Altium Designer 10电路设计之印制电路板制作教程

目  录

第1章 印制电路板与Protel概述

1.1印制电路板设计流程

第2章 原理图设计

2.1  原理图设计步骤：

2.2  原理图设计具体操作流程

第3章 原理图库的建立

3.1  原理图库概述

3.2              编辑和建立元件库

第4章  创建PCB元器件封装

4.1              元器件封装概述

4.2 创建封装库大体流程

4.3 绘制PCB封装库具体步骤和操作

第五章  PCB设计

5.1 重要的概念和规则

5.2 PCB设计流程

5.3              详细设计步骤和操作

第6章 实训项目

6.1 任务分析

6.2 任务实施

6.3 利用热转印技术制作印制电路板

              随着电子技术的飞速发展和印制电路板加工工艺不断提高，大规模和超大规模集成电路的不断涌现，现代电子线路系统已经变得非常复杂。同时电子产品有在向小型化发展，在更小的空间内实现更复杂的电路功能，正因为如此，对印制电路板的设计和制作要求也越来越高。快速、准确的完成电路板的设计对电子线路工作者而言是一个挑战，同时也对设计工具提出了更高要求，像Cadence、PowerPCB以及Protel等电子线路辅助设计软件应运而生。其中Protel在国内使用最为广泛。本书所有讲解均使用Altium Designer Release 10（Protel新版本）。

用Altium Designer Release 10绘制印制电路板的流程图如图6-1.1所示。

图6-1.1 电路板绘制流程图

              原理图设计过程如下图6.2.1所示。

              （说明：以设计“两级放大电路”为例，电路原理图如图6-2.2所示）

注意：建议先建立好PCB工程（项目）文件后再进行原理图的绘制工作，原理图文件需加载到项目文件中，且保存到同一文件夹下。

（1）创建PCB工程（项目文件）

              启动Protel DXP后，选择菜单【File】/【New】/【Project】/【PCB Project】命令；完成后如图6-2.3所示。                                         

图6-2.3 新建工程后

（2）保存PCB项目（工程）文件

              选择【File】/【Save Project】菜单命令，弹出保存对话框【Save [PCB_Project1.PrjPCB]AS…】对话框如图6-2.4所示；选择保存路径后在【文件名】栏内输入新文件名保存到自己自己建立的文件夹中。

（3）创建原理图文件

              注意：在新建的PCB项目（工程）下新建原理图文件

              在新建的PCB项目（工程）下，选择菜单【File】/【New】/【Schematic】命令；完成后如图6-2.5所示。

（4）保存原理图文件

选择【File】/【Save】菜单命令，弹出保存对话框【Save [Sheet1.SchDoc]AS…】对话框如图6-2.6所示；选择保存路径后在【文件名】栏内输入新文件名保存到自己建立的文件夹中。

图6-2.4 保存工程文件                           图6-2.5 新建原理图

（5）设置工作环境

注意：建议初学者保持默认，暂时不需要设置，等到一定水平后再进行设置。

              选择【Design】/【Document Options…】菜单命令，在系统弹出的【Document Options】中进行设置。

（6）放置元件

注意：在放置元件之前需要加载所需要的库（系统库或者自己建立的库）。

方法一：安装库文件的方式放置

如果知道自己所需要的元件在哪一个库，则只需要直接将该库加载，具体加载方法如下：

              选择【Design】/【Add/Remove library…】菜单命令，弹出【Available Library】对话框，如图6-2.7所示；单击安装找到库文件即可。                             图6-2.7 安装库文件

方法二：搜索元件方式放置

在我们不知道某个需要用的元件在哪一个库的情况下，可以采用搜索元件的方式进行元件放置。具体操作如下：选择【Place】/【Part…】菜单命令，弹出【Place Part】对话框如图6-2.8所示。

图6-2.8 放置元器件

接着选择【Choose】，弹出【Browse Librarys】对话框如图6-2.9所示。单击【Find】进行查找。

图6-2.9 浏览元器件

单击【Find】后弹出【Librarys Search】对话框如图6-2.10所示；

选中所需的元件后单击【OK】后操作如图6-2.12所示：

图6-2.12 放置元器件

此时元件就粘到了鼠标上，如图：，单击鼠标左键即可放置元件。

方法三：自己建立元件库

              具体建库步骤参见原理图库的建立一章。

              添加元件同方法一，不在赘述。

注意：在放置好元件后需要对元件的位置、名字、封装、序号等进行修改和定义。（除元件位之外其他修改也可以放到布线以后再进行）

元件属性修改方法如下：

              在元件上双击鼠标左键，弹出【Properties for Schematic Component in Sheet[原理图文件名]】对话框，属性修改如图6-2.13所示。

封装修改过程如下：

              如图6-2.13所示对话框中选择Footprint，进行单击，过程如图6-2.14所示。

图6-2.13 元器件属性

（7）原理图布线

在放好元件位置后即可对原理图进行布线操作。

              选择【Place】/【Wire】工具菜单，此时将带十字型的光标放到元件引脚位置单击鼠标左键即可进行连线（注意拉线过程不应一直按住鼠标左键不放），将导线拉到另一引脚上单击鼠标左键即放完一根导线，放置完导线单击右键或者【Esc】键结束放置。

              选择【Place】菜单命令，里面的操作和【Wire】类似。具体功能自己下来查阅。（注意：【Place】里面的工具基本上都要求会用）。

（8）原理图电气规则检查

              选择【Project】/【Compile PCB Project[工程名]】；若无错误提示，即通过电器规则检查，如有错误，则需找到错误位置进行修改调整。（注：电气检查规则建议初学者不要更改，待熟练后在更改）

（9）生成网络表

通过编译后，即可进行网络表生成。

              选择【Design】/【Netlist for Project】/【Protel】菜单命令。

（10）保存输出

选择【File】/【Save】（或者【Save As…】）；

              在Protel中，并不是所有元件在库中都能找到，或者能找到但与实习元件引脚标号不一致，或者元件库里面的元件的符号大小或者引脚的距离与原理图不匹配等等，因此需要对找不到的库或者某些元件重新进行绘制，以完成电路的绘制。

（1）原理图元件组成

               标识图：提示元件功能，无电气特性。

原理图元件

              引脚：是元件的核心。有电气特性。

（2）建立新原理图元件的方法

• 在原有的库中编辑修改；
• 自己重新建立库文件（本次学习主要以第二种方法为主）；
  

此方法请同学们自己下来查阅相关资料进行操作，或者到基本掌握该软件的应用后作为高级工具来进行学习。

3.2.2.1自建元件库及其制作元件总体流程如图6-3.1所示。

3.2.2.2具体操作步骤

1）新建原理图元件库

新建：选择【File】/【New】/【library】/【Schematic】菜单命令；完成后如图6-3.2所示：

图6-3.2新建原理图库

保存：选择【File】/【Save】菜单命令；弹出【Save [Schlib1.SchLib]As…】对话框。选择保存路径，如图6-3.3所示：

图6-3.3 保存原理图库

2）为库文件添加元件

单击打开【SCH Library】面板，如图6-3.4所示。此时可以在右边的工作区进行元件绘制；建立第二个以上元件时，选择【Tools】/【New Component】菜单命令，弹出对话框如图6-3.5所示，确定后即可在右边的工作区内绘制元件。

图6-3.3 SCH Library面板

图6-3.5 添加新元件

3）绘制元件外形

库元件的外形一般由直线、圆弧、椭圆弧、椭圆、矩形和多边形等组成，系统也在其设计环境下提供了丰富的绘图工具。要想灵活、快速地绘制出自己所需要的元件外形，就必须熟练掌握各种绘图工具的用法。具体操作方法请自己下来后研究。

选择【Place】菜单，可以绘制各种图形。

4）为元件添加引脚

选择【Place】/【Pin】菜单命令，光标变为十字形状，并带有一个引脚符号，此时按下【Tab】键，弹出如图6-3.6所示的元件【Pin Properties】对话框，可以修改引脚参数，移动光标，使引脚符号上远离光标的一端（即非电气热点端）与元件外形的边线对齐，然后单击，即可放置一个引脚。

图6-3.6 元件引脚属性对话框

5）定义元件属性

绘制好元件后，还需要描述元件的整体特性，如默认标识、描述、PCB封装等。

打开库文件面板，在元件栏选中某个元件，然后单击【Edit】按钮，或者直接双击某个元件，可以打开【Library Component Properties】对话框，利用此对话框可以为元件定义各种属性。如图6-3.7所示。

图6-3.7 元件属性对话框

6）元件报表与错误检查

元件报表中列出了当前元件库中选中的某个元件的详细信息，如元件名称、子部件个数、元件组名称以及元件个引脚的详细信息等。

A 元件报表生成方法如下：

打开原理图元件库   在【SCH Library】面板上选中需要生成元件报表的元件（如图6-3.8所示）  选择【Reports】/【Component】。

图6-3.8 选择库里面的元器件

B 元件规则检查报告

元件规则检查报告的功能是检查元件库中的元件是否有错，并将有错的元件罗列出来，知名错误的原因。具体操作方法如下：

打开原理图元件库   选择【Reports】/【Component Rule Check…】  弹出【Library Component Rule Check】对话框，在该对话框中设置规则检查属性。如图6-3.9所示。

图6-3.9 设计规则检查

设置完成后单击【OK】，生成元件规则检查报告如图6-3.10所示：

图6-3.10 元器件规则检查

到此，元件库操作完毕。

              由于新器件、和特殊器件的出现，某些器件导致在Protel DXP集成库中没有办法找到，因此就需要手工创建元器件的封装。

元器件封装只是元器件的外观和焊点的位置，纯粹的元器件封装只是空间的概念，因此不同的元器件可以共用一个封装，不同元器件也可以有不同的元件封装，所以在画PCB时，不仅需要知道元器件的名称，还要知道元器件的封装。

大体可以分为两大类：双列直插式（DIP）元件封装和表面贴式（STM）元件封装。双列直插式元器件实物图和封装图如图6-4.1和6-4.2所示。

图6-4.1 双列直插式元器件实物图          图6-4.1双列直插式元器件封装图

表面粘贴式元件实物图和封装图如图6-4.3和6-4.4所示。

图6-4.3 表面粘贴式元件实物图                 图6-4.4表面粘贴式元件封装图

元器件封装的编号一般为元器件类型加上焊点距离（焊点数）在加上元器件外形尺寸，可以根据元器件外形编号来判断元器件包装规格。比如AXAIL0.4表示此元件的包装为轴状的，两焊点间的距离为400mil。DIP16表示双排引脚的元器件封装，两排共16个引脚。RB.2/.4表示极性电容的器件封装，引脚间距为200mil，元器件脚间距离为400mil。

图6-4.5创建封装库的大体流程图

（要求：创建一个如图所示双列直插式8脚元器件封装，脚间距2.54mm,引脚宽7.62mm。如图6-4.6所示）

                                                    图6-4.6 DIP-8封装

（1）新建PCB元件库

执行菜单命令【File】/【New】/【Library】/【PCB Library】，打开PCB元器件封装库编辑器。执行菜单命令【Flie】【Save As…】，将新建立的库命名为MyLib.PcbLib。过程如图6-4.7所示。

图6-4.7 新建PCB库过程

（2）设置图纸参数

执行菜单命令【Tools】/【Library Opinions…】，弹出【Board Opinions[mil]】对话框，如图6-4.8所示。

图6-4.8 设置图纸参数

建议：初学者不需要设置该参数，保持默认即可。

              如果默认单位mil不习惯，可用快捷方式转换单位（mil—mm），即按下键盘上的Q键即可转换。

• 添加新元件
  

NO.1 在新建的库文件中，选择【PCB Library】标签，双击【Component】列表中的【PCBComponent_1】，弹出【PCB Library Component】对话框，在【name】处输入要建立元件封装的名称；在【Height】处输入元件的实际高度后确认。过程如图6-4.9所示。

图6-4.9 添加新元件过程

NO.2 如果该库中已经存在有元件，则：

执行菜单命令【Tools】/【New Black Component】，如图6-4.10示。接着选择【PCB Library】标签，双击【Component】列表中的【PCBComponent_1】，弹出【PCB Library Component】对话框，在【name】处输入要建立元件封装的名称；在【Height】处输入元件的实际高度。

图6-4.10 新建新元件

（4）放置焊盘

执行菜单命令【Place】/【Pad】（或者单击绘图工具栏的按钮），此时光标会变成十字形状，且光标的中间会粘浮着一个焊盘，移动到合适的位置（一般将1号焊盘放置在原点[0,0]上]），单击鼠标左键将其定位，过程如图6-4.11所示。

图6-4.11 放置焊盘过程

（5）绘制元件外形

通过工作层面切换到顶层丝印层，（即【TOP-Overlay】层），执行菜单命令【Place】/【Line】，此时光标会变为十字形状，移动鼠标指针到合适的位置，单击鼠标左键确定元件封装外形轮廓的起点，到一定的位置再单击鼠标左键即可放置一条轮廓，以同样的方法只到画完位置。执行菜单命令【Place】/【Arc】可放置圆弧。绘制完成后如图6-4.11所示。

图6-4.11 绘制完成后的元件

（6）设定器件的参考原点

执行菜单命令【Edit】/【Set Reference】/【Pin 1】，元器件的参考点一般选择1脚。

操作提示：在绘制焊盘或者元件外形时，可以不断的重新设定原点的位置以方便画图。操作为：【Edit】/【Set Reference】/【Location】，此时移动鼠标到所需要的新原点处单击鼠标左键即可。

              在本软件中，提供的元器件封装向导允许用户预先定义设计规则，根据这些规则，元器件封装库编辑器可以自动的生成新的元器件封装。

（1）利用向导创建直插式元件封装

Step1：在PCB元件库编辑器编辑状态下，执行菜单命令【Tools】/【Component Wizard…】，6-4.11所示，弹出【Component Wizard】界面，进入元件库封装向导，如图6-4.12所示；

Step2：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中元器件封装外形和计量单位，如图6-4.13所示；

Step3：单击“下一步”按钮，设置焊盘尺寸，如图6-4.14所示；

Step4：单击“下一步”按钮，设置焊盘位置，如图6-4.15所示；

Step5：单击“下一步”按钮，设置元器件轮廓线宽，如图6-4.16所示；

Step6：单击“下一步”按钮，设置元器件引脚数量，如图6-4.17所示；

Step7：单击“下一步”按钮，设置元器件名称，如图6-4.18所示；

Step8：单击“下一步”按钮，点击“Finish”完成向导，如图6-4.19所示；

Step9：选择菜单命令【Reports】/【Component Rule Chick】，检查是否存在错误。

绘制完成后的封装如图6-4.20所示。

图6-4.11 新建元器件

图6-4.12 新建元器件向导

图6-4.13 选择元器件外形和单位                图6-4.14 设置焊盘大小

图6-4.15 设置焊盘间距                     图6-4.16 设置外形线宽

图6-4.17 设置焊盘数量                     图6-4.18 设置元器件名字

图6.4.19 结束向导                     图6.4.20 绘制完成的封装

接着运行元件设计规则检查，选择菜单命令【Reports】/【Component Rule Chick】，检查是否存在错误。

（2）利用向导创建表面贴片式（IPC）元件封装

              在PCB元件库编辑器编辑状态下，执行菜单命令【Tools】/【IPC Component Footprint Wizard…】，如图6-4.21所示，弹出【IPC Component Footprint Wizard】界面，进入元件库封装向导，如图6-4.22所示；

图6-4.21 利用向导创建IPC元器件封装

图6-4.22 IPC Component Footprint Wizard

              接下来的过程大体同利用向导创建直插式元件封装过程，不在赘述。

PCB（Printed Circuit Board，印制电路板），是通过在绝缘程度非常高的集采上覆盖上一层导电性良好的铜膜，采用刻蚀工艺，根据PCB的设计在敷铜板上京腐蚀后保留铜膜形成电气导线，一般在导线上再附上一层薄的绝缘层，并钻出安装定位孔、焊盘和过孔，适当剪裁后供装配使用。

（1）元件布局：

元件布局不仅影响PCB的美观，而且还影响电路的性能。在元件布局时应注意一下几点：

1）先布放关键元器件（如单片机、DSP、存储器等），然后按照地址线和数据线的走向布放其他元件。

2）高频元器件引脚引出的导线应尽量短些，以减少对其他元件及其电路的影响。

3）模拟电路模块与数字电路模块应分开布置，不要混合在一起。

4）带强电的元件与其他元件距离尽量要远，并布放在调试时不易触碰的地方。

5）对于重量较大的元器件，安装到PCB上要安装一个支架固定，防止元件脱落。

6）对于一些严重发热的元件，必须安装散热片。

7）电位器、可变电容等元件应布放在便于调试的地方。

（2）PCB布线：

布线时应遵循以下基本原则。

1）输入端导线与输出端导线应尽量避免平行布线，以免发生耦合。

2）在布线允许的情况下，导线的宽度尽量取大些，一般不低于10mil。

3）导线的最小间距是由线间绝缘电阻和击穿电压决定的，在允许布线的范围内应尽量大些，一般不小于12mil。

4）微处理器芯片的数据线和地址线应尽量平行布线。

5）布线时尽量少转弯，若需要转弯，一般取45度走向或圆弧形。在高频电路中，拐弯时不能取直角或锐角，以防止高频信号在导线拐弯时发生信号反射现象。

6）电源线和地线的宽度要大于信号线的宽度。

图6-5.1 PCB设计流程图

如果在原理图绘制阶段已经新建，则无需新建。启动Protel DXP后，选择菜单【File】/【New】/【Project】/【PCB Project】命令。

（2）保存PCB工程（项目）文件

选择【File】/【Save Project】菜单命令，弹出保存对话框【Save [PCB_Project1.PrjPCB]AS…】对话框；选择保存路径后在【文件名】栏内输入新文件名保存到自己自己建立的文件夹中。

（3）绘制原理图

整个原理图绘制过程参见原理图设计部分。

（4）创建PCB文件文档

方法一：利用PCB向导创建PCB

（利用PCB向导设计一个带有PC-104 16位总线的PCB）

Step1：在PCB编辑器窗口左侧的工作面板上，单击左下角的【Files】标签，打开【files】菜单。单击【Files】面板中的【New From Template】标题栏下的“PCB Board Wizard”选项，如图6-5.2所示，启动PCB文件生成向导，弹出PCB向导界面，如图6-5.3所示。

Step2：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中设置PCB采用的单位，如图6-5.4所示。

Step3：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中根据需要选择的PCB轮廓类型进行外形选择，如图6-5.5所示。

Step4：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中设置PCB层数，如图6-5.6所示。

Step5：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中设置PCB过孔风格，如图6-5.7所示。

Step6：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中选择PCB上安装的大多数元件的封装类型和布线逻辑，如图6-5.8所示。

Step7：单击“下一步”按钮，在弹出的对话框中导线和过孔尺寸，如图6-5.9所示。

Step8：单击“下一步”按钮，完成PCB向导设置，如图6-5.10所示。

Step9：单击“完成”按钮，结束设计向导，如图6-5.11所示。

Step10：选择菜单命令【File】/【Save】，保存到工程目录下面。

图6-5.2 File面板标签

图6-5.3 新建PCB向导                                                                  图6-5.4 选择单位

图6-5.5 选择元器件外形                                图6-5.6 设置PCB板层

图6-5.7 选择过孔方式                   图6-5.8 选择此电路板主要元件

图6-5.9 设置过孔大小                       图6-5.10结束向导

方法二：使用菜单命令创建

1）通过原理图部分的介绍方法先创建好工程文件。

2）在创建好的工程文件中创建ＰＣＢ：选择【File】／【New】／【PCB】菜单命令。

• 保存PCB文件:选择【File】/【Save AS】菜单命令。
  

（5）规划PCB

1）板层设置

执行菜单命令：【Design】/【Layer Stack Manager】，在弹出的对话框中进行设置，如图6-5.11所示。

图6-5.11 板层设置

2）工作面板的颜色和属性

执行【Design】/【Board Layer & Colors】菜单命令，在弹出的对话框中进行设置，如图6-5.12所示。

3）PCB物理边框设置

                                          单击工作窗口下面的Mechanical 1标签，切换到Mechanical 1工作层上，如图6-5.13所示。

                                          选择【Place】/【Line】菜单命令，根据自己的需要，绘制一个物理边框。

图6-5.12 板层颜色设置

图6-5.13 切换工作层

• PCB布线框设置
  

单击工作窗口下面的标签，切换到Mechanical 1工作层上，执行【Place】/【Line】菜单命令。根据物理边框的大小设置一个紧靠物理边框的电气边界。

（6）导入网络表

激活PCB工作面板，执行【Design】/【Import Changes From[文件名].PCBDOC】菜单命令。如图6-5.14所示。

图6-5.14 导入网络表

执行上述命令以后弹出的如图6-5.15所示的对话框，单击Validate Change是变化生效。单击Execute Changes执行变化。

图6-5.15 导入网络表选项

（7）PCB设计规则设计

可以通过规则编辑器设置各种规则以方便后面的设计，如图6-5.16所示。

图6-5.16 规则设计对话框

（8）PCB布局

通过移动、旋转元器件，将元器件移动到电路板内合适的位置，使电路的布局最合理。（同时注意删除器件盒）。（具体方法需要长期实践）

（9）PCB布线

调整好元件位置后即可进行PCB布线。

执行【Place】/【Interactive Routing】菜单命令，或者单击图标，此时鼠标上为十字形，在单盘处单击鼠标左键即可开始连线。连线完成后单击鼠标右键结束布线。

Step4：执行菜单命令【Tools】/【New Component】，

                                         图6-6.14 元器件命名对话

            

Step8：依次对所有引脚进行修改，修改完成的单片机芯片如图6-6.18所示。

Step11：保存元器件。单击按钮或者执行菜单命令【File】/【Save】即可。

Step9：保存元器件。单击按钮或者执行菜单命令【File】/【Save】即可。

Step1：执行菜单命令【Place】/【Wire】(或者单击Wring工具栏的)，光标变成“十”字形状。

Step1：放置电源和接地，单击工具栏的图标或者图标，电源或者接地图标会粘在“十”字光标上，移动到合适的位置单击主表左键即可。放置完成后如图6-6.37所示。

圆形焊盘。如图6-6.41所示。

Step7：单击Next，在Dual In-Line Packages（DIP） Define the pads layout对话框中输入焊盘间距。如图6-6.42所示。

图6-6.42 设置焊盘间距                       图6-6.43 设置外形线宽

              Step10：单击Next，在弹出的对话框中输入封装名字，如图6-6.45所示。

图6-6.44 输入焊盘数量                图6-6.45 设置封装名称

• 加载单片机封装
  

   

• 加载电解电容封装
  

• 修改C2的封装
  

6.2.10 新建PCB文件

                                                图6-6.58 File面板标签

Step10：单击Next，选择大多数元件的性质，如图6-6.63所示。

              Step3：在图66中如果有错，返回原理图进行修改；如果没有错误，则执行变化，如图6-6.68所示。

Step1：激活PCB文件，切换到Bottom Layer，执行菜单命令【Place】/【Interactive Routing】或单击图标。将鼠标移动到焊盘位置，此时光标会呈现多边形，如图6-6.76所示，单击鼠标左键开始划线（此时按下Tab键可以修改导线属性），到该网络的令以焊盘时光标会变成多边形，此时在单击鼠标左完成该条导线的放置。单击一次鼠标右键或者Esc键结束该条导线放置，单击两次鼠标右键结束导线放置状态。

热转印法就是使用激光打印机，将设计好的PCB图形打印到热转印纸上，再将转印纸以适当的温度加热，转印纸上原先打印上去的图形就会受热融化，并转移到敷铜板上面，形成耐腐蚀的保护层。通过腐蚀液腐蚀后将设计好的电路留在敷铜板上面，从而得到PCB 。

图6-6.88 电路板正面                    图6-6.89 电路板底面

完整的Word格式文档51黑下载地址（共页）：
AD10简明教程--印制板制作.rar (8.96 MB, 下载次数: 30)

2018-10-13 01:49 上传

点击文件名下载附件
下载积分: 黑币 -5