p118–p127(原理图封装 / PCB 封装 / 导入 / 边框 / 定位 / 布局 / 走线 / 铺铜 / 检查)
软件:Altium Designer(AD)。
流程总览
① 画边框(Board Outline)② 关键器件定位③ 布局(Layout)④ 走线(Routing)⑤ 铺铜(Polygon Pour)⑥ DRC 检查 + 丝印调整 → 打板布局决定了布线好不好,必须按原理图中最小电流回路路径摆放。
画原理图库封装
添加原理图库
工程 → 添加新的…到工程 → 原理图 Library。
先设置格点
视图 → 栅格 → 设置栅格习惯调到 50mil不要设成 30mil/20mil 之类。原理图库的格点必须与原理图的格点保持一致或成 2 倍关系,否则画原理图时线拉不直、对不上。
按数据手册画引脚
打开数据手册,里面有功能引脚介绍,照着画。
引脚的小白点(电气连接点)必须朝外。只有白点才能连接外部信号线;白点朝内的话,外面那根线连不上。
编辑引脚信息:放置引脚后按 Tab 键弹出属性。
第 1 栏 引脚编号(必须与 PCB 封装对应)→ 第 1 脚写 1第 2 栏 Name 引脚名称 → 第 1 脚对应 1OUT,写 out1引脚长度 一般设 100milLM393 引脚定义:1 = 1OUT、2 = 1IN−、3 = 1IN+、4 = GND、5 = IN2+、6 = IN2−、7 = 2OUT、8 = VCC。
加外形矩形
放置一个矩形,一般把它设为透明。
让引脚名称显示出来
现象:画完只有数字、没有文字名称。
方法:全选引脚 → 点信息窗 → 找到 name 一栏(其「眼睛」图标被划掉)→ 再点一下即显示。
显示后会「全部乱了」,不用慌:全选引脚 → 拉出来 → 把外框拉长一点即可。
设置器件属性
Design ID / 器件名:LM393标号(Designator):芯片一般以 U 开头,写成 U?描述(Comment):填「比较器」多部件封装
单部件版能用,但画出来的电路线绕来绕去、非常难检查,所以要拆多部件。
新建一个 LM393 器件 → 选中它 → 工具 → 新部件。注意是「新部件」,不是「新器件」。
之后会出现 Part A / Part B。
Part A
引脚:1 = OUT、2 = IN−、3 = IN+习惯上:Part A 里画电源和地 VCC 是第 8 脚、GND 是第 4 脚运放/比较器的 GND 脚很多时候叫 VS(因为部分运放支持双电源供电)。
三角形符号:放置 → 多边形;线宽改成 small,填充改成透明。
引脚与三角形接不上,三种处理:
- 把三角形往后挪一点
- 把引脚长度加长(例如改成 120 或 150)
- 推荐「笨办法」:额外放置一条线把引脚和三角形连起来
不建议把格点改成 10mil 去精调——原理图格点可能是 100 或 50,格点不一致容易对不齐。
Part B
第 5 脚 = 正、第 6 脚 = 负、第 7 脚 = OUT2两个部件的三角形面积大小要调成一致画 PCB 封装
依据:必须按实物封装图 / 数据手册画。所有芯片手册最后两页一般都会给出芯片大小和引脚分布信息。
① 命名:SOP-8 或 SOIC-8,也可写成 SOP-8 LM393。
② 开格点显示:按字母 G → 点三个属性 → 点「设为默认/试用」。
③ 放焊盘:放置 → 焊盘(Pad)→ 按 Tab 编辑。
Layer:LM393 是贴片 → 选 Top Layer(贴片焊盘);过孔型焊盘 → 选 Multi-Layer编号:画第 1 脚就把数字写成 1编号必须与原理图库引脚一一对应,千万不能乱标。
④ 单位切换:库默认单位是 mil,PCB 一般用毫米 → 输入法切英文 → 按字母 Q 切换单位。
⑤ 计算焊盘长宽
长:数据手册给 8.2 和 5.6 → (8.2 − 5.6)/2 = 1.3mm → 取 2mm(留空间方便焊接)宽:数据手册写 0.51 或 0.35 → 取 0.5mm形状:圆形(也可方形,圆形好看)一个标准焊盘 = 长 2mm × 宽 0.5mm。
⑥ 保证引脚间距
数据手册给出一脚与二脚间距 = 1.27mm(焊盘中心距)。
- 方法一(坐标法):以 1 脚为原点,第 2 脚 Y 坐标填 −1.27
- 方法二(改格点步进):按 G → 栅格属性 → 去掉步进链接 → Y 步进 = 1.27、X 步进 = 8.2
⑦ 检查:按 CTRL + M 测距 → 中心距 = 8.2mm。
含义:芯片放上去时芯片边缘正好卡在焊盘中心点,于是每边多出一半焊盘方便焊接。
⑧ 画外框丝印
格点调小:单位换回 mil、设成 10mil 一格层必须切到 Top Overlay(丝印层)放置 → 线条,画外框标第一脚:把线画长一点,再放一个小圆圈表示第 1 脚⑨ 保存 + 验证对应关系
点引脚检查是否高亮对应时,1 脚点进去不亮,原因是画 PCB 封装时把 1 脚编号写成了「10」而不是「1」。
改回 1 → 保存 → 必须在原理图侧「刷新预览」,否则更新不过来。
PCB 封装的引脚编号绝对不可以乱取,必须严格按 1~8 的位置对应原理图里的引脚位置可以随便改(放哪都行)只要引脚编号与 PCB 封装编号对得上即可另外,不要盲信嘉立创等平台下载的封装。上面有些封装是画错的,被坑过的人不少。下载后必须逐脚检查:打开其原理图库,一个个点引脚,核对 1 脚 = OUT、2 脚 = IN−、3 脚 = IN+、4 脚 = GND、8 脚 = VCC。
原理图导入 PCB
① 选中原理图② 设计 → 更新 PCB(Update PCB Document)③ 弹出对话框后先点「验证变更」(第一步检查有无错误)④ 有错误可点「仅显示错误」查看,无错误则列表空白⑤ 再点「执行变更」→ PCB 文件里出现一堆元器件关键操作顺序:把 LM393 的封装删掉后直接点执行变更,不报错;必须先点「验证变更」才会报错。
报错内容示例:U1 缺少了某个东西(缺封装)。
少封装、短路等任何问题都会在「验证」阶段报出对应错误。
新手排查方法:把报错复制到百度搜索,这些是非常常见的错误,90% 都能解决。
机械结构与边框
画边框
必须根据实际结构画(PCB 是直接放在小车上的)。
尺寸获取方法:买个新模型回来,在实物上画一条线再量。
小车的长 = 10cm(100mm)框宽量出来 = 65mm操作:
① 层切到机械层第一层(Mechanical 1)② 放置 → 线条,先随便画一条③ 单位切换成毫米,双击线条,把长度改成 100mm④ 再画/复制一条,长度改 65mm⑤ 格点改成 10mil 解决对不齐问题⑥ 复制/剪切线条拼成矩形⑦ 全选 → 设计 → 板子形状 → 按照对象定义 → 得到 100 × 65mm 的边框安装孔(3 个螺丝孔)
方法:画板之前先用笔在实物上画一个边框,再量孔到边框的距离。
放焊盘(放焊盘而不是过孔,因为过孔是要连线的):
放置 → 焊盘层选 Multi-Layer → 成为穿孔焊盘(插件焊盘)装 3mm 螺丝 → 焊盘设 3.5 × 3.5mm钻孔(Hole Size):因为是纯安装孔,直接把钻孔也填 3.5用坐标精确定位:
把原点设在左上角第 1 个孔:X = 7(距左边线右偏 7mm)、Y = −15(往下 15mm)第 2 个孔:偷懒办法 = 把右边设为原点,同样 X = 7、Y = −15 → 左右自动对称第 3 个孔(中间):X = 50(左右对称)、Y = 13最后锁定:全选 → 点击属性里的锁。
关键器件定位
安装孔旁的 Keep-Out 圈
边框上孔旁边会有一个「圈圈」,作用是把孔旁边的铜去掉。
做法:在 Keep-Out Layer 层再放一个圆(圆弧),该孔旁边就不会铺铜。
布局第一步 = 先放关键器件
判断依据:实物机械结构上有几组洞,所以焊线接口、LED 的位置必须按这些洞的位置来放。
定位方法:拿尺子量出相对距离 → 换算成坐标 → 用坐标法逐个放置 LED(4 个)。
AD 快捷操作
交叉选择模式:工具 → 交叉选择模式必须先打开;打开后在原理图中选中器件,PCB 中会自动被选中。
判断器件放左还是放右:先把 LM393 挪出来,观察飞线(ratsnest)走向。
发射管必须靠中间放
车行驶时黑线在中间发射管越靠近黑线,灵敏度越高→ 发射 LED 要靠近中间放置锁定关键器件
把几个 LED 安装孔、电机安装孔、电源输入孔全部选中 → 属性 → 上锁固定住。
元器件布局
丝印处理
先把所有网络隐藏;再点中丝印 → 查找相似对象 → 应用 → 把文字高度调成 0.1、位置设到中间。
布局总原则
按最短电流路径布局。
电机部分布局
两个储能电容 紧靠电机端子(它们是给电机储能的)小电容 紧贴端子(越近滤波效果越好)大电容 可以远一点续流二极管 可以放远一点滤噪声的电容 必须靠近端子(噪声一出来就要被滤掉)为什么储能电容不能放电源输入端:
电容接 6V、电源端也是 6V,放那边软件不会报错(飞线连的也是 6V 端子)但功能上错了→ 画原理图/PCB 时心里必须有清晰的电流路径三极管摆放要顺着电流流向:
6V → 电机 → 回到端子 → 三极管集电极 → 发射极 → GND → 电容负极反面案例:为了「好看/对称」把三极管怼到对称位置、排得整整齐齐,工作起来反而一团糟。
封装调整
下拉电阻封装改小:查找相似对象 → 全选电阻(一定要先全选)→ 封装改成 0603-1 → 保存 → 更新到 PCB。
器件间距规则
现象:更新后全部变绿。原因是有个多余的 class,删掉即可。
仍报绿,就与器件间距规则有关:
规则原理:电解电容的 PCB 封装里已标注了长宽信息 电阻放进了它的范围 → 触发「器件与器件之间的最小水平距离」规则(当前值 0.254)处理:
- 可以改规则(把最小水平距离改成 0),立刻不报错
- 但不要改成 0——改成 0 后万一两个器件真干涉就不会报错
- 推荐做法:① 针对这两个器件单独设一条规则;② 把器件挪远一点(更推荐)
比较器部分布局
尽量靠近比较器摆可调电阻放旁边即可比较器芯片的储能电容必须靠近芯片放,让 VCC/GND 路径最短两个接收管的调节电阻建议放到空旷处(要焊接更换,夹在中间容易手抖短路)发射端最好也加一个电阻/电容做滤波一个工作方法
画 PCB 时要实时回头改原理图:发现「这里少了个电容、加了能增加稳定性」就直接加。不要指望一上来原理图就完美,边画边调。
标号必须用「静态标注」,绝对不能用「强制标注」:
工具 → 静态标注原理图点了强制标注,所有编号会全部乱掉,前面做的工作全白做布局原则总结:先保证电路工作质量,再考虑美观。
走线 layout
线宽规则
设计 → 规则 → Routing → Width:
最小宽度 默认 0.254 → 本次 0.254(走信号线)优选宽度 默认 0.254 → 本次 0.254最大宽度 默认 0.254 → 本次 0.5(连电源线)连线操作
点连线工具 → 点一下焊盘旁边会亮 → 按 Tab 键(所有信息修改都按 Tab)→ 设置走线宽度、过孔大小、走线拐角。
经验数值
10mil 的线通常可过 1A 左右电流本项目电机电流只有几百毫安 → 用 0.254 其实就够了给电源单独设规则(Class 用法)
① 设置 → 类(Class)→ 添加类 → 新建 new class → 改名 VCC → 把 3.3V、5V、6V 添加进来 → 确定② 规则 → Width → 添加新规则 → 命名 Width-VCC③ 规则作用对象选 Net Class → VCC④ 最小/优选/最大宽度全部设成 0.35 → 应用效果:一走 VCC 类网络自动就是 0.35,不用每次重复设。
打过孔
按住 CTRL + Shift,用鼠标划一下,自动生成一个过孔。
设置过孔必须在放置前按 Tab,不要点了左键之后再设。
过孔尺寸:
信号线理论最小过孔 0.254,铜盘直径取两倍但实际做法:比板厂最小工艺大一点点板厂最小 0.3 时,尽量调到 0.35,不去挑战工艺极限习惯:信号线过孔孔径取 0.35mm 左右 铜盘直径取两倍或两倍多一点,例如 0.75mm过孔盖油
必须勾选「盖油」。
不盖油的后果:板子打回来,较大的过孔是镂空的,对着灯照板子到处都是洞。
勾上后板厂会强制给过孔盖油,整板就不是镂空状态。
铺铜
操作步骤
① 点铺铜 → 按 Tab② 第一步先选层(例如 Top Layer)③ Net 选网络:铺铜一般铺 GND④ 选择「Pour Over Same Net Objects」: 含义:铺铜时会把同网络的走线也一起铺上 若不选:走了一根 GND 线再铺铜,那根线会和铺铜不连接⑤ 下面两个勾直接勾上,特别是第一个勾 = 自动删除死铜⑥ 选好区域 → 得到一层铜死铜:铺完铜后与外部没有连接关系的那块铜。
底层铺铜
快捷方法:选中该铜 → CTRL+C → CTRL+V 粘贴 → 选中其中一块铜 → 把 Layer 改成 Bottom Layer → 右键 → 铺铜操作 → 所有铜重铺。
铺铜连接方式
现象:GND 网络默认是十字形连接。
规则 → Plane → 铺铜连接方式规则 → 三种方式:① 十字架连接 ② 直接铺过去 ③(第三种)。
小信号、小电流器件仍用十字连接,不要直接铺过去:
直接铺一层铜过去后,引脚散热太好,焊接困难其他引脚 330℃ 一怼就焊好,这个引脚可能要怼 2 秒烙铁才化锡十字连接散热相对差 → 好焊接,且对小功率电路性能没有影响进一步细分(高级设置):改成十字后,GND 过孔也变成十字了,而过孔希望直接铺过去。
在规则里点「高级」→ 三种连接方式分别独立设置: 通孔焊盘(插件焊盘)→ 十字连接 SMD 焊盘(贴片焊盘)→ 按需 过孔(走线过孔)→ 直接铺过去多打过孔(降低 GND 回流阻抗)
原因:顶层和底层都铺了铜,上下层 GND 靠过孔连接,所以到处都要打过孔让回流路径阻抗更小。
快捷办法:工具 → 缝合孔/屏蔽 → 给网络添加缝合孔 → 点约束区区域 → 框选整个区域:
格点调大一点,设成 10mm(本电路电流很小,孔不要打太密)网络选 GND「强制盖油」的勾一定要打上Keep-Out Layer 外的处理
勾上「自动去除死铜」→ 重新铺一次 → 中间那块就没了。
最终效果:布线完成 + 铺铜后,所有 GND 都会自动连接起来。
PCB 检查与打板
加文字/标签
① 先把层调到丝印层 Top Overlay② 点文字 → 按 Tab → 打字③ 字体要求:必须选宋体等中文字体,选其他英文字体会显示不出文字丝印最终调整(打板前必须做)
3D/2D 切换:按 3 键切 3D、按 2 键切回 2D。
因为前面把丝印调得非常小,最后要调回正常:
① 先把其中一个器件的丝印调为正常状态② 点它 → 查找相似对象 → 应用③ 把 Text Height 全部改成 1mm(1mm 打出来就已经很清晰)④ 位置改成 center above(器件顶部)→ 所有丝印都跳到器件顶部⑤ 切到 3D 手动逐个挪,把被遮挡的挪到可见位置DRC 检查
工具 → 设计规则检查(DRC)→ 运行。
可以忽略的警告:Thing to Solder Mask(丝印与阻焊层太近,实际不管也没问题)、丝印到丝印之间的距离(只要看得清就没关系)。
绝对不能忽略的:
未连接(Un-Routed Net)——「没有连线」这个警告非常非常严重短路线与线之间的距离(间距不足)其他规则的报错含义,复制到百度搜索,答案很多。
打板
常见平台:嘉立创、华秋、捷配等流程:把 PCB(或压缩文件)拖到打板界面,按默认信息一路填下去打板回来后买元器件焊上去,慢慢调全流程关键数值速查
| 项目 | 数值 |
|---|---|
| 原理图库格点 | 50mil(须与原理图一致或 2 倍关系) |
| 原理图引脚长度 | 100mil |
| PCB 焊盘尺寸 | 长 2mm × 宽 0.5mm,圆形 |
| 引脚中心距 | 1.27mm;两排中心距 8.2mm |
| PCB 边框 | 100 × 65mm(Mechanical 1 层) |
| 安装孔 | 焊盘/钻孔均 3.5mm(装 M3 螺丝) |
| 安装孔坐标 | (7, −15)、(7, −15)、(50, 13) |
| 器件间距规则 | 默认 0.254mm |
| 线宽规则 | 最小/优选 0.254,最大 0.5 |
| 电源类 VCC 线宽 | 0.35mm |
| 过孔 | 孔径 0.35mm、铜盘 0.75mm |
| 缝合孔格点 | 10mm |
| 丝印文字高度 | 最终调回 1mm,字体选宋体 |
| 铺铜网络 | GND,勾「移除死铜」 |
坑
- 原理图库格点必须和原理图一致或成 2 倍关系;引脚小白点必须朝外。
- PCB 封装引脚编号不能乱取,必须严格 1~8 对应;改完封装要刷新预览;别盲信网上下的封装。
- 导入 PCB 必须先点「验证变更」再点「执行变更」,否则不报错。
- 布局按最短电流路径,滤波电容靠近噪声源,标号用静态标注;过孔要勾盖油,小信号铺铜用十字连接,丝印用中文字体。
- DRC 里「未连接」「短路」绝不能忽略,丝印类警告可忽略。
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