Altium Designer23原理圖及PCB設(shè)計(jì)教程 課件 第七章 元器件布局

元器件布局第七章目錄自動(dòng)布局手動(dòng)布局PCB布局注意事項(xiàng)裝入網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝后，用戶需要將元器件封裝放入工作區(qū)，這就是對(duì)元器件封裝進(jìn)行布局。在PCB設(shè)計(jì)中，布局是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。布局的好壞將直接影響布線的效果，因此可以說(shuō)，合理的布局是PCB設(shè)計(jì)成功的第一步。布局的方式分為兩種，即自動(dòng)布局和手動(dòng)布局。自動(dòng)布局是指設(shè)計(jì)人員布局前先設(shè)定好設(shè)計(jì)規(guī)則，系統(tǒng)自動(dòng)在PCB上進(jìn)行元器件布局的方法。這種方法效率較高，布局結(jié)構(gòu)比較優(yōu)化，但缺乏一定的布局合理性，所以在自動(dòng)布局完成后，需要進(jìn)行一定的手動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。手動(dòng)布局是指設(shè)計(jì)人員手動(dòng)在PCB上進(jìn)行元器件布局的方法，包括移動(dòng)、排列元器件等。這種布局結(jié)果一般比較合理且實(shí)用，但效率比較低，完成一塊PCB布局的時(shí)間比較長(zhǎng)。所以，實(shí)際中一般采用這兩種方法相結(jié)合的方式進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。概述自動(dòng)布局布局的方式分為兩種，即自動(dòng)布局和手動(dòng)布局。自動(dòng)布局是指設(shè)計(jì)人員布局前先設(shè)定好設(shè)計(jì)規(guī)則，系統(tǒng)自動(dòng)在PCB上進(jìn)行元器件布局的方法。這種方法效率較高，布局結(jié)構(gòu)比較優(yōu)化，但缺乏一定的布局合理性，所以在自動(dòng)布局完成后，需要進(jìn)行一定的手動(dòng)調(diào)整，以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。手動(dòng)布局是指設(shè)計(jì)人員手動(dòng)在PCB上進(jìn)行元器件布局的方法，包括移動(dòng)、排列元器件等。這種布局結(jié)果一般比較合理且實(shí)用，但效率比較低，完成一塊PCB布局的時(shí)間比較長(zhǎng)。所以，實(shí)際中一般采用這兩種方法相結(jié)合的方式進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。自動(dòng)布局布局規(guī)則設(shè)置

在PCB編輯環(huán)境中，執(zhí)行【設(shè)計(jì)】→【規(guī)則】菜單命令，即可打開(kāi)【PCB規(guī)則及約束編輯器】對(duì)話框，如圖7-1。在窗口的左側(cè)列表框中，列出了系統(tǒng)所提供的10類設(shè)計(jì)規(guī)則，分別是【Electrical】（電氣規(guī)則）、【Routing】（布線規(guī)則）、【SMT】（貼片式元器件規(guī)則）、【Mask】（屏蔽層規(guī)則）、【Plane】（內(nèi)層規(guī)則）、【Testpoint】（測(cè)試點(diǎn)規(guī)則）、【Manufacturing】（制板規(guī)則）、【HighSpeed】（高頻電路規(guī)則）、【Placement】（布局規(guī)則）、【SignalIntegrity】（信號(hào)分析規(guī)則）。這里需要進(jìn)行設(shè)置的規(guī)則是【Placement】（布局規(guī)則）。單擊布局規(guī)則前面的擴(kuò)展按鈕，可以看到布局規(guī)則包含了6項(xiàng)子規(guī)則，如圖7-2所示。圖7-1【PCB規(guī)則及約束編輯器】對(duì)話框自動(dòng)布局布局規(guī)則設(shè)置

【RoomDefinition】子規(guī)則：主要是用來(lái)設(shè)置空間的尺寸，以及它在PCB中所在的工作層面，單擊【新規(guī)則】按鈕，左側(cè)列表框中【RoomDefinition】下會(huì)新增一個(gè)【RoomDefinition】子規(guī)則，子規(guī)則界面分為兩個(gè)部分，上部分主要用于設(shè)置該規(guī)則的具體名稱及適用范圍。其中，第一行有三個(gè)文本框，其功能是對(duì)子規(guī)則的命名及填寫(xiě)子規(guī)則描述信息，【CustomQuery】下拉按鈕中包含6個(gè)下拉菜單項(xiàng)，供用戶選擇設(shè)置規(guī)則匹配對(duì)象的范圍。

圖7-2布局子規(guī)則圖7-3【CustomQuery】下拉菜單自動(dòng)布局布局規(guī)則設(shè)置

【RoomDefinition】子規(guī)則：下部分主要用于設(shè)置規(guī)則的具體約束特性。需要設(shè)置的有如下幾項(xiàng)。【Room鎖定】：選中該復(fù)選框后，用戶不能再重新定義空間，同時(shí)在進(jìn)行布局時(shí)該空間也不能再被拖動(dòng)。【元器件鎖定】：選中該復(fù)選框后，在進(jìn)行布局時(shí)，不能再移動(dòng)空間中元器件封裝的位置和編輯它們的狀態(tài)。最下方是兩個(gè)下拉按鈕，用于設(shè)置空間所在工作層及元器件所在位置。圖7-1布局子規(guī)則自動(dòng)布局布局規(guī)則設(shè)置

【ComponentClearance】子規(guī)則：用來(lái)設(shè)置自動(dòng)布局時(shí)元器件封裝之間的安全距離。單擊【ComponentClearance】子規(guī)則前面的擴(kuò)展按鈕，展開(kāi)【ComponentClearance】子規(guī)則。

在【約束】選項(xiàng)區(qū)域內(nèi)的【垂直間距模式】欄內(nèi)提供了兩種對(duì)該項(xiàng)規(guī)則進(jìn)行檢查的模式分別為【無(wú)限】和【指定】檢查模式。

【無(wú)限】：以元器件的外形尺寸為依據(jù)?！局付ā浚阂栽骷倔w圖元為依據(jù)，忽略其他圖元。圖7-1布局子規(guī)則自動(dòng)布局布局規(guī)則設(shè)置

【ComponentOrientations】子規(guī)則：用于設(shè)置元器件封裝在PCB上的放置方向。右擊【ComponentOrientations】子規(guī)則，執(zhí)行【新規(guī)則】菜單命令?！炯s束】區(qū)域內(nèi)提供了五種允許元器件旋轉(zhuǎn)角度的復(fù)選框?！?度】：表示元器件封裝放置時(shí)不用旋轉(zhuǎn)?！?0度】：表示元器件封裝放置時(shí)可以旋轉(zhuǎn)90。【180度】：，表示元器件封裝放置時(shí)可以旋轉(zhuǎn)180?！?70度】：表示元器件封裝放置時(shí)可以旋轉(zhuǎn)270?！舅蟹轿弧浚罕硎驹骷庋b放置時(shí)可以旋轉(zhuǎn)任意角度。當(dāng)該復(fù)選框被圖7-1布局子規(guī)則自動(dòng)布局布局規(guī)則設(shè)置

【PermittedLayers】子規(guī)則：主要用于設(shè)置PCB上允許元器件封裝所放置的工作層。執(zhí)行【新規(guī)則】命令，新建一個(gè)【PermittedLayers】子規(guī)則【NetstoIgnore】子規(guī)則：用于設(shè)置在采用【成群的放置項(xiàng)】方式執(zhí)行元器件自動(dòng)布局時(shí)可以忽略的一些網(wǎng)絡(luò)，在一定程度上提高了自動(dòng)布局的質(zhì)量和效率?！綡eight】子規(guī)則用于設(shè)置元器件封裝的高度范圍。圖7-1布局子規(guī)則自動(dòng)布局自動(dòng)布局操作步驟（1）對(duì)自動(dòng)布局規(guī)則進(jìn)行設(shè)置

（2）打開(kāi)已導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)和元器件封裝的PCB文件，選中Room，將其移動(dòng)到PCB內(nèi)部（3）選中所有元器件，執(zhí)行【工具】→【器件擺放】→【在矩形區(qū)域內(nèi)排列】命令（4）調(diào)節(jié)Room區(qū)域，使所有元器件都在Room區(qū)域內(nèi)圖7-4完成矩形區(qū)域內(nèi)布局手動(dòng)布局手動(dòng)布局

（1）執(zhí)行【視圖】→【面板】→【Properties】命令，在打開(kāi)的對(duì)話框中設(shè)置合適的參數(shù)

（2）使用快捷鍵【V】和【D】，使整個(gè)PCB和所有元器件顯示在編輯區(qū)中

（3）拖動(dòng)元器件到合適的位置

（4）完成所有元器件的放置

（5）調(diào)整元器件封裝的位置，盡量對(duì)齊

（6）消除交叉線

（7）對(duì)某些元器件的標(biāo)注進(jìn)行調(diào)整圖7-5完成全部元器件封裝的放置PCB布局注意事項(xiàng)PCB布局注意事項(xiàng)：

元器件布局依據(jù)的原則：保證電路功能和性能指標(biāo)；滿足工藝性、檢測(cè)和維修等方面的要求；元器件排列整齊、疏密得當(dāng)，兼顧美觀性。而對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，合理的布局是確保PCB正常工作的前提，因此PCB布局需要特別注意。圖7-6按信號(hào)流向布局PCB布局注意事項(xiàng)按照信號(hào)流向布局將電路按照信號(hào)的流向逐一排布元器件，便于信號(hào)的流通。此外，與輸入端直接相連的元器件應(yīng)當(dāng)放置在靠近輸入接插件的地方優(yōu)先確定核心元器件的位置以電路功能判別電路的核心元器件，然后以核心元器件為中心，圍繞核心元器件布局圖7-7圍繞核心元器件布局PCB布局注意事項(xiàng)考慮電路的電磁特性通常強(qiáng)電部分（220V交流電）與弱電部分要遠(yuǎn)離，電路的輸入級(jí)與輸出級(jí)的元器件應(yīng)盡量分開(kāi)。同時(shí)，當(dāng)直流電源引線較長(zhǎng)時(shí)，要增加濾波器，以防止50Hz干擾。當(dāng)元器件間可能有較高的電位差時(shí)，應(yīng)加大它們之間的距離考慮電路的熱干擾對(duì)于發(fā)熱元器件應(yīng)盡量放置在靠近外殼或通風(fēng)較好的位置，以便利用機(jī)殼上開(kāi)鑿的散熱孔散熱。當(dāng)元器件需要安裝散熱裝置時(shí)，應(yīng)將元器件放置到電路板的邊緣，以便于安裝散熱器或小風(fēng)扇以確保元器件的溫度在允許范圍內(nèi)。PCB布局注意事項(xiàng)可調(diào)節(jié)元器件的布局對(duì)于可調(diào)元器件，如可調(diào)電位器、可調(diào)電容器、可調(diào)電感線圈等，在電路板布局時(shí)，須考慮其機(jī)械結(jié)構(gòu)?？烧{(diào)元器件的外觀如圖7-8所示。在放置可調(diào)元器件時(shí)，應(yīng)盡量布置在操作人員手部方便操作的位置，以便可調(diào)元器件的使用。而對(duì)于一些帶高電壓的元器件則應(yīng)盡量布置在操作人員手部不宜觸及的地方，以確保調(diào)試、維修的安全。圖7-8可調(diào)元器件圖（a）大功率轉(zhuǎn)盤電阻圖（b）可變電阻器PCB布局注意事項(xiàng)其他注意事項(xiàng)（1）按電路模塊布局（2）定位孔、標(biāo)準(zhǔn)孔等非安裝孔周圍1.27mm（50mil）內(nèi)不得貼裝元器件（3）貼裝元器件焊盤的外側(cè)與相鄰插裝元器件的外側(cè)距離應(yīng)大于2mm（79mil）。（4）金屬殼體元器件和金屬體（