PCB设计基础浅谈-Altium Designer
1、原理图设计过程
一般可以选择已经有的原理图封装，自己平时画图时可以建立自己的库，把常用的原理图封装综合起来，便于快速、准确的找到自己需要的封装，对于一些比较特别的器件、或者自己没有现成封装的可以用，怎么办呢，我们此时就要参考元器件的图纸，根据标注的尺寸画封装，可以说这是每一个工程师必备的技能，简单有效，不易出错，就是比较复杂的可能会花点时间，大家有点耐心就OK的。
2）原理图规则要求
设计中功能模块划分要清晰，并用“String”作一定的注释，所有注释必须使用“String”，禁止使用“Nets”。
如果原理图是使用现有原理图变更而来，要使用中文“String”在原理图上注明出处和添加部分的说明。
器件命名（Designator）及标称值(Comment)、使用图形符号。
|
序号 |
器件 |
图形符号 |
标号 |
常用封装 |
标称 |
说明 |
|
1 |
电阻 |
|
R? |
0805、0603、0402 |
5.1k，39 |
标称值禁用：512，390，以免歧义。 其它电阻类器件可以定义为：电阻排RP?。 |
|
|
自定义或其它 |
|||||
|
|
||||||
| 2 |
电容 |
|
C? |
0805、0603、0402 |
39pf，0.1uf |
标称值禁用：390，104等，以免歧义。 |
|
|
C? |
RAD0.4、 |
33uf/16V |
|||
|
|
自定义或其它 |
|||||
| 3 |
电感 |
|
L? |
RAD0.2、1206、0805 |
10uH，4.7uH |
|
|
|
自定义或其它 |
|||||
| 4 |
二极管 |
|
D? |
Axial0.4、1206、0805 |
开关二极管 |
|
|
|
Axial0.4、1206、0805 |
稳压二极管 |
||||
|
|
LED? |
RAD0.2、0805 |
发光二极管 |
|||
| 5 |
三极管 |
Q? |
开关管、放大管、达林顿、其它大电流驱动管 |
|||
| 6 |
稳压器 |
U? |
管脚>=3，如：7805、LM336、LM2576等 |
|||
| 7 |
按键 |
|
K? |
自弹起 |
||
|
|
自锁 |
|||||
| 8 |
晶体 |
X? |
但晶振采用U? |
|||
| 9 |
IC |
U? |
包含IC、专用模块、光藕等>=4脚，并周型管脚排列的器件。 |
|||
| 10 |
接插件 |
J? |
||||
| 11 |
设置条 |
|
S? |
SIP2 |
断、闭 |
短路跳棒、拨动开关 |
|
|
SIP3 |
选择1或2 |
||||
| 12 |
保险管 |
F? |
||||
| 13 |
电池 |
B? |
也代表电池座 |
2、PCB设计
1) 器件封装选定
原则同原理图封装选取；
2) PCB元件布局
布局的基本原则：
(1)遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。
(2)布局中应参考原理图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件。
(3)布局应尽量满足以下要求：总的连线尽可能短，关键信号线最短；高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开；模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。
(4)相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局。
器件的放置原则：
(1)同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性元件也要力争在X或Y方向上保持一致，便于生产和检验。
(2)对于使用定制接头的产品，在PCB背面接头焊接区域，禁止放置其他器件。
(3)元器件的排列要便于调试和维修，亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器件周围要有足够的空间。
(4)根据外壳要求将元件放置下相应位置。
IC去偶电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短，元件布局时，应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起，以便于将来的电源分隔，布局完成后应向原理图设计者咨询布局的可行性和向外壳设计人员咨询外壳是否存在干涉问题，确认单板、背板和接插件的信号对应关系，经咨询确认无误后方可开始布线。
PCB设计时的一些规则：
a)PCB的布线要求。（如果需要设计小于此间距的PCB，需要咨询制版厂商）
(1)两个信号线的最小间距：6MIL。如果需要设计小于此间距的PCB，需要咨询制版厂或者他人。
(2)要求电源信号的最小线宽:6MIL—30MIL。
(3)信号的最小线宽：6MIL。
(4)过孔的最小孔径:（外直径24MIL,内直径12MIL）。
布局布线中的一些其它规则要求：
PCB板层选择：通常选用双层板，根据电路复杂度、信号抗干扰度而定。
元件排列：电阻、电容等封装相同的器件，应整齐排列，尽可能等间距，横平竖直，确保电路板外观美观；CPU和RAM距离短；必须采用手动布线，确保布线整齐、规则。
PCB板空隙：至少要大于最小线宽，如图所示。
焊盘（Pad）：
多引脚芯片，如果有较多的管脚不使用，不使用的管脚不画出来，但是为了固定芯片，芯片的最靠边的管脚必须画出，这些管脚的定义，必须进行标注.
(1) 用Pad尺寸具体情况具体设置；
(2) 器件的第一脚应为方焊盘（Rectangle），并在丝网层划框标注。
(3) 为了增加焊盘焊接接触面，部分Pad可以修改为椭圆形。
过孔（Via）：
过孔的最小孔径:（外直径24MIL,内直径12MIL）
(1)Via在PCB板上应比Pad尺寸小，常用Via尺寸32/16mil，不得小于24/12mil（6mil工艺）；
(2) 过孔尽量不要直线排列且应注意过孔间距。
(3) 大电流的信号连接若因改变层间连接使用过孔，最好使用多个。
(4) 对于有金属外壳的器件下方尽可能少的使用过孔，避免腐蚀侵袭。
填充（Fill）：
(1)增加焊盘在PCB上的焊接面积，避免金属化孔脱落。
(2)为了降低生产成本，对于器件不需要焊接的管脚，使用Fill屏蔽。但在芯片四个顶角上保留两个引脚方便焊接固定芯片。
覆铜（Polygon Plane):
PCB铺铜时，定义距离信号线的最小间距:12MIL——25MIL。
(1)常用覆铜参数：
GridSize(10 )、
TrackWidth(8)、
Length(3)、
45-DegreeHatch、
SurroungPadsWith(ArcS)，
选中“PourOverSameNet”
和“RemoveDeadCopper”。
(2)放置覆铜前，应在“规则”中进行相应设置，增加一个间距规则设置覆铜间距。
(3)顶层和底层的覆铜边框（外形）相同。
(4)覆铜的net应为Gnd。
(5)对于上下层同一位置均有覆铜处，应多放置Via，减小Gnd线的电压差。
丝网层：
(1)一般器件标注建议字体36/6mil；
(2)所有标注方向建议一致；
(3)使用标称值，不使用标号；
(4)位置要合理，避开焊盘、过孔，建议器件焊接后不得被覆盖。
(5)封装外壳导电的器件，下方放置丝网“Fill”，避免PCB腐蚀短路，如晶体下方。
(6)丝网必须表明器件安装（焊接）方向。IC得标注底平线在IC缺口位置。
(7)在管脚比较多的器件周围环形标注PIN号码，间隔20。
(8)特殊电源网络进行标注，便于探测，如3.3V、1.8V等。
安装（定位）孔：
(1)设置安装孔必须要根据产品部机器壳体设计。
(2)安装孔和器件之间间距除外壳要求外建议大于25mil
考虑PCB器件焊接的生产需求：
(1)IC分布要整齐，尽可能方向相同。
(2)器件封装选择要仔细，确保焊接时能分开工序。
(3)过孔和器件焊盘之间间距建议大于10mil，防止焊接时焊接锡外流，造成焊盘虚焊。
制作完PCB，必须运行DRC，进行检测：短路、断路等不良。
PCB绘制完毕后的自检：
1）手动检查：仅保留KeepoutLayer和Connection，关闭其它所有显示层，观察是否还有剩余飞线；
2）手动逐线检查：使用“select” →“Connected Copper”，检查连接的铜层。
3）其次还要检测层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置；重点检查器件布局的合理性，电源、地线网络的走线，去耦、滤波电容的摆放等。
丝印标注
1)所有器件必须都有字符标识，称为器件名称标识，其字符标识框不能相互接触，重叠，常见字符线宽6mil，线高36mil。
2)器件名称字符组成：第一位为字母（如：R代表电阻，U代表集成电路），后面几位为序号。
3)器件名称标识丝印不能压住任何焊盘。
4)有方向器件极性标识，应与器件上的标识图案一致。
5)对于集成电路的文字标注方向，要与器件上文字方向一致。其他器件的丝印字符方向应在X或Y方向一致。