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Altium Designer保姆級(jí)教程(二):下載安裝、原理圖設(shè)計(jì)、布線封裝及Gerber導(dǎo)出

  • 2025-07-16 16:32:00
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五、ERC/DRC檢查及Gerber導(dǎo)出

在PCB設(shè)計(jì)完成后,進(jìn)行電氣規(guī)則檢查(ERC)和設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)是至關(guān)重要的步驟,以確保設(shè)計(jì)的正確性和可制造性。最后,需要導(dǎo)出Gerber文件,這是PCB制造廠生產(chǎn)板卡所需的標(biāo)準(zhǔn)文件。


1. ERC(Electrical Rule Check)電氣規(guī)則檢查:

ERC主要針對(duì)原理圖,檢查電氣連接的邏輯正確性。

在原理圖界面,右鍵點(diǎn)擊工程文件選擇Validate,開(kāi)始ERC檢查。image.png


l 編譯完成后,在“Messages”面板中查看所有錯(cuò)誤和警告。

image.png

 

l 常見(jiàn)的ERC錯(cuò)誤包括:

? 未連接的引腳: 元器件引腳沒(méi)有連接到任何網(wǎng)絡(luò)。

? 網(wǎng)絡(luò)沖突: 兩個(gè)不同名稱的網(wǎng)絡(luò)被意外連接。

? 電源/地連接問(wèn)題: 電源或地符號(hào)使用不當(dāng)。

? 輸出引腳短路: 多個(gè)輸出引腳連接到同一網(wǎng)絡(luò)。

l 根據(jù)錯(cuò)誤和警告信息,返回原理圖進(jìn)行修正。

 

2. DRC(Design Rule Check)設(shè)計(jì)規(guī)則檢查:

DRC主要針對(duì)PCB布局布線,檢查設(shè)計(jì)是否符合預(yù)設(shè)的制造和電氣規(guī)則。

l 在PCB界面,點(diǎn)擊菜單欄的“Tools” -> “Design Rule Check”。

image.png

 

l 在彈出的“Design Rule Checker”對(duì)話框中,確保所有需要檢查的規(guī)則都已啟用。

l 點(diǎn)擊“Run Design Rule Check”。

l 檢查完成后,在“Messages”面板中查看所有DRC違規(guī)。

l 常見(jiàn)的DRC違規(guī)包括:

? 間距違規(guī): 導(dǎo)線、焊盤(pán)、過(guò)孔之間距離小于設(shè)定值。

? 線寬違規(guī): 導(dǎo)線寬度小于設(shè)定值。

? 過(guò)孔尺寸違規(guī): 過(guò)孔孔徑或焊盤(pán)直徑不符合要求。

? 絲印與焊盤(pán)重疊: 絲印層文字或圖形覆蓋到焊盤(pán)上。

? 開(kāi)路/短路: 網(wǎng)絡(luò)未完全連接或存在意外短路。

? 阻焊開(kāi)窗不足: 阻焊層開(kāi)窗小于焊盤(pán)尺寸。

l 根據(jù)違規(guī)信息,返回PCB進(jìn)行修正。DRC是確保PCB可制造性的最后一道防線。

 

3. Gerber文件導(dǎo)出:

Gerber文件是PCB制造的標(biāo)準(zhǔn)格式,包含了PCB的每一層圖形信息(如銅層、阻焊層、絲印層、鉆孔層等)。

l 點(diǎn)擊菜單欄的“File” -> “Fabrication Outputs” -> “Gerber X2 Files”。

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l 在“Gerber Setup”對(duì)話框中,進(jìn)行以下設(shè)置:

? Layers(層): 勾選所有需要導(dǎo)出的層,包括所有信號(hào)層(Top Layer, Bottom Layer, Mid Layer)、阻焊層(Top Solder, Bottom Solder)、絲印層(Top Overlay, Bottom Overlay)、鉆孔層(Drill Guide, Drill Drawing)、機(jī)械層(Mechanical Layer,通常用于板框和尺寸信息)等。

image.png

 

? Units(單位): 選擇“Millimeters”或“Inches”,并確保與制造廠要求一致。

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? Format(格式): 通常選擇“2:5”或“2:4”等精度格式。

? Apertures(光圈): 保持默認(rèn)設(shè)置即可。

l 點(diǎn)擊“OK”生成Gerber文件。

image.png

 

l 導(dǎo)出鉆孔文件:

? 點(diǎn)擊菜單欄的“File” -> “Fabrication Outputs” -> “NC Drill Files”。

image.png 


? 在“NC Drill Setup”對(duì)話框中,設(shè)置單位和格式,與Gerber文件保持一致。

image.png

 

? 點(diǎn)擊“OK”生成鉆孔文件。

image.png

 

l 生成裝配圖和BOM(可選):

? “File” -> “Assembly Outputs” -> “Pick and Place Files”用于自動(dòng)貼片機(jī)。

? “File” -> “Reports” -> “Bill of Materials”生成物料清單。

l 打包文件: 將所有生成的Gerber文件、鉆孔文件、以及可能需要的裝配圖和BOM文件打包成一個(gè)壓縮文件(如.zip),發(fā)送給PCB制造廠。

在發(fā)送文件前,務(wù)必使用Gerber查看器(如Altium Designer自帶的CAMtastic或第三方查看器)打開(kāi)所有Gerber文件,進(jìn)行最終的視覺(jué)檢查,確保所有層都正確無(wú)誤。



六、新手常犯錯(cuò)誤及解決方案

初學(xué)者在Altium Designer進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí),常會(huì)遇到一些問(wèn)題。了解這些常見(jiàn)錯(cuò)誤并掌握解決方案,能幫助您更快地成長(zhǎng)。

1. 原理圖與PCB不同步:

錯(cuò)誤表現(xiàn): 原理圖中修改了元器件或網(wǎng)絡(luò),但PCB中沒(méi)有體現(xiàn)。

解決方案: 每次原理圖有改動(dòng)后,務(wù)必執(zhí)行“Design” -> “Update PCB Document”操作,并在ECO對(duì)話框中“Validate Changes”和“Execute Changes”。

2. 元器件封裝錯(cuò)誤:

錯(cuò)誤表現(xiàn): 元器件封裝尺寸與實(shí)際元器件不符,導(dǎo)致無(wú)法焊接或功能異常。

解決方案: 在原理圖階段,仔細(xì)核對(duì)每個(gè)元器件的封裝信息,特別是IC、連接器等關(guān)鍵元器件。對(duì)于自定義封裝,務(wù)必根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)精確繪制,并進(jìn)行多次測(cè)量驗(yàn)證??梢岳肁ltium Designer的3D視圖進(jìn)行直觀檢查。

3. 設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置不當(dāng):

錯(cuò)誤表現(xiàn): 布線間距過(guò)小導(dǎo)致短路,線寬過(guò)細(xì)導(dǎo)致過(guò)流,過(guò)孔尺寸不符合制造能力。

解決方案: 在開(kāi)始布線前,務(wù)必根據(jù)PCB制造廠的工藝能力和設(shè)計(jì)要求,正確設(shè)置所有設(shè)計(jì)規(guī)則(DRC)。不確定時(shí),可咨詢制造廠獲取其最小線寬、間距、過(guò)孔尺寸等參數(shù)。

4. 電源/地布線不規(guī)范:

錯(cuò)誤表現(xiàn): 電源和地線過(guò)長(zhǎng)、過(guò)細(xì),或沒(méi)有大面積鋪銅,導(dǎo)致電源噪聲大、壓降大。

解決方案: 優(yōu)先布線電源和地線,確保其足夠?qū)挘⒈M可能使用大面積鋪銅作為電源和地平面。去耦電容應(yīng)緊鄰IC的電源引腳放置。

5. 信號(hào)完整性問(wèn)題:

錯(cuò)誤表現(xiàn): 高速信號(hào)線布線過(guò)長(zhǎng)、阻抗不匹配、差分對(duì)不等長(zhǎng),導(dǎo)致信號(hào)失真、誤碼。

解決方案: 對(duì)于高速信號(hào),應(yīng)進(jìn)行等長(zhǎng)布線、差分對(duì)布線,并考慮阻抗控制。避免銳角布線,減少過(guò)孔數(shù)量。

6. 絲印與焊盤(pán)重疊:

錯(cuò)誤表現(xiàn): 絲印文字或元器件輪廓覆蓋在焊盤(pán)上,影響焊接或造成短路。

解決方案: 在DRC中啟用絲印與焊盤(pán)的檢查規(guī)則。手動(dòng)調(diào)整絲印位置,確保其不與焊盤(pán)重疊。

7. Gerber文件導(dǎo)出錯(cuò)誤:

錯(cuò)誤表現(xiàn): 導(dǎo)出Gerber文件時(shí)漏選層,或格式設(shè)置不正確,導(dǎo)致制造廠無(wú)法生產(chǎn)。

解決方案: 嚴(yán)格按照制造廠的要求導(dǎo)出Gerber文件,并使用Gerber查看器逐層檢查所有導(dǎo)出的文件,確保完整性和正確性。


 

七、學(xué)習(xí)建議與進(jìn)階方向

PCB設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐的過(guò)程。對(duì)于初學(xué)者,以下建議和進(jìn)階方向?qū)椭掷m(xù)提升。

學(xué)習(xí)建議:

從簡(jiǎn)單項(xiàng)目開(kāi)始: 不要一開(kāi)始就嘗試復(fù)雜的設(shè)計(jì)。從簡(jiǎn)單的單片機(jī)最小系統(tǒng)、LED驅(qū)動(dòng)電路等開(kāi)始,逐步熟悉軟件操作和設(shè)計(jì)流程。

多看數(shù)據(jù)手冊(cè): 養(yǎng)成閱讀元器件數(shù)據(jù)手冊(cè)的習(xí)慣,理解元器件的電氣特性、封裝信息和推薦電路。

理解設(shè)計(jì)規(guī)則: 深入理解PCB設(shè)計(jì)規(guī)則的原理和重要性,而不僅僅是照搬參數(shù)。

參考優(yōu)秀設(shè)計(jì): 學(xué)習(xí)和分析開(kāi)源項(xiàng)目或成熟產(chǎn)品的PCB設(shè)計(jì),了解其布局布線思路和技巧。

動(dòng)手實(shí)踐: 理論知識(shí)結(jié)合實(shí)際操作才能真正掌握。嘗試自己設(shè)計(jì)、打樣、焊接和測(cè)試,從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。

利用在線資源: 觀看Altium Designer官方教程、B站、YouTube上的教學(xué)視頻,閱讀技術(shù)博客和論壇,獲取最新的知識(shí)和技巧。

加入社區(qū): 參與電子設(shè)計(jì)論壇或社區(qū),與其他工程師交流經(jīng)驗(yàn),尋求幫助,共同進(jìn)步。


進(jìn)階方向:

高速PCB設(shè)計(jì): 學(xué)習(xí)信號(hào)完整性(SI)、電源完整性(PI)、電磁兼容性(EMC)理論,掌握高速信號(hào)的阻抗控制、差分對(duì)布線、等長(zhǎng)布線、串?dāng)_抑制等高級(jí)技術(shù)。

電源管理設(shè)計(jì): 深入研究各種電源拓?fù)洌ㄈ鏐uck、Boost、LDO)、電源噪聲抑制、多路電源供電等。

射頻(RF)PCB設(shè)計(jì): 了解射頻電路的特殊要求,如傳輸線理論、阻抗匹配、隔離、屏蔽等。

DFM(Design for Manufacturability)可制造性設(shè)計(jì): 學(xué)習(xí)如何優(yōu)化設(shè)計(jì)以適應(yīng)不同的制造工藝,降低生產(chǎn)成本,提高良品率。

DFA(Design for Assembly)可裝配性設(shè)計(jì): 考慮元器件的自動(dòng)貼裝和焊接要求,優(yōu)化布局,提高裝配效率。

可靠性設(shè)計(jì): 學(xué)習(xí)如何通過(guò)設(shè)計(jì)手段提高PCB在惡劣環(huán)境下的可靠性,如熱設(shè)計(jì)、抗振動(dòng)設(shè)計(jì)、防潮防腐設(shè)計(jì)等。

仿真與分析: 掌握Altium Designer或其他專業(yè)仿真工具(如SPICE、IBIS模型)進(jìn)行電路仿真、信號(hào)完整性仿真、熱仿真等。

腳本與自動(dòng)化: 學(xué)習(xí)使用Altium Designer的腳本功能(DelphiScript、Python)或API接口,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)流程的自動(dòng)化,提高效率。

 

PCB設(shè)計(jì)是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)但也極具成就感的領(lǐng)域。通過(guò)持續(xù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐,您將能夠設(shè)計(jì)出高性能、高可靠性的電子產(chǎn)品。祝您在Altium Designer的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中取得豐碩的成果!