PCB设计

用Altium Designer打开StepperMotor.PrjPcb（File -> Open Project…），在PCB图MotorStepper.PcbDoc(已定义好规则)完成以下步骤。

1.准备工作

(1) 核对原理图，并确保每个元件的编号不重复。

(2) 核对封装(Footprint) ，在本实验中除了2个钽电容和1个铝电解电容，其他所有电容封装为1608[0603]；除了2个0.11欧姆的Sense电阻，其他所有电阻封装为J1-0603。

(3) 把原理图导入PCB图，直到提示”No Difference Detected”注意：如果提示”Component Links”错误，打开PCB图，选择”Project”->”Component Links…” -> “Add Pairs Matched By” -> “Perform Update”，然后进入原理图，重新导入PCB

(4) 打开PCB图，如果看不见元件，可以使(V、D)切换到视角，删除Room(红色区域) (5) 设置Grid属性 在PCB图上按右键，选择Snap Grid -> Grid Properties。（或快捷键Ctrl+G）把Step X和Step Y设为0.05mm，把Multiplifier设置20x Grid Step。 (6) 根据个人喜好，自定义窗口，其中“PCB”和”PCB Inspector”属性窗口经常使用到，所以最好是自定义这两个窗口方便打开，步骤如下：按右下角的“PCB”按钮，分别打开“PCB”和“PCB Inspector”属性窗口。将其拖动到右下角固定，“PCB”窗口的Compoment和Net可以显示元件和网络信息(例如哪些网络是Un-routed)，“PCB Inspector”可以显示元件坐标等信息。 (7) 字符的Height和Width分别设为0.8mm和0.08mm按下Ctrl+A选中所有元件，然后在“PCB Inspector”窗口点击“all types of objects”，然后选“Display only” -> “Text”，就可以一次过修改所有字体。修改完毕后要还原成显示“all types of objects”。 (8) 利用快捷键L打开view configurations，确保Top layer、Buttom layer、四个mask layers和DrillDrawing是打钩状态，这样才不会因被隐藏而看不见。

2.布局与布线

在本实验中，应该遵循如下规则 – Pad, Track, Via相互之间的间距不得小于0.3mm – Polygon与Pad, Track, Via之间的间距不得小于0.4mm – 字符与Pad, Via之间的间距不得小于0.1mm – 线宽不得小于0.2mm – Via的内径0.3mm，外径0.6mm – 字符的Height和Width分别为0.8mm和0.08mm – 字符和焊盘、过孔之间的距离至少0.1mm – 线一定要从IC的焊盘的中间引出 – 12V电源线主干部分设为0.8mm – VCC电源线主干部分设为0.6mm – 12V和VCC电源线的分支部分(包括GND)在不违反间距的规则下设为0.3mm – 信号线宽0.2mm – 普通过孔内径和外径分别设为0.3mm和0.6mm – 大电流过孔(主干12V, VCC, GND)内径和外径分别设为0.5mm和1.0mm – 对大电流线路：SPX3819的12V和VCC部分、A4988的12V, COILA+, COILA-, COILB+, COILB-以及连接两个Sense电阻的部分、进行铺铜 – 布好所有线后，给正反面(Top Layer & Bottom Layer)的GND铺铜 – 铺铜设置时，要选中”Is Poured”和”Remove Dead Copper”，下拉框选择”Pour All Same Net Objects” （1）根据规则，已完成布线的效果如下图。 （2）铺铜后最终完成的效果

操作异常问题与解决方案

异常问题一：按照教程进行PCB的标签字符大小设置，但设置后大小依然不统一。

解决方法： Ctrl+A选中所有元件，然后在“PCB Inspector”窗口点击“all types of objects”，然后选“Display only” -> “Text”，就可以一次过修改所有字体。修改后需要按Enter键确认，否则修改无效！修改完毕后要还原成显示“all types of objects” 异常问题二：过孔无法连线 解决方法：新添加的过孔，除了需要设置内外径，还需要设置NET,你需要那种线可以连接过孔，就选相应的即可。

Pcb制作的总结：

1、 pcb设计必须满足生产工艺的要求，如果做出来的pcb无法生产也就没有了意义。通常Pad, Track, Via相互之间的间距不得小于0.3mm。Polygon与Pad, Track, Via之间的间距不得小于0.4mm；字符与Pad, Via之间的间距不得小于0.1mm；线宽不得小于0.2mm；Via的内径0.3mm，外径0.6mm；字符的Height和Width分别为0.8mm和0.08mm。 2、 pbc的布线和布局要考虑信号质量的问题 3、 所有的导线，都又寄生电阻电容电感，RLC效应会影响对电流电压，对高速传输的电路影响非常大。因此在布线的时候要考虑两根导线的距离不能太近。 4、 电源和地线间的回路需要尽量的短，尽量使用星型布线，减少点对点的距离，电源和地线处理不好，会使产品的性能下降，有时甚至影响到整个系统的稳定性。所以对电源、地线的布线要认真对待，把电源、地线所产生的噪音干扰降到最低限度。 5、 尽量将大的干扰源放在pcb板角落，比如开关电源、电源芯片、晶振等，实在无法做到可以GND隔离。 6、 将多引脚与其它模块连接的芯片放在板子中间，比如单片机。 7、 布局时分区，将模拟电路和数字电路隔开。 8、 数字、模拟元器件及其相应走线尽量远离并限定在各自的布线区域内。 9、 对于大电流线路，需要铺铜，有效增大连通率，散热等。 10、 插座之类的，放到pcb板旁 11、 为了拥有更好的去耦效果，尽量将去耦电容靠近芯片电源引脚。 12、 尽量遵循，尽可能的减少回路、线路的长度的布线原则。对于信号线，越多信号质量越好，有时还需要考虑时序的问题。 13、 优先先布关键的信号线，例如内存的数据线和地址线。 14、 转弯时不要用锐角，除非有分支，尽量少用直角，尽量用钝角。 15、 布局时，元器件周围留出电源和地走线的空间。 16、 确定元器件放置方向，尽量使数字信号及模拟信号引脚朝向各自布线区域。 17、 对于模拟器件，相互靠近且放置在PCB上包含SDA、SCL、TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号走线的一面 18、 SDA、SCL、TXA1、TXA2、RIN、VC、VREF信号走线周围避免放置高噪声元器件。尤其是iic协议这些对信号完整性要求非常高的 19、 旁路电容到相应IC的走线尽量避免使用过孔。 20、 高频信号应减少使用过孔连接，避免使用直角转弯，尽量使用45°角代替。

最后的总结：

Pcb的布线与布局，是整个项目中难度最高的，虽然有参考图，降低了难度，但在实际工作中，我们没有参考，也没有人给我们制定规则，这就需要我们学会如何布局和布线。布线是本项目中的重要步骤，可以说前面的原理图设计和各种准备工作都是为它而做的。在整个PCB板设计中，布线的设计过程工作量最大。PCB板布线分单面布线、 双面布线及多层布线。布线规则可以预先设定，包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。刚开始，我和我的小组成员跟着模板一步一步的模仿布线，花了半天时间就差不多完成了，后来，我们尝试了自己布局自己布线，结果花了几天时间，无功而返。出现了很多问题，比如布局好了之后布线，发现线太绕了、空间不够、信号质量问题、连通性等等的问题，于是我们又重新改重新布线，如此反复。花费了大量的时间和精力，却无功而返。其实对于初学者而已，我们先学会模仿，在模仿中慢慢领悟，pcb制作并不可以快速精通，如果没学会走路就先不要想跑，这样会产生挫败感，打击我们对学习pcb制作的信心。