Kỹ thuật thiết kế tiên tiến với Altium Designer

Trong bài viết này, chúng ta sẽ học cách sử dụng Altium Designer^® để triển khai các chức năng bổ sung không có sẵn mặc định. Chúng ta sẽ khám phá một khía cạnh mạnh mẽ của Altium Designer mà khi thành thạo có thể nâng cao kỹ năng thiết kế của bạn lên một tầm cao mới. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận cách triển khai một script để thực hiện việc kiểm tra thiết kế cho bạn.

Chúng ta sẽ học:

• Cách tạo các quy tắc để xác minh một số yêu cầu thiết kế.
• Để xác minh những quy tắc đó bằng cách sử dụng một script trong Altium Designer 19.

Vấn đề Điển Hình

Ngày nay, các thiết kế rất phức tạp. Nói chung, khách hàng có kỳ vọng vào các nhà thiết kế PCB của họ rằng bảng mạch của họ sẽ hoạt động ngay từ lần đầu tiên. Để đạt được điều này, sự chú ý đến từng chi tiết là rất quan trọng.

Trong ví dụ này, hãy xem cách tạo một script có thể được sử dụng trong một thiết kế thực tế. Xem xét vấn đề thiết kế sau:

Chúng ta cần thiết kế một bảng ADC độ phân giải cao sử dụng bộ chuyển đổi ADC 16 bit. Bộ chuyển đổi ADC có trở kháng đầu vào là 1 kΩ. “Trở kháng đường dẫn tối đa giữa driver và ADC để đạt được sai số dưới 1 LSB là bao nhiêu?“ “Chúng ta có thể thiết kế một Script giúp chúng ta không?”

Hình 1 thiết kế một đường dẫn của ADC độ phân giải cao

Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần tính toán độ điện trở của đường dẫn và kiểm tra xem sự sụt áp trên đường dẫn có cao hơn 1 LSB không.

Để tính độ điện trở của đường dẫn, chúng ta có thể sử dụng công thức sau:

Ví dụ:

Giả sử đường dẫn của chúng ta có kích thước như sau: L = 10 cm, h = 0.035mm, w = 0.381mm. Sử dụng [1], và giả định nhiệt độ môi trường là 25 °C thì trở kháng DC của đường dẫn là 129 mΩ, điều này sẽ tạo ra lỗi điện áp 0.013%, cao hơn nhiều so với 1 LSB (0.0015%) của một ADC 16 bit. Vì vậy, đường dẫn trên sẽ gây ra lỗi sai lệch gần 9 LSB!

Có thể yêu cầu Altium Designer thực hiện tất cả các kiểm tra trên cho chúng ta không? Có thể là theo thời gian thực?

Câu trả lời rõ ràng là có.

Hãy thiết kế một script cung cấp cho chúng ta thông tin này.

Chúng ta muốn có thể nhấp vào một đường dẫn, và chúng ta muốn Altium Designer thực hiện một số kiểm tra cho chúng ta như tính toán điện trở của đường dẫn, tính toán sự sụt áp, v.v.

Hình 2 ví dụ về thông tin từ script demo của chúng ta

Cách Thiết Kế Một Script Trong Altium Designer

Altium Designer chấp nhận script bằng một số ngôn ngữ, trong sự nghiệp của tôi tôi đã sử dụng nhiều ngôn ngữ, nhưng một trong những ngôn ngữ đầu tiên tôi sử dụng trong đời sống chuyên nghiệp của mình là Delphi, do đó tôi quyết định viết script này bằng Pascal. Tuy nhiên, bạn có thể sử dụng các ngôn ngữ script khác như Visual Basic nếu bạn muốn.

Hãy xem cách thiết kế một script trong Altium Designer giải quyết vấn đề trên.

Trong script của chúng ta, chúng ta muốn:

1. Tải bảng mạch PCB của chúng ta
2. Tải tất cả các Lớp Xếp Chồng (để lấy thông tin như chiều rộng, chiều cao của dấu vết, v.v.)
3. Tải dấu vết mà người dùng đã chọn bằng chuột
4. Tính toán điện trở sử dụng công thức [1]
5. Hiển thị lỗi dấu vết và lỗi ADC

Cách Triển Khai Một Script Trong Altium Designer

1.    TẢI BẢNG MẠCH PCB CỦA CHÚNG TA

Lệnh đầu tiên chúng ta muốn thực hiện là tải thiết kế PCB của chúng ta và lưu nó vào một biến gọi là Board. Chúng ta có thể làm điều này với lệnh sau:

2.    TẢI LỚP XẾP CHỒNG

Sau khi Board được tải, chúng ta muốn tải Lớp Xếp Chồng và lưu vào một biến gọi là Stackup:3.    TẢI DẤU VẾT MÀ NGƯỜI DÙNG ĐÃ CHỌN BẰNG CHUỘT

Giờ đây, chúng ta có thể sử dụng phương thức GetObjectAtCursor() để lấy dấu vết được chọn và lưu vào một biến có tên là Trace.

4.    TÍNH TOÁN ĐIỆN TRỞ CỦA DẤU VẾT SỬ DỤNG CÔNG THỨC [1]

Sau khi người dùng chọn một dấu vết bằng chuột, chúng ta muốn tính toán chiều rộng, chiều dài và chiều cao của dấu vết, và lưu chúng vào 3 biến có tên là TraceThickness, TraceWidth, và TraceLength:

Cuối cùng, chúng ta có thể tính toán điện trở của dấu vết Res sử dụng công thức [1], tính toán sự sụt áp (giả sử ADC có Vref là 1V).

5.    HIỂN THỊ LỖI DẤU VẾT VÀ LỖI ADC

Sau khi tất cả các phép tính được thực hiện, chúng ta có thể hiển thị trên màn hình. Một cách dễ dàng để làm điều này là sử dụng cửa sổ MessageDlg().

OutputString := 'Độ dày dấu vết = ' + FloatToStrF(TraceThickness,0,5,4) + ' mm' + #13#10;

OutputString := OutputString + 'Chiều rộng dấu vết = ' + FloatToStrF(TraceWidth,0,5,4) + ' mm' + #13#10;

OutputString := OutputString + 'Chiều dài dấu vết = ' + FloatToStrF(TraceLength,0,5,4) + ' mm' + #13#10#13#10#13#10;

OutputString := OutputString + 'Điện trở dấu vết = ' + FloatToStrF(Res,0,5,4) + ' mohm' + #13#10;

OutputString := OutputString + 'Sụt áp dấu vết = ' + FloatToStrF(VoltageDrop,0,2,2) + ' %' + #13#10;

OutputString := OutputString + 'ADC LSB = ' + FloatToStrF(ADCLSB,0,2,2) + ' %';

      MessageDlg(OutputString,mtInformation,4,0);

Cách Chạy Script

Để thử nghiệm script, từ Tài liệu PCB của bạn, nhấn vào File->RunScript…

Sau đó chọn script của bạn:

Bạn sẽ thấy một dấu chéo lớn:

Nhấn vào dấu vết bạn muốn phân tích.

Bây giờ bạn nên thấy cửa sổ thông báo với các phép tính:

Có thể mở rộng kịch bản này và thêm vào kiểm tra phức tạp hơn, ví dụ, để mở rộng các đường dẫn thành hình cung và thêm hiệu ứng của nhiệt độ, v.v. Tôi sẽ để việc này cho bạn như một bài tập.

Chúng Ta Đã Học Được Gì?

Chúng ta đã thấy rằng, một khi đã thành thạo, Altium Designer có thể được sử dụng để thực hiện các hành động phức tạp cho chúng ta. Trong ví dụ này, chúng ta đã thấy làm thế nào có thể đo trở kháng đường dẫn DC chỉ với một cú nhấp chuột và cách ước lượng lỗi điện áp trong thiết kế ADC độ phân giải cao.

Kịch bản demo này có nhiều hạn chế nhưng có thể được sử dụng làm cơ sở cho các phần mở rộng Altium Designer của riêng bạn.

Có thêm câu hỏi? Gọi cho chuyên gia tại Altium hoặc khám phá thêm về các tính năng phần mềm thiết kế PCB tốt nhất và máy tính trở kháng đường dẫn trong Altium Designer.