Bài giảng Thực hiện mạch in

Nội dung text: Bài giảng Thực hiện mạch in

1. Thực hiện mạch in
2. Mục đích • Đưa mạch nguyên lý thành sản phẩm thực tế • Chuyển từ mạch lý thuyết thành dạng có thể sử dụng cho việc sản xuất mạch thật – Sản xuất bằng tay – Dùng các hệ thống máy CNC, máy làm mạch • Phần mềm : Protel, OrCard, Traxmaker,
3. Phần mềm thiết kế mạch in Protel • Là sản phẩm của hãng Altium • Là bộ sản phẩm hoàn chỉnh đóng gói bao gồm phần mềm thiết kế VHDL, phần mềm thiết kế SCH, phần mềm mô phỏng, phần mềm thiết kế mạch in, phần mềm chuyển đối CAD/CAM • Các phiên bản: Protel Autotrax trong Dos, Protel 32 trong Window31, Protel 98, Protel 99Se, Protel DXP, hiện nay Protel 2004,
4. Protel 99se • Protel 99 SE đưa ra khái niệm file cơ sở dữ liệu thiết kế, truy suất trong cửa sổ Design Explore trong đó lưu trữ toàn bộ các file liên quan đến vấn đề thiết kế và đưa ra sản phẩm, đóng gói hoàn toàn quy trình sản xuất mạch in. Làm cho việc quản lí file thuận tiện dễ dàng và có hệ thống • Có nhiều tính năng mạng, cơ chế đi dây tự động thông minh, cơ chế đi linh kiện tự động, khả năng mô phỏng rất mạnh • Khả năng tương tác với các phần mềm thiết kế khác Autocard , Orcad • Khá phức tạp và khó dùng nhưng có các công cụ rất mạnh
5. Cài đặt • Yêu cầu phần cứng tối thiểu – Hệ điều hành Window9x – Vi xử lí Pentium – 32M Ram – Màn hình SVGA, 16 màu – 200 M ổ cứng • Cài đặt (Thao tác cài đặt trong file Password99se.txt) – Chạy protel99se_full_trial_version_zip. exe, nhập mã số cài đặt – Chạyl protel99se SP6. exe – Run SP6 Crack, chương trình yêu cầu chuyển đến thư mục cài đặt co chưa Protel99se.exe, và advsch.dll, advpcb.dll File protel99se.exe nằm ở thư mục gốc, còn các file DLL *.dll nằm trong thư mục con system/*.dll – Má số cài đặt 81C4dD45rC8218370hj5qCa1024259D004C330E4A
6. Tạo file file cơ sở dữ liệu thiết kế • Chọn File>>Newdesign. Hiiển thị hộp thoại New Design Database • Chọn Design Storage Type (Dạng thức lưu trữ) – MS Access Database: toàn bộ dữ liệu chứa trong 1 file Access – Window File System: dữ liệu được lưu trữ trực tiếp lên ổ trong thư mục chỉ ở cuối hộp thoại – Phương thức lưu trữ không ảnh hưởng đến cách truy xuất và làm việc với Design Explore • Nhập tên file cơ sở dữ liệu
7. Các thao tác với file cơ sở dữ liệu • Mở file: File>>Open file cơ sở dữ liệu có đuôi là .ddb. Sau khi mở file bạn mới có thể thao tác với các file trong cơ sở dữ liệu • Đóng file : File >> CloseDesign • Muốn đưa file thiết kế ngoài vào cơ sở dữ liệu có 2 cách 1. Vào File>>Import 2. Kéo từ Window File Explore thả vào trong file cơ sở dữ liệu đang mở trong Design Explore • Muốn đưa 1 file từ trong cơ sở dữ liệu ra ngoài – Chọn file trong cơ sở – Chọn File->Export (hoặc bầm chuột phải , chọn Export)
8. Thao tác với file cơ sở dữ liệu (tiếp) • Tạo file dữ liệu mới trong cơ sở – Chuyển đến thư mực trong Design Explore nơi lưu trữ file mới – File >> New (hoặc bấm chuột phải , chọn New) – Chọn dạng file tài liệu muốn tạo ra: SCH: File nguyên lý, PCB File mạch in,
9. Mạch nguyên lý trong Protel • Các sơ đồ nguyên lí được lưu trong các File SCH trong file cơ sở dữ liệu • Các file SCH trong cùng cơ sở có thể được liên kết với nhau sử dụng trong thiết kế các hệ thống lớn • Protel cung cấp công cụ mô phỏng rất mạnh tuy nhiên đòi hỏi phải nắm vững về nguyên lý mô phỏng, hỗ trợ cho ngôn ngữ mô phỏng PSpice • Hệ thống thư viện thiết bị phong phú, có khả năng soạn thảo thư viện thiết bị • Công cụ chuyển đổi tương tác SCH – PCB
10. Thao tác với SCH • Để thao tác với SCH trước tiên ta phải mở file SCH • Thư viện thiết bj SCH – Các thiết bị được đặt trong các thư viện – Thư viện đặt tên theo các hãng sản xuất chíp và được phân loại theo chức năng thiết bị
11. Truy xuất thư viện và lấy thiết bị • Lấy thiết bị – Nhấn chuột trái lên tab Browse SCH – Chọn trong tab đầu tiên Libraries – Tab thứ 2 chứa danh sách các nhóm phân loại linh kiện có trong các thư viện được lựa chọn. Chọn tab thứ 2 theo tên hãng sản xuất và theo chức năng linh kiện. – Tab thứ 3 chứa các linh kiện trong nhóm chức năng. Chọn tab thứ 3 theo tên linh kiện – Nháy kép lên linh kiện trong tab thứ 3 để lấy linh kiện đưa vào mạch điện – Bấm chuột phải để đặt linh kiện – Nhấn ESC để kết thúc đặt linh kiện
12. Thao tác với thư viện thiết bị • Hai thư viện cơ bản chứa hầu hết các thiết bị cần thiết: Miscellaneous Device.lib và Protel Dos Schematic.lib – Miscellaneous Device.lib chứa các thiết bị tương tự cơ bản – Protel Dos Schematic.lib chứa các thiết bị số cơ bản • Thao tác Add/Remove – Nhấn Add/Remove, hộp thoại Change Libraries List xuất hiện – Thêm thư viện • Chọn Thư viện cần thêm, nhấn Add , hoặc nhấn kép lên thư viện trong cửa sổ trên của hộp thoại Change Libraries List • Thư viện được chọn sẽ được đưa thêm vào danh sách Selected File – Bỏ thư viện • Chọn Thư viện bỏ trong Selected Files nhấn Remove, hoặc Nhấn kép lên thư viện • Tên thư viện sẽ được xoá khỏi danh sách Selected Files – Nhấn OK để kết thúc thao tác
13. Một số thuật ngữ • Wire : dây nối • Bus : biểu diễn cho một nhóm các tín hiệu tương đồng • Entry Bus: đầu nối giữa Wire và Bus • Pin : chân các thiết bị • Netlist: các dây dẫn điện, điểm nối nhau thuộc cùng 1 netlist • Net label: tên của NetList • Port: đầu nối giữa các bản mạch in có điểm chung trong cùng Project
14. Các cách đấu nối thiết bị • Kết nối vật lý: – Kết nối vật lí hình thành khi 2 đối tượng điện tử có “hot spots” tiếp xúc. Khi sử dụng công cụ đấu dây thì khi chuột tiếp xúc với Hos sport thì sẽ xuất hiện một châấ đen có kích thước lớn. Các trường hợp kết nối • Wire to Wire: các đường dây có đầu cuối tiếp xúc, đường dây băt chéo chỉ nối nhau nếu tại điểm bắt chéo có điểm nối junction (điểm màu đỏ) • Wire to Bus: dây chỉ có thể nối Bus thông qua Bus Entry có một đầu tiếp xúc đầu cuối dây, 1 đầu tiếp xúc với Bus • Wire to Pin: dây nối pin nếu đầu cuối dây dẫn tiếp xúc với pin, nếu không có điểm nối junction thì dù dây có đi qua chân thiêt bị thì cung không có liên kế • Wire to Port: một dây nối có đầu cuối tiếp xúc đầu cuối Port thì sẽ kết nối Port
15. Các cách đấu nối thiết bị (tiếp) • NetLlabel to Wire: Net Label kết hợp với dây để tạo nên net, để 2 đối tượng này liên kết, net label cần được đặt trên cùng điểm lưới (theo hướng thẳng hoặc ngang) và chỉ liên kết với đường ngang và thẳng đứng • Net Label to Bus: kiên kết giữa Bus và NetLabel hình thành khi ta đặt NetLabel lên Bus, đặc điểm của Netlabel là chứa tất cả các tín hiệu trên Bus • Pin to Pin : 2 đầu Pin tiếp xúc nhau nối nhau • Pin to Object: nếu đầu chân linh kiện tiếp xúc với Pin, Wire, Net Label, Port thì nối với đối tượng tương ứng – Kết nối Logic : là kết nối dựa trên liên kết giữa các điểm có cùng Net Label. Kết nối logic không cần có sự tiếp xúc vật lý mà dựa trên sự phù hợp về tên
16. Port Junction Bus Wire Port Wire to Wire Wire to Bus Wire to Pin Noi Bus Entry Wire 1 R?A 16 RESPACK1 Noi Khong noi Khong noi 1 R?A 16 RESPACK1 Net to Wire Pin to Object Wire to Port A1 Y? Port A3 B1 CRYSTAL Bus to Port Net to Bus Y? C? A[3 4] A[0 5] CAP A[3 4] Pin to Pin CRYSTAL
17. Thay đổi vùng nhìn làm việc • Thao tác trên Menu: Chọn View – Fit Document: Quan sát toàn bộ tài liêuk – Fit All Objects: vùng nhìn vừa đủ để chứa toàn bộ các đối tượng có trong tài liệu – Area: vùng nhìn được xác định bằng cách kéo chuột trên khung làm việc – Around Point: vùng nhìn xác định bằng cách kéo chuột với điểm đầu bấm chuột được chọn làm tâm • Các phím nóng: – PageUp phóng to – PageDown thu nhỏ – Home : vùng làm việc sẽ có tâm tại vị trí chuột – End: Làm tươi lại màn hình Phóng to hay thu nhỏ được thực hiện mà vẫn duy trì vị trí con trỏ chuột trên khung làm việc
18. Tìm kiếm đổi tượng trong SCH • Khi có nhiều mạch điện đặt trong nhiều file, hay mạch điện phức tạp thì việc xác định vj trí các linh kiện trở nên khó khăn. Để đơn giản hoá thao tác: – Chọn Browse mode là Primitive – Khi đó bạn có thể tìm kiếm dựa trên các đặc tính thiết bị và số hiệu – Ở cuối Browse có 3 nút bấm Text, Jump, Edit • Bấm Jump để di chuyển đến đối tượng được chọn, đối tượng sẽ được đặt ở trung tâm cửa sổ • Nhấn Text để di chuyển đến đổi tượng và sẽ xuất hiện hộp thoại soạn thảo Text nếu đối tượng có trường Text • Nhấn Edit để di chuyển đến và và xuất hiện hộp thoại đặc tính đối tượng cho phép bạn thay đổi bất cứ đặc tính nào của thiết bị
19. Thao tác đi dây • Để nối dây trong cửa sổ hiện hành – Thay đổi góc nhìn (nhấn PageUp, PageDown đến khi bạn nhìn thấy lưới rõ ràng) – Chọn Place>>Wire ( Phím nóng : P:W, hoặc nhấn lên nút Wire trên Wiring Toolbar) – Nhấn Trái chuột (hay Enter) để xác định điểm đầu nối dây. Khi bạn di chuyển chột vị trí chuột thay đổi theo lưới, con trỏ di chuyển đến điểm lưới kế. Để thay đổi kích thước lưới chọn Design>> Option để thay đổi – Kéo đoạn dây theo hướng bất kì, nhấn chuột trái (hay Enter) để lấy điểm kết thúc đoạn đầu tiên của dây) – Tiếp tục di chuyển chuột để tạo đoạn dây mới. Nhấn chuột trái hay Enter để xác định đoạn thứ 2, tiếp tục đến khi kết thúc – Nhấn chuột phải để kết thúc
20. Mode đi dây tự động và bằng tay • Nhấn nhím SPACEBAR khi bạn đang đi đay hoặc BUS để chuyển đổi Mode đi dây – Mode đi dây theo bất cứ góc nào: Cho phép đi dây theo mọi góc – Mode vuông góc: dây nối sẽ chỉ theo đường thẳng hay nằm ngăng – Mode 45/90: giới hạn đi dây theo các góc 0,45,90,135,180,225,315 – Mode đi dây tự động: trong mode này dây được nối tự động theo các đường vuông góc từ điểm đầu đến điểm cuối. Các điểm nối không giới hạn trong trong các điểm HotsSport. Để thay đổi các thông số đi dây tự động nhấn TAB khi đi dây
21. Các chức năng hỗ trợ đi dây • Chức năng Guided-Wire: Khi bạn đi dây về phía các đối tượng điện như dây dẫn hay các chân linh kiện, khi dây dẫn rơi vào khoảng tác động của đối tượng điện khác, con trỏ sẽ bắt vào điểm nối và xuất hiện một điểm HotSpot(vòng tròn sáng) xuất hiện. Điểm HotSpot cho bạn biết ở đâu ta có thể kết nối hợp lệ • Chức năng Auto Junction sẽ tự động tạo điểm nối tại điểm cần thiết: khi 2 dây nối theo hình chữ T hay khi các dây nối vuông góc với chân linh kiên hay cổng
22. Các tính năng soạn thảo • Thay đổi đặc tính khi đặt linh kiện: nhấn TAB khi đối tượng chưa được đặt vào mạch điện. Phương pháp này có ưu điểm – Các thay đổi trở thành đặc tính mặc định cho đối tượng – Các đặc tính xác định bằng số sẽ tự động tăng – Không cần thay đổi thông số đối tượng sau khi đặt (tăng tốc độ quá trình thiết kế) • Thay đổi đặc tính linh kiện: chọn Edit>>Change, chuyển con trỏ đến đối tượng và nhấn chuột trái (Shortcut : nhấn đúp chuột trái). • Thay đổi đặc tính Text: bằng cách nhấn chuột trái lần một lên thành phần Text của đối tượng để chọn, nhấn lần thứ 2 để thay đổi trực tiếp
23. • Lựa chọn đối tượng và nhóm đối tượng – Chọn một đối tượng: nhấn chuột trái lên đối tượng – Chọn nhiều đối tượng (3phương pháp) • Nhấn kết hợp Shift để thêm(hoặc bỏ) đối tượng lựa chọn • Bấm và kéo một hình chữ nhật, các đối tượng nằm trong hình chữ nhật sẽ được chọn • Sử dụng Edit>>Select và Edit>>DeSelect – Các đối tượng được chọn sẽ chuyển màu – Sau khi được chọn ta có thể tiến hành các thao tác di chuyển, xoay, copy, cut, paste – Xoá một đối tượng : chọn đối tượng, nhấn Del – Xoá nhiều đối tượng: chọn nhiều đối tượng, nhấn Ctrl+Del( hoặc Edit>>Clear)
24. Các đặc tính của một đối tượng • Cửa sổ đặc tính xuất hiện khi ta kích đúp chuột trái vào đối tượng. – Library Reference: tên của đối tượng – FootPrint: hình chân linh kiện, bắt buộc phải có khi chuyển đổi SCH->PCB – Designator: tên linh kiện, để phân biệt linh kiện với các linh kiện khác trong mạch. Khi mạch hoàn chỉnh mỗi linh kiện sẽ chỉ duy nhất 1 tên. Thông thường khi chưa đặt tên sẽ có dạng mặc định ví dụ R?,C? – Part Type: chứa giá trị của thiết bị (linh kiện thụ động), hay chủng loại thiết bị(IC) – Part: cho biết đối tượng là phần nào của thiết bị thực tế – Hidden Pins: các chân thiết bị có hai trạng thái “Hidden”: ẩn hay ”Visible”: hiện. Thông thường các chân nguồn ở trạng thái ẩn. Các chân ẩn tự động nối mạch, nếu hộp này được đánh dấu, chân ẩn sẽ xuất hiện và ta phải nối dây – Graphical Attrs>>Mirror: Laýa hình đối xứng của đối tượng
25. Thay đổi đặc tính đồng thời cho nhiều đối tượng • Protel cung cấp tính năng soạn thảo cho phép thay đổi các thuộc tính của một đối tượng hay một nhóm đối tượng có cùng đặc tính chung, việc lựa chọn đặc tính được thực hiện rất linh hoạt nên có thể làm giảm thời gian soạn thảo rất đáng kể • Kích hoạt đặc tính : – Nhấn kép để đưa lên hộp soạn thảo đặc tính đối tượng – Nhấn nút Global
26. Thay đổi đặc tính đồng thời cho nhiều đối tượng (tiếp) • Attribute to Match by : các đặc tính trường được đem ra so sánh để lấy đối tượng tương đồng – Giá trị Any nếu giá trị của trường không được đem ra so sánh – Giá trị Same để chọn các đối tượng có đặc tính trường tương đồng – Giá trị Diffrent để chọn các đối tượng có đặc tính trườngkhác Mục đích để xác định các đối tượng cần thay đổi thuộc tính một cách linh hoạt
27. Thay đổi đặc tính đồng thời cho nhiều đối tượng (tiếp) • Copy Attributes: xác định các đặc tính cần thay đổi đồng thời – Chọn Check box cho đặc tính muốn sao chép • Change Scope: xác định phạm vi hoạt động của các thay đổi – Current item: chỉ duy nhất 1 đối tượng – All matching items in this document: chỉ thay đổi trong duy nhất 1 tài liệu – All matching items in project: thay đổi trong tatá cả các tài liệu có trong Project
28. Di chuyển đối tượng • Thao tác di chuyển có thể thực hiện trên 1 đối tượng hoặc nhóm đối tượng bằng cách chọn và giữ chuột trái kéo đến vị trí mới. Thao tác này không bảo toàn liên kết • Thao tác di chuyển bảo toàn liên kết – Chọn đối tượng hay nhóm đối tượng – Chọn Edit>>Move>>Drag Selection, nhấn chuột để lấy điểm chuẩn và di nó đến vị trí yêu cầu (đối với 1 đối tượng ta có thể giữ Ctrl để thực hiện) • Chú ý – Tắt tính năng Auto-Junction trong Tools>>Preferance - Nhấn CTRL+ SPACEBAR để quay đối tượng - Sau kh di chuyển phục hồi lại tinh năng Auto-Junction
29. Đánh tên tự động • Mọi thành phần trong mạch in cần có một tên duy nhất và không trùng với bất cứ đối tượng khác • Quá trình đánh tên lại Annotation đảm bảo không có sự trùng lặp tên linh kiện. Thao tác này thường thực hiện khi hoàn thành vẽ mạch • Thao tác Chọn Tools >> Annotate – All Parts : đặt lại tên cho tất cả các đối tượng trong Project mà không sử dụng lại tên đã chỉ định – ? Parts : đặt tên cho các đối tượng có tên mặc định R?, C?, U? – Reset Designators: đặt tên tất cả các thiêt bị về dạng mặc định. Để đánh số lai từ 1
30. Kiểm tra mạch thiết kế • Thao tác kiểm tra để đảm bảo việc thiết kế mạch nguyên lí chính xác và có thể chuyển được sang mạch in • Thao tác kiểm tra đảm bảo các quy tắc về điện: đầu ra không được nối đầu ra, NetLabel được chỉ định hay sự duy nhất tên thiết bị • Chọn Tools>> ERC – Hộp thoại ERC( kiểm tra điều kiện điện) xuất hiện cho phép thiết lập điều kiện kiểm tra – Nhấn OK để chạy • 1 file text tạo ra cho biết lỗi xuất hiện ở đâu và ý nghĩa • Các điểm đánh dấu cho biết vị trí nào trên mạch có lỗi
31. Sửa lỗi • Sau khi sử dụn ERC để phát hiện lỗi • Dò lỗi Sử dụng cửa sổ Browse – Trong tab thứ 1 của BrowseSCH chọn Primitivé – Trong cửa sôt thứ 2 chọn Error Maker – Chọn một lỗi trong danh sách thứ 3 và nhấn Jump – Trạng thái lỗi xuất hiện trên thanh Status • Chỉ khi toàn bộ lỗi ERC được kiểm tra và khắc phục ta mới có thể chuyển thành mạch in
32. Các lỗi hay gặp • Lỗi soạn thảo: dây dẫn không nối chân, dùng đường vẽ line thay cho dây wire • Lỗi cú pháp: bus đặt tên không phù hợp, tên gọi net không hợp lệ • Lỗi thiết bị: chân linh kiện đặt sai, hoặc có kiểu điện không phù hợp (do lúc thiết kế thiết bị) • Lỗi thiết kế: vi phạm các quy tắc ERC ví dụ hai đầu ra được nối với nhau
33. Chuẩn bị để chuyển mạch in • Kiểm tra FootPrint: FootPrint là hình dáng trên mạch điện của thiết bị do vậy tất cả các thiết bị cần có FootPrint xác định và phù hợp. Thao tác: Edit>>Export to Spread – Chọn Part. Nhấn Next – Chọn FootPrint + Designator. Nhấn Next. Nhấn Finish – Thông tin về FootPrint sẽ được đưa ra một file Excel từ đó bạn dễ dàng xác định các thiết bị chưa có FootPrint – Bạn có thể tiến hành sử đổi bố sung FootPrint và chọn FileUpdate để cập nhập sửa đôi • Kiểm Tra ERC: khi mạch đúng về ERC thì khi chuyển đổi mới không gây lỗi sau này
34. Chuyển SCH sang PCB • Mở file SCH muốn chuyển đổi • Chuyển đổi SCH-PCB là chuyển đổi tương tác cho phép ta thực hiện thao tác thay đổi trong cả file SCH và PCB – Để đưa thông tin từ SCH vào PCB chọn Design>>Update PCB – Đưa thông tin thay đổi từ PCB vào SCH chọn Design>>Update Shematic
35. Kiểm tra các cảnh báo • Khi bạn lựa chọn Design>>Update PCB, Design Synchronizer sẽ kiểm tra các lỗi có thể gây lỗi khi chuyển đổi • Khi bạn nhấn Preview Change bạn sẽ thấy thông báo đưa ra danh sách các lỗi cảnh báo: cho biết lỗi xảy ra ở đâu. • Sau khi tiến hành sửa lỗi ta tiến hành cập nhật lại đến khi không còn cảnh báo khi đó ta có thể thực hiện thao tác chuyển bằng cách nhấn vào Execute. Protel tự động chuyển sang màn hình PCB Editor để soạn thảo mạch in
36. Lỗi cảnh báo hay gặp • Hầu hết các lỗi xảy ra khi chuyển đổi thuộc hai dạng – Lỗi thiếu FootPrint: • Thiết bị không được đặt FootPrint • Thiếu thư viện PCB cần thiết • Không có FoỏtPint trong danh sách thư viện – Lỗi không phù hợp FootPrint: • Do cách đánh số trong SCh và PCB không phù hợp • Ví dụ: trong PCb Transitor thường được đánh chân E, B ,C các chân này cần dưdợc chỉ định đúng tên trong PCB Editor. Diode thường được đặt các chân ‘A’ và ‘K’ trong SCH không cóchân tương ứng trong PCB • Khắc phục lỗi khong phù hợp bằng cách thay đổi số hiệu chân PCB FootPrint phù hợp với số hiệu chân trong SCH, hoặc tiến hành ngược lại
37. Soạn thảo mạch in PCB
38. Thiết lập các thông số PCB • Đơn vị Inch – Met – PCB Editor cho phép sử dụng hai đơn vị đo Inch (mils) và Mét (mm). Để thay đổi đơn vị đo bạn nhấn View>>Toggle Units (hoặc nhấn Q). Đơn vị met thuận lợi khi đo độ dài, đơn vị inch thuận lợi khi thiết kế • Lớp - Layer – Môi trường PCB Editor là môi trường thiết kế theo lớp, mạch in hình thành bằng cách đặt linh kiện lên các lớp. Có 2 dạng lớp • Lớp Vật lý : giữ các thông tin chế tạo, tương ứng lớp thật về mặt vật lý, được phân biệt với nhau bởi màu sắc • Lớp Hệ thống: giữ các thông tin liên kết giữa các lớp không thể soạn thảo bằng thao tác Route – Các lớp có thể được quan sát đồng thời, nhưng tác động chỉ thực hiện trên từng lớp. Thay đổi màu các lớp vào Tool>>Preferance>>Color
39. Các lớp PCB • Xác định các lớp được kích hoạt – Trước khi muốn tác động vào lớp ta cần kính hoạt lớp • Chọn Design>>Option>>Layer để chọn lớp kích hoạt • Chọn vào hộp check bên cạnh đê kích hoạt lớp • Nhấn OK kết thúc • Lớp hiện hành : là lớp mà các thao tác soạn thảo của ta sẽ tác động đến. Lớp hiện hành sẽ xuất hiện lên trên các lớp khác – Lớp hiện hành được chọn bằng thành Tab dưới đáy thiết kế – Một số đối tượng như các linh kiện, chân đa lớp, lỗ xuyên tác động lên nhiều lớp có thể đặt ở lớp bất kì – Di chuyển giữa các lớp • Dùng chuột nhấn lên thanh Tab để chọn lớp hiện hành • Nhấn +, hoặc - để thay đổi lớp hiện hành • Nhấn * để thay đổi trong các lớp tín hiệu Signal Layer
40. Các lớp PCB • Signal Layers: lớp tín hiệu – Có 32 lớp tín hiệu, mỗi lớp tín hiệu sẽ tương ứng một lớp đồng trên mạch in thưc tế. Về mặt công nghệ ta có thể làm được các mạch nhiều lớp, tuy vậy trên thực tế đa số các mạch đơn giản có thể thiết kế chỉ trên 2 lớp chính : Top, Bottom • Lớp mặt Top: lớp đặt linh kiện • Lớp đáy Bottom: lớp đi dây tín hiệu • Lớp giữa Mid Layer (từ 1 đến 30): trên thực tế thường được sử dụng cho một hoặc 2 đường tín hiệu ví dụ đường nguồn, đường đất • Mechanical Layers : lớp cơ học – Có 16 lớp cơ học chứa các thông tin cho việc sản xuất thiết bị: như các số đo kích thước, tên gọi • Keep Out: lớp biên – Lớp biên được sử dụng để xác định vùng bản vẽ mà các đối tượng và các đường dây nối có thể được đặt. Thực tế lớp KeepOut phụ thuộc vào hình dáng mạch do yêu cầu thiết kế đặt ra • Multi Layer: các đối tượng đặt trên Multilayer sẽ xuất hiện trên tất cả các lớp đồng, thông thường lớp này bao gồm các lỗ xuyên và chân các lỗ đệm
41. Các thao tác soạn thảo • Về cơ bản các thao tác soạn thảo trong PCB Editor không khác trong SCH: các thao tác chọn nhóm đối tượng, thay đổi thuộc tính nhóm đối tượng, copy, cut paste, soạn thảo đặc tính khi đặt thiết bị, thao tác thay đổi vùng nhìn, thao tác tìm kiếm thiết bị trong bản vẽ • Về nguyên tắc PCB Editor có thể hoạt động độc lập với SCH như một chương trình soạn thảo độc lập, tuy nhiên thực tế người ta thường sử dụng thao tác chuyển đổi. • Đặc điểm PCB Editor là soạn thảo theo lớp, thay đổi đặc tính chỉ thực hiện trên lớp tương ứng
42. Đo khoảng cách trong PCB • Đo khoảng cách – Sử dụng đặc tính này khi bạn muốn đo khoảng cách chính xác trong PCB, khoảng cách này cũng chính là khoảng cách thực khi làm mạch thật • Chọn Reports >> Measure Distance (Ctrl+M) • Nhấn chuột trái để xác định điểm đầu • Nhấn chuột trái để xác định điểm kế tiếp và khoảng cách 2 điểm sẽ xuất hiện • Đo khoảng cách giữa các đổi tượng – Khi bạn muốn đo khoảng cách tối thiểu giữa 2 đối tượng. Chọn Reports>>Measure Primitive. Ta dùng tính năng này để đo khoảng trống phân biệt giữa 2 dây
43. Đi dây trong mạchPCB • Đối tượng Track là đôi tượng cơ sở có thể được đặt ở bất cứ lớp nào và có kích thước thay đổi, track là đối tượng thay đổi tuỳ thuộc vào lớp: track làm nhiệm vụ dây nối trong lớp tín hiệu, để làm đường bao mạch trong lớp cơ học, làm đường bao đối tượng trong hay xac định vùng cấm trong lớp keep out • Thao tác đi dây – Chọn Place>>Interative Routing ( Nhấn P,T) – Thông báo chọn điểm đầu xuất hiện trên Status Bar – Nhấn Chuột trái để chọn điểm đầu – Di chuyển chuôt: trên màn hình sẽ xuất hiện 2 đoạn track: một đoạn kín là đoạn dây bạn sẽ đặt, và đoạn còn lại là đoạn đi dựa đoán. Di chuyển chuột sao cho đoạn kín đến vị trí mong muốn, nhấn chuột trái (Enter) để đặt đoạn đầu – Tiếp tục thực hiện như trong thao tác đi dây của SCH – Chú ý : mặc định ban đầu bạn ở trạng thái đi dây 45o tại điểm cuối, đe đổi sang mode đi dây 45o điểm đầu bạn nhấn SPACEBAR để chuyển mode đi dây và ngược lại
44. Các Mode đi dây • PCB Editor cung cấp 6 mode đi dây – 45o chỉ đi dây theo các đoạn 45o và vuông góc – 45o với cung tròn: dây được đi theo hướng ngang, thẳng đứng và góc 45 các đoạn được nối nhau bởi cung tròn 45o – 90o chỉ đi dây theo các ] ờng vuông góc – 90o với cung tròn: dây được đi theo hướng ngang và thảng đứng được nối nhau bởi cung tròn 45o – Góc bất kì cho phép đi dây theo góc bất kì – Cung tròn bắt đầu và kết thúc: đi dây theo hướng vuông góc và bắt đầu hay kết thúc theo cung tròn • Chú ý – Nhấn SPCEBAR để chuyển giữa mode Bắt đầu- Kết Thúc – Nhấn SHIFT+SPACEBAR để chuyển giữa 6 mode – Nhấn “.” để tăng kích thước cung tròn, nhấn “,” để giảm kích thước cung tròn
45. Pads và Via • Pads: – Thường gắn liền với chân linh kiện, có thể có nhiều hình dạng tròn, vuông, hay chữ nhật tròn góc, có thể có lỗ (với đối tượng xuyên mạch) hoặc không (với đối tượng dán bề mặt) – Pad có thể đặt riêng. Chọn Place>>Pad (nhấn P+P) • Via: xuyên lỗ – Nối các đối tượng liên kết nằm ở các lớp khác nhau – Via tương tự Pad tròn, được khoan lỗ và mạ xuyên lỗ – Đặt via : Nhấn Place >>Via (hoặc nhấn * khi đang đi dây)
46. Thư viện FootPrint • Chứa FootPrint của các thiết bị • Các thao tác với thư viện tương tự như đối với thư viện SCH – Bổ sung/Bỏ thư viện – Duyệt và tìm kiếm thiết bị, đặt thiết bị – Lưu ý thuộc tính Layer trong cửa sổ đặc tính thiết bị cho biết thiết bị được đặt ở mặt nào: mặt trên hay dưới – Thiết bị sau khi lấy trước khi đặt vào có thể được quay bẳng cách nhấn SPACEBAR giống như trong SCH
47. Làm việc với thư viện thiết bị • Mở một thư viện có sẵn : 2 cách – Chọn File>>Open để mở file thư viện PCB – Chọn Browse PCB>>Libraries, chọn thư viện muốn soạn thảo, nhấn Edit • Tạo thư viện mới – Chọn File>>New(hoặc bấm chuột phải , chọn New) – Chọn biểu tượng PcbLib • Tạo FootPrint mới cho thiết bị – Footprint thiết bị có thể được tạo ra sử dụng các công cụ trong PCB Editor – Thiết kế qua các bước • Tạo thiết bị mới: chọn Tools>>New Components. Nhấn Cancel nếu không sử dụng Winzard • Chọn Tools >> Rename Component để đổi tên • Di chuyển về vị trí gốc Nhấn J,R • Đặt các chân linh kiện Pad theo các thông số của datashet thiết bị. Trước khi đặt Pad đầu nhấn TAB để đặt thuộc tính mặc định • Vẽ đường bao hình thiết bị: dùng công cụ vẽ dây để vẽ đường bao thiết bị trong lớp TopOverlay • Lưu lại thiết kế. • Chú ý luôn thiết kế thiết bị quanh điểm gốc. Vị trí điểm gốc so với thiết bị sẽ là điểm chuẩn khi đặt thiết bị trong bản vẽ
48. Các bước chuyển từ mạch nguyên lý thành mạch in • Thực hiện thao tác chuyển đổi SCH->PCB • Soạn thảo KeepOut • Đặt linh kiện • Đi dây • In ấn
49. Soạn thảo Keep Out • KeepOut là đối tượng giữ thông tin về hình dạng của mạch – Cho biết vị trí nào trong mạch có thể đặt linh kiện và đi dây – Có dạng gần giống đường biên mạch nhưng nằm phía trong để đảm bảo các đường dây và thiết bị không đặt quá gần đường biên – Các thao tác đặt linh kiện tự động, đi dây tự động chỉ có thể thực hiện nếu như KeepOut được xác định và khép kín – Vùng KeepOut xuất hiện do yêu cầu thiết kế và sản xuất • Vẽ keepout – Keep Out được vẽ trên lớp KeepOut, dựa trên yêu cầu thiết kế – Trước tiên ta cần vẽ đường bao ngoài – Sau đó xác định các vùng cấm trên mạch nàm trong đường bao ngoài : đó là các vùng khép kín được vẽ sử dụng các đối tượng Track, Arc, hay Fill. Các vùng này tác động lên tất cả các lớp. Các công cụ được lấy từ Place>>KeepOut
50. Đặt linh kiện • Vị trí đặt linh kiện sẽ chính là vị trí của linh kiện trong mạch thực tế • Đặt linh kiện có thể tiến hành theo 2 cách – Đặt bằng tay: ngươi thiết kế dựa trên hình dung về mạch để đặt linh kiện cho phù hợp, trong nhiều trường hợp việc đặt linh kiện bằng tay sẽ làm mạch điện dễ nhìn và thuận lợi hơn cho thao tác đi dây – Đặt tự động: thuận tiện cho bước đầu khi thiết kế mạch lớn, việc đặt tự động được tiến hành dựa trên vùng giới hạn cho phép được xác định thông qua KeepOut • Chọn Tools>>Auto Placement>> AutoPlacer • Bạn có thể chọn giữa 2 cách sắp xếp tự động – Cluster Placer: nhóm các đối tượng dựa trên liên kết nhóm lại theo vùng , phù hợp các mạch ít đổi tượng <100 – Global Place (Statical Place): sử dụng thuật toán để đặt các thiết bị sao cho tối thiểu đường nối đó là các thuật toán về xác xuất, phù hợp cho các mạch lớn – Đặt mạch tương tác:cho ta khả năng đặt mạch sử dụng tính năng đặt tự động và khả năng linh hoạt của đặt bằng tay, sau khi tiến hành đặt mạch tự động bạn có thể điều chỉnh các đói tượng về vị trí và xoay đổi tượng nếu cần thiết bằng tay, điều này sẽ làm ảnh hưởng đáng kể đến kết quả đi dây
51. Một vài thủ thuật đặt linh kiện • Đặt linh kiện trước: đối với một số linh kiện các bạn có thể xác định trước vị trí đặt linh kiện, sau đó khoá lại để đảm bảo nó không bị di chuyển và tiến hành đặt tự động với các linh kiện còn lại • Sử dụng vùng Keepout • Tránh thực hiện Autoplace với các net lớn như đường nguồn, đường đất: để giảm thời gian chạy – Cluster Place: xác định Nets to Ignoge trong Palcement Tab của Design Ruler – Global Place: đưa nét vào Power Net • Sửa đổi sau khi đặt tự động trên từngvùng
52. Đi dây • Thông tin về kết nối giữa các đối tượng được chuyển từ mạch nguyên lý sang mạch in hình thành nên các liên kết dễ dàng cho việc đi dây, thông tin liên kết được chuyển thành tập hợp các net mỗi nét là một danh sách các chân linh kiện mà được kết nối về mặt điện. Liên kết nèy được thể hiện bằng các đường vẽ mỏng, không có kích thước kết nối giữa các chân trong cùng 1 net • Có hai cách đi dây: – Đi dây bằng tay: sử dụng công cụ đi dây track, kết hợp với via và pad – Đi dây tự động : tiến hành tự động và dựa trên các quy tác kiểm tra sử dụng chương trình – Chú ý: • khi giữa 2 chân linh kiện đã có kết nối vật lý bằng Track thì đường kết nối logic(đường kết nối mỏng) biến mất nếu còn nghĩa là việc đi dây chưa hoàn thành • Đi day phải thực hệin trên lớp tín hiệu tương ứng • Trên cùng 1 lớp dây giữa các net khác nhau không thể đi bắt chéo
53. Đi dây tự động • Kích hoạt: Chọn Auto Route>>All. Hộp thoại Auto Rounter Setup xuất hiện. Nhấn Router All • Kết quả Auto Route phụ thuộc vào vị trí đặt linh kiện, giới hạn mạch, các quy tắc thiết kế • Thiết lập thông số để đi dây tự động – Thiết lập các quy tắc thiết kế: Chọn Design>> Rules: để thiết lập các luật đi dây trước khi chạy Auto Route – Bảo vệ được đường đi đây trước: thông thướng các bạn muốn đi dây trước đối với một số net và đi dây tự động với phanà còn lại, bạn có thể bảo vệ các đường đi dây trước băng cách đánh dấu vào Look All Pre- routes trong hộp thoại AutoRouter Setup • Các lựa chọn Auto Route – Auto Route All: đi dây tự động toàn bộ mạch – Auto Route Connection: cho bạn chọn thứ tự đi dây cho các liên kết – Auto Route Net: nhấn chuột trên net toàn bộ các liên kết trong nét được đi tự động – Auto Route Componet: Nhấn lên trên linh kiện và các liên kết gắn với linh kiện để đi dây
54. Các quy tắc thiết kế • Các quy tắc thiết kế Design Rules là các quy tắc đảm bảo cho mối quan hệ về điện giữa các đối tượng tong mạch: các đối tượng không được chống lên nhau, các nét khác nhau không dưdợc nối ngắn mạch, đườg nguồn và đường tin hiệu phải cách nhau, các nét khác nhau có kích thước khác nhau, Các quy tác này cần dưdợc xác định để đảm bảo cho quá trình sản xuất và kiểm tra. PCB quản lí bản vẹ dựa trên các quy tắc, khi trong bản vẽ có sự vi phạm về quy tắc thì vị trí vi phạm sẽ đổi mầu • Thiết lập các quy tắc: các quy tác được sửa đổi bổ sung trong Design Rules Dialog. Chọn Design >> Rules để hiển thị hộp thoại này. Các quy tắc được chia thành 6 nhóm tuy nhiên khi làm các mạch nhỏ ta sẽ chỉ quan tâm chủ yếu đến 2 nhóm: Rounting (đí dây) và Placement (Đặt linh kiện)
55. Một số quy tắc cho việc đi dây • Chọn Design>>Rules>>Rounting • Nhấn kép và chọn properties để xem và soạn thảo cho quy tắc tương ứng – Clearance Constraint: xác định khoảng cách cực tiểu cho phép giữa hai đối tượng điện bất kì trên cùng một lớp. – Rounting Corner Ruler: thiết lập quy tắc đi dây góc khi đi dây tự động – Rounting Layer Ruler: xác định các lớp sử dụng để đi dây tự động. Thông thường đi dây trên 2 mặt Top, Bottom, nếu muốn đi dây 1 mặt đặt giá trị 1 trong hai lớp là Not Used, thông thường đối với mặt Top – Rounting Priority Rule: xác đinh thứ tự ưu tiên đi dây – Routing Topology Rule: xác định phương pháp đi dây để đường nối là ngắn nhất – Rounting Via Style Rule: xác định kích thước via và kích thước lỗ – Rounting Width Constraint: xác định độ rộng của track và Arc được đặt trên các lớp: có ba thông số: độ rộng dây cực tiểu, độ rộng dây cực đại, và độ rộng dây thường sử dụng, nếu độ rộng dây thực tế vượt ra ngoài khoảng này thì sẽ bị cắt giới hạn trong khoảng cho phép
56. Kiểm tra thiết kế mạch in • Việc kiểm tra đảm bảo quá trình thiết kế được thực hiện đúng và hoàn toàn • Kiểm tra thực hiện dựa trên các quy định về thiết kế Design Rule • Công cụ kiểm tra Design Rule Check: do khả năng thay đổi thông số của PCB Editor, cần thực hiện kiểm tra để đảm bảo tính đúng đắn trước khi sản xuất – Online DRC: khi tính năng này được bật thì lập tức các vi phậm về quy tắc sẽ được hiển thị ngay khi thiết kế. Để thiết lập vào Tool>>Design Rule Check>>Online. Mọi thao tác vi phạm thì không thể được thực hiện – Batch DRC: nhấn Tool>>Design Rule Check>>Run DRC, nếu có lỗi trong cửa sổ Browse PCB: chọn Violations sẽ liệt kế các lỗi, nhấn chuột trái vào lỗi • Chọn Detail để xem chi tiết lỗi • Chọn Highlight để vị trí lỗi trên hình đổi màu • Chọn Jump để đến vị trí xuất hiện lỗi.
57. In ấn • Sau khi mach hoàn thành trong cửa số PCB. Chọn File>>PrintPreview. Sẽ xuất hiện cửa sổ Browse PCB Print • Tạo bản in Nhấn chuột trái chọn máy in. Nhấn chuột phải chọn Insert PrintOut • Thêm lớp vào bản in: nhấn chuột trái chọn bản in, nhấn chuột phải chọn Insert print layers để thêm lớp vào bản in • Thay đổi đặc tính bản in: nhấn chuột trái chọn bản in, nhấn chuột phải chọn Properties – Chọn Show Hole nếu muốn in hiện lỗ – Chọn Mirror Layer nếu muốn in đối xứng (khi in lớp Bottom) – Nhấn Add hoặc Remove để thêm hay bớt lớp in – Mọi thay đổi sẽ được biểu diễn trên cửa số Preview nằm bên phải • Chọn File>>Setup Printer đê thiết lập máy in trước khi in – Chú ý nếu muốn in đúng kích thước thật phải đặt hệ số Printer Scale = 1, X Correction = Y Correction =1 • Chọn File>>Print để thực hiện in ấn
58. • Thay đổi thông số khi đi dây – Trong quá trình đi dây các thông số đi dây có thể được thay đổi bằng cách bấm phím TAB. Cửa sổ Interactive rounting dialog xuất hiện cho phép bạn thay đổi các thông số như độ rộng dây, đường kinh lỗ và kích thước lỗ xuyên. Các thông số này sẽ cập nhật lại các thông số trong Width Constraint và Routing Via Style. Ta sử dụng tính năng này để đi dây với nhiều kích thước khác nhau • Thông thường các đường công suất đi dây với kích thước lớn để giảm điện trở dây và bảo vệ cho dây, tăng khả năng chịu dòng ví dụ đường nguồn, đường đất • Các đường dây đi qua giữa 2 chân linh kiện có kích thước nhỏ để tránh chập • Các đường dây thường xuất phát ở chân linh kiện cớ kích thước lớn để dễ hàn và nhỏ lại khi đi ra khỏi chân linh kiện • Sử dụng tính năng dây dự đoán Look-Ahead sử dụng đặc tính đi dây có đoạn dự đoán để đặt đúng vị trí dây để đi những đoạn yêu cầu chính xác
59. Soạn thảo Thư viện SCH • Để tạo ra các đối tượng chưa được định nghĩa trong các thư viện có sẵn, tạo thư viện riêng, hay sửa các thư viện không phù hợp gây lỗi • Dựa trên các thông số lấy từ DataSheet của thiết bị • Thao tác – Tạo thư viện mới File>>New>>Schematic Library Document – Sửa thư viện có sẵn trên cửa sổ Browse SCH, chọn Libraries, chọn thư viện muốn sửa, nhấn Edit
60. • Sau khi thư viện được mở • Thêm thiết bị – Nhấn phải chuột , chọn Tools>>New Component – Đưa tên thiết bị mới sửa sổ soạn thảo thiết bị xuất hiện có hai đường vuông góc đánh dấu điểm gốc – Chọn Place>>Rectangle để vẽ thân thiết bị – Chọn Place>>Pin để đưa chân thiết bị, vị trí chân theo chủ đích thiết kế và theo data sheet – Nhấn đúp lên chân thiết bị để soạn thảo các đặc tính • Pin Name: ta thuộc tính không bắt buộc, chỉ dùng đối với chân ẩn • Pin Number: số hiệu, là con số duy nhất, sử dụng để liên kết với FoỏtPint thiết bị, khi có lỗi FootPrint do sai lệchsố hiệu ta phải sử ở đây • Dot Symbol: để biểu diễn chân có đặc tính kích hoạt âm • Clk Symbol: để biểu diễn chân vào xung đồng hồ • Electrical type: để cho biết đặc tính điện của chân, sử dụng cho thao tác ERC • Hidden: để đặt thuộc tinh chân là ẩn và chân này dưdợc tự động kết nối vào net có cùng tên • Soạn thiết bị có sẵn: nhấn kép lên tên thiết bị có sẵn, tiến hành thay đổi • Save lại khi các thao tác hoàn thành