PCB設計基礎知識
PCB面闆
在PCB設計中，最重要的一個面闆就是“PCB面闆”。該面闆的功能主要是對電路闆中的各個對象進行精确定位，并以特定的效果顯示出來。該面闆還可以對各種對象（如網絡、規則及元件封裝等）的屬性進行設定。總體來說，通過該面闆可以對整個電路闆進行全局的觀察及修改，其功能非常強大。下圖是一個例子：
PCB面闆的按鈕
PCB面闆中有3個按鈕，主要用于視圖顯示的操作，功能分别如下：
- 應用：單擊此按鈕，可恢複前一步工作視窗中的顯示效果，類似于“撤銷”操作；
- 清除：單擊此按鈕，可恢影印刷電路闆的最初顯示效果，即完全顯示PCB中的所有對象；
- 縮放：單擊此按鈕，可精确設定顯示對象的放大程度。
PCB下拉清單框
PCB下拉清單框有3個選項，功能分别如下：
- Normal：正常選項，表示在顯示對象時，正常顯示其他未選中的對象；
- Mask：遮擋選項，表示在顯示對象時，遮擋其他未被選中的對象；
- Dim：變暗選項，表示在顯示對象時，按比例降低亮度顯示未被選中的對象。
PCB面闆的其他幾個功能，會在下文分别講述。
電路闆實體結構及編輯環境參數設定
對于手動生成的PCB，在進行PCB的設計前，必須對電路闆的各種屬性進行詳細的設定，主要包括闆型的設定、PCB圖紙的設定、電路闆層的設定、層的顯示設定、顔色的設定、布線框的設定、PCB系統參數的設定及PCB設計工具欄的設定等。
電路闆的實體邊框
電路闆的實體邊界即為PCB的實際大小和形狀，闆型的設定是在“Mechanical 1（機械層1）”上進行的。關于電路闆的分層在下文中有詳細介紹：
邊線框的設定：放置->走線。一般闆型定義為矩形，但在特殊的情況下，為了滿足電路的某種特殊要求，也可以定義為圓形、橢圓形等形狀，通用，也是在放置菜單裡來完成。
當放置的線組成了一個封閉的邊框時，就可以結束邊框的繪制了。
闆形的修改
對邊框線的設定主要是為了給制闆商提供加工電路闆形狀的依據。也可以在設計時直接修改闆形，即在工作視窗中可直接看到自己設計的電路闆的外觀形狀，然後對闆形進行修改。
闆形的設定：設計->闆子形狀->根據闆子外形生成線條。需要注意的是：首先需要先選中一個封閉的邊界；其次這并不是必須要做的步驟（本步驟可忽略）。
電路闆圖紙的設定
與原理圖一樣，使用者也可以對電路闆圖紙進行設定，預設狀态下的圖紙是不可見的。
電路闆圖紙的設定：設計->闆參數選項，右鍵->選項->闆參數選項。
圖紙位置選項組是用于設定PCB圖紙的，從上到下依次可對圖紙在X軸的位置、在Y軸的位置、圖紙的寬度、圖紙的高度、圖紙的顯示狀态、圖紙的鎖定狀态進行設定。
電路闆層的設定
PCB一般包括很多層，不同的層包含不同的設計資訊。制闆商通常會将各層分開制作，然後經過壓制、處理，最後生成各種功能的電路闆。
Altium Designer一般有以下六種類型的工作層：
- Signal Layers（信号層）：即銅箔層，用于完成電氣連接配接。如Top Layer、Mid Layer、Buttom Layer；
- Internal Planes Layers（中間層）：也稱為内部電源與地線層，也屬于銅箔層，用于建立電源和地線網絡。如Internal Layer；
- Mechanical Layers（機械層）：用于描述電路闆機械結構、标注及加工等生産群組裝資訊所使用的層面，不能完成電氣連接配接特性。如Mechanical Layer；
- Mask Layers（阻焊層）：用于保護銅線，也可以防止焊接錯誤。如Top Paste（頂層錫膏防護層）、Bottom Paste（底層錫膏防護層）、Top Solder（頂層阻焊層）、Bottom Solder（底層阻焊層）；
- SilkScreen Layers（絲印層）：也稱為圖例，通常用于放置元件标号、文字和符号，以标示出各零件在電路闆中的位置。如Top Overlay（頂層絲印層）、Bottom Overlay（底層絲印層）；
- 其它層：Drill Guides（鑽孔）、Drill Drawing（鑽孔圖）、Keep-Out Layer（禁止布線層）。
電路闆層的顔色與顯示設定：設計->闆層顔色；右鍵->選項->闆層顔色。
常見層數不同的電路闆：
- 單面闆：PCB中元件集中在其中的一面（元件面），導線集中在另一面（焊接面）；
- 雙面闆：電路闆的兩面都可以布線，不過要同時使用兩面的布線就必須在兩面之間有适當的電路連接配接操行，這種電路間的橋梁叫做過孔。過孔是在PCB上充滿或塗上金屬的小洞，它可以與兩面的導線相連接配接。在雙層闆中通常不區分元件面和焊接面；
- 多層闆：常用的多層闆有4層闆、6層闆等。簡單的4層闆是在Top Layer（頂層）和Bottom Layer（底層）的基礎上增加了電源層和地線層，這樣的好處極大程度地解決了電磁幹擾的問題；6層闆通常是在4層闆的基礎上增加了兩層Mid Layer。
電路闆層的層數設定：設計->層疊管理，右鍵->選項->層疊管理。
預設為雙層闆，可在Presets中選擇預設的最佳設定。
PCB布線區的設定
對布線區進行設定的主要目标是為自動布局和自動布線做準備。
PCB禁止布線區設定：放置->禁止布線->路徑。需要注意的是：隻能在Keep-Out Layer層中進行操作；其次所繪制的路徑必須是一個封閉的邊界。
PCB檔案中導入原理圖網絡表
網絡表是原理圖和PCB圖之間的聯系紐帶，原理圖與PCB圖之間的資訊可以通過在相應的PCB檔案中導入網絡表的方式完成同步。再執行導入網絡表的操作之前，需要在PCB設計環境中裝載元件的封裝庫及對同步比較器的比較規則進行設定。
裝載元件的封裝庫
如果之前安裝的是.INTLIB，就表示原理圖的電子元件和PCB圖的電子元件全部都已經裝載過了。如果隻是.SCHLIB的話，這裡就需要将對應的.PCBLIB進行安裝。
設定同步比較規則
所謂同步比較，就是使原理圖檔案和PCB檔案在任何情況下保持同步，實作這個目标的最終方法是用同步器來實作的。
同步器的工作原理就是檢查目前的原理圖檔案和PCB檔案，得出它們各自的網絡報表并進行比較，比較得出的不同的網絡資訊将作為更新資訊，然後根據更新資訊便可以完成原理圖設計與PCB設計的同步。同步比較規則就能決定生成的更新資訊，是以要按成原理圖與PCB圖的同步更新，同步比較規則的設定至關重要。
同步比較規則的設定：工程->工程參數->Comparator。
一般情況下，還是選擇預設的同步比較規則。
導入網絡報表
導入網絡報表的一般步驟：
- 打開對應的.SchDoc（原理圖檔案）和.PcbDoc（PCB檔案）檔案，使兩個檔案都處于打開的狀态；
- 在原理圖檔案中，設計->Update PCB Document ....PcbDoc->生效更改，執行合法性校驗；
- 驗證完能在PCB上執行所有的更新操作（每一項的檢測一欄都是√标記），->執行更改，确認無誤。
但是，你可能在合法性校驗中出現檢測出錯的情況，如上圖。在消息中顯示：Footprint Not Found SOP-16。
這個錯誤的意思就是，沒有找到SOP-16對應的封裝。原因很可能是，之前導入的元件庫為.SCHLIB，沒有對應的.PCBLIB檔案；或者之前導入的.INTLIB中，缺失了這個SOP-16的封裝。
解決方法：在原理圖中，找到HX2這個對象（ctrl+F鍵尋找），輕按兩下這個對象進入它的屬性設定對話框。
這個對話框在上文【AD】Altium Designer 原理圖的繪制 設定元件屬性中也講過，這次主要設定的是右下角的這一塊。編輯Type類型為Footprint類型的描述（如果沒有的話，直接Add）：
在上面的名稱中輸入元件相對應的封裝名SOP-16，如果元件庫中已經有這個名稱的封裝，就會自動選擇出來；如果沒有，就隻能自己手動從庫路徑中去加載了。關于元件封裝庫的繪制，會在後面的文章中涉及到。
需要注意的是：導入網絡表時，原理圖中的元件并不直接導入到使用者繪制的布線區内，而是位于布線區外。
需要通過随後的布局操作，才将元件布置到布線區内。
原理圖與PCB圖的自動更新
第一次執行導入網絡報表操作時，完成上述操作即可完成原理圖與PCB圖之間的同步更新。如果導入網絡表後又對原理圖或者PCB圖進行了修改，那麼要快速地完成原理圖與PCB圖之間的雙向同步更新操作。
原理圖與PCB圖的同步更新操作說明：
- 設計->Update Schematic in ....PrjPCB（PCB圖的修改更新到原理圖）；
- 設計->Import Changes From ....PrjPCB（原理圖的修改更新到PCB圖）。
需要注意的是：兩個操作都是在PCB檔案中，而不是原理圖檔案。
飛線的顯示
網絡表資訊導入到PCB中，可以選擇顯示飛線和隐藏飛線。
飛線的顯示與隐藏：檢視->連接配接。
PCB的布局設計
元件的布局是指将網絡表中的所有元件放置到PCB闆上，是PCB設計的關鍵一步。好的布局通常使具有電氣連接配接的元件引腳比較靠近，這樣可以使走線距離短，占用的空間比較小，進而使整個電路闆獲得更好的布線效果。
電路布局的整體要求是整齊、美觀、堆成、元件密度均勻，這樣才能使電路闆的使用率最高，并且降低電路闆的制作成本；同時設計者在布局時還要考慮電路的機械結構、散熱、電磁幹擾以及将來的布線友善性等等。
通常元件的布局有自動布局和手動布局兩種，建議手動布局，除非是那種就很少很少的元件（低于20個），否則就安安心心地手動布局吧。
元件的自動布局
自定布局方式
元件的自動布局：工具->器件布局。
Altium Designer提供了強大的PCB自動布局的功能，包括：
- 按照Room排列：用于在指定的空間内部排列元件。單擊該指令後，在要排列元件的空間區域内單擊，元件即自動排列在該空間内部；
- 在矩形區域排列：用于将選中的元件排列到矩形區域内。使用該指令前，需要先将要排列的元件選中，再在要放置元件的區域内單擊，确定矩形區域的一角，拖動光标，至矩形區域的另一角在此單擊；
- 排列闆子外的器件：用于将選中的元件排列在PCB闆的外部。此指令前，需要先将要排列的元件選中；
- 推擠：用于推擠布局。推擠布局的作用是将重疊在一起元件推開，即選擇一個基準元件，當周圍元件與基準元件存在重疊的情況時，則以基準元件為中心向四周推擠其它的元件。
自動布局限制參數
在自動布局前，首先要設定自動布局的限制參數。合理的設定自動布局參數，可以使自動布局的結果更加完善，也就相對的減少了手動布局的工作量。
自動布局參數設定：設計->規則->Placement。
在Placement标簽下，分為6種規則：
- Room Definition：空間定義規則。可以在PCB闆上定義一個元件布局區域（Room），在這塊Room中可以設定成不允許出現元件，或者設定成某些元件必須在這款區域；
- Component Clearance：元件間距限制規則。用于設定元件間距最小的水準和垂直間距；
- Component Orientations：元件布局方向規則。用于設定PCB闆上元件允許旋轉的角度；
- Permitted Layers：電路闆工作層設定規則。用于設定PCB上允許放置元件的工作層；
- Nets To Ignore：網絡忽略規則。用于設定在采用成群的放置項方式執行元件自動布局時需要忽略布局的網絡；
- Hight：高度規則。用于定義元件的高度。
元件的手動布局
手動布局方式
手動布局的方式就很簡單了，自己動手，豐衣足食。就是将各個元件一個一個選中移動就行了。但這也并不代表着毫無頭緒地移動，下面基本都是經驗之談了。首先建議按照子產品來進行移動。比如：
這裡有一個HX711稱重檢測電路，那麼我們就将這一個子產品的内容在PCB上移動到一個地方去：
在圖中就是白色框内的内容，先将每個子產品的那個部分聚在一起擺放。
而圖中的紅色框内的内容，下面的紅框是PCB的縮略圖顯示視窗，可以通過滑鼠對工作區域的PCB圖進行快速移動，以及對視圖放大縮小的操作。
上面的紅框是對每個對象的資訊描述，注意此時PCB面闆最上面選擇的是Components。輕按兩下該對象可以彈出該對象的屬性對話框。例如：
選擇C107的屬性，設定層為Bottom Layer，這個時候發現沒有确認鍵了！并且惡心的是，該對話框無法選中、無法移動、無法縮小！這是因為Altium Designer的适用的機型對螢幕分辨率有比較高的要求，絕大多數筆記本的分辨率都是不太支援的，會出現這個問題。
解決辦法：确認鍵用鍵盤Enter鍵（Enter鍵）代替，取消鍵用鍵盤Esc鍵代替。
導入網絡表時，原理圖中的元件并不直接導入到使用者繪制的布線區内，而是水準擺放于布線區外。這裡免不了圖紙的水準、垂直方向的移動，這裡介紹一下滾輪操作：
- 向上、下滾動滾輪：向上、下平移圖紙；
- 按住shift，同時向上、下滾動滾輪：向左、右平移圖紙；
- 按住ctrl，同時向上、下滾動滾輪：放大、縮小圖紙。
但是單純的手動布局不夠精細，不能很整齊地擺放好元件。為此PCB編輯器提供了專門的操作來幫助我們。
元件說明文字的調整
對元件說明文字進行調整，除了單純手動拖動外，還可以通過菜單指令完成。
元件說明文字的調整：編輯->對齊->對齊器件文本。
元件間距的調整
元件間距的調整主要包括水準和垂直兩個方向上的間距調整。
元件間距的調整：編輯->對齊->水準分布，編輯->對齊->垂直分布。
在使用此指令前，需要選中要水準（或垂直）分布的元件，然後會以最左側和最右側（或最上側和最下側）的元件為基準，中間的所有元件均勻分布。如果元件的間距小于安全間距，會自動做出調整。
其他操作
移動元件到格點處：編輯->對齊->移動所有器件原點到栅格上。
左/右對齊：編輯->對齊->左對齊，編輯->對齊->右對齊。
3D效果圖
手動布局完，可以通過3D效果圖，直覺地檢視效果。
3D效果圖：工具->遺留工具->3D顯示。
網絡密度分析
網絡密度分析是利用Altium Designer提供的密度分析工具，對目前PCB檔案的元件放置以及連接配接情況進行分析。密度分析會生成一個密度訓示圖，在圖中綠色的部分表示網絡密度較低的區域，元件越密集、連線越多的區域顔色就會呈現一定的變化趨勢，紅色代表網絡密度較高的區域。
網絡密度分析：工具->密度圖。