【PCB绘制】Altium Designer操作实践详细步骤_pcb板学习

零、背景

（零）说在前面的话

记录一次Altium Designer软件操作实践过程，以及过程中遇到的问题，之前只是会简单使用和修改，此次拓展从0开始绘制PCB板，写博客方便以后回忆，建立知识网络，以此加深印象，巩固知识。

（一）预备知识

1.PCB相关术语

参考链接: PCB常见术语总结
参考链接: 104条PCB电路设计制作专业术语汇总

这部分有的太深入，了解了解就好，用到再学。

2. AD软件操作

参考链接: AD常见快捷键

参考链接: AD原理图中怎么进行mil与mm的单位切换？

一、实验（操作流程）

（一）AD基础入门

1.实验目的

(1)掌握AD20软件的安装和环境菜单的设置；
(2)掌握新建项目工程，新建或添加相关文件步骤；
(3)了解原理图编辑界面的基本操作；
(4)了解原理图库绘制界面的基本操作；
(5)了解如何加载原理图库和查找相关元件的方法。

2.实验要求

1、熟悉AD20各种编辑环境下的菜单设置及应用；
2、调整原理图版面大小，选择大小适合的版面进行原理图编辑；
3、原理图环境下加载和删除相应的元件库；
4、在元件库中调出相应元件并放置在原理图上；
5、完成简单原理图绘制。

3.主要步骤

PCB工程的一般组成为：原理图文件、PCB文件、原理图库文件、PCB库文件。

（1）在电脑中建立一个自定义的文件夹，以备存储设计文件用。如图1-1。

图1-1 自定义储存PCB设计文件文件夹

打开“Altium Designer.exe” 程序，进入软件工作界面。

图1-2 软件初始界面

打开软件之后如若之前没有编辑或导入过工程就会显示如图1-2界面。此处并不需要登入，离线也能使用。
我软件装了汉化，汉化也很简单替换几个文件就好了有需要自行去找。
（2）创建工程文件：单击“File”（文件）菜单，选择“New”（新的）选项中的“Project”（项目）选项，从中选择“PCB Project”工程文件。创建新的工程项目。

图1-3 新建工程文件

在“Folder”中浏览文件保存的位置将工程文件保存在自定义的文件夹中，在“Project Name”中，并将文件命名为“实验一”，“Project Name”是所有产生的工程文件的总文件夹，点击“Create”进入工程文件的初始工作界面。

图1-4 选择工程文件保存路径以及工程项目名称界面

图1-5修改保存路径

注意这里会创建一个和工程文件名“Project Name”一样的文件夹

图1-6 新生成的文件夹

图1-7 新生成的文件

此时，Projects窗口下只有PCB_Project.PrjPcb文件。

图1-8 AD软件Projects窗口视图

（3）创建原理图文件：单击“File”菜单，选择“New”选项中的“Schematic”（原理图）选项，进入原理图编辑的初始工作界面。

图1-9 新建原理图

图1-10 原理图编辑界面视图

注意！新建工程文件都需要保存（快捷键CTRL+S），对应文件夹中才会多出该文件

（4）保存原理图文件：选择“File”菜单，选择“Save As…”（保存）选项，将文件命名为“实验一原理图”并进行保存。或者选择快捷键CTRL+S，在弹出的原理图保存窗口修改文件名称保存文件。

图1-11 保存原理图窗口

修改文件名称为实验一原理图。注意原理图文件后缀为.SchDoc。

图1-12 保存原理图后工程文件夹中的文件 如图1-12，工程文件夹中多出History文件夹和原理图文件“实验一原理图”。History文件夹中是空的，但随着工程编辑进行，文件菜单栏中选择保存工程或者每次按下CTRL+S键，就会在History文件夹中生成一个当前工程文件窗口下的压缩文件。如图1-13，每在原理图编辑界面下保存一次文件，就会生成一个版本的原理图文件的压缩文件。其他工程文件同理，会在（）中标注迭代的版本号，每次保存都会加1。是.zip格式文件，解压出来里面包含保存的工程文件，可以在后期退回先前版本。

图1-13 保存原理图后工程文件夹中的文件

此外，关闭AD软件，还有一个工程文件生成。

图1-14 关闭工程生成的文件

AD的PrjPcbStructure文件是Altium Designer软件中用来存储PCB项目结构的文件。它包含了项目中所有PCB文档的信息，包括PCB板的布局、连接信息、器件布局等。这个文件非常重要，因为它定义了整个PCB项目的结构和组织。

（5）调整版面大小：把鼠标放在空白处，双击鼠标左键，窗口右边在弹出的选项中选择“Properties（属性）”选项，在“Page Options”选项中，进入文档属性编辑窗口。如果采用标准纸张版面，可以点击选择“Standard”选项，在“Sheet Size”的下拉菜单中进行选择标准的A4或者其他版面大小；如果采用非标准纸张的版面，则需要点击“Custom”选项，这时可通过 “Width”和“Height”对版面的宽度和高度进行设置。

图1-15 原理图Properties（属性）窗口

可以在Units下选择单位采用mils（密耳）或者mm（毫米）。换算关系为：1密耳 = 0.0254毫米。
以及可以在Sheet Color选择原理图颜色等等。

图1-16 在右侧窗口下拉箭头选择Components菜单窗口

如若右侧没有窗口视图，也可以在软件右下角的Panels选项调出想要的窗口。

图1-17 在Panels选项中选择调出Components菜单窗口 之后如图1-18所示，显示官方元器件库窗口里面有相对基础的各类元器件，以及下面会显示原理图库视图和3D模型视图。

图1-18 Components菜单窗口 （6）放置元件：单击窗口右边导航栏的“Components(元件)”选项卡，在弹出的窗口中找到“原理图1”所需要放置的元件，双击选中元件可将其放置在原理图中。内部集成库中有两类基本元件，第一类“Miscellaneous Connectors.InLib”库为基本的接插件元件库，第二类“Miscellaneous Devices.InLib”为基本元件库。 （7）元件放置操作：在元件放置或移动过程中，采用键盘上的“空格”键可对元件进行逆时针旋转90°，“X”键可对元件进行水平方向的翻转，“Y”键可对元件进行垂直方向的翻转。对于放置好的元件，如果需要进行移动或旋转，可将鼠标移至元件上，按住鼠标左键不放进行移动或旋转。 （8）界面基本操作：按住鼠标右键不放，鼠标指针变成“手型”时，可以对界面进行任意移动，如果此时按住键盘上“Ctrl”键，移动鼠标时可以对界面进行放大和缩小。 调出库中元器件操作如图1-19，拖出官方元器件库文件夹中的原理图。

图1-19 Components菜单窗口在官方原理图库中调出各类元器件原理图 （9）连线：在“Place”菜单中选择“Wire”，进入放置连线模式，可对放置好的元件进行连线。 （10）修改元件参数：双击需要修改的元件，可以对元件的内部参数进行修改。 主要修改的元件参数有：元件标号、标称值和封装。 （11）可以shift+鼠标左键多选多个元器件一起编辑尺寸、对齐方式、PCB封装模型，管脚长度等待。灵活运用可以节约很多时间。另外制作完成一个元器件灵活使用复制粘贴也能节约很多时间。

4.实验成果

使用官方元件库绘制一个简单的LED驱动电流。

图1-20 官方元件库绘制一个简单的LED驱动电流

5.小结

基础入门Altium Designer软件的基本界面和工具栏菜单，基础菜单的功能。接着，我们学习了如何新建工程项目，了解了工程项目组成部分以及新建工程文件包括原理图文件，原理图库文件。
除此之外，我们还学习了在原理图界面如何调用官方元件库，修改元器件编号，旋转移动元器件，连接原理图线路，采用标签连接线路。绘制简单电路原理图。以及学习掌握了一些快捷键操作节约绘制时间。

（二）AD原理图设计

1.实验目的

(1)采用网络标号进行元件间的连线；
(2)单独修改元件的封装、标称值等参数；
(3)采用自动编号的方法对原理图中所有元件进行整体编号；
(4)修改原理图中相同元器件的封装值；
(5)绘制原理图库并且使用调用自己绘制的原理图库文件绘制原理图；
(6)了解并掌握绘制原理图库界面操作流程及方法；
(7)完成附图所示原理图的制作。

2.实验要求

1、创建原理图库文件；
2、制作原理图中需要的元件；
3、制作一个多部件的集成块元件；
4、对元件管脚的参数设置；
5、完成附图所示原理图的制作。

3.主要步骤

（1）创建原理图文件，并且命名为“实验二原理图”。

图2-1 新建原理图文件

（2）创建原理图库文件：单击“File”菜单，选择“New”选项中的“Library”选项，再选择“Schematic Library”，进入原理图库元件的编辑界面。

图2-2 新建原理图库文件

（3）保存原理图库文件：选择“File”菜单，选择“Save As…”选项，或者快捷键CTRL+S将文件命名为“实验二原理图库”并进行保存。原理图库编辑界面如图2-3所示。

图2-3 原理图库编辑界面

（4）原理图库元件的操作界面跟原理图操作界面类似，包括视图的放大和缩小以及元件的移动、翻转等等，需要注意的是，在库元件的操作界面下，所编辑的是单个的元件，而不是整个原理图，并且要求元件必须放在坐标原点附近进行编辑。
在左侧SCH Library窗口下点击添加，添加一个新的元器件，它会让你命名，之后也可在右侧Design Item ID栏编辑修改名称。Designator栏编写编号，后面调出的该元器件都是此编号，因此，编写通常使用“元器件英文首字母+？”。例如电阻可以使用“R?”。方便后期排除编号重复错误以及批量编号等。如图2-4添加一个新的元件并且命名为RES。

图2-4 原理图库编辑界面添加新元器件

图2-5 修改栅格操作

原理图编辑界面下，如图2-5，可以通过视图—>栅格—>显示栅格（黄框），切换是否在在原理图上显示栅格。以及设置栅格大小也（红框）也就是右下角绿框的Grid，设置对象每次移动的距离。视图—>切换单位，则可以在mm和mil之间切换。
（5）制作普通元件（以一个电阻为例）：在“Place”菜单下选择“line”选项，可以在界面下放置一条线段，第一次点击鼠标左键可以确定线段初始位置，第二次点击鼠标左键可以确定线段一个节点位置（可以确定范围或者转弯），点击鼠标的右键就可以结束绘制。用同样的方法绘制多条线段绘制出一个长方形，并且在两边添加端口，然后在放置添加文字字符串到图像上输入文字，完成电阻元件的形状制作。如图2-6所示。

图2-6 绘制电阻外形

（6）放置元件管脚：在“Place”菜单下选择“Pin”选项，或者在编辑界面点击“”放置一个元件管脚，需要注意的是，管脚的其中一端是跟着鼠标移动的，该端口是连线的有效端口，必须放置于元件的外侧。单击鼠标左键可确定管脚的放置位置。

图2-7 放置元器件管脚

（7）修改管脚属性：双击需要编辑的管脚，系统右侧弹出“Properties(属性)”界面，进入管脚属性菜单，“Designator”项目可以修改管脚的编号，此项必须有值，而且该值在整个元件中不能重复；“Name”项目可以修改管脚的名称（可忽略为空白）；“”选项可以对修改的内容进行隐藏和显示； “Electrical Type”项目可以修改管脚的电气属性（默认值为“Passive”）；“Pin Length”项目可以修改管脚长度为200mil；“Inside”项目可以选择管脚内侧的形状；“Inside Edge”可以选择管脚内边的形状；“Outside Edge”可以选择管脚外边的形状；“Outside”可以选择管脚外侧的形状。
（8）元件参数修改：制作完成元件后，在左下方的选项卡中找到“SCH Library”选项并单击选择，这时在左上方的窗口中出现元件的默认名称，双击元件名称进入元件的属性修改窗口，“Designator Item ID”选项可以修改元件的名称，制作时改为“RES”；“Designator”选项可以修改元件的默认编号，制作时改为“R？”。 修改完成后点击“回车按键”确认。
快捷键M，可以设置对象的图层关系。置前置后对像。

图2-8 绘制简单电阻完成

（9）元件调试：在左上方的元件窗口中，点击“Place”按钮，可以将制作好的元件放置到原理图中，观察元件的大小及其管脚是否合适，如果不合适可再回到库文件中进行修改。如图2-9，在原理图编辑界面放置绘制完成的一个电阻。

图2-9 放置绘制完成的电阻到原理图中

注意管脚要按顺序从1开始设置管脚的编号，绘制PCB时也遵循从1开始给焊盘编号，同时还要对应元器件的实物图，注意管脚不能错乱。
（10）库文件中添加新的元件（以LM317元件为例）：在“Tools”菜单下，选择“New Component”选项，弹出新元件的元件名称窗口，输入新的元件名称“LM317”，点击“OK”确定。这时在左上角的元件列表窗口中会出现该元件的名称。
（11）放置矩形块：在“Place”菜单下选择“Rectangle”选项，可以在界面下放置一块矩形方块。
（12）在矩形方块周边放置元件管脚，管脚的编号和名称如下图所示，放置和修改方法参照6、7。
（13）元件参数修改：将元件默认编号修改为“U?”，并放入原理图中进行调试，修改和调试方法参照8、9。

图2-10 绘制完成IC类元件库（LM317） （14）多部件元件制作（以OPA2690元件为例）：在库文件中添加一新元件，元件名称为“OPA2690”（方法参照9），修改默认编号为“U?”（方法参照7）。按下图画出元件的形状，在“Tools”菜单下选择“New Part”选项，新增一个元件的部件，这时会看到左上角元件窗口中“OPA2690”元件的前面变成了“+”号，点击“+”号可打开SKT元件的内部部件，分别是“Part A”和“Part B”。“Part A”是前面已经画好的SKT内的第一部件元件，“Part B”是新建的第二部件元件。打开“Part A”，利用鼠标将画好的元件全部选中，用“Ctrl +C”组合键进行复制，再打开“Part B”，用“Ctrl +V”组合键对复制的内容进行粘贴。

图2-11“Part A”部件

“Part B”部件 （15）完成原理图库的制作后，回到原理图编辑界面，添加制作好的库元件，方法参照实验一的内容。 （16）利用完成的元件库，参考图放大电路完成整张原理图的设计，并对原理图所有元件进行整体编号。 首先如图调出需要使用到的元器件，然后复制需要的个数，排布好之后连接电路，接着放置“Line”，或者使用快捷键CTRL+W连接电路。

在这里插入图片描述

图2-12 放置并且连接元器件

接着通过放置网络标签连接电路图各个模块，右键小的红色框在弹出的栏目中选择网络标签。

图2-13 选中网络标签 选中连线并且单击左键放置网络标签，如图2-14所示。

图2-14 选中线路

左键双击输入网络端口标签，注意要在Line上单击，将X选中Line或者管脚，而不是空白区域，可能导致网络标签没有意义。

图2-15 修改网络标签名称

图2-16 修改完成所有网络标签名称

注意此时各个元器件上有红色波浪线表示有错误，原因是因为没有对元器件编号，此处可手动点击元器件在右侧Designator栏目里修改编号。

图2-17 调出Properties窗口

点击红色框下拉箭头，可在Components和Properties菜单切换（一般也只用到了这两个菜单），和之后PCB相关系的是Designator，PCB图文件中也是这个编号，Comment栏目可填入元器件数值属性等待或者如104，9013这类信息。但不与PCB图关联，目的是在焊接电路的元器件时对照属性信息，焊接上规定规格属性的元器件。防止电路不工作或者损坏。如图2-18，也通过在右侧窗口最下方的Panels按钮调出想要的菜单。或者绿色框内可以点击切换（和上面说的下拉箭头同样）。

图2-18 Panels按钮调出想要的菜单 单击Panels按钮，如图21-9所示。

图2-19 Panels选项

自动编号（整体批量编号）:面对元器件较少的电路图还好，倘若遇到数量过多元器件的原理图手动编写元器件编号显得很费时间并且有编辑错误的情况发生，所以可以使用工具—>标注—>原理图标注，调出自动编号功能窗口。如图2-21所示。

图2-20 调出自动编号功能窗口

图2-21 自动编号功能窗口

图2-21所示，选择处理顺序（左上红色框），勾选需要编号的原理图（左下红色框），以及勾选需要自动编号的元器件，点击更新更改列表，跳出提示15个元器件需要更改。点击Ok如图2-22，观察自动编号工具已经预设了编号方案给当前的元器件。如图2-23，点击接受更改。

图2-22 跳出提示

图2-23 工具生成预设方案

点击验证变更，执行变更，检查无错误后关闭，即完成自动编号。如图2-24。

图2-24完成自动编号

4.实验成果

绘制一个简单的放大电路原理图。

图2-25 一个放大电路原理图

绘制的原理图库可以在其他工程导入直接使用。

图2-25 自己绘制的用到的元器件的原理图库

5.小结

在本次实验学习过程中，我们首先学习了Altium Designer软件新建原理图、原理图库文件，了解了该编辑界面下一些菜单和选项的功能。还有相关菜单和选项窗口的位置，以及切换原理图栅格功能，还学习了创建和编辑原理图库中的元器件，绘制元器件原理图库，修改属性，修改编号，放置管脚、多边形、矩形等工具，来实现普通、IC类、多部件类元器件的原理图库绘制。
此外，还学习掌握了统一批量编号功能，节省制作工程时间。以及使用全部自己制作的原理图库根据参考电路图绘制了一个放大电路的原理图。还有过程中解决的一些常见问题、需要注意的事项等等。

（三）AD PCB设计

1.实验目的

(1)通过本次实验，掌握AD20封装库的制作；
(2)通过实验了解PCB封装库的制作过程；
(3)了解元器件封装在设计PCB过程中的作用；
(4)了解并且掌握元器件各类管脚的制作；
(5)了解并且掌握元器件各类管脚的制作；
(6)了解贴片元件与直插元件的封装制作；
(7)了解元件封装与元件之间的绑定过程；
(8)调用官方库和自己制作的封装库绘制简单原理图的PCB图。

2.实验要求

1、创建PCB库文件；
2、根据需要设定界面参数；
3、制作软件中没有的元器件封装；
4、了解并且掌握PCB图绘制界面下相关基本操作；
5、贴片元件的封装制作及焊盘参数的设定。

3.主要步骤

（1）关闭之前工程，新建工程命名实验三，导入实验二的原理图，可以“shift+左键”多选想要的工程文件一并添加。

图3-1 添加已有工程文件

（2）创建PCB文件：在“File”菜单下，选择“New”选项中的“PCB”选项，进入PCB编辑的初始工作界面。

图3-2 新建PCB图工程文件

（3）保存PCB文件：在“File”菜单下，选择“Save As…”选项，或者快捷键CTRL+S将文件命名为“实验三PCB图”并进行保存。

图3-3 调出导入元件到PCB图窗口

（4）导入元件：在PCB编辑界面“Design”菜单下，选择第二项“Import Changes From ”，其中“”为PCB的文件名，弹出导入元件的窗口，点击验证变更检查问题，再点击窗口左下方“Validate Changes（确认更改）”按钮，选择窗口下方的“Only Show Errors”，检查菜单中的各项元件参数是否有错误，若出现错误，根据窗口的错误提示重新进入原理图界面进行修改。若没有错误，点击窗口下方的“Execule Changes（执行更改）”按钮，将元件全部导入PCB版面，点击关闭窗口。发现元件以及出现在右下角如图3-5。

图3-4 导入元器件窗口视图

图3-5 观察到元件已导入

如图3-5，但是但是此时元器件的封装是乱的，并不是想要的封装，需要修改。
（5）创建PCB库文件：单击“File”菜单，选择“New”选项中的“Library”选项，再选择“PCB Library”，进入元件PCB封装的编辑界面。
（6）保存PCB库文件：选择“File”菜单，选择“Save As…”选项，将文件命名为“封装库”并进行保存。
（7）PCB库元件的操作界面跟PCB编辑界面类似，包括视图的放大和缩小以及元件的移动、翻转等等，需要注意的是，在库元件的操作界面下，所编辑的是单个的元件，而不是整个PCB图，并且要求元件必须放在坐标原点附近进行编辑。找原点操作：Edit->Jump->Reference
（8）编辑界面的属性修改：将鼠标光标点击右边“Properties(属性)”编辑窗口内，常用的设置有：“Grid Manager-> Properties->Step->Step X”选项中的“X”和“Y”分别可以设定鼠标移动的横坐标和纵坐标的最小移动距离, 根据元件具体尺寸需要进行设定；“Other->Unit”选项可以修改使用的单位（“mils”选项为毫英寸作为单位，“mm”选项为毫米作为单位）；
如图3-6，新建PCB库。

图3-6 新建PCB库

（9）绘制简单PCB封装：放置焊盘，找到焊盘，单击左键，然后拖动焊盘想要放置的位置在单击左键，一次性可放置多个焊盘，右键结束。

图3-7 焊盘对象位置

（10）修改焊盘属性：双击焊盘，右边窗口弹出“Properties(属性)”修改界面，“Properties-> Designator” 选项可以更改焊盘号；“Layer”选项可以改变焊盘的层（如果是直插元件选择“Multi-Layer”，如果是贴片元件选择顶层“Top Layer”或者底层“Bottom Layer”）；“X-Size”和“Y-Size”选项分别修改焊盘的横坐标宽度和纵坐标高度；“Hole information->Hole Size”项目可以修改焊盘内孔的直径；“Round”选项可以使内孔的形状为圆孔；“Rect”选项可以使内孔的形状为正方形孔，当选中此项时，“Rotation”选项可以输入内孔的旋转角度；“Slot”选项可以使内孔的形状为椭圆形孔，当选中此项时，“Rotation”选项可以输入内孔的旋转角度，“Length”选项可以输入椭圆形的长度（注意：此项的值要大于内孔直径“Hole Size”的值）；“Size and Shape-> Shape”选项修改焊盘的形状（“Round”为圆形、“Rectangular”为方形、“Octagonal”为八边形、“Rounded Rectangle”为圆角正方形），X/Y用来修改焊盘的大小。其他参数无需修改。
（11）按照以上方法，放置1个焊盘，参数如下：内孔为圆孔，直径60mil，焊盘编号为1，焊盘为圆形。
（12）测量距离：利用“Ctrl+M”组合键可以进行距离的测量。按下组合键后，鼠标变成十字光标，单击左键可以确定测量的起点位置，移动鼠标过程中观察左上方的半透明窗口内标尺参数的变化，该参数即是起点位置与当前鼠标位置的距离值。移动到其他位置左键，工具就会标出距离。Shift+C可以取消标记。
直接设Step X为0.5mm，采用观察左下边的XY左边直接放置焊盘以及绘制边框
（13）绘制封装外形：在编辑窗口下方“层”的选项卡中，选中“Top Overlay”层，在“Place”菜单下选择“Line”选项可以放置直线，根据提供的元件外形尺寸绘制出元件的外形。
如图3-8，点击放置的焊盘，右侧“Properties”窗口下，修改红框内的形状尺寸。“Shape”下拉箭头选择Rectangular，以及修改尺寸为35x36（mil单位），黄框内Hole Size内圆半径（不做修改）。拖动绿框内拖条，找到Designator属性栏。

图3-8 修改焊盘尺寸形状

如图3-9，修改Designator栏目编号，注意要对应原理图管脚以及实物图实际针脚位置（重要），需要查询元器件手册。将Layer选在Top Layer。

图3-9 修改所在层以及编号

最后结果如图3-10所示。

图3-10 修改完成

例如做一个电阻的PCB封装，再复制粘贴一个修改好的焊盘。如图3-11所示，选择Line。

图3-11 找到Line对象工具

如图3-12修改Line对象的线宽为5mil和所在层下拉选择为Top Overlay（丝印层）。

图3-12 修改Line对象的线宽和所在层

图3-13 绘制丝印完成

绘制丝印时注意丝印离阻焊区域（紫色）距离最好保证10mil（可修改规则但也应大于等于4mil），否则会报规则问题。此处我绘制的是相距6mil的距离。
（14）放置3D模型便于修改封装（此步不必须）：如图3-14，可以放置元器件的3D模型（提前去网站下载3D模型文件）。在文件选择中选择下载好的模型文件。

图3-14 选择3D元器件模型选项

下载3D模型如图3-15所示，去到网站搜索元器件型号，确定模型格式、文件格式、版本（根据AD软件版本来），点击下载。

参考链接: 3D元器件网站

图3-15 下载3D模型文件

点击放置之后，如图3-16所示，可在右侧窗口修改放置的角度。让3D模型正确放置在焊盘上。
修改栅格：在View—>Grids—>Set Global Snap Grids修改全局栅格，或者使用快捷键Shitf+Ctrl+G。

图 修改栅格

图3-16 放置3D模型文件完成

如图3-17所示，可在View下选择3D或2D视图。或者按下快捷键数字3和2切换（键盘上字母上方的数字）。3D预览图如图3-18所示。

图3-17找到3D预览图选项

图3-18 3D预览图

按下SHIFT+鼠标右键旋转模型，CTRL+鼠标右键缩放整体模型，数字0复位，数字2回到2D视图（PCB库编辑界面）。

图3-19 旋转缩放观察3D模型

（15）封装名称修改：在左下方的选项卡中找到“PCB Library”选项并单击选择，这时在左上方的窗口中出现元件的默认名称，双击元件名称进入元件的名称修改窗口，将“Name”选项修改为“0603”，点击“OK”确认。
（16）添加新元件：在“Tools”菜单下，选择“New Blank Component”选项进行新元件的添加。或者在PCB Library窗口下添加，如图3-20，“Place”放置PCB元件封装到PCB图上，“Add”添加新的PCB元件封装，“Delete”删除选中的元件封装，“Edit”编辑选中的元件封装。

图3-20 PCB Library窗口常用菜单

（17）元件布局：对元件进行移动或旋转（操作方法与原理图中相同），放置在版面内合理的位置。
（18）元件布线：在“Place”菜单下，选择“Track”选项，这时鼠标的光标形状变成十字形，移动鼠标至元件引脚上，第一次单击鼠标左键放置连线的源头，移动鼠标时连线会跟着移动，可根据元件管脚间的飞线情况进行连线，每次单击鼠标左键都会确定前面放置的连线。单击鼠标右键可结束当前的连线，进入第二次画线。若要退出画线状态，可双击鼠标右键。
（19）删除连线：把鼠标移至需要删除的连线上，单击鼠标左键，连线变成高亮线，用键盘上的“Del”键可以删除高亮线段，或者按下快捷键E+D（英文输入法下）。
基本所有对象的删除都可以使用选中对象然后E+D。
（20）打开PCB编辑窗口，黑色部分为工作区域，拖动元件框，将刚才导入的元件全部拖入工作区域内，这时可以删除元件框，只保留元件。
（21）PCB编辑界面跟原理图编辑界面类似，包括视图的放大和缩小以及元件的移动、翻转等等。禁止采用“X”“Y”翻转，会导致PCB错误，可以采用“L”将器件进行镜像操作
（22）点击右边“Properties（属性）”选项,进入工作界面的属性修改：常用的设置有：“Grid Manager-> Properties->Step->Step X”选项中的“X”和“Y”分别可以设定鼠标移动的横坐标和纵坐标的最小移动距离, 根据PCB元件及布线的具体尺寸需要进行设定；“Other->Unit”选项可以修改使用的单位（“mils”选项为毫英寸作为单位，“mm”选项为毫米作为单位）。
（23）制定PCB板边框尺寸：先设置PCB图像的原点。方便测量距离参考等。如图3-21所示。找到设置原点选项。移动十字光标重新设置原点位置

图3-21 原点设置

方法一：在PCB绘制快捷工具栏中选择测量尺寸，点击右键选择“Standard Dimension”量出一个100mm70mm尺寸,在编辑窗口下方有一排选项卡，分别有不同的层可以选择。选择“Keep-out Layer”层，在“Place-> Keepout”菜单下选择“Tark”选项，画出所需的PCB板大小。选中所有“Keep-out Layer”边框，点击“Design->Board Shape->Define from selected objects”就可以重新建立一个100mm70mm的工作区域。
方法二：选择“Keep-out Layer”层，选择选用Line工具，左键单击从一个点开始，此处可以从先前设置的原点开始，然后依次画完想要的尺寸大小的矩形（后面也能拖动紫色线段修改尺寸大小），单击右键结束。然后得到一个紫色的矩形框，长按鼠标左键拖动直至框选出矩形图像，如图3-22所示。然后选择Design—>Board Shape—>
Define Board Shape Selected Objects选项如图3-23所示，结果如图3-24所示。

图3-22 画出PCB板尺寸大小

图3-23 选择PCB板尺寸

图3-24 得到需要的PCB板尺寸 如图3-25，如果“切割”后的PCB板尺寸在粗略放置完元器件后还是过大，可以拖动紫色线段到合适尺寸，拖到鼠标长按选择全部（主要是外框），如图3-26操作，最终结果如图3-27所示。  图3-25 PCB板尺寸略大

图3-26 再次执行“切割”操作

图3-27 “切割”操作完成后PCB板尺寸缩小

（24）对元器件进行布局，使得元件的分布更加合理，可以根据原理图分区域布局，连线更短更简洁。在PCB板四周可预留一定空间安放接插孔（安装孔），如图3-28所示，放置一个焊盘，修改Pad Stack属性。

图3-28 放置焊盘设置属性

以及修改选层、编号属性（双击焊盘输入数字再点击空白区域可快速修改编号），使其位于Multi-Layer层，并且复制粘贴3个位于PCB板四周。

图3-29 Properties属性及其3D视图

（25）设定布线规则：在“Design”菜单下选择“Rules…”进入布线规则的设定界面，常用的规则设定如下：在“Electrical”选项中选择“Clearance”选项，改变图形中“Minimum Clearance”的参数可以设定走线的安全间距（本实验中可以设为8mil）；在“Routing”选项中选择“Width”选项，改变图形中“Min Width”的参数可以设定走线的最小宽度（本实验中可以设为10mil），改变“Preferred Width（首选线宽）”的参数可以设定走线的默认宽度（本实验中可以设为10mil），改变“Max Width”的参数可以设定走线的最大宽度，在“Routing”选项中选择“Routing Vias”选项，改变图形中的参数分别可以修改过孔的外圆和内孔的最大值、最小值、默认值，设置“Via Diameter(过孔直径)=0.5mm”,“Via Hole Size(孔大小)=0.3mm”。规则设定完毕后，点击右下方的“Apply”按钮进行规则的应用，点击“OK”进行确认并关闭窗口。
（26）手动画线：在“Place”菜单下，选择“Interactive Routing”选项可以放置一根连线。在放置连线前，首先要选择相应的层，常用的层有：“Top Layer”为顶层，用于绘制PCB板顶层的连线；“Bottom Layer”为底层，用于绘制PCB板底层的连线；“Top Overlay”为顶层丝印层，该层所画的线不具备连线作用，在PCB板上表现为油墨喷绘，一般作为元件的标号、标称值或者放置标尺、文字说明等；“Bottom Overlay”为底层丝印层，作用与“Top Overlay”相同；“Keep-out Layer”为禁止布线层，该层所画的线不具备连线作用，在PCB板上表现为切割线，一般用作绘制PCB板大小，因此在PCB板上用该层画出一个矩形框范围，所有元件都应放在该矩形框范围内。
（27）布线过程中层的切换：在布线过程中，如需要进行层的切换（即由顶层换成底层，或者由底层换成顶层），可利用键盘上的“+”号或者“-”号进行切换，在走线层切换过程中，软件会在顶层和底层的连线中自动添加过孔，以保证两层之间的连线相互连通。
（28）改变走线拐点：在布线过程中，如需要改变走线拐点，可画线的状态下利用“Shift+空格键”进行改变。
（29）更改走线宽度：在布线过程中，如需改变走线的宽度，可在画线的状态下按一下键盘上的“Tab” 键，进入走线属性修改，根据图形提示修改线宽。
（30）手动画线原则：可先画好线宽统一的信号线（实验中信号线宽度为10mil），再画线宽统一的电源线（本次实验中电源线宽度为30mil），最后再画线宽不固定的电源线（实验中有些电源线宽度为10mil），取决于电源的电压值。电压值过大电阻不变的情况下电流值就大，过细的线可能会发热甚至烧坏等问题。遇到问题如下。

图3-30 手动布线完成以及出现的问题

如图3-30，初步布线完成后，①绿框内的是丝印遮盖线路的问题（后面会报规则问题），以及②蓝色框内的走线不能通过问题，虽然这个问题在元器件布局安排完美的情况下尽量避免，或者例如这个电路板可能存在完美布局方案，但我想不到。那就需要打通孔从另外层走线。③最后还有紫框内的D1（浏览原理图确定为发光二极管），没有飞线的情况。绿色带x的对象是违反规则的报错，这部分可以先忽略后面根据
依次解决：
①点击元器件PCB封装，拖动C4，JP2等这些覆盖走线的丝印到其他空白区域。
②打通孔走Bottom Layer，如图3-31所示，找到通孔对象。

图3-31 通孔对象

如图3-32所示，直接在顶层连接通孔是无法连接的，需要修改通孔的网络。

图3-32 线路无法连接独立的通孔

选中通孔修改Definition属性如3-33，在右侧Net下拉选择想要的网络，或者点击右边绿框内的提取工具再左键点击想要连接的端口，通孔可以连接了。如图3-34。

图3-33 线路无法连接独立的通孔

线路可以连接对应网络属性的通孔。修改通孔网络为Vcc就可以连接了，可以看到这时的提示飞线也通过通孔进行连线了。

图3-34 线路无法连接独立的通孔

换层连线操作如图3-35所示，在软件界面下面的层卡片选择Bottom Layer，再点击布线工具，就能在底层布线了，有时还是连接不上，这就要检查右侧Properties属性里的Layer选项是否选中Bottom Layer。修改完成即可在底层连线。（如果在选层的时候编辑界面一直往右侧划，可以按Tab键暂停编辑界面选择完所在层之后点击编辑界面中心的暂停键）

图3-35 换层连接线路

③点击D1上的焊盘，修改网络属性，对照原理图，然后看D1需要连接到哪一个端口，然后将D1的焊盘修改成与想要连接的端口的网络一致即可。如图3-36的蓝色箭头所示，需要将D1的1端（具体参考原理图来看二极管正负极，焊接时要对于二极管实际正负极）修改成R5的1号脚也就是NetD1_A，以及D1的2号脚的网络修改成GND。最后结果如图3-37所示。最后连线。

图3-36 修改无飞线元器件端口网络属性

图3-37对照原理图修改网络属性完成

最终结果如图3-38，剩余的绿色的就是规则问题。可以通过修改规则解决。

图3-38整体视图

（31）规则检查：如图3-39调出规则检查功能，或者使用快捷键T+D调出规则检查窗口，再按R运行规则检查。

图3-39 调出规则检查功能

图3-40 规则检查视图

如图3-40，检查出155个规则问题。查看Count有报错的选项，逐个排查。

图3-41调出规则窗口

如图3-42所示，在规则窗口里修改连线宽度，最小我们是10，最大是10，但是我刚才修改了电源线宽度为30，所以我们将最大宽度修改为50（注意顶层和底层都有电源线，所以都要改）。

图3-42 原规则

图3-43 修改后规则

如图3-44，原来绿色的VCC线已经恢复正常，同时T+D+R再运行一边规则检查，
发现如图3-45，其中之前检查出的图3-46的问题已经消除。

图3-44 Vcc线恢复正常

图3-45 再次运行规则检查144问题

图3-46 14个之前报错的线宽问题

同样方法，找到其他问题，并且在规则设置里修改规则。即可消除错误，注意有些规则必须有下限，否则可能会遇到实际问题，例如，将线宽最小值规则改为1mil，也能使用1mil的线连接线路，但是实际PCB板生产出来1mil的线路肯定会出现各种各样的问题，烧坏，信号传输失真，以及价格昂贵。况且1mil的线能不能生产出来都是问题。

如图3-47可点击Messages窗口的信息，定位到报规则错误的位置，再去对应修改规则窗口里的规则。

图3-47 规则报错信息

4.实验成果

图3-48 修改完封装（0603）导入的PCB各元器件封装视图

图3-49 修改错误警告以及规则完成后整体视图

图3-50 规则检查无报错

5.小结

在此次学习过程中，首先掌握了Altium Designer软件新建PCB图和PCB库工程文件，学习了PCB库界面下操作界面基本相关的菜单以及部分选项窗口功能。接着，我们学习了如何修改PCB库封装，编辑PCB库元器件封装，包括放置焊盘、绘制丝印、尺寸检查、修改焊盘属性、查看芯片手册、对照实物图和原理图编辑焊盘编号等操作。以及检查3D预览图，掌握浏览3D预览图操作，还有下载导入元器件3D模型，进行放置观察，以便于继续参考并修改封装。此外还有理解层含义，了解涉及到的几个层的定义。同时，我们还学习了如何一键导入和更新原理图元器件到PCB图，并且进行PCB尺寸设置和修改，学习了PCB图界面下操作界面基本相关的菜单以及部分选项窗口功能，还有PCB图的布局设计，包括放置元件、进行单层布线、进行布局规划，以及通过通孔分层布线，修改元器件网络属性，解决元器件异常无飞线问题，还有解决过程中遇到的一些其他问题，记录需要注意的事项等。
除此之外，我们还学习了如何进行封装库管理，修改PCB库封装属性、编号、描述等等，保存好封装库，可以在其他工程导入继续使用省去重新绘制的麻烦，或者使用他人绘制的封装库。另外还学习了如何进行设计规则设置，进行电气规范检查，根据报错依次修改规则问题，直至规则报错为0，以确保设计的准确性和可靠性。

（四）PCB板层设计和布线

1.实验目的

(1)掌握从原理图文件导入PCB元件的操作；
(2)掌握PCB编辑界面下元件的操作；
(3)了解PCB线型拐点的形状设置；
(4)了解标尺在制作PCB板中的作用；
(5)了解PCB板层的设计及意义；
(6)了解PCB元件布局对PCB板的质量影响；
(7)了解PCB铺铜的意义并掌握AD铺铜操作；
(8)了解并掌握PCB单层板和双层板的设计。

2.实验要求

1、创建工程项目；
2、导入原理图库文件；
3、利用标尺测量PCB板的尺寸或者元件间距；
4、对PCB元件进行合理布局；
5、选择不同的层进行手动布线；
6、对PCB板不同的层进行铺铜；
7、完成PCB板的设计和绘制。

3.主要步骤

（1）参考电路如图4-1所示。

图4-1参考电路

（2）新建工程文件：原理图、PCB图、PCB封装库。

图4-2 新建工程文件

（3）文件—>全部保存，保存全部工程文件一并命名。如图4-3。

图4-3 新建工程文件全部保存命名

（4）添加之前绘制的的原理图库文件到工程：为了避免每次工程都重新绘制原理图库和PCB库，可以添加之前绘制的工程文件到本次工程项目中。如图4-4复制粘贴之前的原理图库工程文件到本次工程的文件夹并且修改名称为“全波可变交流控制电路”（可在文件夹中修改，或者在AD软件工程文件窗口重命名）。

图4-4 复制粘贴之前工程文件到本次工程文件夹目录下

图4-5 修改工程文件名 （5）绘制PCB封装库。 比较难绘制的有这个2N5170闸流体可控硅整流器。以及下面的2N4870 PN单结晶体管。查到的封装是只有直插的。   图4-6 2N5170数据手册

图4-7 2N5170数据手册及对照实物图绘制的原理图元器件和PCB封装

图4-8 绘制完成全部元器件所需要的封装库

图4-9 连接好原理图并且修改完成编号

图4-10 原理图连接状态和封装一键导入PCB图

（6）整体删除同层的走线：打开PCB文件，在层的选项卡中选择顶层“Top Layer”，在“Edit”菜单下选择“Select”选项，选择“All on Layer”选项对顶层的走线全部选中，采用键盘上的“Del”删除键对整个顶层的走线进行全部删除。若要删除底层走线，只要在层的选项卡中选择底层“Bottom Layer”，采用同样的方法进行删除。
（7）自动布线和撤销布线：以上规则设定好后，在“Route->Auto Route”菜单中选择“All…”进入自动布线窗口，点击“Route All”按钮进行全部自动布线。自动布线完毕后，检查PCB板，有些元件由于管脚间隔太小，无法按照设定规则进行布线，这时可以利用手动布线进行补画（参照实验5）。若要撤销已经布好的走线，可在“Route”菜单中选择“Un-Route”选项，选中“All…”选项进行全部撤销自动布线。
（8）添加泪滴焊盘：布线结束后，所有的焊盘都是元件封装的焊盘，如果需要添加泪滴焊盘，可在“Tools”菜单中选择“Teardrops…”选项进入添加泪滴焊盘的窗口，如果选择“Add”再点击“OK”则是添加泪滴焊盘，如果选择“Remove”再点击“OK”则是撤销泪滴焊盘。
（9）规则检查：参考实验三操作，调出规则检查根据开始规则检查，快捷键T+D+R。

图4-11 初步元器件布局以及连接线路

对元器件进行初步布局以及连接线路。

图4-12 检查规则问题27个

此处元器件焊盘穿孔略大如图4-13，重新到PCB库中修改大小（也可点击焊盘直接修改尺寸），但是到封装库修改之后后面调用该封装就不用每次修改，并且了解掌握重新更新封装库导入PCB图的操作。首先在PCB图中删除该封装，然后如图4-14重新导入，软件会检测有哪些封装出现问题，检测到这个封装不见了，会报错，更新接受变更就完成了。

图4-13 元器件焊盘穿孔略大

图4-14 修改完成该元器件封装库后重新导入

如图4-15所示，重新导入的封装会出现在PCB图右侧。

图4-15 重新导入封装库到PCB放置位置完成

结果排除规则问题，微调线路，最终PCB板子如图4-16所示。

图4-16 最终PCB板电路布局视图

图4-17 规则检查无问题

（10）PCB板的敷铜：在“Place”菜单下选择“Polygon Pour…”点击“Tab”键，右侧弹出“Properties(属性)选项进入放置敷铜窗口，设置的主要参数：Properties(属性)中的“Net”下拉菜单中可以选择敷铜所接的网络线，本实验中选择“GND”（即所有的敷铜接地），“Layer”的下拉菜单中可以选择不同的层进行敷铜，本实验先选择“Top Layer”层进行敷铜；“Fill Mode”中选择敷铜形状：“Solid（Copper Regions）”为实心型敷铜；“Hatched（Tracks/Arcs）”为网格型敷铜；“None（Outline Only）”为空心型敷铜，本实验中选择实心型敷铜，“Remove Dead Copper”选项被选中时，表示敷铜结束后删除死铜，若该项不被选中，则不删除死铜（死铜的定义为不被网络连接的敷铜，如图2所示），并在设置中选择“Pour Over ALL Same Net Objects”如图4-18所示。

图4-18 设置选择

表示与“GND”相同对象上全部敷铜，以上设置完成后点击“回车”按钮，在PCB板上画出需要敷铜的区域，单击鼠标右键结束画线，软件会自动在所画的区域内进行敷铜的放置。采用同样的方法，放置底层的敷铜。
（11）敷铜安全间距的调整：放置敷铜完成后，若发现敷铜与连线之间的间距不合适，可以进入“Rules…”规则设定中重新设定安全间距后，双击敷铜，进行重新放置敷铜。如图3所示，安全间距分别为10mil和20mil的敷铜效果。当修改了敷铜参数后，需要重新敷铜操作步骤：在有敷铜的区域点击右键弹出对话框“Polygon Actions->Repour ALL”即可完成对所有敷铜的重新操作。
（12）删除敷铜：在层的选项卡中选择需要删除的敷铜层，单击敷铜层，采用键盘上的“Del”删除键进行删除。
顶层覆铜后顶层视图如图4-19所示。

图4-19 顶层覆铜

底层覆铜后底层视图如图4-20所示。

图4-20 底层覆铜

底层覆铜后顶层视图如图4-21所示。

图4-21 底层覆铜后顶层视图

最后3D视图如图4-22所示。

图4-22 正面3D视图

图4-23 背面3D视图

4.实验成果

最终PCB图如图4-24所示。

图4-24 最终版PCB视图

图4-25 正面3D视图

图4-26 背面3D视图

5.小结、总结

本次实验主要针对参考电路绘制需要的原理图库，绘制完成原理图库后绘制PCB库，PCB封装库的绑定可以在绘制原理图库的时候进行，所以下次可以先绘制PCB库封装库,然后在绘制原理图库的同时绑定好PCB封装库，这样在制作原理图的时候就不需要多选同类型元器件统一换PCB封装了。能节约很多时间。接着会在原理图和PCB图，需要自行设计元器件布局，设计布局也是一个很关键的点，这部分只能靠多做做项目来提升设计能力。接着检查规则问题修改至无错误，最后进行顶层底层覆铜。这次实验学会查找芯片、元器件的数据手册很关键，查找渠道例如AlldataSheet 网站、CIC中国IC网、半导小芯APP，嘉立创商城等。查看数据手册对照实物管脚绘制封装才尽量减少出现错误的可能性，此外巧用元器件3D模型在封装中也能在设计修改封装上起到不小的作用。
在这过程中解决了很多规则问题，了解掌握了很多工具和操作。学到了一些节约时间的小技巧。
总的来说，学习Altium Designer软件需要很多的时间和耐心，以下是一些心得：
学习资料和教程：Altium Designer有很多学习资料和教程可供参考，包括官方文档、视频教程和在线社区等，各大视频网站也有很多相关免费视频课程教学。合理利用这些资源，可以更好地理解软件的功能和使用方法。
熟悉界面和工作区：在开始使用Altium Designer之前，建议花些时间熟悉软件的界面和各个工作区的布局。掌握常用的快捷键和操作方式，可以提高工作效率。
理解设计流程：Altium Designer是一个全面的PCB设计工具，了解PCB设计的整个流程对于学习和使用该软件非常重要。从原理图设计、PCB布局到物料管理和输出制造文件，都需要掌握相应的知识和技巧。
实践和项目经验：通过实际的项目练习，可以更好地应用和理解Altium Designer的功能。尝试设计一些简单的电路板，逐步增加复杂度，从中积累经验和技巧。
理解设计规范和约束：在PCB设计中，遵循设计规范和约束是至关重要的。Altium Designer提供了丰富的规则检查和约束管理功能，学习如何设置和应用这些规则，可以帮助减少错误和确保设计质量。
最后，学习Altium Designer需要不断的学习和练习。通过深入研究软件的功能和特性，多尝试点击，多在网络上查找问题，或者请教熟练的同学以及老师，并结合实际的项目经验，可以逐步提高设计能力和熟练度。同时，需要保持积极的态度和持续的学习，这也算是也是在电子信息专业深造的关键因素。

此外，有其他问题或者文章错误欢迎指出。

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其他参考博客/文章链接：

参考链接: Altium Designer 21的使用

参考链接: 电路板设计中的PCB铺铜，你了解多少？

参考链接: Altium designer中原理图导入PCB元器件没有网络标号的几种可能原因

参考链接: AD原理图导入PCB后部分器件没有网络标号和连线

元器件封装参考链接:

电容 电阻0201/0402/0603/等封装长宽高定义

AD/Allegro:0603、0805、1206尺寸封装设计资料

PCB封装尺寸-0402-0603-0805

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