。如有需要,你也可以对齐电容和晶体管,不过由于你当前使用的是较粗的吸附网格,这可能并非必需。

为交互式布线做准备

  1. Routing Conflict Resolution Current Mode 下拉列表设置为 Stop At First Obstacle。布线时你可以按 Shift+R 以交互方式在已启用的模式之间循环切换。
  2. Interactive Routing Options 区域中,确认已启用 Automatically Remove Loops 选项。该选项允许你通过布设一条替代路径来修改现有布线:也就是先布一条新路径直到与旧路径相接(形成一个回路),然后右键表示完成。软件会自动移除旧的、冗余的那部分布线。
  3. 确认 Interactive Routing Width / Via Size Sources 选项都设置为 Rule Preferred
  4. Home | Grids and Units | Snap Grid 中将吸附网格(Snap Grid)设置为 0.25mm

交互式布线电路板

  1. 通过查看工作区底部的层标签来检查当前可见的层。如果 Bottom Layer 不可见,按 L 快捷键打开 View Configurations 对话框并启用 Bottom Layer
  2. 单击工作区底部的 Top Layer 标签,使其成为当前(活动)布线层。
  3. 通常在单层模式下更容易布线。你可以按 Shift+S 在单层模式之间切换开/关。
  4. 单击 Home | Routing | Route » Interactive Routing,或右键并从上下文菜单中选择 Interactive Routing。光标会变为十字准星,表示你已进入交互式布线模式。
  5. 将光标移到连接器 Y1 的下方焊盘上。当你将光标移近焊盘时,它会自动吸附到焊盘中心;这是 Snap To Object Hotspot 功能,会将光标 pulling 到最近电气对象的中心(在 Board Options 对话框中配置 Range 的吸引距离)。有时 Snap To Object Hotspot 功能会在你不希望时拉动光标。在这种情况下,按 Ctrl 键可临时抑制该功能。
  6. Left-Click 或按 Enter 以锚定走线的第一个点。
  7. 将光标移向电阻 R1 的下方焊盘,然后单击以放置一段垂直线段。注意走线线段会以不同方式显示(如下图所示)。布线过程中,线段显示为:
    • Solid - 该线段已放置。
    • Hatched - 斜线填充的线段为建议但尚未提交;当你左键单击时它们将被放置。
    • Hollow - 这称为前瞻线段(look-ahead segment)。它可帮助你判断最后一段建议线段应在何处结束。该线段在你单击时 not 放置。布线时可使用 1 快捷键切换前瞻模式开/关。

  1. 通过 Left-Clicking 手动布线以提交走线线段,最终在 R1 的下方焊盘结束。注意每次鼠标单击都会放置斜线填充的线段。对于你当前正在布的这条连接,按 Backspace 可回退(移除)最后放置的线段。
  2. 与其一直布线到目标焊盘,你也可以按下 Ctrl+Left Click 来使用 Auto-Complete 功能,立即完成整条连接的布线。自动完成(Auto-complete)的行为如下:
    • 它会选择最短路径,但这未必是最佳路径,因为你始终需要为尚未布线的其他连接预留通道。如果你处于 Push 模式(布线时会在状态栏显示),自动完成可以推挤现有走线以到达目标。
    • 对于较长的连接,自动完成路径可能并不总是可用,因为布线路径是按区段逐段映射的,因此源焊盘与目标焊盘之间可能无法完成完整映射。
    • 你也可以直接在焊盘或连接线上执行自动完成。
  3. 继续为板上的所有连接进行布线。
  4. 使用上面介绍的技巧,在板上其他元件之间进行布线。上方的简单动画展示了该板如何以交互方式完成布线。
  5. 布线并不存在唯一解,因此你不可避免地会想要修改走线。PCB 编辑器包含一些功能与工具来帮助你完成这些操作,后续章节将进行讨论。
  6. 完成布线后保存设计。

探索自动布线器的能力

  1. 通过在功能区(Ribbon)中选择 Home | Routing | Unroute » All 来取消布线(Un-route)该板。
  2. 选择 Tools | Autoroute | Autoroute » All。将打开 Situs Routing Strategies 对话框。对话框顶部区域会显示 Routing Setup Report;,警告和错误会以红色显示。Always务必检查警告和错误!对话框下半部分显示可用的 Routing Strategies;,所选策略会高亮显示。对于这块板,它应默认使用 Default 2 Layer Board 策略。
  3. Situs Routing Strategies 对话框中点击 Route All 按钮。Messages 面板会显示自动布线过程。由于它直接在 PCB 编辑窗口中对你的板进行布线,因此无需费力导出/导入布线文件。
  4. 若要进行单面布线,在 Situs Routing Strategies 对话框中点击 Edit Layer Directions 按钮并修改 Current Setting 字段。或者,你也可以修改 Routing Layers 设计规则。
  5. 有趣的是,自动布线器更偏好具有挑战性的板子,在高密度、更复杂的设计上往往比简单板得到更好的结果。为了提升最终结果的质量,再次选择 Autoroute » All,但这次选择 Cleanup 布线策略。该策略会尝试拉直走线,减少拐角数量。如有需要,你可以多次运行 Cleanup 策略。如果没有变化,你可能需要先以较曲折的方式交互式地重新布一条连接,然后再尝试 Cleanup 策略。
  6. 如果你想保留自动布线结果,请保存 PCB 文档。否则,使用 Undo 或通过关闭/打开来将板恢复到所需的已布线状态。

为受管发布做准备

  1. 在打开原理图、打开 PCB,或未打开任何文档时,都可以随时打开 Generate Output Files 对话框。在 Project 选项卡上点击  按钮以打开该对话框。请注意,当你打开该对话框时,用于保存输出设置的特殊文件会自动在项目文件夹中创建,因此项目文件现在会被标记为已修改。
  2. 注意其中包含的 Outputers 列表。在本教程中,你将使用 Gerber Files 输出器和 Bill of Materials 输出器。
  3. 点击与 Gerber Files 关联的 Configure... 以打开 Gerber Setup 对话框,下一组步骤将对其进行配置。

配置 Gerber 生成

  1. Generate Output Files 对话框中,点击与 Gerber Files 输出关联的 Configure...。将打开 Gerber Setup 对话框,如上图所示。 
  2. 由于该板采用公制(Metric)设计,请在对话框的 General 选项卡中将 Units 设置为 Millimeters
  3. 板上使用的最小单位是 0.25mm(用于布线与间距),但由于大多数元件的参考点位于其几何中心(并且放置在 1mm 网格上),其中一些焊盘实际上会落在 0.01 的网格上。在 General 选项卡中将 Format 设置为 4:3。这可确保输出数据的分辨率足够覆盖这些网格位置。注意:NC Drill 文件 must always 也应配置为使用相同的 UnitsFormat。 
  4. Layers 选项卡中,点击 Plot Layers 按钮,然后选择 Used On。注意:可能会启用机械层;这些通常不会单独 'Gerbered' 输出。 相反,如果机械层包含其他层所需的细节,往往会将其包含进来,例如每个 Gerber 文件都需要的对位位置标记。在这种情况下,可使用对话框右侧的 Mechanical Layer(s) to Add to All Plots 选项将这些细节并入另一层。请在 Layers To Plot 区域中禁用任何已启用的机械层。
  5. 在对话框的 Advanced 选项卡中,确认 Position on Film 选项设置为 Reference to relative origin。注意:NC Drill 文件 must always 也应配置为使用相同的 Position on Film 选项。 
  6. 点击 OK 以接受其他默认设置并关闭 Gerber Setup 对话框。
  7. Gerber 设置已配置完成。下一步是配置其他输出。在本教程中,你还将在下一组步骤中配置 BoM。
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