嘉立创 EDA 入门实操笔记:从原理图到 PCB 布线、差分对、覆铜与 DRC 检查

本文整理自一次 EDA/PCB 入门培训内容,适合刚开始使用嘉立创 EDA 画原理图、转 PCB、布线和检查板子的同学。

重点不是讲复杂理论,而是把实际操作中最常用的快捷键、菜单位置和布线思路整理成一篇可查阅的笔记。

一、常用快捷键

刚开始学 EDA 时,先熟悉快捷键会明显提高效率。下面这些操作在原理图和 PCB 编辑中都很常用。

快捷键 功能
Ctrl + C 复制
Ctrl + V 粘贴
Ctrl + X 剪切
Delete 删除
Shift + H 高亮网络
Shift + F 选择要放置的器件
Q 单位切换
Shift + X 交叉选择,快速定位元件在 PCB 中的位置
Ctrl + Shift + X 布局传递
Alt + W 单路布线
Alt + D 差分对布线
Shift + A 等长调节
Alt + B 切换到底层布线
Alt + T 切换到顶层布线
Shift + M 隐藏/显示覆铜

放置器件时还有几个很实用的小技巧:

  • 放置器件时按住 Tab,可以修改器件名称或参数。
  • 放置器件时按空格键,可以旋转器件。
  • 选中元器件后按 X,可以沿 Y 轴翻转。
  • 选中元器件后按 Y,可以沿 X 轴翻转。

例如三极管、接口、排针等器件方向不合适时,翻转和旋转会经常用到。

二、原理图中的网络标签

在原理图中,网络标签的作用是标识导线的网络名,也可以表示不同位置的导线属于同一个电气连接。

如果原理图中需要标注的网络很多,可以使用"扇出网络标签"功能来提高效率。

操作方式:

  1. 选中需要处理的网络。
  2. 右键打开菜单。
  3. 点击"扇出网络标签"。
  4. 按住 Ctrl 可以进行多选。
  5. 选中后自动填充对应的网络标签。

这个功能适合引脚密集的芯片,例如 MCU、ESP32、接口芯片等。如果每根线都手动拉出来再命名,效率会很低,也容易漏标。

三、浮动工具的几个常用功能

原理图绘制过程中,浮动工具栏里有几个功能需要重点掌握。

1. 电源端口

常见电源端口包括:

  • VCC
  • +5V
  • +3.3V
  • GND

电源端口用于统一表示电源网络。比如所有 GND 默认属于同一个地网络,所有 +3.3V 默认属于同一个 3.3V 电源网络。

2. 网络标签

网络标签用于给导线命名,也用于表示两处导线之间的连接关系。

例如一根线标为 USB_D+,另一处线也标为 USB_D+,即使它们在图上没有直接画线连接,软件也会认为它们属于同一个网络。

3. 短接标识

短接标识可以把两个不同的网络连接在一起。

需要注意:生成网表、转 PCB 时,软件会在连接后的网络中选择一个网络名作为最终网络名,一般会按字母自然排序进行处理。

4. 非连接标志

非连接标志用于标记元器件中不使用或需要悬空的引脚。

如果某些引脚确实不接线,但没有放置非连接标志,DRC 检查时可能会报"引脚未连接"之类的错误。对于明确不使用的引脚,建议主动放置非连接标志。

四、原理图转 PCB 前先做 DRC

原理图画完后,不要急着转 PCB,建议先进行 DRC 检查。

DRC 检查可以帮助发现:

  • 引脚未连接;
  • 电源网络错误;
  • 网络标签命名错误;
  • 不该短接的网络被短接;
  • 器件引脚悬空但没有标记非连接;
  • 原理图中存在明显电气规则问题。

确认原理图没有明显错误后,再将原理图导入到 PCB 中。

五、PCB 布局:先画板框,再放器件

进入 PCB 后,第一步通常不是直接布线,而是先确定板子的外形尺寸。

培训中给出的例子是先框出一个矩形板框,例如:

text 复制代码
100 mm * 100 mm

原因是嘉立创每个月通常可以免费打样一定次数的 100 mm * 100 mm 以内板子,因此初学练习时可以优先按这个尺寸范围设计。

放置板框时,可以按 Tab 输入尺寸,避免手动画出来的尺寸不准确。

布局时建议按下面思路处理:

  1. 先参考原理图进行大致布局。
  2. 连接关系密切的器件尽量靠近。
  3. 接口类器件放到板边,方便接线。
  4. 电源入口、稳压芯片、滤波电容尽量靠近。
  5. 高频或高速信号尽量缩短路径。
  6. 对 ESP32 这类带天线模块,要避免铜皮干扰天线。

以 ESP32 为例,芯片天线区域附近不建议铺铜,也不建议放置其他金属或器件。如果板子中有天线区域,可以通过开槽或 keepout 区域把天线露出来,减少对无线性能的影响。

六、PCB 布线基本顺序

布线时可以选择"单路布线",快捷键是:

text 复制代码
Alt + W

推荐布线原则:

text 复制代码
先近后远,先易后难,最后处理电源线和 GND

原因是:

  • 近距离信号线容易先完成,可以减少后续飞线数量。
  • 难走的线留到后面,可以结合换层、过孔、调整器件位置处理。
  • 电源线通常需要更宽,不适合一开始就随意穿插。
  • GND 可以最后通过覆铜处理,不一定每根都单独布线。

在布线前,可以先把 GND 的飞线隐藏,最后通过顶层和底层覆铜连接 GND。

七、网络高亮与差分对布线

当网络较多时,可以点击元器件或网络,使用:

text 复制代码
Shift + H

进行高亮显示。这样可以快速确认当前网络连接到哪些焊盘,避免布错线。

对于 USB 这类传输速率较高的信号,需要注意信号完整性。常见处理方式是把 USB_D+USB_D- 作为差分对处理。

差分对布线时,不建议使用普通单路布线,而应使用差分对布线:

text 复制代码
布线 -> 差分对布线
快捷键:Alt + D

差分对布线的目的:

  • 保持两根线尽量并行;
  • 控制两根线之间的间距;
  • 尽量让两根线长度接近;
  • 降低高速通信中的时序误差和信号完整性问题。

八、差分对等长调节

差分对连线完成后,需要进行长度调节。

注意这里选择的是:

text 复制代码
等长调节

而不是:

text 复制代码
差分对等长调节

菜单位置:

text 复制代码
布线 -> 等长调节
快捷键:Shift + A

连接完成后,按住 Tab 可以打开等长调节设置。

等长调节时可以设置蛇形线相关参数,例如:

  • 走线方式;
  • 间距;
  • 最小振幅;
  • 拐角方式;
  • 指定长度或按规则长度。

当差分对误差调到符合规则后,软件会用绿色等提示表示规则通过。对于 USB、以太网、差分时钟等信号,这一步非常重要。

九、换层、过孔与电源线宽

如果遇到器件挡住、顶层走不通等情况,可以切换到底层连接。

常用快捷键:

快捷键 功能
Alt + B 切换到底层
Alt + T 切换到顶层

在布线过程中切换层时,软件通常会自动放置过孔,也可以通过菜单手动放置过孔。

电源线宽应比普通信号线更宽。培训资料中给出的示例是:

text 复制代码
20 mil = 0.508 mm

这个线宽对于一般小电流练习项目通常够用,但真实项目仍应根据电流、铜厚、温升和制造能力综合计算。

常见经验:

  • 普通信号线可以较细;
  • 电源线要适当加宽;
  • 大电流路径不能只按默认线宽;
  • GND 优先通过完整覆铜降低阻抗;
  • 线宽设置要结合板厂工艺能力。

十、顶层和底层覆铜 GND

信号线和电源线处理完成后,可以开始填充 GND 区域,对顶层和底层进行覆铜。

操作路径通常是:

text 复制代码
放置 -> 填充区域 -> 多边形

覆铜区域属性建议重点确认:

  • 类型:铺铜区域;
  • 图层:顶层或底层;
  • 网络:GND
  • 填充样式:全填充;
  • 规则:按网络或指定铜皮规则。

一般建议顶层和底层都进行 GND 覆铜。这样可以增强地平面连续性,并为信号提供更好的回流路径。

十一、刷新飞线、GND 过孔与重建覆铜

覆铜完成后,不代表 PCB 就已经全部连通,还需要进行后续检查。

培训中强调的步骤是:

  1. 覆铜完成后,刷新网络中的飞线。
  2. 将剩余飞线继续连接。
  3. 使用 Shift + M 隐藏或显示覆铜。
  4. 在空白区域增加一些 GND 过孔。
  5. 用 GND 过孔连接顶层和底层的 GND 覆铜。
  6. 焊盘、过孔放置完成后,重新构建顶层和底层覆铜。

为什么要加 GND 过孔?

因为顶层和底层虽然都铺了 GND 铜皮,但它们不一定在所有区域都良好连接。通过在空白区域增加 GND 过孔,可以把上下层地铜连接起来,降低地阻抗,也能改善回流路径。

十二、最后一定要做 DRC 检查

PCB 布线和覆铜完成后,最后一步是进行 DRC 检查。

DRC 检查重点包括:

  • 是否存在未连接飞线;
  • 线宽是否满足规则;
  • 线距是否满足规则;
  • 过孔尺寸是否合理;
  • 焊盘与铜皮间距是否合规;
  • 板框是否闭合;
  • 禁止布线区是否被走线或覆铜穿过;
  • 高速线、差分线是否满足规则;
  • 覆铜后是否引入短路。

建议每次大改之后都做一次 DRC,不要等到全部完成后才检查。越早发现问题,修改成本越低。

十三、完整操作流程总结

可以把整个流程总结为:

text 复制代码
画原理图
  -> 放置网络标签、电源端口、非连接标志
  -> 原理图 DRC
  -> 导入 PCB
  -> 画板框
  -> 器件布局
  -> 单路布线
  -> 差分对布线
  -> 等长调节
  -> 设置电源线宽
  -> 顶层/底层 GND 覆铜
  -> 添加 GND 过孔
  -> 重建覆铜
  -> PCB DRC

对于新手来说,最容易出问题的地方有几个:

  • 原理图忘记放非连接标志;
  • 网络标签名字写错;
  • PCB 布局时没有参考信号流向;
  • 电源线宽仍然使用默认细线;
  • ESP32 天线区域被铜皮或器件挡住;
  • 差分对使用了普通单路布线;
  • 覆铜后没有刷新飞线;
  • 没有重新构建覆铜;
  • 最后没有做 DRC。

十四、个人建议

刚学 PCB 不要一开始就追求"把线全部走完",更重要的是养成正确流程:

  1. 先保证原理图网络正确。
  2. 再保证 PCB 布局合理。
  3. 然后按信号重要性布线。
  4. 高速线和电源线单独处理。
  5. GND 用覆铜和过孔优化。
  6. 每个阶段都做检查。

如果只是练习板,可以先从简单模块开始,例如 LED、小电源板、ESP32 最小系统、传感器转接板。把快捷键、网络标签、DRC、覆铜这些基础流程练熟后,再去做更复杂的多层板和高速板。

这份笔记可以作为嘉立创 EDA 入门时的操作清单,实际画板时按步骤对照检查,能减少很多低级错误。

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