一、引言

在我们的Altium Designer系列教程中，我们已经一起走过了软件界面的初识、原理图的绘制，以及元件库的建立。今天，我们将进入这一系列教程的高潮部分——PCB设计。

PCB设计不仅是电子产品开发过程中的核心，也是检验一个电子工程师综合能力的试金石。在这一篇教程中，我们将深入探讨如何使用Altium Designer进行高效的PCB布局和布线，确保你的设计既美观又实用。

我们将一步步指导你如何在Altium Designer中进行PCB设计，从布局的基本原则到布线技巧，对于PCB设计的新手，这篇教程都将为你提供宝贵的知识和技巧。

让我们一起开始这段精彩的PCB设计之旅吧！

二、PCB设计的步骤

1. 创建新工程：在 Altium Designer 中新建一个PCB工程文件，并添加PCB文件和原理图文件。
2. 设计元件库和封装库：如果元器件厂商或经销商没有提供库文件，需要自行设计元件库(.SchLib)和封装库(.PcbLib)。
3. 绘制原理图：新建.SchDoc文件，添加元器件库和封装库，然后在原理图中放置元器件并添加网络标识。
4. 确认元器件封装：使用封装管理器检查和修改元器件封装。
5. PCB布局设计：导入原理图中的元器件到PCB文件中，并根据设计要求进行布局。
6. PCB布线设计：按照电路功能和信号流向进行布线，注意线路的走向和宽度。
7. 铺铜操作：对于需要铺设铜的区域，使用Polygon Plane工具进行铺铜，并设置相应的网络连接。
8. 规则检查：完成布局和布线后，使用Design Rule Check工具检查是否有违反设计规则的地方。
9. 输出设计文件：检查无误后，输出用于生产的设计文件，如Gerber文件和钻孔文件等。

三、PCB设计实操

1、创建新工程：选择“文件”(File)菜单-->点击“新建”(New)-->选择“项目”(Project)。在弹出的对话框中，输入项目名称，选择保存路径，点击“创建”(Create)；

2、添加原理图文件：选择“文件”(File)-->点击“新建”(New)-->选择“原理图”(Schematic)。原理图添加之前做好的原理图文件；

3、添加PCB文件：选择“文件”(File)-->点击“新建”(New)-->选择“PCB”；

4、添加PCB元件库文件：选择“文件”(File)-->点击“新建”(New)-->选择“库”(Library)-->再选择“PCB元件库”(PCB Library)。PCB元件库添加之前做好的PCB元件库文件；

5、确认元器件封装：为确保元件在导入PCB时的准确性，请逐一双击原理图上的每个元件，核实其封装信息是否已正确添加。此举旨在预防潜在的导入错误，保证项目的顺利进行；

6、导入网表：打开原理图，要将器件和网络导入PCB，需要进行网表导入的工作，点击菜单栏下【设计】进行【Update PCB】，同步网表功能，执行更改完成网表的导入，查看是否存在失败项，如果存在失败排查相关失败项，导入成功后，pcb文件可以看到所有封装模型和连接网络；

7、PCB布局： 

放置必备元件：首先放置必须位于特定位置的元件，如连接器或特定尺寸的大型元件;

集中处理器和IC：将高引脚数的IC或处理器放置在中心位置，以便于布线;

避免横跨网络：尽量减少网络交叉，以减少过孔的需要;

表面安装器件（SMD）：建议将所有SMD元件放置在电路板的同一侧，以降低装配成本。 

8、绘制板框：布局完成后，需要绘制板框，就是板子具体的尺寸； 

9、PCB布线：

电源和地面层：对于多层PCB，电源和接地应放置在内部层上。对于双层PCB，建议在一层上放置一个大的接地平面；

迹线宽度：根据电流需求和阻抗控制要求确定迹线宽度；

布线方向：在双层PCB上，如果一侧进行水平布线，则另一侧应进行垂直布线。对于多层PCB，应交替水平和垂直迹线；

热管理：对于可能发热的元件，如稳压器或功率晶体管，考虑使用散热器，并确保良好的空气流通；

EMI干扰：设计导电迹线时，尽量减少EMI噪声和干扰。例如，走线尽可能短，避免90°角的弯曲，将高速信号与低速信号分开；

接地和电源层：使用接地层和电源层可以减少PCB上接地和电源迹线的数量和长度，从而减少电磁干扰；

组织子电路：将相关的组件组合在PCB的不同区域，以保持轨道长度较短并控制返回路径。

10、铺铜 ：

在PCB设计中，铺设地平面（ground plane）有几个重要的作用：

电压返回：大多数元件都会连接到电源网络，然后通过地网返回电压。在多层板中，将整层板用作地平面可以简化每个元件到地网的连接；

信号返回：普通信号也需要返回路径，对于高速设计来说，清晰的返回路径在地平面上非常重要。没有这样的路径，这些信号可能会为PCB的其余部分产生大量干扰；

降低噪声和干扰：随着信号速度的增加，更多的数字电路切换状态。这会在地网中产生噪声脉冲，可能会影响电路的其他部分。地平面由于其较大的导电面积，相比于通过迹线路由的地网，具有更低的阻抗，有助于减少这种干扰；

EMI/EMC：在信号下方放置地平面可以减少它们对EMI的感应性。换句话说，它有助于抑制板内的串扰和外部源引起的噪声；

稳定的开关：信号跟随的接地路径具有较低的电感，这有助于创建较低电感的接地连接，减少地弹跳。

11、DRC检查

DRC检查，全称为设计规则检查（Design Rule Check），在PCB设计中起着至关重要的作用。它是PCB设计软件（EDA）中用于在PCB布局（Layout）过程中实时检查和发现与预定设计规范不符的设计。DRC检查的主要目的和作用包括：

保证设计正确性：DRC检查确保PCB设计满足所有预定的设计规则，包括迹线宽度、间距、过孔大小等，以避免电路设计中的基本错误；

满足制造要求：DRC检查帮助设计师确保PCB设计能够被制造出来。不同的制造工艺有不同的设计规则，DRC检查确保设计符合这些规则，从而避免生产过程中的失败；

提高可靠性：通过DRC检查，可以发现可能导致电路故障的设计问题，如短路、开路等，从而提高PCB的可靠性；

减少试产次数：DRC检查有助于在设计阶段发现问题，减少后期试产中可能出现的返工和修改，节约成本和时间；

提升产品质量：通过DRC检查，可以确保设计满足高质量标准，提升最终产品的性能和可靠性。

 

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