AD从原理图到PCB超详细教程

AD超详细教程

  • 前言
  • 一、建立一个工程模板
  • 二、原理图
    • 1.设计原理图。
    • 2.使用AD自带库和网上开源原理图库
    • 3.画原理图库
    • 4.编译原理图
  • 三、PCB
    • 1.确定元器件尺寸大小
    • 2.绘制PCB Library
      • ①使用元器件向导绘制元件库
      • ②原理图与PCB的映射
    • 3.绘制PCB
      • ①更新PCB
      • ②调整元件位置
      • ③布线
      • ④漏线检查
      • ⑤布线完整性检查
      • ⑥电气规则检查(DRC检查)
      • ⑦泪滴
      • ⑧覆铜
      • ⑨更改覆铜连接方式
      • ⑩画外形层
  • 总结


前言

我在学习AD的时候,看了网上很多教程,但是东西很杂,有很多条理不清而且废话很多,所以相信大家学习的时候也是遇到一样的困难。我就特地写一篇帖子,整理了一下AD从画原理图开始一直到画完PCB文件的所有步骤,一方面是供大家参考学习,另一方面可以方便我自己学习记忆更加深刻。
我用的版本是AD16中文版,大家用新的版本AD20或者AD22应该操作都是差不多的。还有就是建议大家用英文版,不要跟我一样装汉化包之类的,因为有些中文翻译非常生硬,而且CSDN上很多大佬发的博客都是英文版的AD,有时候你用中文就很难对应上每个操作。


一、建立一个工程模板

1.新建一个工程
在文件栏的new里面选择project
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2.选择PCB project,然后default,名字最好起你这个工程的名字,路径最好不要包含中文。
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3.工程建好了之后,里面是空的,什么都没有,所以我们需要给它添加原理图文件和PCB文件。
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4.将原理图文件和PCB文件保存,通常命名为你这个原理图文件所画的模块或者电路的名字。
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5.一般来说,一个大的工程都会由很多歌模块或者电路组成,所有的原理图和PCB画在一起就会显得非常拥挤,所以我们要建立Schematic Library和PCB Library,就是为主原理图和PCB文件提供库文件。在这里插入图片描述
6.同样的,创建好文件之后就保存文件,尽量把她们保存在同一个文件夹中,这样使用时更好的找到它们。至此,一个包含了原理图、原理图库、PCB、PCB库的工程就建好了。在这里插入图片描述在这里插入图片描述

二、原理图

1.设计原理图。

这一步就是完全考验个人电路设计能力,如何根据需求设计出好的电路,这不是两三句话能说的清楚的,需要电子工程师多年的设计经验,在这里就不考虑这些。我用上星期画的一个简单地小板子举例。首先,下面是我画的一个原理图:
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这原理图看起来应该挺简单的吧,实际上就是一个插头进去然后接四个小模块,然后输出从另一个插头出来,四个模块分别接地,原理就这么简单。

2.使用AD自带库和网上开源原理图库

首先,在AD自带的库里面是有很多元件的,比如常用的电阻电容电感等等,可以在下图中这两个库文件里面直接调用加入原理图中。
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如果这个元件AD自带的库里面没有,那么还有一个办法,就是在嘉立创商城中去搜这个元件,嘉立创商城里面很多元件都自带原理图和PCB库,极大地方便了硬件工程师们开发设计。找到这个元件之后,点击数据手册,里面就会有这个芯片相应的原理图和PCB,而且还有这个芯片的数据手册,作为一个攻城狮,学会看数据手册是十分重要的。
在这里插入图片描述在这里插入图片描述
嘉立创的原理图和PCB都可以导出到AD里面,相当于是直接帮你画好了这个元件,减少了工作量。
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作为一个硬件攻城狮,要学会偷懒,不必每个元件都事必躬亲(●’◡’●),有一些经常会使用到的一些元件,你可以自己建一个原理图库和PCB库,然后把从立创商城学到(baipiao)的一些元件直接放在你的自建库里面,这样以后就不用每次使用到这个元件就跑到立创商城搜一遍,节省点时间。把从立创商城导出的原理图打开,然后点击右上方设计栏,选择生成原理图库。
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然后直接CV大法,把这个元件库复制到你的自建库里面去,再保存,这样就可以成为你自己画的元件啦,PCB库也是同理。以后需要调用到这个原理图库或者PCB库里的元件的时候,就只需要把这些库添加到工程中去就可以啦。
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选择工程然后添加现有文件到工程,再选择这些元件库的路径就能添加进去了,只需要注意一点,路径中最好不要有中文哦,不然可能会报错。

3.画原理图库

我这四个元件在AD自带的库里面是没有的,两个插头的型号在AD里面也是没有的,所以我得自己去画这两个元件的原理图库。在我之前生成的Schematic Library里面,首先放置一个矩形,因为大多数芯片都是矩形的,如果你用的是一块圆形芯片,那么就选择椭圆。
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通过拖动矩形的角或者边来改变元件的大小,这个大小可以自己决定,但是我建议还是根据引脚多少来确定,最好的状态是长宽和引脚分布保持的刚刚好。在这里插入图片描述
注意让引脚的名字在元件里面,标识在元件外面,双击引脚可以对其进行设置在这里插入图片描述
把所有的引脚画上去,这个元件的原理图库就算完成了,记得保存,然后在原理图里面就可以调用这个元件了在这里插入图片描述
把你所有需要的原理图库画好,然后用线按照电路方式连接在一起,那么这份原理图就算完成了。

4.编译原理图

在工程里面选择第一个,编译原理图,如果你的原理图有设计的不合理的地方,比如走线悬空,元件之间堆叠等等,那么AD就会给你报错,可以根据软件的报错信息来具体定位报错位置,然后做出相应的修改。
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三、PCB

1.确定元器件尺寸大小

首先,你要画一个元件的封装,那就一定要知道这个元件的具体尺寸,如果你是在某宝上买的元件,那么就找卖家要资料或者数据手册,上面一定会有尺寸大小;如果你是用了一个没有资料的不知名元件,那么就得在网上搜它的型号,找它的厂家,一般厂家的官网上都会有这个元件的尺寸。下面这个是我要用的元件的尺寸图,以此来举例:在这里插入图片描述

2.绘制PCB Library

①使用元器件向导绘制元件库

在PCB Library文件中,点击Tool工具栏,选择component wizard
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进去点击Next,然后选择DIP封装,尺寸选择mm
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根据元器件引脚的尺寸来选择焊盘大小,最好是焊盘的直径比元件引脚稍微大一点在这里插入图片描述
然后这个引脚间距自己设置,需要多少就改成多少
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外框宽度使用默认设置在这里插入图片描述
引脚数量改成元件实际拥有的引脚数
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封装名称改成元件名称,最后点击Finish,出来的元件应该是下图的样子:
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如果跟你元件的尺寸和这个是符合的,那么就直接使用,由于我使用的这个原件是圆形的,所以我还得修改一下这个边框,先把矩形框删掉,然后画一个圆形框在这里插入图片描述
看到这个圆形框是红色的么,因为它所在的层不对,双击圆形框,改成Top Overlay层,这样它的颜色就是黄色了在这里插入图片描述
双击圆形框,然后选中圆心为中心点,这样方便你确定每个焊盘的位置和尺寸
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然后你可以在右上方的工具栏随意添加焊盘,双击焊盘即可修改它的位置和尺寸。假如你不习惯用mil单位,想换成mm,那就在键盘的英文状态下按Q,就可以修改成mm制在这里插入图片描述
最后的效果如下图:
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②原理图与PCB的映射

绘制完PCB之后并保存,然后返回原理图界面,点击Tool工具栏,然后选择Footprint Manager
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点击ADD添加封装,然后点击browse浏览,在你的PCB Library里面找到这个元件的封装,最后点击确定,把所有的元件封装都选择好后,你可以点击每一个元件,查看他们的封装是否都正确,在右下角会显示你添加的封装
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确定所有元件都有封装之后,保存所有工程,然后再编译一遍工程看有没有什么问题,确定没有什么问题就可以开始画PCB了。

3.绘制PCB

①更新PCB

你可以从元件库里面一个一个的拖动并摆放所有元件,当元件不多的时候当然是没什么关系,但是当有几十上百个元器件堆放在一起,那就及其麻烦,好在AD为工程师们提供了简便的方法。点击Design工具栏,选择Update PCB Document,然后依次点击Validate Changes,Excute Changes,最后点击close
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就会在右下角自动生成一块PCB板,把所有的元件选中之后拖动到黑色区域以内就行了。
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②调整元件位置

框选左下角红色的背景,把它删掉,然后把元器件,整齐的排放在黑色背景内。如果黑色背景太大或者太小,可以按键盘上的数字1,然后点击Design工具栏选择Redefine Board Shape或者Edit Board Shape,更改板子尺寸,改好之后按键盘上的数字2,返回正常模式。
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注意元器件之间不要重叠,然后排放的稍微有点规律,相同的元件摆在一起,这样出了问题也方便查找,元器件之间的连线也尽量让它们不要交叉太多,可以选中某一个元器件,按空格键旋转90°,或者按ctrl+x左右翻转,按ctrl+y上下翻转。元器件之间摆放的要留有空隙,因为有些器件的尺寸不是百分百符合厂家给的尺寸,不然到时候你板子都打好了,结果放不下,那就尴尬了,所以要留有余量。
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有时候当你在画一个非常复杂的PCB板,上面元器件就会非常多,你放上去之后再连线可能会看起来非常杂乱,找不到器件在哪了,这个时候就可以通过原理图选择然后快速定位到PCB上,操作方法是在原理图界面按T+C快捷键然后选择你想看的器件,在PCB界面这个器件就会高亮。
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③布线

所有的元器件位置都摆放好之后,就可以开始布线,你可以一根根地连起来,当然AD也给我们提供了更简便的做法,在Auto Route工具栏选择ALL全部布线,AD就会自动帮你布好所有有连接的线。当然作为一个初学者,那么我更推荐你还是手动布线,因为你更需要的是长年累月才能积累下来的经验,而不是图个省事。
单层布线,有些线无论如何也走不通,可以使用过孔,切换到另外一个走线层。顶层与底层是不同的走线层,在布线时按小键盘区域的“*”可切换层,也可以用ctrl+shift+鼠标滚轮的方式切换层。这两种方法都可以一边布线一遍换层,效率较高。按Ctrl+鼠标左键点击走线,可以设置高亮,让你想看的线颜色比周围颜色更深。
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布线完之后的PCB大概是下图这样,可以看到所有的连接点都连接了红线和蓝线,这个时候你可以再做一些细致的微调,比如电流走线要大一点,我这个模块要走大概5A的电流,所以这个宽度的走线过不了大电流,需要改大一点。
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双击走线就可以设置线的宽度了,如果设置完报错的话,去布线规则里面修改一下走线的的尺寸,最大值改大一点就不会报错了,尽量让走线规律一点,条理清晰一些,这样看起来也美观。
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④漏线检查

点击工具栏View,选择Workspace Panels,然后选择PCB,再选择PCB。
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在最下面一个方框里就会出现没有连线的地方,点击就能跳转到漏线处
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⑤布线完整性检查

依次点击工具栏的Reports然后Board Information,就能显示板子信息,点击Report,就会显示布线的完整情况,如果显示100%,那就代表布线没有问题了。如果不是100%,再重复前几次步骤看看哪里有问题。
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⑥电气规则检查(DRC检查)

选择工具栏Tools然后点击Design Rule Check。这一步和编译原理图的目的是一样,是为了检查PCB的合理性,你需要认真查看每一个错误提示,自行决定更改还是忽略
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⑦泪滴

在PCB打样的时候,泪滴的作用是:使焊盘更结实、接触面积更大、增加导通的可靠性。在焊接时候可以保护焊盘,避免多次焊接时焊盘的脱落,生产时可以避免蚀刻不均,过孔偏位出现的裂缝等。在工具栏Tools点击Teardrops,设置使用默认的就可以了
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⑧覆铜

点击工具栏Place然后选择Polygon Pour多边形覆铜,设置相应参数然后点击OK,在PCB上选择覆铜区域。在Top层和Bottom层都需要覆铜。
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当你在后期需要修改PCB或者你在看别人的PCB时,大面积的覆铜会非常影响你的视线,可以按Ctrl+D来隐藏覆铜,这样能更清晰地看到内部走线。
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如果你想看某一层的元件,按键盘上Shift+S快捷键,然后选择PCB层就可以查看单层。
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⑨更改覆铜连接方式

覆铜后发现焊盘处是以十字方式连接的,这个时候点击工具栏Design再点击Rules,找到Plane–>Polygon Connect Style–>PolygonConnect,把ConnectStyle改为Direct Connect,再重新覆铜,可以和之前的效果对比一下,就明白这样做的目的和原因了。当然具体选择哪种方式还需要根据实际情况而定。

⑩画外形层

在Keepout Layer层下选择Place然后Keepout然后Track,然后点击合适的位置,确定板子的外形尺寸就可以了。
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总结

花了几天时间集中学习了AD软件的操作,在画板过程中虽然还是有很多不会的地方,但是参考了CSDN上众多大佬的设计经验和技巧,如果文章有什么错误的地方,欢迎指正。总算是完成了一个简单的PCB,之前的布局和走线很丑,在大佬的帮助下也算是把走线和布局都调整的稍微好看一点,后面还会做更多这方面的设计,慢慢的锻炼自己吧!创作不易,三连鼓励!

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