PCB设计全流程实战:从原理图到打板不踩坑

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实测Altium Designer 23版本的我,曾遭遇封装存在差错、规则有所遗漏、Gerber文件出现错误这三大令人头疼的问题,新手只要按照步骤逐步运算,便能轻易规避常见情况。

第一步 原理图绘制与元件库匹配

在将软件打开之后,先要去新建工程,按照顺序依次点击File、New、Project,进而进行命名并保存。紧接着要点击Add New to Project、Schematic,以此促使进入到原理图编辑界面里。在右边Components面板那里对元件展开搜索,像电阻就选择R,电容则选择C。要是自带库没办法找到的话,那就自行去建库: Tools、Symbol Wizard,依据Datasheet的引脚定义来展开绘制,需要注意引脚编号以及名称必须要和物理元件完全一样。

【新手避坑】,最具典型性的报错是“Pin Mismatch”,其原因在于亲自绘制封装时,引脚编号出现书写错误,像是将1脚写成了2脚那般。解决的办法为,在建库时对照Datasheet逐一使引脚序号对齐,绘制完成后借助Tools – Check Component验证。

第二步 PCB布局与规则设置

先画完原理图,之后点击Design-Update PCB Document,将元件导入到PCB界面,布局的时候,先把核心芯片放置在板子的中央位置,按照信号的流向来摆放外围器件,电源滤波电容要尽可能地靠近IC引脚,关键的一步是进行规则设置: Design-Rules,在Clearance里设置最小间距为0.2mm,在Width里设置电源线宽为0.5mm。

关键参数推荐一下,设差分对线宽为0.2mm,间距为0.15mm。原因在于这个组合能够有效地将差分阻抗控制在100欧姆左右,对USB以及HDMI信号而言是适合的。

【新手避坑】:常见问题为:规则设定完毕却没有生效,原因在于在Rule Priority里,高优先级规则将默认规则给覆盖掉了。解决办法是:打开Rules界面,把自定义规则拖动到列表的最上面,优先级数字小的会先执行。

第三步 布线实操方案取舍

布线分两种方案,我实测对比过:

手动布线,这种方式适合诸如时钟线之类的复杂且关键的信号,它能够精准地绕避开干扰区域,不过其效率比较低下,然而可控性却是很高的。

适合电源层与地网络的自动布线,能将较大面积范围的铺铜通过一键操作完成,其布线速度较快,不过容易出现直角走线的情况。

选择与舍弃的逻辑情况为:在项目里要是信号完整性表现得很强劲,那么就采用手动布线的方式,如果处于时间紧迫的简单电路板情况下,则先进行自动布线,之后再开展手动微调。详细的操作步骤是:点击Route – Interactive Routing选项,按下Tab键来调整线路宽度,对于连接地面的网络采用0.3mm的线宽设定,而针对电源网络则运用0.4mm的线宽设定。

新手需避开的坑,有高频出现的报错“Unrouted Net Constraint”,其意思是存在浮空网络未连接上。此情况的直接原因是,走线出现中断或者未连接到焊盘。解决的流程是,先点击Report – Board Information去查看未连接网络的列表,接着使用Route – Interactive Routing逐条进行补连,最后运用Tools – Design Rule Check扫描,以确保错误数为零。

第四步 输出Gerber文件

要点出图之前,先去点击Edit-Origin-Set,将原点设置在板子的左下角位置。接着点击File-Fabrication Outputs-Gerber Files,在General选项卡里选择2:4的格式,在Layers选项卡里勾选全部的层,在Drill Drawing里勾选Plated和Non-Plated。生成之后,在打开发给工厂之前,通过View-CAM打开查看一遍,着重检查焊盘以及孔位是不是偏移。

所谓新手需避之坑中,最为绝望之报错乃“Missing Solder Mask”,此报错导致焊盘全然被绿油所覆盖,究其原因是未勾选Solder Mask层,解决之办法为,在Layer Plot当中勾选Top Solder以及Bottom Solder,点击Plot出图,而后重新生成就能看到盖油开窗。

这个方法对于射频或者高频微波板而言并不适用,那种是需要去做阻抗计算以及层叠仿真的。假若是你仅仅做两层板,那么直接依照我的步骤去进行即可运用;要是进行四层以上的制作,那么建议使用板厂的工具对Gerber文件进行预检,以此来避免白白花费金钱去打板。

常见问题(FAQ)

PCB设计里差分对的线宽和间距设多少?
线宽0.2mm、间距0.15mm,这个组合能把差分阻抗控制在100欧姆左右,适合USB和HDMI信号。
元件导入PCB后布局时要注意什么?
先把核心芯片放在板子中央,按信号流向摆放外围器件,电源滤波电容尽量靠近IC引脚。同时把最小间距设为0.2mm、电源线宽设为0.5mm。
生成的Gerber文件焊盘被绿油盖住了怎么办?
说明出图时没有勾选阻焊层。在出图设置里勾选顶层阻焊和底层阻焊,点击出图重新生成就能看到开窗。
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