PCB设计入门总结（基于Altium Designer 20）

目录

• 基本概念
  • 对Altium Designer软件必要的理解
    • SchDoc、PcbDoc
    • SchLib、PcbLib、IntLib
    • PCB Project
  • PCB设计一般流程
  • 关键术语
    • 封装
    • 铺铜
    • 阻抗匹配
• SchDoc创建与编辑
  • 库准备与设计
  • 电路在SchDoc中的实现
• PcbDoc创建与编辑
  • 布局 Layout
  • 走线
  • DRC检查
• 生产文件输出
• 附录 Appendix
  • A.1 有必要掌握的快捷键

基本概念

对Altium Designer软件必要的理解

SchDoc、PcbDoc

• SchDoc（原理图文档）：电路逻辑关系的图形化表达，包含元件符号、连线关系和网络标签，是PCB设计的逻辑基础。在我看来，可以不要将SchDoc和纯粹的逻辑上的电路原理图等同起来，而是将它看作逻辑层和物理层之间的一个过渡，因为当我们绘制SchDoc的时候，其中的每一个元件（它上面的引脚数量、引脚的对应关系）就已经对应到了实际的PCB板上的元件的属性了。每一个SchDoc中的元件总是对应一个PCB板上的元器件

• PcbDoc（PCB文档）：物理布局的实现文件，确定了元件位置、走线路径、钻孔位置等实体参数。PcbDoc的完成意味着实际加工得到的PCB板的样子已经确定了

SchLib、PcbLib、IntLib

库是绘制图形的基础。比如电阻，原理图上的不同电阻之间，一般来说变化的只是它的阻值大小，在PcbDoc上变化的则主要是他对应元器件所占空间大小和形状。那么对于如电阻这样的一类相似元器件，就在库中创建一个一般化的模型，对我们来说，只需要从库中调用这些元器件然后连线即可完成原理图了，否则每一次绘制原理图都要从最基本的直线线段开始绘制一个一个的元器件，建立标准库是一种常见、典型的工程思维。对应原理图，有SchLib（主要关注器件的引脚数量和功能逻辑上的完整性）；对应最后的PcbDoc，有PcbLib（具体到实际电路板上每一种元器件占的空间的形状、精确尺寸大小）。

SchDoc上的每一个器件都对应到PcbDoc上的一个实际位置上的器件。同样的，SchLib中每一个元器件模型都与PcbLib中的一个元器件封装关联起来。

• SchLib（原理图库）：存储元件逻辑符号的数据库，定义引脚功能与编号

• PcbLib（封装库）：存储物理封装信息的数据库，定义焊盘尺寸、元件外形

• IntLib（集成库）：将原理图符号与PCB封装关联的复合库，确保设计一致性

PCB Project

项目管理中枢（*.PrjPcb），协调管理SchDoc/PcbDoc/库文件等资源，支持设计同步与版本控制。

PCB设计一般流程

网上相关视频五花八门，但对于一个初学者，第一次面对相关任务需求，需要设计一个PCB，需要一个对全周期的基本流程的认知。这里将PCB电路板的设计应该遵循的一般思路总结如下：

1. 电路在逻辑层的实现
2. 电路从逻辑层转译到AD软件的原理图(*.SchDoc)
3. 基于SchDoc完成PCB文件的布局和走线设计
4. 按照常见的准则对PCB设计结果校验
5. PCB板生产文件的输出

关键术语

封装

物理元件在PCB上的映射，包含焊盘尺寸/位置、外形轮廓、极性标识等。例如：

• 0805电阻封装：1.2mm x 2.0mm

• QFP-64：0.5mm间距四方扁平封装

铺铜

对于PCB板上没有元器件、走线、打孔的区域，可以填充上铜皮，且和某一个端口导通，常见的就是GND。当PCB铺铜连通GND，则PCB上原本需要和GND连通的元器件可以不需要走很长的线或者考虑很复杂的走线方案，而仅仅需要在相应元器件周围开一个跨层通孔，走线连接到通孔，就可以满足原理图中指定的连通关系

铺铜的铜皮并不一定是实心的，也可能是网格镂空的，具体细节如不同方案的优缺点需要自行了解

阻抗匹配

作为初学者，暂时还没涉及到相关问题。或许这本身就是在性能敏感的板子上才需要考虑的问题，有待后续了解

SchDoc创建与编辑

库准备与设计

如前所说，对于同一类的元器件在库中创建相应的模型。AD官方内置了两个库，分别是Miscellaneous Devices.SchLib(PcbLib)和Miscellaneous Connectors.SchLib(PcbLib)，其中包含了一些常见的基本元件，比如电阻电容和3Pin引脚Header等。对于已有的库，可以直接添加到项目中，就能够正常使用，这是最理想的情况

对于一些特殊情况，比如一些自行购买、生产尺寸各异的元器件（如排针、接头等），需要自行绘制定义相关原理图模型和PCB上的封装。关于如何自定义库或者在已有库中添加模型，查阅B站视频

电路在SchDoc中的实现

之所以在流程总结中将逻辑层的电路实现和SchDoc区分开来，是因为SchDoc已经不完全是随心所欲的了，对于实际设计电路原理图的人来说，首先进行抽象的思考，保证电路的功能能够实现，然后去考虑特定的元器件长什么样、有什么引脚之类的具体的事情。比如运放，它的一般的元器件模型是方形的，各个引脚的接线可能会交错复杂，在设计电路的时候同时又要受到这些因素的影响，是比较烦躁的。因此，首先可以绘制电路草图，确保电路原理在逻辑层面是合理的，然后对应去找相应的元器件，在SchDoc中绘制出完整、更严谨的版本

在已经完成了电路连接情况设计的情况下，电路在SchDoc中的实现十分简单。只需要从库中调用相关元器件，然后一一对应指定各个元器件的属性、名称和参数大小，然后按照相应连接关系逐步将各个元器件连接在一起即可，如果不放心电路的功能的有效性，可以对电路进行仿真

PcbDoc创建与编辑

布局 Layout

PCB的Layout问题是很关键的步骤，对于后续走线的难度有着决定性的作用。布局布好了，可以认为是完成了走线的一半。

PCB布局的经验很多，我觉得比较实用的几点：

1. 以最重要的器件为中心，先确定元器件大致方位，将元器件分批放到一起，后面再具体考虑一批元器件内部的排布顺序和位置
2. 接地的那些引脚先忽略不计，后面打过孔总能解决
3. 接线的孔、pad、接头都放在板边
4. ！！！在焊接技术不过关的情况下，谨慎排布器件，不要靠得太近！！！

走线

PCB走线更多的像是Layuout后的一个收尾和验证环节，布线能不能行，基本上已经在前面确定了。实际走线基本只能是检验一遍

走线时应该区分自己到底是在哪一层内走线，一般走线没法在单层内做到不交叉的情况下，会选择打过孔然后进行跨层走线

DRC检查

PcbDoc绘制基本完成之后，在软件内进行规则检查，可以判断板子上存在哪些问题，不断修改直到DRC检查没有异常为止，基本就完成了PCB设计的全部环节，后续就是考虑下单、生产了

对于一般的DRC检查的报错信息的含义和应对方法，搜索DRC规则检查，相关平台的总结很多

生产文件输出

一般比较正式的方式是输出Gerber文件，但嘉立创平台的PCB订单审核也支持PCB文件直接压缩后提交审查，全看个人喜好

Gerber文件输出，B站视频很详细

附录 Appendix

A.1 有必要掌握的快捷键

功能	默认快捷键
走线	Ctrl + W
测量距离	Ctrl + M
DRC规则检查	T,D,R
元件摆放设置	A -> 鼠标选择