Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu hướng dẫn chi tiết cách thiết kế mạch trên phần mềm Altium Designer, giúp người học có thể thực hiện theo từng thao tác. Trong tài liệu hướng dẫn cách thiết kế mạch nguyên lý và tạo mạch in PCB cho mạch dao động đa hài lưỡng ổn.
BÀI – THIẾT KẾ MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI MỤC TIÊU Sau đọc thực hành vẽ theo này, bạn đọc có thể: Tạo Project mạch in, vẽ nguyên lý (Schematic) vẽ mạch in (PCB) Thêm bớt tài liệu thiết kế Project PCB Thiết lập chức thuộc tính vẽ Nhớ sử dụng phím tắt, cơng cụ hỗ trợ q trình vẽ Nhớ cách thêm mới, loại bỏ chỉnh sửa thuộc tính linh kiện Phân biệt giống khác thuộc tính Comment Value linh kiện Tra cứu thông tin, thuộc tính tài liệu kĩ thuật (datasheet) linh kiện Internet Nhớ vận dụng quy tắc xếp linh kiện, công cụ hỗ trợ xếp linh kiện vẽ mạch in (PCB) Nhớ vận dụng quy tắc đặt luật cho vẽ PCB Nhớ vận dụng công cụ mạch tự động, công cụ mạch thủ công NỘI DUNG Trong này, đề cập tới mạch dao động đa hài tự dao động Mạch có sơ đồ ngun lý hình: -1- 1.1 Tạo Project Bước 1: Tại ổ D:\ máy tính, nhấn chuột phải, chọn New > Folder để tạo thư mục, Đặt tên thư mục là: Dao dong da hai Hình 1.1 Tạo thư mục riêng để chứa tài liệu thiết kế Bước 2: Khởi chạy chương trình Altium Designer Winter 09 Bước 3: Tạo Project PCB Hình 1.2 Tạo dự án mạch in (PCB Project) Bước 4: Vào menu File > Save Project để lưu Project với: Tên: Dao dong.PrjPCB Dường dẫn: D:\Dao dong da hai\ -2- Hình 1.3 Vị trí lưu trữ tên Project Lưu ý: Nên lưu tất có liên quan đến việc thiết kế mạch thư mục để tiện cho công việc tìm kiếm quản lý 1.2 Tạo vẽ nguyên lý Tạo vẽ nguyên lý thêm vào Project theo bước sau Bước 1: Từ panel Project, bấm chuột phải, chọn Add new to project > Shematic Hình 1.4 Tạo vẽ nguyên lý (SCH Doc) -3- Lưu ý: Panel Projects mặc định nằm bên trái vùng thiết kế Hình 1.5 Panel Project Ta gắn panel cố định nhấn vào biểu tượng đinh ghim tiêu đề Panel Panel thụt vào để tiết kiệm không gian vẽ Nếu Panel Projects chưa xuất (hoặc bị tắt) ta làm theo cách sau: Cách 1: Vào menu View > Workpace Panels > System > Projects (phím tắt V W S P) Hình 1.6 Làm Panel Project từ menu View -4- Lưu ý: Cách 2: Nhấn chuột vào vùng Workpace System > Chọn Projects Hình 1.7 Làm panel Project từ vùng Workspace Panel Nếu Panel sau lấy dạng trôi (floating), ta chọn chuột vào phần tiêu đề Panel, kéo chuột, đưa Panel vào đại điện cho vị trí tương ứng Hình 1.8 Các vị trí đặt panel Project -5- Bước 2: Lưu vẽ vào ổ cứng Nhấn chuột phải vào tên thiết kế nguyên lý Projects Panel, Chọn Save để lưu Lưu vẽ thư mục Dao dong da hai Đặt tên cho vẽ định dạng vẽ nguyên lý Nhấn Save để hồn thiện bước lưu Hình 1.9 Các bước đặt tên lưu vẽ nguyên lý Bước 3: Thiết lập vẽ Tùy vào độ nhiều hay thành phần, linh kiện vẽ mà ta có thiết lập độ rộng Sheet cho phù hợp Khi Sheet tạo ra, có khổ A4 thiết lập mặc định Để vào chế độ thiết lập khổ giấy chế độ khác Sheet, ta làm theo bước sau: Từ menu Design, chọn Document Options …(phím tắt D O O D) Trong Tab Sheet Options có số lựa chọn -6- Hình 1.10 Các thuộc tính trang vẽ ngun lý (Schematic Sheet) Vùng 1: Đường dẫn tới file định dạng mẫu mà người dùng tự thiết kế Nếu để trống sheet có dạng mặc định Vùng 2: Vùng chọn khổ giấy Sheet Theo mặc định, khổ giấy A4 Ta lựa chọn khổ giấy có sẵn khác A0, A1, A2, … Hoặc tự định dạng khổ giấy tích chọn Use Custom Style Vùng 3: Chứa lựa chọn hình dạng sheet Trường Orientation: Cho phép lựa chọn kiểu giấy thẳng đứng (Portrait) kiểu giấy nằm ngang (Landscape) Trường Title Blook: Cho phép điều chỉnh khung tên vẽ Vùng 4: Có lựa chọn lưới Snap: Cho phép lựa chọn bắt dính trỏ chuột lưới Khi số ô Snap nhỏ bỏ chọn snap trỏ chột di chuyển mịn Thơng thường, để Snap Visible: Lựa chọn cho phép hiển thị lưới vẽ nguyên lý Thông thường để visible 10 Vùng 5: Cho phép lựa chọn khoảng lưới đường dây Vùng 6: Cho phép chuyển đổi font chữ thiết kế nguyên lý -7- Lưu ý: Tab Parameters Unit nói rõ Phụ lục 02 – Sử dụng Template thiết kế nguyên lý 1.3 Lấy linh kiện từ thư viện vẽ Ta thấy sơ đồ nguyên lý trên, mạch dao động đa hài sử dụng: TT Loại linh kiện Giá trị Loại Số lượng Điện trở 100K Ω Trở thường 2 Điện trở 1K Ω Trở thường Điện trở 220 Ω Trở thường Transistor 2SC2383 NPN Tụ điện 1uF/16V Tụ hóa Led đơn Blue Phi Cọc đầu nguồn Chân Header Bảng 1.1 Bảng danh sách linh kiện mạch 1.3.1 Lấy điện trở Bước 1: Trong panel Libraries, chọn thư viện Miscellaneous Devices.IntLib (vùng 1, Hình 1.11) Bước 2: Đánh tên điện trở *res vùng để lọc chủng loại linh kiện điện trở Bước 3: Nhấn giữ kéo điện trở Res1 vùng thiết kế -8- Hình 1.11 Tìm kiếm lấy điện trở panel Libraries Trong trình kéo điện trở vùng thiết kế, nhấn phím TAB để vào cửa sổ điều chỉnh thơng số điện trở Chỉnh thông số điện trở 100K sau: -9- Hình 1.12 Điều chỉnh thơng số điện trở cửa sổ Compornent Properties Vùng 1: Trường Comment cho 100K Vùng 2: Bỏ chọn lựa chọn Visible để không cho hiển thị giá trị trường Comment vẽ nguyên lý (phần cho hiển thị phần vẽ mạch in) Vùng 3: Trường Value, đánh vào 100K, tích vào dấu chọn Visible để hiển thị giá trị điện trở vẽ nguyên lý Vùng 4: Trường Footprint, cho phép lựa chọn kiểu chân linh kiện vẽ PCB (hình dạng thực linh kiện) Trong ví dụ này, ta sử dụng kiểu chân mặc định thư viện Nhấn OK để hoàn thành bước điều chỉnh thông số cho điện trở vừa lấy Các điện trở lại có thơng số với điện trở vừa lấy ra, nên để giảm thiểu thời gian, ta tiến hành nhân (copy) điện trở lại Để thực nhân bản, ta làm theo cách sau: Cách 1: Chọn vào điện trở, sử dụng tổ hợp phím Ctrl C (Copy) Crtl V (Paste) -10- Bước 4: Thiết lập cấu trúc chạy đường mạch (có tác dụng mạch tự động - Auto route) Chọn Routing Topology > Routing ToPology Trong trường Topology, chọn Shortest (ngắn nhất) Nhấn Apply để hồn thành Hình 1.91 Thiết lập cấu trúc chạy đường mạch Bước 5: Thiết lập quyền ưu tiên chạy đường mạch Vào mục Routing Priority > Routing Priority (vùng 1, hình 1.92) Đánh vào trường Name (vùng 2, hình 1.92): Uu tien nguon Trường Routing Priority (vùng 2, hình 1.92) chọn Nhấn vào nút Query Builder….(vùng 4, hình 1.92) -59- Hình 1.92 Thiết lập chế độ ưu tiên chạy mạch cho đường nguồn Thiết lập thơng số (hình 1.87) Hình 1.93 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 -60- 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 1.94) Hình1.94 Bảng thơng số luật ưu tiên đường nguồn Nhấn chuột phải vào mục Routing Priority, chọn New Rule… để thêm luật cho đường mạch khác (hình 1.95) Hình 1.95 Thêm luật cho độ ưu tiên đường mạch Chọn thơng số cho đường mạch lại (khơng phải đường nguồn) hình 1.96 -61- Hình 1.96 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 1.97) Trong trường Enabled Layer, tích chọn Bottom Layer, bỏ chọn Top Layer cột Allow Routing (Vùng 2, hình 1.97) Như này, ta cho đường mạch chạy lớp (Bottom Layer) Nhấn Apply để hoàn thành -62- Hình 1.97 Thiết lập lớp chạy đường mạch Bước 7: Thiết lập kích thước lỗ Via Vào mục Routing Via Style > Routingvias (vùng 1, hình 1.98) Trong trường Via Diameter (đường kính Via) (vùng 2, hình 1.98): Min = Max = Pref = 1.5 mm Trong trường Via Hole Size (kích thước lỗ Via) (vùng 3, hình 1.98): Min = Max = Pref = 0.8 mm Nhấn Apply để hồn thành Hình 1.98 Thiết lập kích thước lỗ Via -63- 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 1.99) 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 1.99 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 1.100) Tích chọn vào NetAntennae cột Enabled, tất luật khác bỏ chọn (vùng 2, hình 1.100) -64- Nhấn Apply để hồn thành Hình 1.100 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 1.101) 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 -65- Hình 1.101 Thiết lập khoảng cách linh kiện Bước 11: Kiểm tra lại bảng tổng hợp luật Hình 1.102 Bảng tổng hợp luật thiết kế Bước 12: Nhấn OK để hoàn thành bước đặt luật -66- 1.10 Đi đường mạch 1.10.1 Đi đường mạch tự động Bước 1: Chọn menu Auto Route > All…(Phím tắt Alt A A) Hình 1.103 Chức đường mạch tự động Bước 2: Kiểm tra, chỉnh sửa chạy mạch Hình 1.104 Bảng thông báo trạng thái chế độ đường mạch tự động -67- 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 1.105 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 -68- Hình 1.106 Mạch in (PCB) mạch dao động da hài phương pháp đường mạch tự động 1.10.2 Đi đường mạch thủ công Bước 1: Chọn lớp Bottom Layer Cách 1: Chọn vào thẻ Bottom Layer công cụ Manage Layer Sets Hình 1.107 Chọn lớp Bottom Layer cơng cụ Layer Manager -69- 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 1.108 Vào chức thiết lập hệ thống Vào PCB Editor > Board Insight Display Tích chọn vào lựa chọn vùng hình 1.108 Nhấn OK để hồn thành Hình 1.108 Điều chỉnh thông 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 -70- Bước 3: Gọi chức đường mạch thủ công Cách 1: Vào menu Place > Interactive Routing (phím tắt P T) Hình 1.109 Chức mạch thủ cơng menu Place Cách 2: Chọn vào biểu tượng Interactively Route Connections cơng cụ Writing Hình 1.110 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 1.111 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 -71- 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 1.112 Đi mạch theo phương pháp thủ cơng -72- 1.11 Bài tập ví dụ Bài 1: Vẽ mạch khuếch đại Emiter chung dùng transistor theo kiểu cầu phân áp Hình 1.113 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại EC Gợi ý: Bảng thông số linh kiện cho bảng 1.3 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 T T Chủng loại Cọc đấu Miscellaneous Connectors Header P? -73- 5A Blue Header ... thiết kế nguyên lý -7- Lưu ý: Tab Parameters Unit nói rõ Phụ lục 02 – Sử dụng Template thiết kế nguyên lý 1.3 Lấy linh kiện từ thư viện vẽ Ta thấy sơ đồ nguyên lý trên, mạch dao động đa hài sử. .. Nhấn giữ kéo điện trở Res1 vùng thiết kế -8- Hình 1.11 Tìm kiếm lấy điện trở panel Libraries Trong trình kéo điện trở vùng thiết kế, nhấn phím TAB để vào cửa sổ điều chỉnh thông số điện trở Chỉnh... 1.1 Tạo thư mục riêng để chứa tài liệu thiết kế Bước 2: Khởi chạy chương trình Altium Designer Winter 09 Bước 3: Tạo Project PCB Hình 1.2 Tạo dự án mạch in (PCB Project) Bước 4: Vào menu