チュートリアル - PCB デザイン入門

このチュートリアルでは、非安定マルチバイブレータを元に PCB プロジェクトを作成していきます。 Altium Designer をご使用経験のない方は、Altium Designer の環境 のインターフェースやパネルの使用方法、デザインドキュメントの管理方法などをご覧ください。

新規 PCB プロジェクトの作成

Altium Designer のプロジェクトは、全ての関連するドキュメントやデザインに関連するオプション設定の情報が含まれています。プロジェクトファイルは、xxx.PrjPCB でプロジェクトに含まれるドキュメントや出力の設定、例えば印刷やCAMなどの情報が ASCII のテキスト形式になっています。プロジェクトに関連していないドキュメントは、'free documents' と呼ばれます。回路図へのリンクや生成されるデータ、例えば、PCB、FPGA、組込み (VHDL) やライブラリパッケージなどはプロジェクトに追加されます。プロジェクトをコンパイルすると、デザイン検証と同期化、比較を行う事ができます。コンパイルを行うことで、元の回路図や PCB で変更が入った場合、プロジェクト内で更新されます。

新規プロジェクトの作成については、どのプロジェクトタイプでも同じです。今回は、PCB プロジェクトを例に使用します。まず最初にプロジェクトを作成し、空のプロジェクトに空の回路図を作成して追加します。このチュートリアルの後半は、同様に空の PCB を作成し、プロジェクトに追加していきます。

新規 PCB プロジェクトを作成し、チュートリアルを開始します。

1. ファイル»新規»プロジェクト»PCB プロジェクト を選択するか、もしくは、Files パネルの 新規作成 内で Blank Project (PCB) をクリックします。パネルが表示されていない場合。、メインウィンドウの右下にある System ボタンから Files を選択します。
2. Projects パネルが開き、新規プロジェクトファイル no documents added で PCB_Project1.PrjPCB が表示されます。
   
3. ファイル»プロジェクトに名前を付けて保存 を選択し、プロジェクトファイルに新たに名前をつけます。(拡張子は、.PrjPCB です)。プロジェクトを保存したいディレクトリを指定し、ファイル名 欄に Multivibrator.PrjPCB と入力し、保存 をクリックします。

新規回路図シートの作成

次に、プロジェクトに対して新規回路図を追加します。回路図で、非安定マルチバイブレータを作成していきます。

下記手順にて新規回路図シートを作成します。

1. Projects パネル内のプロジェクトファイルを 右クリック し、新規ドキュメントをプロジェクトに追加»Schematic を選択します。Sheet1.SchDoc という空の回路図シートがデザインウィンドウ内に開き、Projects パネル内の Source Documents フォルダアイコンの下に Sheet1.SchDoc が追加されます。
2. ファイル»名前を付けて保存 を選択し、新規回路図を保存します (拡張子は、.SchDoc)。回路図を保存したいディレクトリを指定し、ファイル名 欄に Multivibrator.SchDoc と入力し、保存 をクリックします。プロジェクトフォルダと同じフォルダ内 (子/孫フォルダ)の場合は、相対パスを使用してリンクされますが、異なるフォルダを使用する場合は、絶対パスを使用してリンクされます。
3. プロジェクトに回路図を追加するとプロジェクトファイルが変更されます。その為、Projects パネル内のプロジェクトファイル名を 右クリック し、プロジェクトの保存 を選択して、プロジェクトファイルを上書き保存します。

ワークスペースに空の回路図シートが開かれます。メインツールバーは、新しいボタンや新しいツールバーが表示され、Sheet パネルが表示されます。現在、回路図エディタ状態になっています。ワークスペースの表示などをカスタマイズすることができます。例えば、パネルやツールバーの位置を変更したり、メニューやツールバーのコマンドをカスタマイズすることなどが出来ます。

回路図シートのオプション設定

回路図を描く前にドキュメントオプションの設定を下記手順にて行います。

1. デザイン»ドキュメント オプション を選択することで ドキュメント オプション ダイアログが開きます。
2. このチュートリアルでは、、ダイアログ内のシート オプションタブの規定スタイルで、シートサイズを A4 に変更するのみにします。
3. OK をクリックし、ダイアログを閉じることでシートサイズが更新されます。
4. ドキュメント全体を表示させるために、表示»全体表示 を選択します。
5. ファイル»保存 を選択し、回路図シートを上書き保存します(ショートカット: F、S)。

次に回路図のプリファレンスを設定します。

1. ツール»プリファレンス (ショートカット: T、P) を選択し、プリファレンス ダイアログの Schematic を開きます。このプリファレンスで設定することにより、全ての回路図シートに対して設定したオプションを反映させることができます。
2. ダイアログ内の Schematic - Default Primitives ページを開き、ダイアログ右にある 固定化 オプションを有効にします。OK をクリックし、ダイアログを閉じます。

Altium Designer では、複数レベルの Undo をサポートしています。Undo のスタックサイズは、コンピュータのメモリに依存しユーザ設定が可能です。設定箇所は、プリファレンス ダイアログ内 Schematic - Graphical Editing ページです。

回路図入力

マルチバイブレータの回路図です。

現在、回路図を描く準備ができました。このチュートリアルでは、上図に示した回路を使用します。回路では、2N3904 トランジスタを 2つ、非安定マルチバイブレータとして使用しています。

部品の保存場所とライブラリの呼び出し

Altium Designer には、多数の回路図シンボルを管理する為、回路図エディタには強力なライブラリ検索機能が含まれています。インストールされた標準のライブラリ内で必要な部品を検索する場合に有効です。チュートリアルを実施していく上で下記手順によりライブラリの場所と追加が必要です。

まず、2N3904 型のトランジスタを検索します。

1. ライブラリ パネルを表示させます。もっとも簡単な方法は、アプリケーション右下にある System ボタンをクリックし、表示されたメニューから ライブラリ を選択します。パネルの設定や制御については、Working with Panels をご参照ください。
2. ライブラリ パネル の 検索 ボタンをクリック (もしくは、ツール»ライブラリ検索 を選択) し、ライブラリ検索 ダイアログ を開きます。
3. ダイアログのオプションが下記のように設定されていることをご確認ください。
   • フィルタ の最初の行で、フィールド には、Name を設定し、オペレータ には、contains を設定、値 には、 3904 を記入します。
   • 検索範囲 では、検索対象 を Components にし、検索範囲は、 パス内のライブラリ に設定します。

   • パス には、Altium Designer インストールディレクトリ内の Library をセットします。デフォルトでインストールした場合は、C:\Program Files\Altium Designer Summer 09\Library です。
     

     利用可能なライブラリかパス内のライブラリにて部品検索が出来ます。
4. 検索 ボタンをクリックすると検索を開始します。検索中、ライブラリ パネルには、Query Results と表示されます。
5. Miscellaneous Devices.IntLib ライブラリの 2N3904 をクリックし選択します。このライブラリは、BJT トランジスタのシミュレーションが可能なシンボルを持っています。

6. もし、現在導入済みでないライブラリの部品を選択した場合は、ライブラリからコンポーネントを配置する前に、ライブラリの インストール をするか確認されます。 Miscellaneous Devices ライブラリは既にインストール済みのため、部品配置がすぐに可能です。既に導入済みのライブラリは、ライブラリ パネルの上位にあるドロップダウンリストに表示され、ライブラリ リストの下にライブラリに含まれる部品リストが表示されます。ライブラリ内の部品を素早く指定する為に フィルタ 機能を使用することもできます。
   

   3904 で検索した結果が表示されています。

回路図に部品を配置

まず最初に2つのトランジスタ Q1 と Q2 を回路図上に配置します。回路図のラフスケッチは、このページの上にありますのでご参照ください。

1. 表示»全体表示 (ショートカット: V、D) を選択し、回路図シート全体を表示させます。
2. ライブラリ パネルを表示させます (ワークスペースの右にあるタブをクリックすることで表示できます)。
3. ライブラリ パネルの上位にあるドロップダウンリストより、Miscellaneous Devices.IntLib ライブラリを選択し、有効にします。
4. 必要に応じてフィルタ機能を使用します。デフォルトでは、ワイルドカード (*) が記入されているため、ライブラリ内の全ての部品がリスト表示されます。フィルタ欄で *3904* と記入することで "3904" という文字が含まれた部品だけリスト表示されます。
5. 2N3904 をリスト内で選択し、Place ボタンを押します。もしくは、部品名をダブルクリックします。カーソル形状が変化し、トランジスタのシンボルが追従します。まだ、トランジスタは配置しないでください。
6. 回路図に部品を配置する前にプロパティの編集を行います。カーソルに部品が追従している状態で、TAB キーを押し、コンポーネント プロパティ ダイアログを開きます。ダイアログ内の設定は下記のように行います。
   
7. プロパティ の デジグネータ 欄に Q1 と入力します。
8. ダイアログ内のモデル欄でフットプリントが BCY-W3/E4 に設定されていることを確認します。これは統合ライブラリのため、幾つかの部品は少なくとも1つのフットプリントとシミュレーションモデルも同様に持っています。
9. その他の欄はデフォルトのままにし、OK をクリックしてダイアログを閉じます。

これで部品の配置準備が出来ました。現在、部品配置モードになっている為、カーソルを移動すると自動的にドキュメントをウィンドウ内で移動します。

自動的にカーソルがドキュメント内で遠くになってしまった場合、V、F (表示»全てのオブジェクト) を押し、回路図ウィンドウに全ての部品が表示されるようにします。全部品の中央に部品を配置するときに有効です。

1. カーソル (トランジスタのシンボルが追従した状態) を回路図シートの真ん中やや左に移動します。トランジスタを配置した場所で、クリックもしくは ENTER キーを押すことで回路図上に配置できます。
2. 回路図にシンボルを配置してもカーソルにはトランジスタが追従したままの状態になり、部品配置モードが継続中です。Altium Designer ではこのように同じ型の部品を複数配置する為の機能が用意されています。2つ目のトランジスタを配置します。同じ部品を連続して配置すると 属性を編集する必要はありません。部品連続配置時に Altium Designer が、自動的にデジグネータの値がインクリメントします。この場合、2つ目のトランジスタのデジグネータは Q2 と自動的に設定されます。
3. ラフスケッチを見ると Q2 は Q1 の反転になっていることがわかります。部品の反転は、配置モード時に X キーを押すことで行います。X 軸に対して左右反転になります。
4. Q1 の右にカーソルを移動し、正確に配置するために Page Up キーを 2回押して拡大表示します。拡大表示したことでグリッドラインが見えているはずです。

1. 部品の配置位置を決め、クリックもしくは ENTER キーを押すことで Q2 を配置します。さらに、カーソルにトランジスタが追従し、回路図への配置モードになっています。
2. 現在、2つの全てのトランジスタの配置が終了しましたので、配置モードを マウスの右ボタンをクリック　もしくは ESC キーを押して解除します。カーソルが標準の表示に戻ります。

次に4つの抵抗を配置します。

1. ライブラリ パネル内で Miscellaneous Devices.IntLib を有効にします。
2. ライブラリ名の下にあるフィルタ欄で res1 と入力し、絞込みを行います。
3. リストから Res1 を選択し、 Place ボタンを押します。カーソルに抵抗のシンボルが追従してきます。
4. TAB キーを押し、コンポーネント プロパティ ダイアログを開き、抵抗の属性を編集します。ダイアログ内 プロパティ の デジグネータ 欄で R1 と入力します。
5. Models 欄で、フットプリント名が AXIAL-0.3 となっていることをご確認ください。
6. 回路図用の コメント 欄が PCB 用部品の コメント 欄に位置づけされますので、通常、抵抗値を コメント 欄に入力します。R1 の コメント 欄に 100k と入力します。
7. シミュレーションは行いませんので、Parameter Value の 表示 オプションを無効にします。今回、コメント 欄の 100K が正しい値になります。
8. スペースバー を押し、90° 回転を行って正しい向きにします。
9. ラフスケッチを参照し、Q1 の上に抵抗を移動し、マウスの左ボタン をクリック、もしくは、ENTER キーを押して抵抗を配置します。今は、抵抗とレジスタの接続は気にしないでください。部品を全て配置した後に結線を行います。
10. 次に Q2 の上に もう一つ 100k の R2 という抵抗を配置します。2つ目の抵抗を配置するときにデジグネータは自動的にインクリメントされます。
11. 残り 2つの抵抗 R3 と R4 の値は 1k です。TAB キーを押し、コンポーネント プロパティ ダイアログを開き、コメント欄に 1k と入力します。Parameter Value の表示オプションが無効になっていることを確認し、OK をクリックし、ダイアログを閉じます。
12. ラフスケッチを参照し、R3 と R4 を配置します。右クリック もしくは、ESC キーを押し、配置モードを解除します。

次に2つのコンデンサを配置します。

1. コンデンサも既にライブラリ パネルで選択されている Miscellaneous Devices.IntLib ライブラリにあります。
2. ライブラリパネルのフィルタ欄に cap と入力します。
3. リストから CAP をクリックし、Place ボタンをクリックします。カーソルにコンデンサが追従してきます。
4. TAB キーを押し、属性を編集します。コンポーネント プロパティ ダイアログ内の デジグネータ に C1 と入力し、コメント欄に 20n と入力します。Parameter Value の 表示 オプションを無効にし、Models 欄の PCB フットプリントモデルが RAD-0.3 担っていることを確認します。OK をクリックします。
5. 抵抗などと同様にラフスケッチを参照し、2つのコンデンサを配置します。
6. 右クリックもしくは ESC キーを押して配置モードを解除します。

最後に、Miscellaneous Connectors.IntLib にあるコネクタを配置します。

1. ライブラリ パネルにて Miscellaneous Connectors.IntLib を選択します。2-pin ソケットを使用しますので、ライブラリ パネルのフィルタ欄に 2 と入力します。
2. 部品リストから Header 2 を選択し、Place ボタンをクリックします。TAB キーを押し、属性を設定します。デジグネータを Y1 にし、PCB フットプリントモデルが HDR1X2 になっていることをチェックします。回路シミュレーション時にこのコンポーネントはパワーソースに置き換えられる為、Value は必要ありません。OK をクリックし、ダイアログを閉じます。
3. コネクタを配置前に、X キーを押し、左右反転します。左右反転後、クリックし、回路図上にコネクタを配置します。
4. 右クリック もしくは ESC キーを押して配置モードを解除します。
5. ファイル»保存 (ショートカット: F、S) を選択し、回路図を上書き保存します。

必要な部品の配置が終了しました。下記図では、部品間に余裕があることに注目してください。部品のピン間をワイヤで結線する為に必要な余裕です。部品の移動が必要な場合は、部品ボディをクリックし、マウスボタンを押したままマウスをドラッグし、配置場所を移動してください。

全ての部品配置後の回路図です。

結線

結線は、回路図の様々な部品間を接続する工程です。回路図の結線を行う為にラフスケッチを参照しながら下記手順を実行します。

1. 回路図を見やすくする為に、PAGE UP キーで拡大や PAGE DOWN キーで縮小など行ってください。また、CTRL キーを押したままマウスのホイールを転がすことで拡大/縮小を行う事もできますし、CTRL + マウス右 ボタンを押した状態でマウスを上下することで拡大/縮小を行う事が出来ます。
2. まず最初に、抵抗 R1 とトランジスタ Q1 を下記方法で結線します。 もしくは 配置»ワイヤ (ショートカット: P、W) を選択し、ワイヤの配置モードにします。カーソルが十字マークに変わります。
3. カーソルを R1 の下端に移動します。正しい位置にカーソルを移動するとカーソルに赤い接続マーク (大きなアスタリスク) が表示されます。これは、カーソルが部品の電気的な接続ポイントにあることを意味します。
4. マウスの左ボタン をクリックもしくは、ENTER キーをクリックし、最初の結線ポイントを指定します。カーソルを移動すると最初の結線ポイントからワイヤが伸びていることを確認できます。デフォルトでワイヤの角は Q1 のベースと R1 の直線が交差する点です。このポイントでクリックもしくは、ENTER キーを押します。これにより、最初の結線ポイントと2番目の結線ポイント間にワイヤが配置されました。
5. カーソルが赤い接続マークに変化するように、Q1 のベースにカーソルを移動します。クリックもしくは ENTER キーを押して、Q1 のベースとワイヤを接続します。
6. カーソルはワイヤの配置モード (十字マーク) のままです。更にワイヤの配置が可能です。今は行いませんが、配置モードを解除し通常のカーソルの状態に戻すには、右クリック もしくは ESC キーを押します。
7. これから C1 と Q1 と R1 をワイヤ接続します。C1 の左の接続ポイントにカーソルを移動し、クリックもしくは ENTER キーを押し、新たにワイヤの配置を開始します。カーソルを水平に移動し、Q1 のベースと R1 間を接続しているワイヤ上に移動します。接続マーカーが表示されます。クリックもしくは、ENTER Ki-wo 押し、ワイヤセグメントを配置します。右クリックもしくは ESC キーを押し、ワイヤの配置モードを終了します。どの様に2つのワイヤが自動的に接続されたかを確認できたと思います。

8. 残りの結線は下記図を参照しながら行ってください。
   

   結線終了後の回路図です。

   A wire that crosses the end of a pin will connect to that pin, even if you delete the junction. Check that your wired circuit looks like the figure shown, before proceeding.

9. 全てのワイヤを配置したら、右クリックもしくは ESC キーを押し、配置モードを解除します。カーソルが標準の表示に戻ります。
10. ワイヤと接続された部品を移動したい場合は、CTRL キーを押したまま部品を移動するか、編集»移動»ドラッグ を選択して部品を移動します。

ネットとネットラベル

各部品のピン同士を接続したものを ネット と呼びます。例えば、、1つのネットには、Q1 ベースと R1 のピン と C1 のピン が含まれています。

デザイン内でネットを簡単に識別する方法があります。それは、ネットラベルを追加することで。2つのパワーネットにネットラベルを配置します。

1. 配置»ネットラベル (ショートカット: P、N) を選択します。カーソル上にネットラベルが表示されます。
   
2. 配置前にネットラベルの編集を行う為、TAB キーを押し、ネットラベル ダイアログを開きます。
3. ネット 欄に 12V と入力し、OK をクリックしてダイアログを閉じます。
4. 回路図上の上にあるワイヤの左角にネットラベルを配置します。ネットラベルがワイヤ上にきたら、カーソルが赤い十字マークに変わります。明るいグレーの十字マークの場合は、ワイヤではなくピンにラベルを配置しようとしていることを意味します。
5. ネットラベルを配置後、まだ、ネットラベルの配置モードになったままです。2つ目のネットラベルを配置する前に TAB キーを押し、編集します。
6. ネット 欄に GND と入力し、OK をクリックしてダイアログを閉じてネットラベルを配置します。
7. 回路図の左下にあるワイヤにネットラベルを配置します。右クリックもしくは ESC キーを押し、ネットラベルの配置モードを解除します。
8. ファイル»保存 (ショートカット: F、S) を選択し、回路図を上書き保存します。同様にプロジェクトも上書き保存します。

Altium Designer を使用した回路図入力が終了しました。プリント基板に回路図情報を反映させる前に、プロジェクト オプションの設定とデザインのエラーチェックを行います。

プロジェクト オプションの設定

プロジェクトに特化した全てのオプション設定は、Options for Project ダイアログで行います。

プロジェクトに特化した全てのオプション設定は、Options for Project ダイアログ (プロジェクト»プロジェクト オプション) で行います。プロジェクト オプションには、エラーチェックのパラメータや connectivity matrix、Class Generator、Comparator の設定、ECO generation、出力パスやネットリスト オプション、Multi-Channel ネーミング方式、Default Print 設定、Search Paths や特別なパラメータの設定などがあります。Altium Designer はコンパイル時にこれらの設定を使用します。

プロジェクトのコンパイルを実行するとデザインの検証を行う為に電気的なルールがデザイン全体に適用されます。エラーがない場合は、Engineering Change Orders (ECOs) を生成されることで対象の PCB ドキュメントに回路図情報を受け渡すことができます。

この高知恵では、比較用のエンジンが回路図と PCB 間の全ての違いを識別し、違いの結果を ECO に生成します。つまり、ネットリストファイルなどを使用することなく、回路図と PCB の情報を直接比較することできることを意味しています。更に、同じアプローチで回路図と PCB の同期化を行う事ができる事も意味しています。この比較エンジンは、ソースと対象のファイル間で違いを見つけたり、更新 (同期化) を双方向で行うことができます。

実装や製造用の出力、レポートに関する設定は、ファイル や レポート メニューから行う事が出来ます。これらの設定は、プロジェクト ファイルに保存されます。また、Output Job ファイル (*ファイル»新規»出力ジョブ) でも同様に出力オプションの設定ができます。詳細情報は、ドキュメント アウトプット をあわせてご参照ください。

回路図の電気的特性のチェック

Altium Designer の回路図は、回路図の電気的な接続情報を含んでいる為、単なる回路図描画以上です。デザイン検証を行う為に接続性を使用することができます。Altium Designer は、プロジェクトのコンパイル時に Options for Project ダイアログ内の Error Reporting や Connection Matrix タブで設定されたルールに従ってエラーチェックを行います。プロジェクトをコンパイルし、違反が検出された場合は、Messages パネルに表示されます。

1. プロジェクト»プロジェクト オプション を選択し、Options for Project　ダイアログを開きます。
2.　ダイアログ内でプロジェクトに関連するオプションを設定します。これから、Error Reporting 、 Connection Matrix と Comparator タブで幾つか設定の変更を行ってみます。

エラー レポートの設定

Options for Project ダイアログの Error Reporting タブでは、デザインチェックの設定の為に使用されます。レポート モード は、違反レベルの設定です。設定を変更したい場合は、違反説明の隣にある レポート モード をクリックし、表示されたドロップダウンリストからレベルを選択し、変更します。このチュートリアルでは、Error Reporting タブはデフォルトの状態を使用します。

Connection Matrix の設定

Connection Matrix では、回路図上の電気的状態のチェックを定義します。

デザインをコンパイルすると、各ネットのピンリストが Altium Designer のメモリ内に作成されます。各ピンタイプ (例えば、input、output、passive 等) が検出され、例えば、出力ピンと出力ピンを接続するといったようにそれぞれ接続してはいけないピンタイプを各ネットに対してチェックします。Options for Project ダイアログの Connection Matrix タブでは、接続可能なピンタイプの設定を行うことができます。例えば、マトリックスの右側で Output Pin を見つけてください。Open Collector Pin　との交点をみます。交点の四角形はオレンジ色であり、プロジェクトのコンパイル字に Output Pin と Open Collector Pin が接続されている場合には、エラーを生成することを意味しています。

例えば、レポートしない から 致命的エラー まで各エラータイプを別々のエラーレベルに設定することができます。Connection Matrix で変更してみましょう。

1. 設定を変更するには、カラーのボックスをクリックします。クリックすることで4つの設定可能なエラーレベルが切り替わります。ダイアログ上で 右クリック することにより、同時に全ての設定を変更することができます。もちろん、全ての設定を デフォルト に戻す設定も含まれています。
2. このチュートリアルでは、Passive Pin (抵抗、コンデンサとコネクタ) と Input Pin (トランジスタ) のみが使用されています。Connection Matrix にて Passive pin が未接続の場合の設定を定義します。右側の列で Passive Pin を見つけ、Unconnected との交点を見ます。回路図上で passive pin が unconnected だった場合には、エラー表示する設定します。デフォルトでは、グリーン表示でレポートしない設定になっています。
3. 黄色になるまで交点のボックスをクリックします。それにより、プロジェクト コンパイル時に Passive Pin が未接続の場合には、ワーニングが生成されます。このチュートリアルでは後で訂正する為にわざと希望とは異なる設定を行います。

Comparator の設定

Options for Project ダイアログの Comparator タブでは、プロジェクトのコンパイル時にファイル間の相違点をレポートするか違いを無視するかの設定ができます。このチュートリアルでは、ルームなどのように階層設計時使用するの相違点の表示を行う必要はありません。

1. Comparator タブをクリックし、Differences Associated with Components セクションの Changed Room Definitions、Extra Room Definitions、Extra Component Classes を見つけます。
2. 上記の各オプションの右側にある モード 欄のドロップダウン リストから違いを無視を選択します。component classes の違いを無視するのであって、components を間違って違いを無視させないようにご注意ください。

プロジェクトをコンパイルする準備が整いました。

エラーチェックの為にプロジェクトのコンパイル

プロジェクトをコンパイルすることは、デザインドキュメント内の電気的なルールチェックを行い、ワーニングやエラーは mesages パネルに表示します。更に Compiled Errors パネルにてその詳細情報を提供します。Options for Project タブの Error Checking と Connection Matrix タブのルール設定を既に行いましたので、デザインチェックの準備ができています。

1. Multivibrator プロジェクトをコンパイルするには、プロジェクト»Compile PCB Project を選択します。
2. プロジェクトコンパイル時に全てのワーニングやエラーが Messages パネルに表示されます。パネルは、エラーが検出されると自動的に表示されます。マニュアルで Messages パネルを表示させる場合は、ワークスペース右下にある System ボタンをクリックし、メニューより Messages を選択します。パネル上でエラーをダブルクリックし、エラーを調べます。コンパイルしたドキュメントは、Navigator パネルで詳細情報が表示されます。階層をフラットにし、部品やネット、接続されているモデルなどが表示されます。
3. 回路図に問題ない場合は、Messages パネルにはエラーは表示されません。エラーがある場合は、それぞれのエラーに対して接続などに問題がないかチェックして修正します。

これから故意にエラーの原因を回路図に入れ、プロジェクトを再コンパイルします。

1. Multivibrator.SchDoc タブをクリックし、ドキュメントを有効にします。
2. R1 と Q1 のベースを接続しているワイヤをクリックします。各ワイヤの端が小さな四角になり、選択されたワイヤにそって点線が表示されます。ワイヤを削除する為に DELETE キーを押します。
3. プロジェクトを再コンパイルし、エラーチェックを行います (*プロジェクト»Compile PCB Project)。Messages パネルが起動し、回路図内に未接続のピンがあるといったワーニングが表示されます。
4. Messages パネル内のエラーやワーニングをダブルクリックすると、Compile Errors パネルが開き、違反の詳細情報が表示されます。このパネルをクリックすると回路図上のエラー箇所にジャンプするので、チェックしエラーを修正します。

チュートリアルのこのセッション終了前に、回路図のエラーを全て終了します。

1. 回路図シートをアクティブなドキュメントにします。
2. 編集»Undo (ショートカット: CTRL + Z) を選択します。削除したワイヤが戻ります。
3. Undo が実行されたことを確認し、プロジェクトを再コンパイル (プロジェクト»Compile PCB Project) し、エラーがないことを確認します。Messages パネルにはエラーは表示されないはずです。
4. ドキュメント全体を表示させる為に、表示»全てのオブジェクト　(ショートカット: V、F) を選択します。
5. 回路図とプロジェクトファイルを上書き保存します。

回路図の完成とチェックが終了したので、次に PCB を作ります。

新規 PCB の作成

詳細情報: Preparing the Board for Design Transfer

回路図エディタから PCB エディタへデータを転送する前に、少なくとも基板形状を含んだ空の PCB を作成する必要があります。Altium Designer で新規 PCB デザインを作成する最も簡単な方法は、PCB Board Wizard を使用することです。ウィザードを使用し、規格標準の形状からカスタムボードサイズまで選択することができます。ウィザードでは、戻るボタンを使用し、前のページのチェックや編集を行うことができます。

下記手順にて PCB Wizard を使用し、新規 PCB を作成していきます。

1. Files パネルを表示させます。デフォルトでは、Altium Designer の左側にこのパネルはドッキングされています。Files パネルが有効ではない場合、ワークスペース右下にある System ボタンから Files を選択します。
2. Files パネルの一番下にある テンプレートから新規作成 の PCB Board Wizard をクリックし、新しい PCB を作成します。このオプションが見えない場合は、Files パネル内の上位にある幾つかのセクションの矢印アイコンをクリックして閉じます。
   
3. PCB Board Wizard のイントロダクションページが開きます。次へ ボタンをクリックします。
4. 単位を インチ に設定します。1000 mil = 1 inchです。
5. 3ページ目で使用したい基板形状を選択します。このチュートリアルでは、ボードサイズを入力していく為、ボード形状のリストから Custom を選択し、次へ をクリックします。
6. 次のページでは、カスタムボードオプションを入力します。このチュートリアルでは、2 x 2 inch ボードを作成します。外形形状 で 矩形 を選択し、Y サイズ、X サイズ共に 2000 と入力します。タイトルブロックとスケール、レジェンド文字、寸法線 は解除し、次へ をクリックします。
7. 次のページでは、ボードの層数を選択できます。このチュートリアルでは、2 層の信号層が必要で、パワープレーン層は必要ありません。次へ をクリックします。
8. 配線ビアの種類を選択します。全層貫通ビアのみを選択し、次へ をクリックします。
9. 次のページでは、部品/配線テクノロジのオプション設定ができます。スルーホールコンポーネント を選択し、パッド間のトラックは、1本 を選択して、次へ をクリックします。
10. 次のページでは、ボードで使用可能なトラック幅とビアサイズのデザイン ルールの設定ができます。このページの設定はデフォルトのまま、次へ をクリックします。
11. 新規ボード作成の為に必要な全ての情報を PCB Board Wizard で行いました、終了 をクリックします。PCB1.PcbDoc という名前の新規 PCB ファイルとして PCB エディタに表示されます。
12. PCB ドキュメントはデフォルトの白いシートサイズと空の基板形状で表示されます (黒い領域にはグリッドが表示されます)。白いシートを消したい場合は、デザイン»ボード オプション を選択し、　ボード オプション ダイアログの シートを表示 オプションを解除します。

Altium Designer に用意されている PCB テンプレートを使用して境界や、グリッドリファレンス、タイトルブロックなどを追加することが出来ます。

1. シートは、消されたので、表示»基板全体 (ショートカット: V、F) を選択し、ボードを拡大表示します。
2. Porjects パネルが表示されていない場合は、Altium Designer の右下にある System ボタンを使用し、表示させます。
3. 新規 PCB は自動的には Multivibrator プロジェクトに追加 (リンク) されません。Projects パネル内で PCB ファイルをクリックし、Multivibrator プロジェクト上までドラッグしドロップします。
4. Projects パネル内の新規 PCB 上で 右クリック*し、*名前を付けて保存 を選択します。回路図とプロジェクト ファイルと同じフォルダに保存されるようにディレクトリをチェックし、ファイル名を Multivibrator.PcbDoc として保存します。

デザインの転送

回路図からボードレイアウトの為にデザインを転送する工程は、下記手順にて実行されます。デザイン»Update PCB Document メニューを実行することで、デザインがコンパイルされ、Engineering Change Orders を生成されます。

• デザイン上で使用されている全ての部品と必要なフットプリントのリストが構築されます。ECO が実行されている際、Altium Designer は、現在利用可能なライブラリ 内に各フットプリントを配置しようと試み、PCB ワークスペースに配置します。フットプリントが有効でない場合は、エラーが発生します。
• デザイン内にある部品のピンに接続されている全てのネットのリストが生成されます。ECO が実行されている際、Altium Designer は、PCB に各ネットを追加し、ネットに関係するピンを追加しようとします。ピンを追加できない場合、例えばフットプリントがない場合やシンボル上でピンのマップが出来ていないフットプリントを使用した場合は、エラーが発生します。
• それからその他のデザインデータ、例えば、ルームやネットやコンポーネントクラス、PCB デザインルールが転送されます。

空の PCB に回路図情報を転送する前に、関連する回路図ライブラリやPCB ライブラリを有効にしておく必要があります。このチュートリアルでは、デフォルトでインストールされている統合ライブラリのみを使用している為、既に必要なライブラリは有効になっています。つまり、フットプリントも有効ということです。これで回路図から PCB レイアウトへのデザイン転送の準備が完了しました。

回路図情報を対象の PCB に転送するには、

1. 回路図ドキュメント Multivibrator.SchDoc を開きます。

2. デザイン»Update PCB Document (Multivibrator.PcbDoc) を選択します。プロジェクトがコンパイルされ、Engineering Change Order ダイアログが開きます。
   

   ECO は、PCB を作成する為に回路図と一致させる為に必要な各変更点を作成します。
3. 変更の確認 をクリックします。全ての変更が有効な場合、状態 のリストに緑のチェックが表示されます。変更が有効ではない場合、ダイアログを閉じ Messages パネルをチェックしてエラー箇所を修正してください。
4. 変更の実行 をクリックし、PCB に変更を送信します。終了すると、実行済み 行にチェックが入ります。
5. 閉じるをクリックすると、ボード上に部品を配置する準備が出来た PCB が開きます。現在の表示で部品が見えない場合は、ショートカット V、D (*表示»全体表示） を使用してください。

PCB デザイン工程の開始準備の完了

ECO を実行すると PCB ワークスペースの基板外形の右に全ての部品とネットが表示されます。幾つかの部品のパッドが緑色にハイライトされていることに注目してください。これは、デザインルール違反が発生していることを意味しています。違反の特定をし、解決します。

PCB エディタは、2次元表示と3次元表示モードの切り替えが可能です (3D を実現するには、DirectX 9.0C で Shader Model 3 以上のグラフィックカードが必要です。適切なグラフィックカードの情報は、Performance comparison of graphics cards をご参照ください)。2D モードは、通常の PCB デザインを行う、例えば、部品の配置や接続などを行うのに適したマルチレイヤの環境です。一方、3D モードは、基板と筐体間のチェックをするのに有効です。この場合、完全な 3D モデル を使用可能です (ただし、3D モードでは、2D における機能全てが有効なわけではありません)。2D と 3D のモード切替は、表示»3Dへ切り替え、表示»2Dへ切り替え (ショートカット: 2 (2D)、3 (3D)) で行うことができます。

デザインに必要な部品とネットが PCB ワークスペースに配置されました。

PCB ワークスペースの設定

部品の配置を始める前に、PCB ワークスペースの設定、例えば、グリッドや層構成、デザインルールなどの設定を行います。

PCB ワークスペースのグリッド

部品配置を始める前に適切な配置の為のグリッドを設定する必要があります。PCB ワークスペース内で配置される部品はスナップグリッドと呼ばれるグリッドにそって配置されます。このグリッドは、使用予定の配線テクノロジにあっている必要があります。

このチュートリアルでは、最小のピン ピッチが 100mil の標準のインチ部品を使用しています。その為、全ての部品のピンがグリッドに配置できるように、50mil や 25mil といった値にグリッドをスナップグリッドを設定します。また、トラック幅とクリアランスは、PCB Board Wizard のデフォルト値、12mil と 13mil を使用します。これは、平行のトラック間の最小 25mil を許容させるためです。その為、もっとも最適なスナップグリッドは、25mil です。
下記手順にてスナップグリッドの設定を行います。

1. デザイン»ボード オプション (ショートカット: D、O) を選択し、ボード オプション ダイアログを開きます。
2. スナップ グリッド と コンポーネントグリッド　の値をドロップダウンリストから選択するか直接値を入力することで 25mil に設定します。また、このダイアログには、エレクトリカル グリッド の設定もあることにご注意ください。このエレクトリカル グリッドは、電気的なオブジェクトを配置する時に動作します。エレクトリカル グリッド範囲内にある場合、スナップ グリッドは無効になり、電気的なオブジェクトは、エレクトリカル グリッドにあわせて配置されます。
3. OK をクリックし、ダイアログを閉じます。

部品の位置決めと配置オプション

部品を用意に配置するための他のオプションをご紹介します。

1. ツール»プリファレンス (ショートカット: T、P) を選択し、プリファレンス ダイアログを開きます。ダイアログの PCB Editor - General ページを開き、編集オプション の 中心にスナップ を有効にします。このオプションを有効にすることで、部品配置時に部品を選択した際に部品の中心点にカーソルがセットされます。
   
2. プリファレンス ダイアログの PCB Editor - Display ページに切り替えます。このページの DirectX オプションセクションで使用可能な環境であれば、DirectXを使用 を有効にします。これにより、3D 秒時モードを使用できるようになります。OK をクリックし、プリファレンス ダイアログを閉じます。もし、DirectX モードを実行できない場合は、ボードを　3D 表示させるときにレガシーの 3D 表示のみが使用可能です。
   

レイヤ構成と非電気層の定義

ワークスペースの設定が終了したので、続いてデザインにあわせて電気的な層と非電気的な層の設定を行います。

物理的な層とレイヤ構成マネージャ

Altium Designer の PCB エディタは、最大 32 信号層 と 16 パワープレーン (ソリッド カッパー) 層をサポートしています。このチュートリアルでは、単純なデザインの為、片面もしくは両面の配線ですみます。もし、デザインがより複雑な場合は、レイヤ構成マネージャ ダイアログにて層を追加することができます。
1. デザイン»レイヤ構成マネージャ (ショートカット: D、K) を選択し、レイヤ構成マネージャ ダイアログを表示します。
2. 新しいレイヤやプレーン層は、現在選択されているレイヤの下に追加されます。レイヤ名をダブルクリックすることで、レイヤ プロパティが表示され、板厚や比誘電率など伝送線路解析などで使用される値の設定ができます。OK を押してダイアログを閉じます。

レイヤ表示の設定

PCB エディタでは、電気的なレイヤ (信号層やパワープレーン層) と同様に多数の非電気的なレイヤをサポートしています。PCB エディタでは、3つのレイヤタイプが利用可能です。

• エレクトリカル レイヤ - 32 信号層と 16 インターナルパワープレン層を含んでいます。
• Mechanical layers - there are 32 general purpose mechanical layers, used for design tasks such as dimensions, fabrication details, assembly instructions, or special purpose tasks such as glue dot layers. These layers can be selectively included in print and Gerber output generation. They can also be paired, meaning that objects placed on one of the paired layers in the library editor, will flip to the other layer in the pair when the component is flipped to the bottom side of the board.
• Special layers - these include the top and bottom silkscreen layers, the solder and paste mask layers, drill layers, the Keep-Out layer (used to define the electrical boundaries), the multilayer (used for multilayer pads and vias), the connection layer, DRC error layer, grid layers, hole layers, and other display-type layers.

The display attributes of all layers are configured in the View Configurations dialog (Design»Board Layers and Colors, or press the L shortcut). Since there are so many layers, and since during the design process you will work with many different settings of layers turned on and off, the current settings in the View Configurations dialog can be saved as a View Configuration. You can easily switch between available View Configurations via the menu in the main toolbar, as shown below.

Quickly switch between view configurations.

View configurations are settings that control numerous PCB workspace display options for both 2D and 3D display modes (and apply to both the PCB and PCB Library Editors). The view configuration last used when saving a PCB document is also saved with the file itself. This enables it to be viewed on another instance of Altium Designer using its associated view configuration. View configurations can also be saved locally and be used and applied at any time to any PCB document. If you open a PCB file does not have an associated view configuration, a system default one is used. View Configurations are created and saved using the options on the left hand side of the View Configurations dialog.

As well as the layer display state and color settings, the View Configurations dialog also gives access to other display settings, including:

• How each type of object is displayed (solid, draft or hidden), in the Show/Hide tab of the dialog.
• Various view options, such as if Pad Net names and Pad Numbers are to be displayed, the Origin Marker, if Special Strings should be converted, and so on. These are configured in the View Options tab of the dialog.

Press the L shortcut to open the View Configurations dialog

Let's create a simple 2D view configuration for this tutorial.

1. Open the View Configurations dialog (Design»Board Layers & Colors). The dialog opens with the active configuration selected in the Select PCB View Configuration area on the top left. If you were in 3D mode, click on a 2D configuration.
2. In the Board Layers And Colors tab, ensure that the Only show layers in layer stack and Only show enabled mechanical layers options are enabled. These settings will display only the layers in the stack.
3. Click the Used Layers On control at the bottom of the page. This will display only layers that are currently being used, that is, they have design objects on them.
4. Click on the color next to Top Layer to display the 2D System Colors dialog. Note that you can easily change the color of a layer, remembering that changes made to layer colors are system settings, so will apply to each board you open. Note also the dialog includes a Previous option, allowing you to easily restore a color setting if you decide you do not like one you have selected. Click Cancel to close the dialog without applying a change.
5. Disable the display of the four Mask layers, the Drill Guide and Drill Drawing layers.
6. In the Actions section, click Save As view configuration and save the file as Tutorial. Note that you do not need to type in the file extension, this is always added automatically in Altium Designer.
7. Click OK when you return to the View Configurations dialog to apply the changes and close it.
8. Note that your new View Configuration will be active, you can confirm this by checking in the drop down View Configuration list in the main toolbar.
   Note : Remember that 2D layer color settings are system-based, affecting all PCB documents, and are not part associated with any view configurations. You can create, edit and save 2D color profiles from the 2D System Colors dialog.

Setting Up the Design Rules

The PCB Editor is a rules-driven environment, meaning that as you perform actions that change the design, such as placing tracks, moving components, or autorouting the board, Altium Designer monitors each action and checks to see if the design still complies with the design rules. If it does not, then the error is immediately highlighted as a violation. Setting up the design rules before you start working on the board allows you to remain focused on the task of designing, confident in the knowledge that any design errors will immediately be flagged for your attention.

The design rules fall into 10 categories, which can then be further divided into design rule types. The design rules cover electrical, routing, manufacturing, placement and signal integrity requirements.

All PCB design requirements are configured as rules/constraints, in the Rules and Constraints Editor dialog.

We will now set up new design rules to specify the width that the power nets must be routed. To set up these rules, complete the following steps:

1. With the PCB as the active document, select Design»Rules from the menus.
2. The PCB Rules and Constraints Editor dialog will appear. Each rules category is displayed under the Design Rules folder (left hand side) of the dialog. Double-click on the Routing category to expand the category and see the related routing rules. Then double-click on Width to display the currently defined width rules.
3. Click once on each rule to select it. As you click on each rule, the right hand side of the dialog displays the settings for the rule, including: the rule's scope (what you want this rule to target) in the top section, and the rule's constraints in the bottom section. These rules are either defaults, or have been set up by the PCB Board Wizard when the new PCB document was created.
4. Click on the Width rule to display its scope and constraints. This rule applies to all nets on the entire board, because the Scope is set to All.
   

One of the powerful features of Altium Designer's design rule system is that multiple rules of the same type can be defined, each targeting different objects, or a subset of objects already targeted by another rule. The exact set of objects that each rule targets is defined by that rule's Scope. The order that rules of the same type are applied is determined by the Rule Priority. For example, you could have a width constraint rule for the whole board (meaning all nets must be routed this width), a second width constraint rule for the ground net (this rule would have a higher priority, overriding the previous rule), and a third width constraint rule for a particular connection on the ground net (which has the highest priority, overriding both of the previous rules). The Rule priority is displayed when you click on the rule type in the tree on the left of the dialog, in this example you would click on Width to display a summary of all width-type rules, including their Priority setting.

Currently there is one width constraint rule for your design, which applies to the whole board (width = 12mil). We will now add a new width constraint rule for the 12V and GND nets (width = 25mil). To add new width constraint rules, complete the following steps:

1. With the Width rule-type selected in the Design Rules tree on the left of the PCB Rules and Constraint Editor dialog, right-click and select New Rule to add a new width constraint rule.
   A new rule named Width_1 appears. Click on the new rule in the Design Rules folder to modify the scope and constraints.
2. Type Width_Power in the Name field.
3. Next we set the rule's scope using the Query Builder, to access this select the Advanced (Query) option. Note that you can always type in the scope directly if you know the correct syntax. Alternatively, if your query is more complicated you could select the Advanced option, then click the Query Helper button to use the Query Helper dialog.
   
4. Click on the Query Builder button to open the Building Query from Board dialog.
5. Click on Add first condition and select Belongs to Net from the drop-down list. In the Condition Value field, click and select the net 12V from the list. The Query Preview now reads InNet ('12V').
6. Click on Add another condition to widen the scope to include the GND net. Select Belongs to Net and GND as the Condition Value .
7. Change the operator on the left of the dialog by clicking on the operator AND, and then selecting OR from the dropdown list. Check that the preview reads InNet('12V') OR InNet('GND'), then click OK to close the dialog.
8. Click OK to close the Building Query from Board dialog. The scope in the Full Query section of the new design rule has now been updated with the new query.
9. In the bottom section of the PCB Rules and Constraints Editordialog, set the Width settings to the following values:
   • Min Width = 10mil
   • Preferred Width = 25mil
   • Max Width = 50mil
     The new rule is now set up and will save when you select another rule or close the dialog.
10. Finally, click to edit the original rule named Width ( Scope set to All ) and confirm that the Min Width , Max Width and Preferred Width fields are all set to 12mil.
11. Click OK to close the dialog.
    
    When you route the board manually or using the autorouter, all tracks will be 12mil wide, except the GND and 12V tracks which will be 25mil.

Positioning the Components on the PCB

Now we can start to place the components in their right positions.

1. Press the V, D shortcut keys to zoom in on the board and components.
2. To place connector Y1, position the cursor over the middle of the outline of the connector, and Click-and-Hold the left mouse button. The cursor will change to a cross hair and jump to the reference point for the part. While continuing to hold down the mouse button, move the mouse to drag the component.

3. Position the footprint towards the left-hand side of the board (ensuring that the whole of the component stays within the board boundary), as shown in the figure below.
   

   Components positioned on the board.
4. When the connector component is in position, release the mouse button to drop it into place. Note how the connection lines drag with the component.
5. Reposition the remaining components, using the figure above as a guide. Use the SPACEBAR to rotate (increments of 90º anti-clockwise) components as you drag them, so that the connection lines are as shown in the figure.
6. Component text can be repositioned in a similar fashion - click-and-drag the text and press the SPACEBAR to rotate it.
   Altium Designer also includes powerful interactive placement tools. Let's use these to ensure that the four resistors are correctly aligned and spaced.

7. Holding the SHIFT key, click on each of the four resistors to select them, or click and drag the selection box around them. A shaded selection box will display around each of the selected components in the color set for the system color called Selections. You can change this selection color in the View Configurations dialog (Design»Board Layers & Colors, or the Lshortcut).

   Selected objects can be moved in increments of the current snap grid by pressing one of the Arrow keys while holding down the CTRL key. Include the SHIFT key to move selected objects in 10xSnap Grid steps.

   
   Align and space the resistors.
8. Right-click and select Align»Align (shortcut: A, A). In the Align Objects dialog, click on Space Equally in the Horizontal section and click on Top in the Vertical section. The four resistors are now aligned and equally spaced.
9. Click elsewhere in the design window to de-select all the resistors.

Changing a Footprint

Now that we have positioned the footprints, we can see the capacitor footprint are too big for our requirements! Let's change the capacitor footprint to a smaller one.

1. Double-click on one of the capacitors to open the Component dialog.

2. In the Footprint region of the dialog, you will see that the current footprint Name is RAD-0.3. To choose another footprint, click the ... button, as shown in the figure below, to open the Browse Libraries dialog and choose a different footprint.
   

   Browse to select a different footprint.
3. In the Browse Libraries dialog, click the dropdown arrow to display the list of currently installed libraries, ensure that the Miscellaneous Devices.IntLib is selected.
4. We want a smaller radial type footprint, so type rad in the Mask field of the dialog to display only the radial style footprints.
5. RAD-0.1 will be suitable, so select it and click OK to close the Browse Libraries dialog, the click OK again to close the Component dialog. The capacitor should show the new smaller footprint.
6. Repeat the process for the other capacitor.
7. Reposition the designators as required.
8. Save the PCB file.

Your board should now look something like the figure below.

Components placed on the board with new footprints.

With everything positioned, it's time to do some routing!

Interactively Routing the Board

Main articles: 配線の準備, Interactively Routing a Net, Modifying Existing Routing

Routing is the process of laying tracks and vias on the board to connect the components. Altium Designer makes this job easy by providing sophisticated interactive routing tools as well as the Situs topological autorouter, which optimally routes the whole or part of a board at the touch of a button.

While autorouting provides an easy and powerful way to route a board, there will be situations where you will need exact control over the placement of tracks - or you may want to route the board manually just for the fun of it! In these situations you can manually route part or all of your board. In this section of the tutorial, we will manually route the entire board single-sided, with all tracks on the bottom layer. The Interactive Routing tools help maximize routing efficiency and flexibility in an intuitive way, including cursor guidance for track placement, single-click routing of the connection, pushing or walking around obstacles, automatically following existing connections, in accordance with applicable design rules.

We will now place tracks on the bottom layer of the board, using the ratsnest (connection lines) to guide us. Tracks on a PCB are made from a series of straight segments. Each time there is a change of direction, a new track segment begins. Also, by default Altium Designer constrains tracks to a vertical, horizontal or 45° orientation, allowing you to easily produce professional results. This behavior can be customized to suit your needs, but for this tutorial we will use the default.

1. Check which layers are currently visible by looking at the Layer Tabs at the bottom of the workspace. If the Bottom Layer is not visible, press the L shortcut to open the View Configurations dialog, and enable the Bottom Layer.

2. Click on the Bottom layertab at the bottom of the workspace to make it the current, or active layer.

   While routing, you can cycle through currently displayed signal layers by pressing the * shortcut on the numeric keypad.

3. Select Place»Interactive Routing from the menus (shortcut: P, T) or click the Interactive Routing button . The cursor will change to a crosshair indicating you are in track placement mode.
4. Position the cursor over the lower pad on connector Y1. As you move the cursor close to the pad it will automatically snap to the center of the pad - this is the electrical grid feature pulling the cursor to the center of the nearest electrical object. Left-Click or press ENTER to anchor the first point of the track.
5. Move the cursor towards the bottom pad of the resistor R1. Note how track segments are displayed in a check pattern or are displayed hollow, following your cursor path (the figure below). The check pattern/hollow indicates that they have not been committed (placed). If you pull your cursor back along the path, the uncommitted routing unwindsalso. You have two choices with routing here:
   • Press CTRL + Left Click to use the Auto-Complete function and immediately route the connection (you can also use this technique directly on a pad or connection line). The routing has to be valid in terms of any obstacles on the board for Auto-Complete to work. On large boards, the Auto-Complete path may not always be available as the routing path is mapped section by section and complete mapping between source and target pads may not be possible.

   • Manually route by Left-Clicking to commit track segments, finishing on the lower pad of R1. This method provides control over the route and still minimizes the number of user actions required.
     

     Cursor following streamlines the manual routing process. Uncommitted tracks are shown hatched\hollow, committed tracks display in solid color.
6. Use either of the above methods to route between the other components on the board. The figure below shows a manually routed board.
7. Note that if you unhappy with a particular route path, simple route the section you want changed again. Altium Designer includes a powerful loop removal feature, as soon as your new route re-connects and you right-click to terminate routing, the old routing (loop) is automatically removed.
8. Save the design when you are finished.

Manually routed board, with all tracks placed on the bottom layer.

Altium Designer's Interactive Routing tool features modes that you can use to resolve conflicts with obstacles on the board, such as pads and existing tracks. Press the SHIFT + R shortcuts to cycle through these modes as you interactively route - note that the current mode is displayed on the Status bar.

The available modes are:

• Walkaround - This mode will attempt to find a routing path around existing obstacles without attempting to move them.
• Stop at first obstacle - In this mode the routing is essentially manual, as soon as an obstacle is encountered the track segment will be clipped to avoid a violation.
• Push - This mode will attempt to move objects (tracks and vias), which are capable of being repositioned without violation, to accommodate the new routing.
• Hug & Push* - This mode is a combination of Walkaround and Push functionality. It will walkaround obstacles, however, will also take on Push mode against fixed obstacles
• Ignore - This mode that lets you place tracks anywhere, over existing objects, ignoring violations.

During interactive routing, if you attempt to route into an area that cannot be resolved using Push or Hug & Push modes, an indicator appears at the end of the permissible tracks so you know immediately that you are blocked, as shown in the figure below.

When Push or Hug & Push modes cannot find a path to the target pad, a blocking indicator appears.

Tips for Routing

Keep in mind the following points as you are placing the tracks:

• Left-Click or press ENTER to place track segments up to the current cursor position. Check pattern segments represent uncommitted routing, hollow tracks represent the look-ahead segment (this segment is not placed when you click - press the 1 shortcut to disable the look-ahead feature). Committed tracks are shown solid in the layer color.
• Use CTRL + Left-Click at any time to Auto-complete the connection. Auto-complete will not succeed if there are unresolvable conflicts with obstacles.
• Use SHIFT + R to cycle through conflict resolution modes Push, Walkaround, Hug and Push and Ignore.
• Use SHIFT + SPACEBAR to cycle through the various track corner modes. The styles are: any angle, 45°, 45° with arc, 90° and 90° with arc.
• Press SPACEBAR to toggle the corner direction for all but any angle mode.
• Press END at any time to redraw the screen.
• Use V, F at any time to redraw the screen to fit all objects.
• Press PAGE UP and PAGE DOWN keys at any time to zoom in or out, centered on the cursor position. Use the mouse wheel to pan left and right. Hold the CTRL key down to zoom in and out with the mouse-wheel.
• Press BACKSPACE to "unplace" the last committed track segments.
• Right-click or press ESC when you have finished placing a track and want to start a new one.
• You cannot accidentally connect pads that should not be wired together. Altium Designer continually monitors board connectivity and prevents you from making connection mistakes or crossing tracks.
• To delete a track segment, click it to select it. The segment's editing handles will appear (the rest of the track will be highlighted). Press the DELETE key to clear the selected track segment.
• Re-routing is easy - route the new track segments, when you right-click to finish, redundant track segments are automatically removed.
• Alternatively, to slide existing routing while maintaining corner angles, CTRL + Left-click and drag on the segment. Use the SHIFT+R shortcuts to cycle conflict resolution modes while sliding a track segment.
• When you have finished placing all the tracks on your PCB, right-click or press the ESC key to exit placement mode.

Because we originally defined our board as being double-sided in the PCB Board Wizard , you could manually route your board "double-sided" using both the top and bottom layers. To do this, un-route the board by selecting Tools»Un-Route»All from the menus. Start interactive routing as before, to switch routing layers press the *** key on the numeric keypad to toggle between the layers while placing tracks. Altium Designer will automatically insert a via (in accordance with the Routing Via design rule) as necessary when you change layers.

Automatically Routing the Board

Main article: Situs 自動配線の要点

To see how easy it is to autoroute with Altium Designer, complete the following steps:

1. Un-route the board by selecting Tools»Un-Route»All from the menus (shortcut: U, A).
2. Select Auto Route»All. The Situs Routing Strategies dialog displays, the top region of the dialog displays the Routing Setup Report, warnings and errors are shown in red, always check for warnings/errors.
3. Click on Route All in the Situs Routing Strategies dialog. The Messages panel displays the process of the autorouting. The Situs autorouter is a topological autorouter, producing results comparable with that of an experienced board designer. Because it routes your board directly in the PCB editing window, there is no need to wrestle with exporting and importing route files.
4. To route the board single-sided, click the Edit Layer Directions button in the Situs Routing Strategies dialog, and modify the Current Setting field. Alternatively you can modify the Routing Layers design rule.
5. An interesting point to make, Situs prefers a challenging board, often giving better results on a dense, complex design than on a simple board. To improve the quality of the finished result, select Auto Route»All again, except this time select the Cleanup routing strategy. You can run the Cleanup strategy multiple times if required.
6. Select File»Save (shortcut: F, S) to save your board.

Fully autorouted board.

Note : The tracks placed by the autorouter appear in two colors: red indicates that the track is on the top signal layer of the board and blue indicates the bottom signal layer. The layers that are used by the autorouter are specified in the Routing Layers design rule, which was set up in the PCB Board Wizard . Also notice the two power net tracks running from the connector are wider, as specified by the two Width design rules you set up. Don't worry if the routing in your design is not exactly the same as shown in the figure above. The component placement will not be exactly the same, so neither will be the routing.

Verifying Your Board Design

Altium Designer is a rules-driven board design environment, in which you can define many types of design rules to ensure the integrity of your board. Typically, you set up the design rules at the start of the design process and then verify that the design complies with the rules as you move through, and at the end of the design process.

Earlier in the tutorial we examined the routing design rules and added a new width constraint rule. We also noted that there were already a number of rules that had been created by the PCB Board Wizard, and that there were some existing design rule violations against these default rules.

To verify that the routed circuit board conforms to the design rules, we will now run a Design Rule Check (DRC):

1. Select Design»Board Layers & Colors (shortcut: L) and ensure that Show checkbox next to the DRC Error Markers option in the System Colors section is enabled (ticked) so that DRC error markers will be displayed.

2. Select Tools»Design Rule Check (shortcut: T, D). Both the online and batch DRC options are configured in the Design Rule Checker dialog. Click on a category, for example Electrical , to see all the rules belonging to that category.
   \

   Rule checking, both online and batch, is configured in the Design Rule Checker dialog.
3. Leave all options in the Report Options section at their defaults and click the Run Design Rule Check button. The DRC will run and the report file Design Rule Check - Multivibrator.html opens. The results will also be displayed in the Messages panel. Click back into the PCB document and you will see that the transistor pads are highlighted in green, indicating a design rule violation.
4. Look through the errors list in the Messages panel. It lists any violations that occur in the PCB design. Notice that there are four violations listed under the Clearance Constraint rule. The details show that the pads of transistors Q1 and Q2 violate the 13mil clearance rule.
5. Double-click on an error in the Messages panel to jump to its location on the PCB.
   Normally you would set up the clearance constraint rules before laying out your board, taking account of routing technologies and the physical properties of the devices. Let's analyze the error then review the current clearance design rules and decide how to resolve this situation.

To find out the actual clearance between the transistor pads:
1. With the PCB document active, position the cursor over the middle of one of the transistors and press the PAGE UP key to zoom in.
2. Select Reports»Measure Primitives (shortcut: R, P). The cursor will change to a crosshair.

3. Position the cursor over the middle of the left pad on the transistor and click or press ENTER. Because the cursor is over both the pad and the track connected to it, a menu will pop up to allow you to select the desired object. Select the transistor pad from the popup menu.
4. Position the cursor over the center of the middle transistor pad and click or press ENTER. Once again, select the pad from the popup menu. An information box will open showing the minimum distance between the edges of the two pads is 10.63mil.
5. Close the information box, right-click or press ESC to exit measurement mode and then use the V, F shortcut to re-zoom the document.

Let's look at the current clearance design rules.
1. Select Design»Rules from the menus (shortcut: D, R) to open the PCB Rules and Constraints Editor dialog. Double-click on the Electrical category to display all electrical rules in the right side of the dialog. Double-click on the Clearance type and then click on the Clearance rule to open it. The region at the bottom of the dialog will contain a single rule, specifying that the minimum clearances for the whole board are 13mil. The clearance between the transistor pads is less than this, which is why they generate a violation when we run a DRC.
We now know the minimum distance between transistor pads is a little over 10mil, so let's set up a design rule that allows the clearance constraint to be 10mil for the transistors only.
2. Select the Clearance type in the Design Rules folder, right-click and select New Rule to add a new clearance constraint rule.
3. Click on the new Clearance rule, Clearance_1. In the Constraints section of the resulting page, set the Minimum Clearance to 10mil.
4. Click on Advanced (Query) and then click on Query Helper to construct the query from the Memberships Checks. Alternatively, type in the following query in the Query field for the first object (Figure 14):
HasFootprintPad('TO-92A','*')

The * (asterisk) indicates 'any pad' on the footprint named TO-92A.
5. Leave the scope for the second object at ALL and click OK. Click Apply and then OK to close the PCB Rules and Constraints Editor dialog.
6. You can now re-run the DRC from the Design Rules Checker dialog (Tools»Design Rule Check) by clicking the Run Design Rule Check button. There should be no rule violations.
7. Save your completed PCB and the project file.

Figure 14. Using the PCB Rules an Constraints Editor dialog to create rules.

Well done! You have completed the PCB layout and are ready to produce output documentation. Before doing that, we'll explore Altium Designer's 3D capabilities.

Viewing Your Board in 3 Dimensions

Now that your board design is basically complete, why not examine it in 3D? 3D mode allows you to look at your board from any direction as a full 3D model. To switch to 3D in the PCB Editor, select View»Switch To 3D (shortcut: 3) or select a 3D view configuration from the list on the PCB Standard toolbar.

The Altium Designer 3D environment requires DirectX and associated technologies, and also using a compatible graphics card. For how to test your system and to enable Altium Designer to use DirectX, open the PCB Editor – Display page of the Preferences dialog ( Tools»Preferences ).

You can fluidly zoom the view, rotate it and even travel inside the board using the following controls:
Zooming* - CTRL + Right-drag mouse or CTRL + Mouse-wheel or PAGE UP / PAGE DOWN keys.
Panning* - Mouse-wheel for up/down, SHIFT + Mouse-wheel for left/right or right-drag mouse to pan in any direction.
Rotation* - Hold down SHIFT to enter 3D rotation mode. This is represented on screen as a directional sphere at the cursor position (Figure 11). Rotational movement of the model is made about the center of the sphere using the following controls:
Right-drag sphere Center Dot with mouse for full floating view – rotate in any direction.
Right-drag sphere HorizontalArrow with mouse to rotate the view about the Y-axis.
Right-drag sphere VerticalArrow with mouse to rotate the view about the X-axis.
Right-drag sphere Circle Segment with mouse to rotate the view in the Y-plane.

Figure 11. The 3D view rotation sphere.

You can configure 3D workspace display options using the View Configurations dialog (shortcut: L). There are options to choose various surface and workspace colors as well as vertical scaling, which is handy for examining the PCB internally. Some surfaces have an opacity setting – the greater the opacity, the less 'light' passes through the surface, which makes objects behind less visible. You can also choose to show 3D bodies or render 3D objects in their (2D) layer color.
You can import 3D STEP format models into component footprints and PCB designs and create your own 3D body objects . You can also export PCB documents in STEP and DWG/DXF formats for use in other programs. The legacy 3D viewer ( Tools»Legacy Tools»Legacy 3D View ) can import 3D objects in VRML 1.0/IGES/STEP formats and can export in IGES and STEP.

Note : At anytime in 3D mode, you can create clipboard "snapshots" of the current view, in various resolutions, using CTRL
+ C . The image is stored on the Windows clipboard in bitmap format for use in other applications.

Creating and Importing 3D Bodies for Component Footprints

So far, we have gotten to the point of final PCB verification and output. The 3D environment in Altium Designer offers an excellent facility for viewing and examining PCB assemblies in a visually rich and realistic environment.
Component footprints have the ability to store 3D bodies in them, which is used to render the component in the 3D environment. Furthermore, precise component clearance checking and even assembling entire PCBs and external, free-floating 3D objects is possible. This creates a new level of design integration with mechanical CAD packages, right within Altium Designer.

In the Integrating MCAD Objects and PCB Designs tutorial, the board we create in this tutorial is used, complete with 3D bodies for the components (Figure 12). The tutorial goes on to assemble that board with a mechanical housing (Figure 13). The board and components can be found in the Examples/Tutorials/multivibrator_step folder of your Altium Designer installation.

Figure 12. Multivibrator PCB, complete with component 3D bodies.

Figure 13. Multivibrator PCB fully assembled into two part housing assembly.

Output Documentation

Now that you've completed the design and layout of the PCB, you will want to produce output documentation to get the board reviewed, manufactured and assembled. These documents are generally intended for a board fabricator and, because a variety of technologies and methods exist in PCB manufacture, Altium Designer has the capability to produce numerous outputs for these purposes:

• Assembly Drawings - component positions and orientations for each side of the board.
• Pick and Place Files - used by robotic component placement machinery to place components onto the board.

• Composite Drawings - the finished board assembly, including components and tracks.
• PCB 3D Prints - views of the board from a three-dimensional view perspective.
• Schematic Prints - schematic drawings used in the design.

• Composite Drill Drawings - drill positions and sizes (using symbols) for the board in one drawing.
• Drill Drawing/Guides - drill positions and sizes (using symbols) for the board in separate drawings.
• Final Artwork Prints - combines various fabrication outputs together as a single printable output.
• Gerber Files - creates manufacturing information in Gerber format.
• NC Drill Files - creates manufacturing information for use by numerically controlled drilling machines.
• ODB++ - creates manufacturing information in ODB++ database format.
• Power-Plane Prints - creates internal and split plane drawings.
• Solder/Paste Mask Prints - creates solder mask and paste mask drawings.
• Test Point Report - creates test point output for the design in a variety of formats.

Netlists describe the logical connectivity between components in the design and is useful for transporting to other electronics design applications.

• Bill of Materials - creates a list of parts and quantities (BOM), in various formats, required to manufacture the board.
• Component Cross Reference Report - creates a list of components, based on the schematic drawing in the design.
• Report Project Hierarchy - creates a list of source documents used in the project.
• Report Single Pin Nets- creates a report listing any nets that only have one connection.
• Simple BOM - creates text and CSV (comma separated variables) files of the BOM.

Much of the output documentation is configurable, enabling you to customize the output as necessary. As you complete more designs you may find that you often producing the same or similar output documentation for each. Altium Designer provides a mechanism called Output Job Files, using a dedicated interface

Generating Gerber Files

Each Gerber file corresponds to one layer in the physical board – the component overlay, top signal layer, bottom signal layer, the solder masking layers and so on. It is advisable to consult with your board fabricator to confirm their requirements before supplying the output documentation required to fabricate your design.

To create the manufacturing files for the tutorial PCB:

1. Select File»Fabrication Outputs»Gerber Files. The Gerber Setup dialog displays.

1. Click the Layers tab, then the Plot Layers button and select Used On. Click OK to accept the other default settings.
2. The Gerber files are produced and the CAM Editor opens to display the files. The Gerber files are stored in the Project Outputs folder which is automatically created in the folder where your project files reside. Each file has the file extension added that corresponds to the layer name, eg. Multivibrator.GTO for Gerber Top Overlay. These are added to the Projects panel in the Generated CAM Documents folder.
   Similarly, use the File»Fabrication Outputs»NC Drill Files command to open the NC Drill Setup dialog (accepting the defaults for this exercise) to produce the NC drill data.

Creating a Bill of Materials

To create a Bill of Materials (BOM) for the tutorial PCB.

1. Select Reports»Bill of Materials. The Bill of Materials for PCB Document dialog displays.

1. Use this dialog to build up your BOM. Enable the Show option for each column you want to include in the report.
2. Select and drag column headings from the All Columns list to the Grouped Columns list to group components by that data type in the BOM. For example, to group by Footprint , select Footprint in the All Columns list and drag it into the Grouped Columns list. The report will be sorted accordingly.

3. Enable the Open Exported option, select CSV for the File Format , then click the Export button to create and immediately open the BOM file in your CSV viewer (eg. Microsoft Excel). There are many options available for BOM and other reports, providing a high degree of flexibility in defining and organizing your reports. Close the dialogs.
   Congratulations! You have completed the PCB design process.

   For more information about Report Outputs and configuring your Bill of Materials, see Report Outputs

   For more information about Bill of Materials, see Generating a Custom Bill of Materials.

Further Explorations

This tutorial has introduced you to just some of the powerful features of Altium Designer. We've captured a schematic, and designed and routed a PCB, but we've only just scratched the surface of the design power provided by Altium Designer. Once you start exploring Altium Designer, you will find a wealth of features to make your design life easier.
To demonstrate the capabilities of the software, a number of example files are included. You can open these examples in the normal way by selecting File»Open from the menus and then navigating to the Examples folder of your Altium Designer installation. As well as the board design examples in this folder, there are a number of sub-folders with examples that demonstrate specific features of Altium Designer.

Check out the Circuit Simulation sub-folder to explore Altium Designer's analog and digital simulation capabilities. As well as analog examples that demonstrate various circuit designs, such as amplifiers and power supplies, there are mixed-mode examples, a mathematic function example, and an example that includes linear and non-linear dependent sources and even a vacuum tube example.
With faster logic switching and design clock speeds, the quality of the digital signals becomes increasingly important.

Altium Designer includes a sophisticated signal integrity analysis tool that can accurately model and analyze your board layout. The signal integrity requirements such as impedance, overshoot, undershoot, and slope are defined as PCB design rules, and then tested during the standard design rule check. If there are nets that you need to analyze in more detail, you can select Tools»Signal Integrity to pass the design to the Signal Integrity Analyzer, where you can perform reflection and cross talk simulations. The results are displayed in an oscilloscope-like waveform analyzer, where you can examine the performance and take measurements directly from the waveforms.