AD软件PCB布线和DRC检查

有丶意思

一、前言

前面学习了AD原理图绘制基本过程和AD软件PCB基础和布局，接下来开始布线操作了。在PCB的设计中，布线是完成产品设计的最重要的步骤，其要求最高、技术最细、工作量最大。PCB布线可分为单面布线、双面布线、多层布线；布线的方式有自动布线和手动布线两种。

在PCB上布线的首要任务就是在PCB板上布通所有的导线，建立起电路所需的所有电气连接，这在高密度的PCB设计中很具有挑战性。在完成所有布线的前提下，还有如下要求：

• 走线长度尽量短而直，以保证电气信号的完整性；
• 走线中尽量少使用过孔；
• 走线的宽度要尽量宽；
• 输入、输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰，必要时应该加地线隔离；
• 相邻电路板工作层之间的布线要互相垂直，平行则容易产生耦合。
  

和布局一样，除非你的元件数目很少，结构很简单，否则还是建议慢慢用手动布线吧。

二、电路板自动布线

1. 设置PCB自动布线的规则

Altium Designer在PCB电路板编辑器中为用户提供了10大类49种设计规则，这些规则覆盖了元件的电气特性、走线宽度、走线拓扑结构、表面安装焊盘、阻焊层、电源层、测试点、电路板制作、元件布局、信号完整性等设计过程中的方方面面。

在进行自动布线前，首先应对自动布线的规则进行详细设置：设计->规则。

• Electrical（电气规则）：用于系统DRC（电气规则检查）功能。当布线的过程中违反了电气规则时，DRC检查器将自动报警提示。电气规则包括：Clearance（安全间距规则，默认10mil）、Short-Circuit（短路规则，拥有不同网络标号的对象相交报错）、Un-Routed Net（取消布线网络规则，是否可以出现未连接的网络）、Un-Connected Pin（未连接引脚规则，是否可以出现未连接的引脚）；
• Routing（布线规则）：设置自动布线过程中的布线规则。如：布线宽度、布线优先级、布线拓扑结构、布线工作层规则、导线拐弯规则、布线过孔样式规则（默认过孔直径50mil，孔径28mil）等；
• SMT（表贴封装规则）：设置表面安装型元件的走线规则。如：表面安装元件的焊盘与导线拐角处最小间距规则等；
• Mask（阻焊规则）：设置阻焊剂铺设的尺寸。如：阻焊层与焊盘之间的间距规则、锡膏防护层与焊盘之间的间距规则；
• Plane（中间层布线规则）、Testpoint（测试点规则）、Manufacturing（生产制造规则）、High Speed（高速信号相关规则）、Placement（元件放置规则）、Signal Integrity（信号完整性规则）。
  

2. 自动布线的操作

菜单栏自动布线的选项，提供了对全部、网络、网络类、连接、区域、Room、元件等多种不同的自动布线方式。

由于自动布线本人好像没怎么用过，这里就不多叙述了。

三、电路板手动布线

对于手动布线，要靠用户自己规划元件布局和走线路径，而网格是用户在空间和尺寸度量过程中最重要的依据。因此合理地设置网格，会方便设计者规划布局和放置导线。用户在设计的不同阶段可根据需要随时调整网格的大小。例如：在元件布局阶段，可将捕捉网格设置的大一点，如20mil；而在布线阶段捕捉网格要设置的小一点，如5mil甚至更小，尤其是在走线密集的区域。

调整网格大小，快捷键：G（Grid的意思）。

1. 拆除布线

在工作窗口中选择导线后，按Delete键即可删除导线，完场拆除布线的操作。但是这样可能有时候会导致工作量很大，很繁琐。Altium Designer中，可以通过一些其他命令进行快速地拆除布线。

• 工具->取消布线->全部：用于拆除PCB板上的所有导线；
• 工具->取消布线->网络：用于拆除某一个网络上的所有导线；
• 工具->取消布线->连接：用于拆除某个连接上的所有导线；
• 工具->取消布线->器件：用于拆除某个元件上的所有导线。
  

使用后面的三个命令时，光标会变成十字形状。移动光标到对应的导线/导线/元件上单击，则与该导线/导线/元件相连接的网络/连接/元件上的所有导线全部被拆除。

2. 手动布线

手动布线，同样也遵循自动布线时设置的规则。

3. 手动布线的操作

手动布线和之前原理图的导线连接一样，可以放置->交互式布线，或者使用布线工具栏的按钮进行交互式布线。

手动布线模式主要有任意角度、90°拐角、90°弧形拐角、45°拐角、45°弧形拐角五种。按Shift+Space键即可在5种模式之间切换，按Space键可以在每一种的开始和结束模式之间切换。

3. 手动布线中层的切换

在进行交互式布线时，按*键（小键盘）可以在不同的信号层之间切换，这样可以完成不同层之间的走线。在不同层间进行走线时，系统将自动为其添加一个过孔。

但是，如果你使用的是笔记本电脑，没有小键盘的*键的话，就直接在工作窗口的最下栏手动切换层，手动添加过孔。

4. 手动布线中过孔的添加

如果在手动布线的时候，遇到步线交叉的情况，这时候就需要使用过孔。

手动布线中过孔的使用：放置->过孔，布线工具栏 按钮（注意与焊盘按钮的区别）。

例如：

在图中的褐色回形的标志、白色回形的标志，如果直接连接的话，会产生交叉。就使用一个过孔，褐色回形的连接在Top Layer层，是红色；而白色回形的连接先在Bottom Layer层绕过，再翻到Top Layer层。

先解释一下，过孔和焊盘的区别：

• 焊盘用于实现元件与PCB板的电气连接，焊盘的通孔用于焊接直插型元件的管脚；
• 过孔用于布线过程中的层切换，以便实现所需的电气连通性。
  

但是，焊盘和过孔在Top Layer层和Bottom Layer层都是可以连接的！

在图中，褐色回形连接的左边、白色回形连接的左边都是焊盘的标志，所以既可以红色的线连接上，蓝色的线也可以连接上。但是褐色回形连接的右边、白色回形连接的右边都不是焊盘，而是元件（电感）。元件安装在Top Layer层，所以只能连接红色的线。

如果你按照上面的步骤尝试了一下，你应该会发现，当你使用交互式布线的时候，一端连接上了某个焊盘，另一端去连接过孔的时候是连接不上去的！见下图中的白色方框部分：

当使用交互式布线的时候，会对连接的两端进行网络检查，看是不是能够连在一起。你可以分别双击P11的焊盘、过孔，会发现焊盘是有网络的，而新添加的过孔是没有的；这当然不能成功。

解决的方法有两种：

• 使用走线连接，放置->走线。走线是不对连接两端的网络进行判断的，想怎么连接就怎么连接（不推荐）；
• 使用交互式布线连接，但是需要将过孔的网络设置成与P11焊盘一样的网络。
  

但是，由于第一种方式不对网络进行判断，万一你连接错了，对不起，那就基本很难发现这个错误了。建议使用第二种，尽管可能稍微有点繁琐。

四、手动布线技巧

当你手动布线的时候，乱七八糟的飞线，加上很乱的引脚，还有背景的网格线，通常很难准确定位引脚的位置。这个时候，你需要一个方法来电路某个特定的网络。

点亮特定网络：Ctrl+某一个元件或者飞线。

当你需要取消高亮显示的时候，直接Ctrl+空白区域即可。

五、覆铜和安装孔

1. 添加安装孔

电路板布线完成之后，就可以开始着手添加安装孔。

安装孔通常采用过孔的形式，并和接地网络相连，以便于后期的调试工作。

2. 覆铜

覆铜有一系列的导线组成，可以完成电路板内不规则区域的填充。

在绘制PCB图时，覆铜主要是指把空余没有走线的部分用导线全部铺满。用铜箔铺满部分区域与电路的一个网络相连，多数情况是与GND网络相连。单面电路板覆铜可以提高电路的抗干扰能力，经过覆铜处理后制作的印刷板会显得十分美观，同时，通过大电流的导电通路也可以使用覆铜的方法来加大过电流的能力。

通常覆铜的安全间距应该在一般导线安全间距的两倍以上。

覆铜命令：放置->多边形覆铜。

覆铜的方式有三种：Solid（实体）、Hatched（网络状）、None（无）。

通常只需要设置连接到网络->GND，死铜移除就行了。

点击确定后，光标会变成十字形状，用光标沿着PCB的的边缘画出一块区域，覆铜操作就行了。然后，再选择Bottom Layer层进行覆铜就行了。

覆铜的注意点：覆铜的时候尽量不要紧靠着板子边框，稍微留一点空隙出来。

覆铜完成后，整个PCB板子就会变得比较乱，看不清楚。怎么才能隐藏覆铜的呢？

快捷键：Ctrl+D->多边形->隐藏的。

当然，也可以和之前一样选出板层颜色的对话框，在板层颜色的旁边就有显示/隐藏的标签了。

六、PCB图检查

1. 电路板的测量

Altium Designer提供了电路板的测量工具，方便设计电路时的检查。

电路板的测量：报告->测量距离。

2. 设计规则检查

电路板布线完毕，在输出设计文件之前，还要进行一次完整的设计规则检查（Design Rule Check，DRC）。

设计规则检查：工具->设计规则检查。

Report Options标签下，主要为DRC报表选项。

Rules To Check标签下，主要为DRC规则列表。

在DRC规则列表中，分为“在线”和“批量”两种方式。这边是对规则是在线DRC还是批量DRC进行设置，而某一项规则的具体内容就是和上文自动布线的规则设置部分是一样的了：设计->规则。

七、结语

电子产品开发会涉及到数电模电知识及pcb的相关知识，学好基础知识的同时在实践累积经验。