Altium Designer保姆级教程（二）：下载安装、原理图设计、布线封装及Gerber导出

五、ERC/DRC检查及Gerber导出

在PCB设计完成后，进行电气规则检查（ERC）和设计规则检查（DRC）是至关重要的步骤，以确保设计的正确性和可制造性。最后，需要导出Gerber文件，这是PCB制造厂生产板卡所需的标准文件。

1. ERC（Electrical Rule Check）电气规则检查：

ERC主要针对原理图，检查电气连接的逻辑正确性。

在原理图界面，右键点击工程文件选择Validate，开始ERC检查。

l 编译完成后，在“Messages”面板中查看所有错误和警告。

l 常见的ERC错误包括：

? 未连接的引脚： 元器件引脚没有连接到任何网络。

? 网络冲突： 两个不同名称的网络被意外连接。

? 电源/地连接问题： 电源或地符号使用不当。

? 输出引脚短路： 多个输出引脚连接到同一网络。

l 根据错误和警告信息，返回原理图进行修正。

2. DRC（Design Rule Check）设计规则检查：

DRC主要针对PCB布局布线，检查设计是否符合预设的制造和电气规则。

l 在PCB界面，点击菜单栏的“Tools” -> “Design Rule Check”。

l 在弹出的“Design Rule Checker”对话框中，确保所有需要检查的规则都已启用。

l 点击“Run Design Rule Check”。

l 检查完成后，在“Messages”面板中查看所有DRC违规。

l 常见的DRC违规包括：

? 间距违规： 导线、焊盘、过孔之间距离小于设定值。

? 线宽违规： 导线宽度小于设定值。

? 过孔尺寸违规： 过孔孔径或焊盘直径不符合要求。

? 丝印与焊盘重叠： 丝印层文字或图形覆盖到焊盘上。

? 开路/短路： 网络未完全连接或存在意外短路。

? 阻焊开窗不足： 阻焊层开窗小于焊盘尺寸。

l 根据违规信息，返回PCB进行修正。DRC是确保PCB可制造性的最后一道防线。

3. Gerber文件导出：

Gerber文件是PCB制造的标准格式，包含了PCB的每一层图形信息（如铜层、阻焊层、丝印层、钻孔层等）。

l 点击菜单栏的“File” -> “Fabrication Outputs” -> “Gerber X2 Files”。

l 在“Gerber Setup”对话框中，进行以下设置：

? Layers（层）： 勾选所有需要导出的层，包括所有信号层（Top Layer, Bottom Layer, Mid Layer）、阻焊层（Top Solder, Bottom Solder）、丝印层（Top Overlay, Bottom Overlay）、钻孔层（Drill Guide, Drill Drawing）、机械层（Mechanical Layer，通常用于板框和尺寸信息）等。

? Units（单位）： 选择“Millimeters”或“Inches”，并确保与制造厂要求一致。

? Format（格式）： 通常选择“2:5”或“2:4”等精度格式。

? Apertures（光圈）： 保持默认设置即可。

l 点击“OK”生成Gerber文件。

l 导出钻孔文件：

? 点击菜单栏的“File” -> “Fabrication Outputs” -> “NC Drill Files”。

? 在“NC Drill Setup”对话框中，设置单位和格式，与Gerber文件保持一致。

? 点击“OK”生成钻孔文件。

l 生成装配图和BOM（可选）：

? “File” -> “Assembly Outputs” -> “Pick and Place Files”用于自动贴片机。

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

l 打包文件： 将所有生成的Gerber文件、钻孔文件、以及可能需要的装配图和BOM文件打包成一个压缩文件（如.zip），发送给PCB制造厂。

在发送文件前，务必使用Gerber查看器（如Altium Designer自带的CAMtastic或第三方查看器）打开所有Gerber文件，进行最终的视觉检查，确保所有层都正确无误。

六、新手常犯错误及解决方案

初学者在Altium Designer进行PCB设计时，常会遇到一些问题。了解这些常见错误并掌握解决方案，能帮助您更快地成长。

1. 原理图与PCB不同步：

错误表现： 原理图中修改了元器件或网络，但PCB中没有体现。

解决方案： 每次原理图有改动后，务必执行“Design” -> “Update PCB Document”操作，并在ECO对话框中“Validate Changes”和“Execute Changes”。

2. 元器件封装错误：

错误表现： 元器件封装尺寸与实际元器件不符，导致无法焊接或功能异常。

解决方案： 在原理图阶段，仔细核对每个元器件的封装信息，特别是IC、连接器等关键元器件。对于自定义封装，务必根据数据手册精确绘制，并进行多次测量验证。可以利用Altium Designer的3D视图进行直观检查。

3. 设计规则设置不当：

错误表现： 布线间距过小导致短路，线宽过细导致过流，过孔尺寸不符合制造能力。

解决方案： 在开始布线前，务必根据PCB制造厂的工艺能力和设计要求，正确设置所有设计规则（DRC）。不确定时，可咨询制造厂获取其最小线宽、间距、过孔尺寸等参数。

4. 电源/地布线不规范：

错误表现： 电源和地线过长、过细，或没有大面积铺铜，导致电源噪声大、压降大。

解决方案： 优先布线电源和地线，确保其足够宽，并尽可能使用大面积铺铜作为电源和地平面。去耦电容应紧邻IC的电源引脚放置。

5. 信号完整性问题：

错误表现： 高速信号线布线过长、阻抗不匹配、差分对不等长，导致信号失真、误码。

解决方案： 对于高速信号，应进行等长布线、差分对布线，并考虑阻抗控制。避免锐角布线，减少过孔数量。

6. 丝印与焊盘重叠：

错误表现： 丝印文字或元器件轮廓覆盖在焊盘上，影响焊接或造成短路。

解决方案： 在DRC中启用丝印与焊盘的检查规则。手动调整丝印位置，确保其不与焊盘重叠。

7. Gerber文件导出错误：

错误表现： 导出Gerber文件时漏选层，或格式设置不正确，导致制造厂无法生产。

解决方案： 严格按照制造厂的要求导出Gerber文件，并使用Gerber查看器逐层检查所有导出的文件，确保完整性和正确性。

七、学习建议与进阶方向

PCB设计是一个不断学习和实践的过程。对于初学者，以下建议和进阶方向将帮助您持续提升。

学习建议：

从简单项目开始： 不要一开始就尝试复杂的设计。从简单的单片机最小系统、LED驱动电路等开始，逐步熟悉软件操作和设计流程。

多看数据手册： 养成阅读元器件数据手册的习惯，理解元器件的电气特性、封装信息和推荐电路。

理解设计规则： 深入理解PCB设计规则的原理和重要性，而不仅仅是照搬参数。

参考优秀设计： 学习和分析开源项目或成熟产品的PCB设计，了解其布局布线思路和技巧。

动手实践： 理论知识结合实际操作才能真正掌握。尝试自己设计、打样、焊接和测试，从实践中发现问题并解决问题。

利用在线资源： 观看Altium Designer官方教程、B站、YouTube上的教学视频，阅读技术博客和论坛，获取最新的知识和技巧。

加入社区： 参与电子设计论坛或社区，与其他工程师交流经验，寻求帮助，共同进步。

进阶方向：

高速PCB设计： 学习信号完整性（SI）、电源完整性（PI）、电磁兼容性（EMC）理论，掌握高速信号的阻抗控制、差分对布线、等长布线、串扰抑制等高级技术。

电源管理设计： 深入研究各种电源拓扑（如Buck、Boost、LDO）、电源噪声抑制、多路电源供电等。

射频（RF）PCB设计： 了解射频电路的特殊要求，如传输线理论、阻抗匹配、隔离、屏蔽等。

DFM（Design for Manufacturability）可制造性设计： 学习如何优化设计以适应不同的制造工艺，降低生产成本，提高良品率。

DFA（Design for Assembly）可装配性设计： 考虑元器件的自动贴装和焊接要求，优化布局，提高装配效率。

可靠性设计： 学习如何通过设计手段提高PCB在恶劣环境下的可靠性，如热设计、抗振动设计、防潮防腐设计等。

仿真与分析： 掌握Altium Designer或其他专业仿真工具（如SPICE、IBIS模型）进行电路仿真、信号完整性仿真、热仿真等。

脚本与自动化： 学习使用Altium Designer的脚本功能（DelphiScript、Python）或API接口，实现设计流程的自动化，提高效率。

PCB设计是一个充满挑战但也极具成就感的领域。通过持续的学习和实践，您将能够设计出高性能、高可靠性的电子产品。祝您在Altium Designer的学习和实践中取得丰硕的成果！