Khi bạn đã hoàn thành sơđồ mạch của bạn, bạn có thể thiết kế một bản mạch in để chế tạo thiết kế của bạn. Điều này thật dễ dàng với TINA 7 và các phiên bản sau này, khi thiết kế PCB đã được tích hợp vào phần mềm.
Chúng ta sẽ học cách thiết kế PCB thông qua một số ví dụ.
Các tên file trong các ví dụ được lưu tại thư mục Examples/PCB của TINA được qui ước như sau:
origin.tsc: file mạch nguyên lý nguyên thủy.
*.tsc: file mạch nguyên lý sau khi đã thay đổi chân / cổng, đánh lại số thứ tự.
placed.tpc: file pcb với các thông số, các linh kiện được thiết lập. routed.tpc: file pcb đã được nối dây với đặc tính của lưới.
finished.tpc: file pcb đã hoàn thành.
6.2. Thiết lập và kiểm tra các tên footprint:
Để theo dõi ví dụ đầu tiên, mở file opamp2.tsc trong thư mục Examples/PCB của TINA. Sơđồ mạch sau đây sẽ xuất hiện:
Điều tối quan trọng trong thiết kế PCB là sự mô tả kích cỡ vật lý của các linh kiện trong mạch chính xác. Khi điều này được hoàn thành thì được gọi là sự vẽ chân, cho thấy hình dáng bên ngoài và các chân của từng bộ phận.
Trong TINA, chúng ta đã gán những tên footprint mặc định cho tất cả các phần được mô tả trong linh kiện thực.
Chú ý: Một số linh kiện được sử dụng trong lý thuyết (ví dụ như bộ nguồn điều chỉnh) không mô tảđược các bộ phận vật lý cho nên bạn không thểđặt nó vào trong PCB. Nếu thiết kế của bạn có những linh kiện như vậy, hãy thay thế nó bằng những linh kiện vật lý khác.
Dĩ nhiên, không có gì đảm bảo rằng những mô tả vật lý của các linh kiện mặc định là giống với những gì bạn cần cho thiết kế của bạn. Có 2 cách để kiểm soát diều này:
1) Bạn có thể sử dụng “ bộ soạn thảo footprint” của TINA mà bạn có thể gọi lên từ menu Tool. Trong hộp thoại dưới đây bạn sẽ thấy tất cả các linh kiện của TINA và tên footprint tương ứng.
Hình 6.2 – Thiết kế tên các chân linh kiện.
Nhấp chuột trái vào phần tên footprint, bạn có thể chọn những tên footprint có sẵn ở đó. Trong hộp thoại này, những linh kiện không có một sự liên kết nào với footprint sẽđược biểu hiện bằng những ký tự “ ???” màu đỏ trong phần tên footprint.
Hình 6.3 – Thay đổi chân linh kiện.
2) Một sự lựa chọn khác là bạn có thể nhấp kép chuột trái vào một bộ phận và chỉnh sửa tên footprint của nó trong hộp thoại thuộc tính của linh kiện.
Hình 6.4 – Xác nhận thuộc tính chân linh kiện.
Bạn có thể nhấp chuột trái vào nút ở dãy tên footprint và nhìn thấy hộp thoại thông tin PCB, nơi mà bạn có thể chọn lựa từ những tên có sẵn. Bạn cũng có thể nhìn thấy hình dạng 3D của các bộ phận thông qua phần hiển thị 3D của hộp thoại.
Hình 6.5 – Bảng thông tin các chân linh kiện.
Nếu bạn có thể tìm thấy tên footprint bạn cần, nhấp chuột trái vào nó và bấm OK, bạn sẽ trở về hộp thoại thuộc tính linh kiện với tên footprint mà bạn đã chọn trong dãy tên footprint. Để xác nhận thay đổi, bấm OK trong hộp thoại thuộc tính linh kiện.
Nếu bạn không tìm thấy tên footprint mà bạn cần, bạn có thể thêm vào một footprint mới bằng cách sử dụng nút Add trong hộp thoại thông tin PCB. Bạn có thể bấm vào nút Help để biết thêm thông tin.
Khi mọi thứ đã OK, bạn có thể kiểm tra lần cuối bằng cách bấm vào nút xem 2D/3D . Hình dạng 3D của các linh kiện này mà sự mô tả vật lý đã được thêm vào sẽ hiện ra.
Hình 6.6 – Chuyển sơđồ nguyên lý sang dạng 3D.
6.3. Chuyển sơđồ nguyên lý sang mạch in:
Khi các linh kiện đã thỏa mãn sự liên kết vật lý, chúng ta có thể tiến đến thiết kế PCB layout. Để làm điều này, bấm vào nút trên thanh công cụ của TINA hoặc chọn lệnh “ PCB Design” trên menu Tool. Thiết lập các thông số trong hộp thoại như hình dưới:
Chọn “Start new project”, “Autoplacement” và “Use board template”. Bấm nút Browse, tìm và chọn file biểu mẫu 2layer_A.tpt trong mục Template của TINA. Những thiết lập này sẽ phù hợp với PCB hai mặt.
Nếu bạn sử dụng biểu mẫu, bạn nên chú ý mức độ phức tạp của bản mạch. Có ba mức độ kỹ thuật của bản mạch được định nghĩa bởi loại IPC- 2221 tiêu chuẩn.
Mức độ A: Thiết kế thông thường
Mức độ B: Thiết kế có độ phức tạp vừa phải Mức độ C: Thiết kế có dộ phức tạp cao
Các file biểu mẫu chỉ rõ số lớp và thuộc tính của chúng: nhấn cỡ lưới của hệ thống, thiết lập tự động nối dây, độ rộng của khoảng trống và độ rộng của đường dây. Thiết kế PCB bao gồm các biểu mẫu sau:
Bạn có thể chọn biểu mẫu PCB dựa vào mức độ kỹ thuật, mật độ và độ cao thấp của gói.
Cuối cùng, bạn có thểđiều chỉnh nhấn cỡ của bản mạch PCB theo inch hay mm tùy thuộc vào sự thiết lập đơn vị đo trong hộp thoại View / Options của TINA.
Khi mọi thứđã được thiết lập thích hợp, bấm nút OK và bản phác thảo PCB layout sẽ xuất hiện với tất cả các linh kiện đã được tự động sắp đặt trong bản mạch PCB:
Hình 6.8 – Sơđồ nguyên lý được chuyển trực tiếp sang mạch in.
Bây giờ, nhấp chuột trái và rê các bộ phận đến những vị trí mới như hình vẽ dưới đây (tìm file opamp2placed.tpc để kiểm tra thành quả của bạn).
Bấm F4 để gọi bộ soạn thảo lưới và điều chỉnh độ rộng của lưới. Đầu tiên, bấm vào “Modify all” và nhập vào 12.5 trong mục “Track width”. Sau đó, chọn các lưới nguồn ( Ground, VCC, -VCC) và chỉnh độ rộng của chúng là 25mm
Hình 6.10 – Chỉnh sửa thông số các linh kiện trên mạch in.
Bấm F5 hoặc chọn lệnh “Autoroute board” trong menu Tools để tự động nối dây. Màn hình dưới đây sẽ xuất hiện:
Hình 6.11 – Tựđông nối dây trên mạch in.
Để kiểm tra việc tự động nối dây có chính xác không, bấm F7 hoặc chọn DRC ( Design Rule Check) từ menu Tools. Thông báo sau đây sẽ xuất hiện:
Hình 6.12 – Kiểm tra lỗi thành công.
Để hoàn thành mẫu thiết kế đơn giản đầu tiên của chúng ta, chúng ta hãy thêm chú thích vào lớp silkscreen / assembly. Để làm điều này, bấm nút T trên thanh công cụ, thông báo sau đây sẽ xuất hiện:
Hình 6.13 – Thêm chú thích.
Nhập chú thích vào phần trống phía trên và bấm nút OK. Chú thích sẽ được đính kèm con trỏ. Di chuyển nó đến nơi được chỉ trong hình dưới đây và ấn chuột trái.
Cuối cùng, bạn có thể kiểm tra thiết kế của bạn trong môi trường 3D hoàn toàn. Để thực hiện điều này, bấm F3 hoặc chọn 3D View trong menu View, cửa sổ sau đây sẽ xuất hiện:
Hình 6.15 – Mạch in hoàn chỉnh được thể hiện dưới dạng 3D.
Bạn có thể xoay mô hình 3D và phóng to, hoặc thu nhỏ với các mũi tên điều khiển ở phía dưới. Bạn có thể hiển thị hoặc ẩn chúng bằng hộp kiểm “ Use control arrows” trong menu Options.
Bạn cũng có thể xoay mô hinh 3D bằng cách nhấp chuột trái vào bất cứ điểm nào, giữ phím trái chuột và di chuyển con chuột. bạn cũng có thể di chuyển góc nhìn tới hoặc lui để thấy toàn bộ thiết kế hay chỉ một phần của nó. Để di chuyển góc nhìn, giữ phím phải chuột và di chuyển con chuột.
Sau đó, bạn có thể in thiết kế của bạn hoặc tạo một file Gerber. Để in, sử dụng chức năng Print trong menu File.
Chương 7: KHỞI TẠO NHỮNG KÝ HIỆU NGUYÊN LÝ VÀ CÁC FOOTPRINT RIÊNG CỦA BẠN
7.1. Bộ soạn thảo ký hiệu nguyên lý:
Bằng cách sử dụng bộ soạn thảo ký hiệu nguyên lý của TINA, bạn có thể tạo ra các ký hiệu nguyên lý mà bạn có thể thêm vào các linh kiện mạch điện của bạn trong TINA.
Để khởi tạo một ký hiệu mới, bạn phải biểu diễn các đoạn thẳng, hình chữ nhật, hình cung, và text với bất cứ phông chữ nào, mô tả độ rộng của dây, màu sắc, màu sắc của vùng phủ. Sau khi vẽ các ký hiệu, bạn có thể thêm và xác lập các liên kết với nó.
Để làm quen với các đặc điểm của bộ soạn thảo này, đọc trong danh sách các ký hiệu có sẵn. Trong thư mục TINA Pro, khởi động Schematic Symbol Editor bằng cách nhấp chuột trái vào biểu tượng của nó, sau đó chọn File | Open và nhấp chuột trái kép vào file devices.ddb. Phía bên phải của cửa sổ soạn thảo, danh sách của các ký hiệu nguyên lý hện có sẽ xuất hiện.
Ký hiệu đầu tiên trong danh sách ( Ampe kế) sẽ xuất hiện trong cửa sổ soạn thảo. Dùng chức năng Dir ở cuối màn hình, nó sẽ cung cấp các hình ảnh khác nhau của các ký hiệu ở mỗi góc độ bằng cách thiết kế chúng riêng lẻ. Bây giờ nhấp chuột trái vào ký hiệu NAND phía bên phải màn hình và bấm nút . Ký hiệu cổng NAND sẽ xuất hiện trên cửa sổ soạn thảo. Với chức năng Standard: xem tiêu chuẩn Mỹ và Châu Âu của hình ảnh linh kiện. Bạn có thể thiết kế các phiên bản ký hiệu với mỗi loại tiêu chuẩn nếu cần thiết. Nếu các ký hiệu là giống nhau với cả hai tiêu chuẩn, bạn chỉ cần thiết kế một phiên bản.
Bây giờ, chúng ta hãy tạo ra một ký hiệu cho mạch cộng.
Đầu tiên, xóa sạch cửa sổ soạn thảo với nút hoặc chọn các ký hiệu đang có trên cửa sổ soạn thảo và bấm phím Del. Bây giờ, vẽ một hình chữ nhật làm thân của linh kiện. Đầu tiên, bấm nút , sau đó nhấp chuột trái vào bất kỳ vị trí nào trên vùng vẽ, giữ phím trái và di chuyển chuột đến khi hình chữ nhật có nhấn thước phù hợp.
Tô màu cho hình chữ nhật bằng cách bấm phím phải chuột vào bảng màu ở góc trái, phía dưới màn hình. Chú ý rằng, việc bấm chuột trái sẽ làm thay đổi màu của cạnh hình chữ nhật.
Bây giờ, chúng ta thêm vào các điện cực. Chọn loại điện cực mong muốn từ thanh công cụ Terminal ở góc trái phía trên cửa sổ và di chuyển con trỏ vào trong hình chữ nhật bạn vừa vẽ. Định vị nó bằng cách sử dụng chuột, bấm phím + hoặc – để xoay và bấm chuột trái để cố định nó. Hãy chắc chắn rằng dấu x màu đỏ, cho biết điểm cuối của chân phải nằm ngoài thân. Tiếp tục cho đến khi tất cả các điện cực đã đúng vị trí.
Sau khi bạn đã định vị hết các điện cực, bạn có thể kiểm tra thuộc tính của chúng bằng cách bấm kép chuột trái vào chúng.
Bạn có thể gán tên cho các điện cực như hình vẽ.
Tiếp theo, thêm vao một ký hiệu tổng lớn. Bấm chuột trái vào nút trên thanh công cụ, gõ S vào cửa sổ và chọn phông chữ. Để lấy ký hiệu tổng Hy Lạp, chọn phông Symbol.
Bấm nút , đặt tên ký hiệu là Full Adder và bấm OK.
Cuối cùng, sao chép ký hiệu mới vào thư viện ký hiệu với nút và sử dụng lệnh File | Save để lưu file devices.ddb đã được mở rộng vào thư mục chính của TINA.
7.2. Thuật sĩ IC trong bộ soạn thảo ký hiệu nguyên lý:
Khi bạn cần tạo mô hình IC với nhiều chân, thuật sĩ IC có thể hỗ trợ bạn. Thuật sĩ IC có thể được nhấn hoạt từ menu Draw bằng cách sử dụng lệnh IC Wizard. Hộp thoại sau đây sẽ xuất hiện:
Hình 7.2 – Hộp thoại IC Winzard.
Hộp thoại cung cấp hai tùy chọn.
Generic, nếu bạn chọn tùy chọn này, thuật sĩ sẽ tạo ra một IC hình chữ nhật với loại chân DIP. Tổng số chân phải được xác định. Ví dụ, nếu bạn gõ 14 vào ô trống, bạn sẽ có được một mô hình IC như sau:
Vendor specified pin list, trong trường hợp này thuật sĩ sẽ tạo ra một mô hình dựa vào một file nơi mà mỗi câu lệnh định nghĩa một đầu chân là Số thứ tự của chân, tên, loại điện cực được ngăn cách bằng các dấu phẩy.
Ví dụ: 1,RA2,INPUT 2,RA3,INPUT 3,RA4/T0CKI,INPUT 4,MCLR,INPUT 5,VSS,POWER …
Các loại điện cực có thể là INPUT, OUTPUT, INOUT, BUFFER và POWER. Ví dụ, nếu bạn đọc trong file PIC16F84A.CSV từ thư mục EXAMPLES\PCB của TINA, thuật sĩ sẽ tạo ra một IC như sau:
Hình 7.4 – Một IC được ICWinzard tạo ra .
Khi đã hoàn thành với thuật sĩ, mô hình có thể được biên tập nhiều hơn với các công cụđã được giới thiệu.
7.3. Bộ soạn thảo footprint:
Sử dụng bộ soạn thảo footprint, bạn có thể tọa ra các ký hiệu footprint mới mà bạn có thể thêm vào thư viện footprint. Bạn có thể nhấn hoạt bộ soạn thảo footprint từ menu Tools của TINA PCB Designer bằng cách bấm chuột trái vào lệnh Footprint Editor.
Nếu bạn muốn tạo một footprint mới, bạn có thể xây dựng nó bằng cách sắp đặt các thành phần đơn giản khác nhau, bao gồm đoạn thẳng, hình chữ nhật, hình cung, đoạn text và miếng đệm. chúng ta sẽ tạo ra một footprint điện trởđơn giản đã có trong thư viện.
Đầu tiên, xóa sạch cửa sổ soạn thảo bằng cách chọn lệnh New Footprint từ menu footprint. Sau đó thiết lập vị trí của gốc tọa độ bằng cách bấm kép chuột trái vào ký hiệu chữ thập có hai mũi tên nhỏ. Nhập 1300 vào mục X, 1100 vào mục Y. Đánh dấu kiểm vào ô Use Relative Coordinate, và bấm OK.
Hình 7.5 – Bộ soạn thảo Footprint.
Bây giờ, chọn ký hiệu hình chữ nhật trên thanh công cụ và vẽ một hình chữ nhật quanh gốc tọa độ. Để làm điều này, bấm và giữ chuột trái tại một góc và rê con trỏ đến góc bên kia. Thả nút trái chuột. nếu bạn tạo một
footprint, bạn phải rất cẩn thận với nhấn thước của nó. Bạn phải xác định chính xác nhấn thước dựa vào data sheet của nhà sản xuất, đặc biệt với những miếng đệm, nếu không, nó sẽ không trùng khít với bo mạch. Để thiết lập mô hình một cách chính xác, bạn nên sử dụng hệ tọa độ hơn là vẽ bằng chuột.
Để thiết lập nhấn cỡ hình chữ nhật vừa mới tạo bằng hệ tọa độ. Di chuyển chuột đến cạnh của nó và khi con trỏ chuyển thành hình bàn tay, nhấp kép chuột trái. Hộp thoại thuộc tính hình chữ nhật sẽ xuất hiện.
Hình 7.6 – Hộp thoại thuộc tính hình chữ nhật.
Bây giờ, nhập 0, 0 vào hai mục Center X và Center Y; 840, 300 vào mục Width và Height; và 5 vào mục Line Width.
Trong hộp thoại thuộc tính hình chữ nhật, bạn cũng có thể thay đổi thiết lập lớp. Mặc định, mô hình hình chữ nhật sẽ có các lớp Silkscreen Top và Assembly Drawing Top.
Bấm vào mũi tên chỉ xuống để gọi cấu hình các lớp. Các lớp có thể được bật, tắt bằng cách nhấp kép chuột trái vào ô vuông màu bên cạnh tên lớp. Trong ví dụ của chúng ta, cấu hình các lớp mặc định là tốt, vì vậy, không thay đổi chúng. Đóng hộp thoại thuộc tính bằng cách bấm OK.
Hình 7.6 – Hình chữ nhật được tạo ra.
Bây giờ thêm hai đoạn thẳng vào footprint của chúng ta. Chọn ký hiệu đoạn thẳng và vẽ hai đoạn thẳng nằm ngang gần với hình chữ nhật ở cả hai phía. Bấm kép chuột trái vào các đoạn thẳng và nhập vào các thông số sau:
Đoạn 1: Point1 X: -460; Point1 Y: 0; Point2 X: -420; Point2 Y: 0 và Line width: 5
Đoạn 2: Point1 X: 420; Point1 Y: 0; Point2 X: 460; Point2 Y: 0 và Line width: 5
Cuối cùng, thêm hai miếng đệm vào ký hiệu fooprint. Chọn ký hiệu