CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ MẠCH IN
3.1. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MẠCH IN.
3.1.1. Giới thiệu chung.
Trong lĩnh vực thiết kế mạch in hiện nay cũng có nhiều phần mềm hỗ trợ thiết kế
như OrCAD, Allegro, Altium, Eagle, Proteus… mỗi phần mềm lại có những ưu điểm,
nhược điểm riêng và việc chọn lựa sử dụng phần mềm nào phụ thuộc vào sở thích của
người sử dụng và yêu cầu từ nhà sản xuất mạch in. Phần mềm Proteus phiên bản 8.8 được
sử dụng để minh họa cho các ví dụ trong tài liệu này.
Proteus chứa và quản lý nhiều phần mềm CAD/CAM hỗ trợ trong lĩnh vực công
nghiệp điện tử bao gồm các phần mềm như Schematic Capture và PCB Layout. Các phần
mềm này chạy độc lập nhưng có thể tạo ra các file liên kết với nhau. Ngoài ra phần mềm
Proteus còn có thể liên kết với các công cụ CAD/CAM khác như GerbTool, SPECCTRA
hoặc Allegro.
Trong đó Schematic Capture là thành phần trung tâm và là công cụ EDA quan
trọng. Capture chứa các thư viện linh kiện được dùng để vẽ sơ đồ mạch nguyên lý độc lập
hoặc sơ đồ mạch dùng để liên kết với PCB Layout.
Phần mềm PCB Layout là một công cụ CAD được sử dụng để chuyển đổi sơ đồ
mạch nguyên lý sang sơ đồ mạch in thực tế. Ngoài ra để trở thành một công cụ CAD,
phần mềm PCB Layout còn có chức năng giống như là phần mềm ngoại vi của công cụ
CAM bằng cách tạo ra dữ liệu để các công cụ khác hoạt động trong quá trình sản xuất
mạch in.
Yếu tố quan trọng để thiết kế và sản xuất thành công một dự án đó chính là phải
hiểu rõ yêu cầu của từng PCB và biết cách sử dụng các công cụ để đáp ứng những yêu
cầu này.
3.1.2. Chức năng các công cụ thiết kế mạch in.
a. Giao diện chương trình.
Trên thanh tác vụ của giao diện vẽ sơ đồ nguyên lý Schematic Capture của phần
mềm Proteus 8.8 Professional, nhấp vào biểu tượng , xuất hiện giao diện PCB Layout
như hình 3-1.
- Vùng 1 - Editing Window: Vùng làm việc.
- Vùng 2 - Object Selector: Vùng lấy linh kiện.
- Vùng 3 - Overview Window: Vùng hiển thị linh kiện.
90
Hình 3-1. Giao diện PCB Layout vẽ mạch in của Proteus 8.8 Professional.
b. Chức năng các công cụ thiết kế.
- Thanh trình đơn:
Bao gồm các menu quen thuộc như File, Output, Edit, View, … Có thể thực hiện
hầu hết các lệnh của PCB Layout tại đây (trừ các lệnh của thanh công cụ).
- Thanh tác vụ:
Hình 3-2. Thanh tác vụ.
1. New Project: Tạo giao diện thiết kế mới được mặc định trong tệp nháp.
2. Open Project: Mở một thiết kế có sẵn.
3. Save Project: Lưu một thiết kế.
4. Close Project: Đóng một thiết kế.
5. Home Page: Trở về giao diện chính của phần mềm.
6. Schematic Capture: Chuyển sang giao diện vẽ sơ đồ nguyên lý.
7. PCB Layout: Chuyển sang giao diện vẽ sơ đồ mạch in.
8. 3D Visualizer: Chuyển sơ đồ sang hình 3D.
9. Gerber Viewer: Phóng to tại vị trí chuột.
91
1
2
3
10. Design Explorer: Hiện danh sách thông tin các linh kiện trong mạch, đây là
công cụ giúp ta có cái nhìn toàn cảnh thiết kế.
11. Bill of Materials: Hóa đơn các nguyên vật liệu.
12. Source Code: Mã nguồn.
13. Project Notes: Chú thích thiết kế.
14. Overview: Tổng quan.
15. Undo Changes: Hoàn tác thay đổi.
16. Redo Changes: Làm lại các thay đổi.
17. Block Copy: Sao chép khối, sơ đồ hay xoá cả khối
18. Block Move: Di chuyển khối.
19. Block Rotate: Quay khối.
20. Block Delete: Xóa khối.
21. Pick Parts: Chọn đến các thư viện linh kiện.
22. Make Package: Đóng gói thành IC.
23. Decompose Tagged Object: Tách các linh kiện được gắn thẻ.
24. Base Device: Linh kiện cơ bản.
25. Redraw Display: Làm mới lại vùng hiển thị = Refresh.
26. Toggle Board Flip: Chuyển đổi lật bo mạch.
27. Toggle Grid: Chọn nền giao diện thiết kế lưới hoặc không lưới.
28. Edit Layer Colours/Visibility: Chỉnh sửa màu sắc/khả năng hiển thị của lớp.
29. Toggle Metric/Imperial: Chuyển đổi số liệu.
30. Toggle False Origin: Chuyển đổi nguồn gốc sai.
31. Toggle Polar Co-ordinates: Chuyển đổi tọa độ cực.
32. Center At Cursor: Tuỳ chọn hiển thị sơ đồ thiết kế.
33. Zoom In: Phóng to.
34. Zoom Out: Thu nhỏ.
35. Zoom To Vier Entire Sheet: Thu phóng để xem toàn bộ trang thiết kế.
36. Zoom To Area: Thu phóng đến khu vực.
37. Trace Angle Lock: Khóa góc theo vết.
38. Auto Track Necking: Tự động theo dõi nét vẽ.
39. Auto Trace Style Selection: Lựa chọn kiểu theo vết tự động.
40. Search_Tag: Tìm kiếm và gắn thẻ.
92
41. Automatic Name Generator: Tạo tên tự động.
42. Auto-Place: Tự động đặt.
43. Auto-Router: Bộ định tuyến tự động.
44. Design Rule Manager: Trình quản lý quy tắc thiết kế.
- Thanh công cụ:
Hình 3-3. Thanh công cụ.
1. Selection Mode: Chọn chế độ.
2. Component Mode: Dùng để lấy linh kiện trong thư viện linh kiện vào bản vẽ.
3. Package Mode: Chế độ gói.
4. Track Mode: Chế độ vẽ đường gấp khúc, dùng để nối các chân linh kiện trong
cùng một layer sau khi đã Ratsnets.
5. Via Mode: Chế độ qua, dùng để liên kết wires ở nhiều lớp khác nhau.
6. Zone Mode: Chế độ vùng (chọn vùng).
7. Ratsnest Mode: Chế độ tạo đường, dùng để chỉ ra các chân nào của linh kiện sẽ
được nối với nhau.
8. Connectivity Highlight Mode: Chế độ đánh dấu kết nối, có tác dụng làm hiện rỏ
dây nối các chân với nhau.
9. Round Through-hole Pad Mode: Chế độ tấm lót qua lỗ tròn.
10. Square Through-hole Pad Mode: Chế độ tấm đệm hình vuông xuyên lỗ.
11. Dil Pad Mode:
12. Edge Connector Pad Mode: Chế độ đệm kết nối cạnh.
13. Circular SMT Pad Mode: Chế độ tấm đệm SMT tròn.
14. Ractangular SMT Pad Mode: Chế độ tấm đệm SMT hình chữ nhật.
15. Polygonal SMT Pad Mode: Chế độ tấm đệm SMT hình đa giác.
16. Padstack Mode: Chế độ chọn lỗ khoan.
17. 2D Graphics Line Mode: Chế độ vẽ đường thằng 2D.
18. 2D Graphics Box Mode: Chế độ vẽ hình hộp 2D.
19. 2D Graphics Circle Mode: Chế độ vẽ hình tròn 2D.
20. 2D Graphics Arc Mode: Chế độ vẽ cung tròn 2D.
21. 2D Graphics Closed Pad Mode: Chế độ vẽ vòng cung đóng 2D.
93
22. 2D Graphics Text Mode: Chế độ văn bản đồ họa 2D.
23. 2D Graphics Symbols Mode: Chế độ ký hiệu đồ họa 2D.
24. 2D Graphics Markers Mode: Chế độ đánh dấu đồ họa 2D.
25. Dimension Mode: Chế độ đo kích thước bản vẽ.
26. Room Mode: Chế độ phòng.
3.1.3. Các thao tác cơ bản trên bản vẽ.
Các thao tác cơ bản trên bản vẽ mạch in (trên vùng làm việc chính) như sau:
- Chọn đối tượng: Nhấp chuột trái lên đối tượng.
- Bỏ chọn: Nhấp chuột trái lên vùng trống.
- Xóa đối tượng: Nhấp đúp chuột phải lên đối tượng.
- Di chuyển: Chọn và kéo rê bằng chuột trái đến vị trí mới.
- Để đưa đối tượng vào giữa vùng làm việc, chỉ cần đưa con trỏ đến vị trí đó và
nhấn F5, hoặc dùng nút trên thanh tác vụ.
- Dùng bánh xe của chuột để phóng to hoặc thu nhỏ đến từng đối tượng. Hoặc dùng
bàn phím:
+ F6 phóng to.
+ F7 thu nhỏ.
+ F8 xem toàn mạch.
- Để phóng to một phần mạch: Nhấn, giữ Shift và kéo chọn vùng cần thao tác (Shift
Zoom).
- Nhấn, giữ Shift và rê chuột đến lề của vùng làm việc để di chuyển đến vị trí khác
(Shift Pan), hay đơn giản hơn, hãy click lên phần đó trên vùng hiển thị.
3.1.4. Các bước thiết kế mạch in.
Các bước thiết kế mạch in như sau:
- Bước 1: Kiểm tra và tạo chân mạch in cho linh kiện.
Kiểm tra danh sách các linh kiện, có những linh kiện chưa có sơ đồ chân mạch in
thì phải thiết lập chân mạch in cho linh kiện.
- Bước 2: Sắp xếp linh kiện cho mạch in.
- Bước 3: Chạy dây nối các linh kiện cho mạch in.
- Bước 4: Phủ đồng cho mạch in.
- Bước 5: Xuất mạch in ra định dạng PDF.
94