Đang tải... (xem toàn văn)
Protues là phần mềm cho phép mô phỏng hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng. Chúng ta có thể xem được hiệu ứng khi mạch điện tử đang chạy, vô cùng trực quan và sinh động. Trong bài học này, em sử dụng phần mềm Proteus để mô phỏng hiệu ứng chạy của mạch đếm thuận 00 99.
TÀI LIỆU DÀNH CHO LỚP THIẾT KẾ MẠCH IN NHIỀU LỚP -1- CHƯƠNG 1:ALTIUM DESIGNER BASIC MỤC TIÊU BÀI HỌC: Khái quát môi trường vẽ thiết kế Altium Designer Tạo quản lý Workspace / Project Altium Designer Sử dụng thành thạo công cụ thiết kế Altium Designer Thiết kế PCB từ mạch nguyên lý có sẵn THỜI LƯỢNG MÔN HỌC: Lý thuyết : 10 tiết Thực hành : 20 tiết NỘI DUNG: I CÁC PHÂN VÙNG LÀM VIỆC TRONG GIAO DIỆN THIẾT KẾ 1.1 Thông tin phần mềm Altium Designer Altium Designer phần mềm thiết kế tích hợp phát triển Altium Limited – Canada Nó bao gồm tất cơng cụ cần thiết cho thiết kế điện tử hồn thiện, ví dụ công cụ thiết kế vẽ nguyên lý, vẽ mạch in, mơ mạch điện, phân tích tín hiệu, mơi trường lập trình VHDL, mơi trường thiết kế phát triển hệ thống nhúng FPGA, Các phiên trước Altium Designer gồm có: DXP2002, DXP2004, Summer 08, Winter 09, Summer10, Altium Designer 10 Giáo trình viết dựa phiên Altium Designer Winter 09 đề cập tới vấn đề: Vẽ mạch nguyên lý (Schematic Design) Vẽ mạch in (PCB Design) Vẽ thiết kế thư viện nguyên lý (Schematic Library) Vẽ thiết kế thư viện chân linh kiện (PCB Library) -2- 1.2 Môi trường vẽ thiết kế Altium Designer 1.2.1 Các vùng khối chức Hình 1.1 Mơi trường thiết kế Altium Designer Editor: Là khu hiệu chỉnh Chỉnh sửa vẽ, thiết kế, câu lệnh lập trình Ứng với mơi trường có Editor riêng Môi trường vẽ nguyên lý: Schematic Editor Môi trường vẽ mạch in : PCB Editor Môi trường vẽ thư viện nguyên lý: Schematic Lib Editor Môi trường vẽ thư viện PCB: PCB Lib Editor Workspace Panels: vùng chứa panel chức năng, trợ giúp cho việc thiết kế như: Project, Libraries, Inspector Panels Control: nơi để bật tắt panel Lưu ý: Các panel tùy chỉnh ln hiện, ẩn, thả vùng thiết kế tắt khơng cần thiết Vị trí gắn Panel điều chỉnh trên, dưới, trái, phải -3- khung thiết kế Để ghim Panel, ta nhấn vào biểu tượng ghim vùng tiêu đề Panel Hình 1.2 Ghim Panel thư viện (Library) Panel không ghim tự động co vào để tiết kiệm không gian thiết kế Để thay đổi vị trí panel, ta nhấn giữ chuột tiêu đề panel (vùng tiêu đề màu xanh) kéo chuột vùng thiết kế Khi này, hình vng tương ứng với vị trí đặt panel Đưa chuột vào vị trí thích hợp để hồn tất Hình 1.3 Các lựa chọn vị trí đặt Panel Document Bar: Thanh tiêu đề tài liệu mở Menu Bar: Thanh thực đơn Với mơi trường khác số lượng Menu thay đổi để phù hợp với mơi trường Lưu ý: Các lệnh Menu thực phím tắt thơng qua kí tự gạch chân Menu tương ứng Ví dụ: Muốn tạo vẽ nguyên lý mới, ta nhấn: F N S (hình 1.3.4) -4- Hình 1.4 Nhấn chữ tương ứng với chữ gạch chân menu để thực lệnh tắt Tool Bar: Thanh công cụ Chứa công cụ thường sử dụng môi trường vẽ thiết kế 1.2.2 Các môi trường thiết kế Altium Designer Altium Designer chia làm môi trường vẽ thiết kế độc lập nhau: Schematic Editor: Môi trường vẽ thiết kế mạch nguyên lý Hình 1.5 Môi trường vẽ thiết kế nguyên lý (Schematic Editor) PCB Editor: Môi trường vẽ thiết kế mạch in -5- Hình 1.6 Mơi trường vẽ thiết kế mạch in (PCB Editor) SCH Library Editor: Môi trường vẽ thiết kế thư viện linh kiện nguyên lý Hình 1.7 Môi trường vẽ thiết kế thư viện linh kiện nguyên lý (SCH Library Editor) -6- PCB Library Editor: Mơi trường vẽ thiết kế hình dạng chân linh kiện Hình 1.8 Mơi trường vẽ thiết kế chân linh kiện 1.3 Altium Designer Project Project thành phần bắt buộc thiết kế Altium Designer Project liên kết tất thành phần thiết kế với nhau, bao gồm thiết kế sơ đồ nguyên lý, thiết kế PCB, danh sách đường kết nối (netlists), thư viện … Có loại Project: PCB Projects: Project mạch in, quản lý tài liệu liên quan đến vẽ thiết kế mạch in (bản vẽ nguyên lý, vẽ mạch in, danh sách linh kiện …) FPGA Projects: Quản lý vẽ, cơng cụ lập trình FPGA Core Projects: Quản lý tài liệu liên quan đến lập trình thiết kế lõi Embedded Projects: Quản lý tài liệu liên quan đến lập trình nhúng Script Projects: Quản lý tài liệu liên quan đến mã lệnh Integrated Library: Quản lý tài liệu thiết kế thư viện (thư viện linh kiện nguyên lý, thư viện chân linh kiện, thư viện linh kiện 3D) Trong giáo trình này, đề cập tới loại Project phục vụ cho việc vẽ thiết kế mạch điện tử ứng dụng là: PCB Project Integrated Library -7- 1.4 Workspace Panel Ngoài ưu điểm giao diện thân thiện, hệ thống phím tắt phong phú, tiện lợi, Altium Designer cịn cung cấp hệ thống Panel chức mạnh mẽ, hỗ trợ tốt cho người thiết kế Tùy mơi trường thiết kế mà hệ thống Panel có thay đổi số lượng chức Một số Panel thường dùng trình thiết kế mạch dùng Altium Designer Panel Library: Liệt kê thư viện cài đặt vào môi trường thiết (SCH, PCB) Cho phép chọn, kéo thả linh kiện môi trường thiết kế (SCH, PCB) Hình 1.9 Panel Library -8- Panel Inspector: Tùy vào mơi trường thiết kế mà có tên gọi khác SCH Inspector: Dùng Schematic Editor Hình 1.10 Các thuộc tính nhóm điện trở hiển thị panel SCH Inspector PCB Inspector: Dùng Schematic Editor Hình 1.11 Các thuộc tính hai lỗ chân linh kiện LED2 hiển thị panel PCB Inspector -9- SCHLIB Inspector: Dùng Schematic Library Editor Hình 1.12 Các thuộc tính chân linh kiện nguyên lý hiển thị panel SCHLIB Inspector PCBLIB Inspector: Dùng PCB Library Editor Hình 1.13 Các thuộc tính hai chân tụ điện hiển thị panel PCBLIB Inspector Inspector liệt kê thuộc tính đối tượng thuộc tính chung nhóm đối tượng chọn tọa độ, kích thước, tên, màu -10- Hình 7.87 Thiết lập chế độ ưu tiên chạy mạch cho đường nguồn Thiết lập thơng số (hình 7.88) Hình 7.88 Sử dụng Query Builder xác định điều kiện áp dụng luật cho đường nguồn Nhấn chuột vào vùng 1, chọn Belong To Net Nhấn chuột vào vùng 2, chọn +5V Nhấn chuột vào vùng 3, chọn Belong To Net -163- Nhấn chuột vào vùng 4, chọn GND Nhấn chuột vào vùng 5, chọn điều kiện OR Các thiết lập xem trước vùng Nhấn OK để hoàn thành Kiểm tra lại bảng thông số cuối chế độ ưu tiên đường nguồn (như hình 1.89) Hình 7.89 Bảng thông số luật ưu tiên đường nguồn Nhấn chuột phải vào mục Routing Priority, chọn New Rule… để thêm luật cho đường mạch khác (hình 7.90) Hình 7.90 Thêm luật cho độ ưu tiên đường mạch Chọn thơng số cho đường mạch cịn lại (khơng phải đường nguồn) hình 7.91 -164- Hình 7.91 Thơng số độ ưu tiên đường tín hiệu Trường Name (vùng 2): uu tien tin hieu Chữ Routing Priority tạo vùng 1sẽ trở thành uu tien tin hieu Vùng Chọn Routing Priority: Nhấn Apply để hoàn thành Bước 6: Thiết lập lớp chạy đường mạch Vào mục Routing Layer > Routing Layer (vùng 1, hình 7.92) Trong trường Enabled Layer, tích chọn Bottom Layer, bỏ chọn Top Layer cột Allow Routing (Vùng 2, hình 7.92) Như này, ta cho đường mạch chạy lớp (Bottom Layer) Nhấn Apply để hoàn thành -165- Hình 7.92 Thiết lập lớp chạy đường mạch Bước 7: Thiết lập kích thước lỗ Via Vào mục Routing Via Style > Routingvias (vùng 1, hình 7.93) Trong trường Via Diameter (đường kính Via) (vùng 2, hình 7.93): Min = Max = Pref = 1.5 mm Trong trường Via Hole Size (kích thước lỗ Via) (vùng 3, hình 7.93): Min = Max = Pref = 0.8 mm Nhấn Apply để hồn thành Hình 7.93 Thiết lập kích thước lỗ Via -166- Bước 8: Thiết lập độ rộng đường kết nối lớp phủ đồng đến chân linh kiện có Net Vào mục Design Rules > Plane > Polygon Connect Style > Polygon Connect (vùng 1, hình 7.94) Vùng 2: Kiểu kết nối: Relief Connect Vùng 3: Số mối nối: Vùng 4: Góc nối: 90 độ Vùng 5: Bề rộng : 0.5 mm Nhấn Apply để hồn thành Hình 7.94 Thiết lập đường kết nối với lớp phủ đồng Bước 9: Thiết lập điều kiện trình sản xuất Vào mục Design Rules > manufacturing (vùng 1, hình 7.95) Tích chọn vào NetAntennae cột Enabled, tất luật khác bỏ chọn (vùng 2, hình 7.95) -167- Nhấn Apply để hồn thành Hình 7.95 Khơng cho phép số luật Manufacturing thực thi Lưu ý: Nếu muốn cấm luật khơng thực thi, ta cần chọn vào thư mục mẹ luật bỏ dấu tích cột Enabled Bước 10: Thiết lập khoảng cách xếp linh kiện Vào mục Design Rules > Placement > Component Clearance > ComponentClearance (vùng 1, hình 7.96) Vùng 2: Chọn Specified Vùng 3: Khoảng cách nhỏ theo chiều ngang: 0.2 mm Vùng 4: Khoảng cách nhỏ theo chiều dọc: 0.2 mm Nhấn Apply để hồn thành -168- Hình 7.96 Thiết lập khoảng cách linh kiện Bước 11: Kiểm tra lại bảng tổng hợp luật Hình 7.97 Bảng tổng hợp luật thiết kế Bước 12: Nhấn OK để hoàn thành bước đặt luật -169- 7.2.11 Đi đường mạch 7.2.11.1 Đi đường mạch tự động Bước 1: Chọn menu Auto Route > All…(Phím tắt Alt A A) Hình 7.98 Chức đường mạch tự động Bước 2: Kiểm tra, chỉnh sửa chạy mạch Hình 7.99 Bảng thông báo trạng thái chế độ đường mạch tự động -170- 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 hồn thiện, theo dõi thơng báo panel Messages Hình 7.100 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 -171- Hình 7.101 Mạch in (PCB) mạch dao động da hài phương pháp đường mạch tự động 7.2.11.2 Đi đường mạch thủ công Bước 1: Chọn lớp Bottom Layer Cách 1: Chọn vào thẻ Bottom Layer công cụ Manage Layer Sets Hình 7.102 Chọn lớp Bottom Layer công cụ Layer Manager -172- 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 7.103 Vào chức thiết lập hệ thống Vào PCB Editor > Board Insight Display Tích chọn vào lựa chọn vùng hình 7.106 Nhấn OK để hồn thành Hình 7.104 Điều chỉnh thơng 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 -173- Bước 3: Gọi chức đường mạch thủ công Cách 1: Vào menu Place > Interactive Routing (phím tắt P T) Hình 7.105 Chức mạch thủ cơng menu Place Cách 2: Chọn vào biểu tượng Interactively Route Connections cơng cụ Writing Hình 7.106 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 7.107 Đi đường mạch theo đường nối có sẵn 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 -174- 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 Mạch sau mạch thủ cơng: Hình 7.108 Đi mạch theo phương pháp thủ cơng -175- 3.6 Bài tập ví dụ Bài 1: Vẽ mạch khuếch đại Emiter chung dùng transistor theo kiểu cầu phân áp Hình 7.109 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại EC Gợi ý: Bảng thông số linh kiện: T T Chủng loại Thư viện Tên thư viện Số hiệu Số lượng Comment Value Ghi Điện trở Miscellaneous Devices Res1 R? 100K, 1K, 270K, 2K2 100K, 1K, 270K, 2K2 Transistor NPN Miscellaneous Devices NPN Q? C1815 2SC1815 Trở thường Đổi lại thứ tự chân Tụ điện Miscellaneous Devices Cap Pol1 C? 10uF/16V 10uF/16V Tụ hóa IN, OUT Cọc đấu nguồn kiểu vặn dây Cọc đấu Miscellaneous Connectors Header P? 5A Blue Header Bảng 7.3 Bảng thông số linh kiện tập thực hành -176- TÀI LIỆU THAM KHẢO Altium Designer Help Electronics Forums, Internet… -177- ... thiết kế chân linh kiện 1.3 Altium Designer Project Project thành phần bắt buộc thiết kế Altium Designer Project liên kết tất thành phần thiết kế với nhau, bao gồm thiết kế sơ đồ nguyên lý, thiết. .. trường vẽ thiết kế nguyên lý (Schematic Editor) PCB Editor: Môi trường vẽ thiết kế mạch in -5- Hình 1.6 Mơi trường vẽ thiết kế mạch in (PCB Editor) SCH Library Editor: Môi trường vẽ thiết kế thư... 08, Winter 09, Summer10, Altium Designer 10 Giáo trình viết dựa phiên Altium Designer Winter 09 đề cập tới vấn đề: Vẽ mạch nguyên lý (Schematic Design) Vẽ mạch in (PCB Design) Vẽ thiết kế thư