【电路设计】Altium Designer 20 && PCB设计

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• 一、AD界面认识及PCB相关概述
• • 1. Altium Designer（AD）的界面认识
  • 2. 工程文件
• 二、原理图
• • 1. 基本操作
  • • 1) 如何添加元件库
    • 2) 器件属性选择（重点！）
    • 3) 快速对元器件进行编号 /* 2021.7.13更新 */
  • 2. 封装的创建和调用
  • • I 导入外部封装
    • II 安装插件
    • III 现有元件模型的调用
    • IV手动建立封装
  • 3. 原理图库的创建和使用
  • • 1) 建立元件原理图的基本操作
  • 4. 原理图的导出 //2021.10.04更新
• 三、PCB
• • 1. 各层概述
  • 2. 确定板子大小
  • 3. 常见报错信息分析
  • • 1) 封装未找到（Footprint Not Found）
    • 2) 管脚未知（Unknown Pin）
    • 3) 绿色报错
    • 4) 器件短路
    • 5) 规则检查 //2022.10.28
  • 4. 器件排列
  • 5. 叠层设置
  • 6. 布线相关
  • • 1）界面调整
    • 2）基本操作
• 四、常用快捷键总结（注：按快捷键时一定要切换成英文输入法）
• • 1. 原理图部分
  • 2. PCB部分
  • 3. 通用
• 五、其他操作（不断更新！）
• • 1. 制作个人模板/* 2021.9.14更新 */
  • 2. 插入图片
  • 3. 隐藏板层与铜皮
  • 4. 工具菜单栏中“转换”指令的妙用 //2022.4.24
  • 5. 将元器件放在背面
  • 6. 四层板绘制//2022.10.3
• 六、集成库的建立与使用【201.10.29 补充】
• Last

一、AD界面认识及PCB相关概述

1. Altium Designer（AD）的界面认识

  和一般的Windows软件类似，AD软件的界面包括菜单栏、项目管理、操作区、属性管理、状态栏等几个部分，如图所示：

  设置的功能较为复杂，后续可能还会涉及，实际使用时可以点对点搜索，并在使用中积累经验，不用记忆。

2、账户：可以修改证书文件（Licenses）和扩展（Extension），扩展如果一开始安装的时候是默认安装，则所有扩展都安装了，所以这个按钮一般来说不怎么要用。

3、panel按钮：在界面的右下角，非常重要却非常容易被忽略的按钮，一般来说 “找不到某个界面的问题” 大部分可以在panel中找到。如果找不到panel按钮，可以点击菜单栏中的视图，勾选状态栏，使panel显示。

2. 工程文件

  画PCB时，切记要建立一个工程文件（或者叫项目文件），即Project，方便其各个部分的管理。
  一般工程文件包含的内容：

  在完成一个工程时，首先可以先建立一个原理图和一个PCB，（原理图库和PCB库非必须）一般先完成原理图，然后生成PCB，再进行布线操作，具体思路如下图所示：

选择一个元件库，找到对应的元件直接移动到工作区，或者是双击后添加到工作区。一般默认元件库只有两个，即Miscellaneous Devices（基本器件） 和Miscellaneous Connectors（基本接插件） ，后缀都是 .IntLib 。（下面有下拉菜单，可以预览元件的封装，便于选择）
一般来说，初学者碰到最多的问题就是：不知道元件放在哪个库中，因此，一个字典式的总结所有常用器件就很有必要，忘了就可以赶紧查阅。
附：Altium Designer常用元件和封装总结

  可以看到，元件库中不仅有SchLib文件，即内部元件可以直接拖到原理图中，还有PcbLib文件，即元件可以直接拖到PCB中，但一般不这样用，而是用来添加元件封装。

1) 如何添加元件库

点击元件库目录旁边三个横杠的按钮，选择第一个File-based Libraries Preferences

添加完元件库后，选择元件，将其移动到工作区，调整位置和朝向

一些基本操作：

1、移动器件——选中器件，按一下空格，旋转90°
2、镜像操纵——移动器件过程中，按 “X” 则以X轴镜像，按 “Y”则以Y轴进行镜像
3、 多选器件——按住Shift键，点击器件实现多选（适用原理图和PCB）
4、复制元件——有时候需要用到多个相同的器件时，可以按住Shift键，鼠标拖动需要复制的器件，复制得到的器件的标号会自动修改。

2) 器件属性选择（重点！）

  添加完元件之后，就是对元件的属性进行调整，单击或双击器件可以得到属性选框（Properties），如下图：

注意坐标位置的单位可以切换成毫米，英文状态下按Q即可

另外，器件的位号尤为重要，如果一个原理图有相同的位号，就会出现报错信息，即元件边缘会有一条红色的波浪线。
若要设置全局的位号，可以使用工具中的标注功能：工具->标注->原理图标注

注：每一个器件都需要设置一个封装，不然在生成PCB时会报错，而这也是非常重要的部分，后面有详细叙述

除了器件的属性外，还要注意点击空白处的属性框，这个是整个原理图相关的设置

以上有几点需要注意：

  1、波浪形按钮的放置线具有电气属性，是连接元件管脚用的，一般用快捷键CTRL+W来连接；而最右边的防止线的按钮是放置一般的直线，无电气属性。
  2、电源端口和地端口不在元件库内，而是在快速工具栏中。
  3、设置网络标签（net label）也在快速工具栏中。
如果没有net label的管脚可以选择加上通用的标签——放置->指示->通用no-ERC标号。（一般用不到）

3) 快速对元器件进行编号 /* 2021.7.13更新 */

??在修改原理图时，如果有器件的增减，很多时候都会遇到这样一个问题：“现在是第几个电阻(芯片)了想要随意命名，但是如果位号冲突了，又会报错。因此，如何快速对元器件位号进行设置就显得尤为重要。
??首先，定位在原理图的位置，选择 “工具->标注->原理图标注”，快捷键 TAA

??这个界面，关键是理解各个界面所对应的意思。

??参考链接1
??参考链接2

2. 封装的创建和调用

综上所述，原理图部分最重要的就是器件的选择和封装的建立了。所谓封装，即电子设计图纸与实物之间的映射体，具有精准数据的要求。封装包括：管脚、管教序号、丝印、1脚标识（丝印）、阻焊层等。下面介绍几种常用的元件和封装的建立方法。

I 导入外部封装

适用范围：最广最靠谱
操作方法：
  可以在平时收集一些封装的文件，然后按照刚才介绍的如何添加元件库部分安装找到的元件库。
  如果储存的元件库中没有，则可以到一些专门售卖元件的网站上去找，比如立创商城、贸泽电子、e络盟等，然后下载其对应的ECAD文件。
  下面以立创商城为例，介绍 “白嫖封装的方法”—— 如何从立创商城下载封装但是立创商城的文件只支持AD18及其之前的）另外，如果立创商城找不到需要的封装的话，还可以用立创的在线编辑器，内部有很多用户贡献的封装，也可以用，大致做法和立创商城是一样的，就是先建立一个项目，然后导入元件库，再导出为AD的格式即可。
下载得到SchLib和PcbLib后，再按照添加元件库的方法进行安装，最好重命名后放入一个固定的文件夹，再添加，方便后期找寻。

II 安装插件

有一个插件是叫Library Loader，是贸泽电子开发的，专门用来在线检索元件并插入原理图，其有Altium版本，为AD内置插件，其本质其实是相当于导向贸泽电子检索元件的网站但插件确实要更方便。
附：Altium Library Loader下载安装及使用教程1。
    教程2（注：安装和使用一定要联网！！！）

III 现有元件模型的调用

适用范围：已有原理图，需要用到原理图内的元件
操作方法：打开已有的原理图，点击设计->生成原理图库（快捷键 DM）（也可以生成集成库（IntLib）（Integrated Library），则双击集成库可以得到原理图库和PCB库。

点击可以看到生成的元件目录，底下会有几个按钮

由于此类教程网上有很多，此处不再赘述，下面给出几个IPC标准封装向导的使用教程。

官方教程

大佬教程

    2、Component Wizard（元器件向导）
这种方法和上面的类似，操作方法也很相同，但显然可以选择的项目多了很多，当然也更麻烦了。和上面一样，使用时需要先建立一个PCB库，然后点击工具->元器件向导，（快捷键TC）

2° 按下Tab键，选择属性，如下图所示

其中最后一个表面与板对齐类似于3D装配中的面面相合的约束，可以尝试使用。

4° 如果需要导出某一个元件的3D模型，可以先导出板子全部的模型stp格式，然后放到solidworks中将其中的器件给提取出来。

参考链接

//2021.11.8 更新——3D图示下怎么调整板子的颜色
??今天下载一个项目文件，发现其板子的颜色为黑色，显得更酷，所以百度了一些资料，找到一个教程，记录一下。
??教程链接
??注意需要在3D图示下进行更换！

3. 原理图库的创建和使用

    原理图库，是放置元件在原理图上的显示的符号，包括边框和管脚，一般来说，原理图的边框可以随意画，但管脚一定要和其PCB封装对应。
    一般元件的原理图可以从AD自带集成库中找到，也可以从第三方获取，如立创商城等。

1) 建立元件原理图的基本操作

i、建立一个原理图库，点击添加，然后利用基本操作工具进行操作

??这里需要注意，导出pdf版原理图不是导出按钮，这个是导出其他软件格式的文件，而应该选择智能pdf，具体内容自行探索。

三、PCB

1. 各层概述

PCB的全称是Printed Circuit Board，即印刷电路板。区分PCB的各个层的重要性不言而喻。以下摘抄自各大网站，后附链接。

1、机械层（Mechanical Layer）

顾名思义是进行机械定型的就是整个PCB板的外观，其实我们在说机械层的时候就是指整个PCB板的外形结构。
它也可以用于设置电路板的外形尺寸，数据标记，对齐标记，装配说明以及其它的机械信息。这些信息因设计公司或PCB制造厂家的要求而有所不同。另外，机械层可以附加在其它层上一起输出显示。
机械层最多可选择16层。设计双面板只需要使用默认选项Mechanical Layer 1。
另外，一般默认LAYER1为外形层。其它LAYER2/3/4等可作为机械尺寸标注或者特殊用途，如某些板子需要制作导电碳油时可以使用LAYER2/3/4等，但是必须在同层标识清楚该层的用途。

2、禁止布线层（Keep Out Layer）

用于定义在电路板上能够有效放置元件和布线的区域。在该层绘制一个封闭区域作为布线有效区，在该区域外是不能自动布局和布线的。
禁止布线层是定义我们在布电气特性的铜时的边界，也就是说我们先定义了禁止布线层后，我们在以后的布过程中，所布的具有电气特性的线是不可能超出禁止布线层的边界。
常常有些习惯性把Keepout层作为机械层来使用，这种方式其实是不对的，所以建议大家进行区分，不然每次生产的时候板厂都要给你进行属性变更。

3、信号层（Signal Layer)

信号层主要用于布置电路板上的导线。包括Top layer(顶层)，Bottom layer(底层)和30个MidLayer(中间层)。这些层都是具有电气连接的层，也就是实际的铜层。中间层是指用于布线的中间板层，该层中布的是导线。（AD中没有中间层的设置）

4、内层（Internal Plane）

内层最多16层，Internal Plane 1…16，该类型的层仅用于多层板，这些层一般连接到地和电源上，成为电源层和地层，也具有电气连接作用，也是实际的铜层，但该层一般情况下不布线，是由整片铜膜构成。我们一般说的双层板、四层板、六层板的层数指的是信号层+内层

5、丝印层（Silkscreen Layer）

丝印层主要用于放置印制信息，如元件的轮廓和标注，各种注释字符等。Altium提供了Top Overlay和Bottom Overlay两个丝印层，分别放置顶层丝印文件和底层丝印文件。

6、遮蔽层（Mask Layer）
Altium Designer提供了 阻焊层（Solder Mask） 和 锡膏层（Paste Mask） 两种类型的遮蔽层（Mask Layers），在其中分别有顶层和底层两层。其中，Paste Mask也叫助焊层。

重点！区分阻焊层和助焊层

6.1助焊层（Top paste&&Bottom paste）

是顶层和底层的焊盘钢网层，和焊盘的大小是一样大的，这个主要是我们做 SMT 的时候可以利用来这两层来进行钢网的制作，在刚网上刚好挖一个焊盘大小的孔，我们再把这个钢网罩在PCB板上，用带有锡膏的刷子一刷就很均匀的刷上锡膏了。（如下所示）

7、多层（Multi Layer）

指PCB板的所有层。电路板上焊盘和穿透式过孔要穿透整个电路板，与不同的导电图形层建立电气连接关系，因此系统专门设置了一个抽象的层—多层。一般，焊盘与过孔都要设置在多层上，如果关闭此层，焊盘与过孔就无法显示出来。

8、钻孔层（Drill Drawing）

钻孔层提供电路板制造过程中的钻孔信息(如焊盘，过孔就需要钻孔)。Altium提供了Drill gride(钻孔指示图)和Drill drawing(钻孔图)两个钻孔层。

以上参考：
1、PCB各层的含义-CSDN
2、PCB各层介绍-bilibili
3、凡亿教育-搜狐网
4、PCB各个层详解-电子发烧友

2. 确定板子大小

做完原理图后，选择设计->Update PCB Document …，如果有多个PCB，需要选择一个PCB文件进行生成。

因此，选择机械层，放置直线，构成一个矩形，最好可以放大将各条线衔接好。用快捷键Shift + E可以定位格点。
如果觉得黑色的框框太大和机械层不匹配，也可以将黑色区域缩小，即设置板子的形状。先选定对象，再按设计->板子形状->按照选择对象定义（快捷键DSD）

原理图和封装不匹配或者是不含有指定的封装

2) 管脚未知（Unknown Pin）

一般来说可能是没有封装、封装管脚缺失、管脚号不匹配（位号要一一对应）、原理图和PCB的封装不对应（不能是1、2、3和a，b，c）

3) 绿色报错

以上两种错误是原理图生成PCB时会出现的报错，而绿色报错是生成PCB后出现的。

??即下图所示的Add Rooms，会发现如果勾选上这个选项，则PCB上面会出现一个红色的方框，而且如果移动器件移出了方框的范围，那么器件就会出现绿色报错。删掉红色方框后又恢复正常。因此，在转换成PCB时，记住把这个Rooms去掉。


2）设置格点
在排列器件时，如果有格点可以更加方便器件的排列。
操作方法：在空白区域，按G（grid），即可设置栅格的属性信息

6）按S，特殊选择方式，如线选，内部框选等
7）单位距离移动——CTRL+方向键

//2021.6.26 更新
??在放置器件时千万务必记住不要使用X镜像或者Y镜像，因为器件可能会错乱！！！

5. 叠层设置

AD中默认的PcbDoc只有两层，即Top Layer和Bottom Layer，但有时候需要用四层板，多出来的两层即为内层
信号质量
成本
如何判断需要的PCB的层数
布线难度
Shift + S 单层显示
正片层 负片层

首先确定交互式布线已经打开，及“交叉选择模式”前有一个方框。
然后右键单击文件标签页后的空白区域，选择垂直分割（要保证只打开了两个文件，即原理图和PCB）

可以用于一次性删除整条线

4、CTRL+左键点击某条线，是选中某个网络，并对其进行高亮显示，可以按作用中括号来源：记录无知岁月