Đang tải... (xem toàn văn)
Mục tiêu của Giáo trình Vẽ mạch điện tử giúp các bạn có thể trình bày được quy trình vẽ và lưu trữ một bản vẽ mạch điện tử; trình bày và giải thích được các bước thực hiện vẽ sơ đồ nguyên lý và vẽ mạch in; trình bày được các bước tạo thư viên nguyên lý và chân linh kiện. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình!
Bài VẼ MẠCH IN Giới thiệu: Sau hoàn tất sơ đồ nguyên lý, giai đoạn thiết kế mạch in Thực thiết kế mạch in yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi phải tuân thủ theo trình tự định chuyển linh kiện từ sơ đồ nguyên lý sang mạch in, xếp chúng lại, thiết lập quy luật thiết kế, dây, … Trong trình thực cần ý đảm bảo yêu cầu thiết kế độ rộng đường mạch, kích thước mạch, … theo tiêu chuẩn Mục tiêu: Sau học học này, người học có khả năng: - Trình bày qui trình vẽ mạch in; - Vẽ vẽ mạch in từ mạch nguyên lý; - Rèn luyện tính tỉ mỉ, xác an tồn Nội dung chính: I Giao diện II Qui trình vẽ mạch in Tạo vẽ PCB * Bước 1: Từ Panel Project, nhấn chuột phải vào tên project > Chọn Add new to Project > Chọn PCB 51 Hình 3.1 Thêm vẽ PCB vào Project * Bước 2: Trong Panel Project, nhấn chuột phải vào tên Pcb1.PcbDoc > Chọn Save > Nhập tên mạch in vào trường File name (vùng 3, hình 3.2) Chọn đường dẫn lưu vẽ mạch in nơi lưu project (vùng 4, hình 3.2) Chọn nút Save (vùng 5, hình 3.2) để lưu file PCB vào ổ cứng Hình 3.2 Các bước lưu PCB vừa tạo vào ổ cứng * Bước 3: Nhấn chuột phải vào tên Project, chọn Save Project để lưu lại thiết lập Project 52 Lưu ý: Những thiết lập vẽ hay thay đổi kết cấu Project hiển thị biểu tượng tài liệu màu đỏ Project Panel dấu (*) tiêu đề vẽ Để đề phòng việc điện đột xuất máy gặp cố (treo máy, ….) nên tạo thói quen đến thao tác tiến hành lưu lần (nhấn tổ hợp phím Ctrl S) Cập nhật (Update) từ vẽ nguyên lý sang vẽ mạch in * Bước 1: Từ vẽ nguyên lý, chọn menu Design > Update PCB Document … (phím tắt D U) Hình 3.3 Chưc Update sang PCB nằm menu Design * Bước 2: Lần lượt nhấn nút lệnh Validate Changes, Execute Changes cuối chọn close hình 3.4 Hình 3.4 Bảng thực chuyển đổi từ nguyên lý sang PCB Vùng 1: Theo dõi cập nhật linh kiện, đường dây thông báo cột Check vùng Vùng 2: Thực thi, thông báo cột Done vùng Vùng 3: Các thơng báo (lỗi, cảnh báo….) Vùng 4: Đóng bảng thực thi hoàn thành 53 Lưu ý: Trong thực tế, khơng cần nhấn Validate Changes (vùng 1, hình 3.4), cần nhấn nút Execute Changes (vùng 2, hình 3.4) phần mềm thực công việc Validate Changes Chỉ cần quan tâm đến báo lỗi cột Done (vùng 3, hình 3.4) * Bước 3: Trong mơi trường thiết kế PCB, nhấn tổ hợp phím Z A để nhìn thấy tồn linh kiện vừa cập nhật Hình 3.5 Các linh kiện cập nhật từ vẽ nguyên lý sang vẽ PCB Sắp xếp linh kiện a) Một số quy tắc xếp linh kiện Các linh kiện nằm khối chức xếp gần Đối với mạch thông thường, xếp linh kiện gần mạch gọn đẹp Đối với mạch đòi hỏi phối hợp trở kháng, dung kháng … phải theo chuẩn (card mạng, card âm …) xếp theo yêu cầu kĩ thuật mạch Các linh kiện có phát nhiệt (IC nguồn, phần tử cơng suất) nên quay phần tản nhiệt mép mạch Chiều linh kiện phải xếp theo chiều ngang dọc so với mạch, không nên để chéo b) Sắp xếp linh kiện * Bước 1: Thiết lập thuộc tính vẽ Nhấn phím D O bàn phím, bảng thuộc tính vẽ sau: Hình 3.6 Các lựa chọn bảng thuộc tính vẽ PCB 54 Vùng 1: Thiết lập đơn vị vẽ mm (metric) Vùng 2: Thiết lập bắt dính chuột vào lưới 0.1 mm Vùng 3: Thiết lập bắt dính linh kiện vào lưới 0.5 mm Vùng 4: Thiết lập bắt dính chuột vào đối tượng 0.1 mm Vùng 5: Thiết lập hiển thị lưới Kiểu lưới đường kẻ (Lines), lưới 50mil, lưới 100 mil Lưu ý: Nếu không quen sử dụng lưới, ta xóa lưới cách nhập mm vào trường Grid Grid * Bước 2: Chọn vào Zoom > nhấn phím Delete bàn phím để xóa Zoom bao quanh linh kiện (vùng màu nâu bao quanh toàn linh kiện sau update từ nguyên lý sang PCB) Hình 3.7 Vùng Zoom bao quanh linh kiện * Bước 3: Sang bên vẽ nguyên lý, kéo chọn linh kiện khối chức Vào menu Tools > Select PCB Components (Phím tắt T S) Hình 3.8 Lựa chọn linh kiện có khối chức 55 Lúc này, phần mềm tự chuyển sang vẽ PCB cách linh kiện chọn bên vẽ nguyên lý chọn linh kiện bên PCB Hình 3.9 Các linh kiện tự động chọn giống bên nguyên lý * Bước 4: Chọn công cụ Arrange Components Inside Area cơng cụ Utility Hình 3.10 Cơng cụ xếp linh kiện vùng Nhấn giữ chuột trái, kéo chọn vùng vùng làm việc (màu đen) để đưa linh kiện chọn vào vùng làm việc * Bước 5: Thực lại bước từ đến để đưa toàn linh kiện theo nhóm chức vào vùng làm việc (màu đen) Hình 3.11 Các linh kiện xếp theo khối chức 56 * Bước 6: - Tiến hành sếp linh kiện khối chức - Ghép khối chức với - Điều chỉnh lại số linh kiện cho phù hợp với không gian mạch Hình 3.12 Linh kiện xếp hồn thiện Lưu ý: Khi chọn vào vị trí có nhiều đối tượng đè lên nhau, có bảng thơng báo lên, cho phép ta chọn đối tượng mong muốn Hình 3.13 Cho phép lựa chọn đối tượng Text hay linh kiện C1 vị trí chọn, có đối tượng lồng lên Khi di chuyển thành phần linh kiện, tồn linh kiện sáng lên, linh kiện khác tối Hình 3.14 Transistor Q2 sáng lên linh kiện khác tối di chuyển chữ Q2 57 Đặt luật chạy mạch (Rule) Luật (Rule) quy định tồn thơng số như: - Độ rộng đường mạch - Khoảng cách đường mạch - Khoảng cách linh kiện - Khoảng bẻ góc đường mạch - Độ rộng, vị trí đặt lỗ Via - Lớp chạy đường mạch - Độ ưu tiên đường mạch - …… Các vấn đề việc xếp, dây đường mạch nằm khoảng quy định luật tương ứng máy báo lỗi * Bước 1: Chọn menu Design > Rules (Phím tắt D R) để mở bảng thông số luật (hình 3.15) Hình 3.15 Bảng thơng số luật Lưu ý: Nhấn vào dấu cộng (+) bên trái mục để vào mục luật 58 * Bước 2: Đặt luật khoảng cách đường mạch Vào mục Design Rules > Electrical > Clearance > Clearance (vùng 1, hình 3.16) Đặt thơng số khoảng cách nhỏ đường mạch là: 0.6mm (vùng 2, hình 3.16) Nhấn Apply để hồn thành Hình 3.16 Thiết lập luật khoảng cách đường mạch * Bước 3: Đặt luật độ rộng đường mạch Vào mục Design Rules > Routing > Width > Width (vùng 1, hình 3.17) Đánh vào trường Name (vùng 2, hình 3.17): Duong nguon Chọn bề rộng đường nguồn (vùng 3, hình 3.17) - Bề rộng nhỏ (Min Width): mm - Bề rộng tham chiếu ( Preferrend Width): mm - Bề rộng lớn (Max Width): mm Nhấn vào nút Query Builder… (vùng 4, hình 3.17) 59 Hình 3.17 Thiết lập độ rộng đường cấp nguồn Thiết lập thơng số hình 3.18 Hình 3.18 Sử dụng Query Builder xác định điều kiện áp dụng luật cho đường nguồn 60 * Bước 2: Kiểm tra, chỉnh sửa chạy mạch Hình 3.33 Bảng thông báo trạng thái chế độ đường mạch tự động - Vùng 1: Thơng báo có xung đột luật hay khơng Nếu màu xanh luật đặt đúng, khơng có xung đột - Vùng 2: Điều chỉnh hướng đường mạch - Vùng 3: Sửa lại luật có thơng báo xung đột từ vùng - Vùng 4: Các chế độ chạy tự động mặc định - Vùng 5: Tiến hành chạy tự động tất điều kiện thỏa mãn * Bước 3: Chờ mạch chạy hoàn thiện, theo dõi thơng báo panel Messages 69 Hình 3.34 Thơng báo trạng thái mạch tự động panel Messages - Routing finished : Đã dây xong - Contentions: Số đoạn có đường đè lên (chập mạch) : - Failed to complete connections: Số đường không mạch (đứt mạch): * Bước 4: Chọn chuột vào đường mạch, chỉnh lại đường mạch cho đẹp b) Đi đường mạch thủ công * Bước 1: Chọn lớp Bottom Layer - Cách 1: Chọn vào thẻ Bottom Layer cơng cụ Manage Layer Sets Hình 3.35 Chọn lớp Bottom Layer công cụ Layer Manager 70 - Cách 2: Nhấn tổ hợp phím Ctrl Shift cuộn chuột - Cách 3: Nhấn phím dấu (*) bên bàn phím số * Bước 2: Làm tối lớp không cần thiết, tránh rối mắt trình đường mạch Nhấn vào biều tượng DXP > Preferences …(phím tắt T P) Hình 3.36 Vào chức thiết lập hệ thống Vào PCB Editor > Board Insight Display Tích chọn vào lựa chọn vùng hình 3.37 Nhấn OK để hồn thành Hình 3.37 Điều chỉnh thông số Board Insight Display Trong môi trường vẽ mạch in (PCB), ta nhấn Shift S để làm tối lớp khơng cần thiết Có thể nhấn Shift S nhiều lần để làm tối mong muốn Có mức tối: - Mức 1: Khơng tối - Mức 2: Tối xám - Mức 3: Tối đen - Mức 4: Tối hoàn toàn * Bước 3: Gọi chức đường mạch thủ công - Cách 1: Vào menu Place > Interactive Routing (phím tắt P T) 71 Hình 3.38 Chức mạch thủ cơng menu Place - Cách 2: Chọn vào biểu tượng Interactively Route Connections cơng cụ Writing Hình 3.39 Chức mạch tự động công cụ Writing * Bước 4: Đưa chuột vào chân linh kiện bắt đầu đường mạch theo đường nối có sẵn (đường có màu trắng, mảnh) Hình 3.40 Đi đường mạch theo đường nối có sẵn 72 Lưu ý: Khi đường mạch nối, sáng lên Khi muốn kiểm tra mối nối đó, ta giữ Ctrl nhấn chuột trái, mối nối sáng lên Muốn tất đường sáng trở lại, ta nhấn phím Shift C nút Clear góc cuối bên phải hình làm việc Nháy kép chuột trái để chốt đường mạch vị trí Muốn hủy lệnh vẽ thực thi, ta nhấn chuột phải phím ESC bàn phím III In ấn * Bước 1: Chọn File > Page setup (hoặc nhấn F + U) hình 3.41: Hình 3.41 Vào Page Setup * Bước 2: Ở hộp thoại Composite Properties, chọn tỷ lệ scale 1.00 (100%), tiếp tục chọn Advanced Hình 4.32 Thiết lập trang in tỷ lệ 73 * Bước 3: Ở cửa sổ PCB Printout Properties xóa lớp không cần in cách chọn, click phải chọn Delete Sau chọn tiếp Preferences Hình 3.43 Xóa lớp không cần in * Bước 4: Ở cửa sổ PCB Print Preferences, chọn màu đen cho lớp in hình 3.44 Hình 3.44 Chọn màu cho lớp in 74 * Bước 5: Chọn File – Print, chọn máy in ảo tạo file pdf hình 3.45 Hình 3.45 Chọn máy in ảo pdf Ngồi ra, ta dùng cơng cụ Smart PDF menu File để tạo in pdf IV Thực hành vẽ mạch in Hãy tiến hành vẽ mạch in cho sơ đồ mạch nguyên lý Bài theo trình tự bước phần III 75 Bài TẠO THƯ VIỆN TRONG ALTIUM DESIGNER Giới thiệu: Trong vài tình vẽ mạch, số ký hiệu footprint linh kiện khơng có sẳn Khi ta phải tạo ký kiệu footprint Tuy nhiên trình thiết kế cần tra cứu kỹ datatsheet linh kiện nhằm thực với thông số kỹ thuật nhà sản xuất Mục tiêu: Sau học học này, người học có khả năng: - Trình bày qui trình tạo thư viện nguyên lý chân linh kiện; - Tạo thư viện nguyên lý chân linh kiện; - Rèn luyện tính tỉ mỉ, xác an tồn Nội dung chính: I Tạo thư viện nguyên lý Vào File > New > Project > Integrated Library: tạo project thư viện để biên dịch gộp thư viện nguyên lý mạch in thành file thư viện Hình 4.1 Tạo thư viện tích hợp 76 Thêm vào project thư viện nguyên lý: Thao tác giống với nguyên lý PCB Hình 4.2 Thêm thư viện nguyên lý vào project File thư viện nguyên lý add vào có tên mặc định Schlib1.SchLib cần save lại trước làm việc Lúc xuất thêm tab có tên SCH Library bên phải Để tạo linh kiện ấn nút Add cửa số yêu cầu đặt tên cho linh kiện Hình 4.3 Tạo linh kiện Ấn Ok hình nơi để vẽ linh kiện Tiến hành tạo nguyên lý thư viện IC LM555 có chân chức sau: Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý IC LM555 77 Ấn Place > Pin để lấy chân linh kiện Hoặc ấn P P Chân linh kiện có kiểu: Hình 4.5 Lấy chân linh kiện Ấn phím tab click đúp vào chân linh kiện cửa sổ thông tin chân linh kiện Hình 4.6 Cửa sổ thông tin chân linh kiện - Display Name: Tên hiển thị 78 - Designator: Số thứ tự chân - Electrical type: Kiểu chức chân Power, passive - Length: Độ dài chân Thực tương tự với chần lại Vẽ đường viền cho linh kiện khung vng, đường cong menu Place: Hình 4.7 Vẽ đường viền cho linh kiện Đến hoàn thành việc tạo thư viện nguyên lý cho IC LM555 Ta tiến tục tạo linh kiện khác cách add thêm tab SCH Library Những linh kiện nằm bên thư viện nguyên lý ban đầu II Tạo thư viện chân linh kiện Để lắp ráp linh kiện lên board mạch linh kiện vẽ board phải có kích thước với thực tế Thư viện chân cho LM555 có dạng chân DIP8, tham khảo datasheet linh kiện DIP8 kiểu chân có chân cắm Chia làm hai hàng cách 300mil 600ml, chân hàng cách 100mil Ngồi cịn nhiêu chuẩn chân khác SOP, SOT, TQFP, Trước hết ta cần thêm vào project thư viện thư viện mạch in sau: Hình 4.8 Thêm thư viện mạch in vào project 79 Thư viện PCB tạo có tên mặc định PcbLib1.PcbLib, cần đổi tên save lại để sử dụng sau Xuất thêm tab có tên PCB Library, nơi quản lý footprint linh kiện chứa bên file PcbLib1.PcbLib Click phải chuột chọn New Bank Compoment để tạo footprint bên thư viện Footprint mặc định tạo tên có tên PCBCOMPOMENT_0 Click đúp vào để đổi tên theo thiết kế yêu cầu Hình 4.9 Tạo footprint Giao diện thiết kế để tạo footprint có dạng hình 4.10 gồm ô lưới gốc tọa độ Ơ lưới thay đổi kích thước cách ấn phím G lựa chọn kích thước đơn vị phù hợp Hình 4.10 Lưới vẽ footprint 80 Để tạo DIP8 ( foodprint LM555) nên chuyển Gird 100mil Lấy chân linh kiện vào Place > Pad phím tắt P P Chân linh kiện số đặt vào gốc tọa độ Sau click đúp vào pad để thay đổi thơng số nó: Hình 4.11 Chân linh kiện (footprint) Hình 4.12 Thuộc tính chân linh kiện 81 Location: có tọa độ x, y góc xoay Có thể thay đổi vị trí đặt pad cách nhập tọa độ Hole Infomation: kích thước kiểu lỗ khoan để cắm chân linh kiện qua mạch Size and shape: kiểu dáng kích thước phần ngồi Cần lưu ý mục Properties có Designator đánh số từ đến vô Số tương ứng với Designator pin linh kiện thư viện nguyên lý Hình 4.13 Sự tương ứng Designator footprint ký kiệu nguyên lý linh kiện Sử dụng công cụ vẽ đường thẳng, đường cong menu Place để hoàn thiện lại linh kiện Sau có thư viện nguyên lý thư viện mạch in cần add footprint cho nguyên lý Để add cần trở với giao diện tạo thư viện nguyên lý bảng hình có tab editor Hình 4.14 Vị trí tab Editor Ấn vào nút Add Footprint chọn đến footprint thư viện mạch in tạo Lưu lại để sử dụng thiết kế 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hướng dẫn Altium Designer, Đại học Công nghiệp Hà Nội, 2008 Altium DXP Tutorial, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2004 Altium điện tử, Đại học Công nghiệp Hà Nội, 2015 83 ... thơng số như: - Độ rộng đường mạch - Khoảng cách đường mạch - Khoảng cách linh kiện - Khoảng bẻ góc đường mạch - Độ rộng, vị trí đặt lỗ Via - Lớp chạy đường mạch - Độ ưu tiên đường mạch - …… Các vấn... hướng đường mạch - Vùng 3: Sửa lại luật có thơng báo xung đột từ vùng - Vùng 4: Các chế độ chạy tự động mặc định - Vùng 5: Tiến hành chạy tự động tất điều kiện thỏa mãn * Bước 3: Chờ mạch chạy... chỉnh sửa chạy mạch Hình 3.33 Bảng thơng báo trạng thái chế độ đường mạch tự động - Vùng 1: Thơng báo có xung đột luật hay khơng Nếu màu xanh luật đặt đúng, khơng có xung đột - Vùng 2: Điều chỉnh