Thông thường để thiết kế mạch in bằng cách chuyển tự động từ sơ đồ nguyên lý gồm các bước sau:
Bước 1: Vẽ sơ đồ nguyên lý và kiểm tra lỗi sơ đồ.
Bước 2: Chọn chân cắm hoặc dán cho các linh kiện, nếu không có chân cắm, dán phù hợp ta phải tự tạo chân cắm, dán.
Bước 3: Từ sơ đồ nguyên lý ‘Update PCB *.PcbDoc’để liên kết giữa sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in.
Bước 4: Sắp xếp chân cắm, dán. Bước 5: Chọn số lớp mạch in
Bước 6: Thiết lập các thông số: Độ rộng đường mạch, khoảng cách giữa các đường…
Bước 7: Vẽ đường bao mạch in.
Bước 8: Chạy mạch: Chạy tự động hoặc bằng tay.
Bước 9: Hiệu chỉnh và kiểm tra lỗi: Hiệu chỉnh đường đi của mạch in, độ rộng đường mạch, xử lý Via…và kiểm tra lỗi.
Các Thao Tác Cơ Bản Trước Khi Update PCB *.PcbDoc Tìm hiểu một số ký hiệu đối tượng dùng trong mạch in thực tế: Tìm hiểu một số ký hiệu đối tượng dùng trong mạch in thực tế:
• Via (Lỗ xuyên mặt): Đối tượng dùng để thiết lập kết nối giữa hai signal Layer trong bản mạch PCB.Via có thể là Multi-Layer (xuất phát từ Top Layer đến Bottom Layer xuyên qua tất cả các lớp giữa), hoặc có thể bị giới hạn giữa hai signal Layer bất kỳ gọi là Blink hay Buried Via. Blink Via kết nối từ bề mặt đến một Internal Layer bất kỳ, còn Buried Via kết nối hai Internal Layer với nhau. Via sử dụng màu sắc của Layer để chỉ ra những Layer nào được kết nối.
• Pad (Lỗ đồng): Đối tượng dùng để tạo điểm kết nối giữa chân thiết bị với Routing trên mạch in. Pad thông thường được dùng trong PCB Editor để định nghĩa Footprint của thiết bị. Pad có thể là Multi-Layer (có mặt trên tất cả các signal hoặc Plane Layer, có hình dạng đặc biệt và đòi hỏi có lỗ khoan để kết nối nhiều Layer), có thể chỉ trên 1 Layer, và cũng có khả năng kết nối tới 1 nét.
• Track (Dây đồng): Là một đường thẳng đặc với độ rộng đã định nghĩa trước hay là vùng đồng chừa ra khi phủ xanh để đặt chân linh kiện vào và có thể hàn bằng kim loại. Track được đặt trên các Layer để thiết lập một mối quan hệ kết nối về điện giữa các chân thiết bị. Ngoài ra, Track còn được dùng cho các mục đích khác nhau: Tạo các đường Board Outline, Component Outline, cách ly đường biên…
• Routting Board: Routing là một tiến trình đặt các Track và các Via trên mạch in để kết nối các thiết bị.
• Polygon (plane): Là vùng đồng liên tục trên Board giới hạn bởi biên của Board và chìa ra các đường dẫn điện, Pad…
• Panel: Là một Board lớn chứa nhiều mạch PCB trên đó và có thể bẻ rời các PCB dễ dàng nhờ vào các Mouse Bites ở trên.
• Top Layer: Lớp đường mạch ở mặt trên.
• Bottom Layer: Lớp đường mạch ở mặt dưới.
• Top Overlay: Hiện thị thông tin (ký hiệu, số, chữ…) linh kiện ở mặt trên.
• Bottom Layer: Hiện thị thông tin (ký hiệu, số, chữ…) linh kiện ở mặt dưới.
• Top Paste: Được tạo ra bởi các chân của linh kiện dán ở mặt trên. Đây là lớp mỏng kem chì được phủ lên các Pad hàn nhờ vào Stencil.
• Bottom Layer Paste: Được tạo ra bởi các chân của linh kiện dán ở mặt dưới.
• Top Solder (Solder Mask ở mặt trên): Lớp phủ sơn mặt nạ hàn để bảo
vệ mạch.
• Bottom Layer (Solder Mask ở mặt dưới): Lớp phủ sơn mặt nạ hàn để
bảo vệ mạch hay còn gọi là lớp bảo vệ đường đồng tránh bị hư hỏng và cách ly chạm mạch. Thường có màu xanh lá, có tên gọi khác là “resist”.
• Keep Out Layout: Đường giới hạn Board, Board được cắt theo những đường vẽ trên lớp này.
Thiết lập đơn vị đo (Phím tắt D+O) Thiết lập đơn vị đo giúp cho người thiết kế quản lý được kích thước của các nets trong Board mạch cũng như kích thước của Board Outline. Đơn vị được thiết lập sẽ là đơn vị được dùng để thiết đặt các tham số như độ rộng đường mạch, khoảng cách giữa các đường mạch, đo kích thước mạch… Cách làm như sau:
Vào Design−Board Options…ta sẽ
thấy hộp thoại như hình bên xuất hiện. Có 2 hệ đơn vị đo :
• Do quá khứ, phần lớn các thiết bị điện tử được chế tạo với khoảng cách giữa các chân đo theo tiêu chuẩn (Imperial).
• Trong thiết kế PCB sử dụng đơn vị “mil” hay “mm” 1mil = 1/1000inch = 0.0254mm
• Sử dụng mil cho các Track, Pad, các khoảng cách và các mắt lưới, hầu hết có trong các yêu cầu “sắp xếp và thiết kế” cơ bản.
Hệ mét: (mm)
• Sử dụng mm cho các yêu cầu “cơ khí và sản xuất” như kích thước lỗ và kích thước bản mạch theo tiêu chuẩn (Metric).
• Chuyển đổi đơn vị chuẩn sang đơn vị hệ mét: 1Imperial(mil) = 1/1000inch = 0.0254mm
1inch = 2.54cm
1Metric(mm) = 39.37mil
Ô lưới Grid: (Phím tắt G)
Hiện các vạch lưới trên bản vẽ, hiện các điểm bắt thiết bị khi nối vào nhau.
Tạo Grid căn chỉnh sẽ giữ cho các linh kiện ngăn nắp và cân đối, đem lại sự thẩm mỹ cao, giúp cho các công việc: chỉnh sửa, kéo thả, di chuyển và căn lề các dây, các linh kiện và các khối linh kiện trở nên dễ dàng hơn khi kích thước và độ phức tạp của việc đi dây tăng.
Các loại Grid trong chương trình thiết kế PCB:
• Grid căn chỉnh, giống như con trỏ của bạn, các linh kiện và các dây sẽ “căn chỉnh” trên các vị trí Grid cố định
• Grid “nhìn thấy được”, là một Grid tùy chọn trên màn hình theo chức năng của khối hoặc các đường net, hoặc các điểm. Nó hiện thị như một phông nền phía sau bản thiết kế và hộ trợ việc sắp đặt các linh kiện và các dây.
• Grid “điện”, không nhìn thấy, nhưng nó giúp cho con trỏ căn chỉnh vào chính giữa của các tiếp xúc điện như các dây và các lỗ, khi đặt con trỏ đủ gần. Nó cực kỳ hữu ích cho việc đi dây, hiệu chỉnh và di chuyển các đối tượng thực hiện bằng tay.
• Grid “linh kiện”, làm việc giống như Grid căn chỉnh, nhưng chỉ dành cho việc di chuyển linh kiện. Grid này cho phép căn chỉnh linh kiện trên một grid khác. Nó là bội số của grid căn chỉnh mà bạn sử dụng.
Để thuận lợi cho việc sắp xếp và di chuyển linh kiện ta nên đặt ô lưới cho Board, Click vào Snap góc dưới màn hình xuất hiện hộp thoại cho phép bạn thiết đặt các Visibale Gird.
Ngoài ra, sử dụng Gird mặc định giúp ta có thể tùy chỉnh vị trí của đối tượng như ý muốn. Dễ thấy nếu lấy 100mil hoặc 1mm làm chuẩn các kích thước lưới khác là bội hoặc ước của (100mil=2.54mm) hoặc 1mm như 50mil hay 25mil, 0,5mm, 0.25mm…
Đo kích thước Board mạch
Mục đích đo kích thước Board mạch là để người thiết kế biết được Board mạch mình thiết kế có kích thước thật bao nhiêu, để từ đó có những điều chỉnh hợp lý trong việc sắp xếp các linh kiện trong đường bao cho phù hợp với Board mạch in mà mình đang có.
Để đo kích thước mạch ta vào Place−Dimensionxuất hiện hộp thoại cho phép bạn lựa chọn các kiểu đo như đo góc, đo 2 điểm bất kỳ…Ấn Tab hoặc Click vào độ dài để thiết lập.
Sử dụng công cụ Measura Distance hiện thị thông tin khoảng cách đo hai điểm bất kỳ. Sau khi chọn con trỏ chuyển thành hình chữ nhật, Click chọn 2 điểm đo bất kỳ, hiện ra hộp thoại thông báo độ dài trục đo (X,Y).
Chọn lớp vẽ mạch in (Phím tắt D+R).
Để chọn lớp vẽ, ta chọn Design−Rules…hoặc Click chuột phải vào trang thiết kế chọn Design−Rules… xuất hiên hộp thoại PCB Rules And Constraints Editor.
Nhấp RoutingLayers để chọn lớp vẽ, ví dụ muốn chọn lớp BOTTOM, một khung thoại hiện ra kế bên, click Allow Routing để bật/tắt lớp vẽ, click Ok để đồng ý.
Thiết lập khoảng cách giữa các đường mạch (Phím tắt D+R)
Để thiết lập những luật về khoảng cách cho các (Tracksvia,Pads), ta chọn Clearance từ Design−Rules… một Pop-up Menu hiện ra bên phải, ở đây ta có thể điều chỉnh các thông số cho phù hợp với khoảng cách giữa các dây và khoảng cách từ dây tới chân linh kiện. Khoảng cách nhỏ nhất là “15mil” cho các thiết kế hole cơ bản, với “10mil” hoặc “8mil” được sử dụng cho các sắp đặt có nhiều linh kiện dán. Giả sử ta có một mạch điện đơn giản, và ta muốn Net
(CLK1) có khoảng cách đến Pads= 15mil, Click chuột phải vào Clearance chọn New Rules một thư mục Clearance_1 hiện ra thiết lập như sau:
Name(tùy ý): Clearance_ CLK1
Where the First Object Match chọn Net(CLK1), khung truy vấn bên phải sẽ hiện InNet (CLK1). Trong khung dưới, chỉnh lại kích cỡ Min và Max của Track (CLK1) đều bằng 15mil. Sử dụng Ctrl+Q để chuyển đổi đơn vị nếu cần.
Với các điện thế khác nhau thì khoảng cách này cũng thay đổi bạn cần tham khảo các tiêu chuẩn sản xuất có liên quan.