Các Công Cụ Cần Thiết Bạn Cần Cho Thiết Kế PCB

Dù bạn đang xây một ngôi nhà hay thiết kế một PCB, bạn cần có những công cụ phù hợp trong hộp đồ nghề của mình. Mọi nhà thiết kế đều cần có công cụ CAD cho việc đặt linh kiện, nhưng ngay cả phần mềm CAD dựa trên dòng lệnh cũng có thể được sử dụng để đặt linh kiện một cách chính xác. Với các thiết bị điện tử hiện đại ngày càng phức tạp ở mọi cấp độ, các nhà thiết kế cần những công cụ giúp tăng tốc các nhiệm vụ thiết kế cần thiết.

Việc chọn một bộ công cụ thiết kế PCB phù hợp đòi hỏi phải cân nhắc một số lựa chọn tiềm năng. Có nhiều gói phần mềm trên thị trường với các khả năng khác nhau, và không ai có thời gian để làm việc với bản dùng thử miễn phí của mỗi gói phần mềm. Một số nền tảng thiết kế này vẫn hoạt động với quy trình làm việc lỗi thời mà họ đã sử dụng 20 năm trước. Với điều này trong tâm trí, hãy cùng xem xét một số công cụ thiết yếu mà mọi nhà thiết kế cần phải có trong phần mềm thiết kế PCB của mình.

Thiết kế và Bắt Sơ Đồ

Sơ đồ điện tử của bạn giống như nền móng của một ngôi nhà. Mọi thứ bạn đặt trên bảng mạch của mình đều dựa trên tài liệu nền tảng này. Tài liệu quan trọng này cho thấy bạn cần những linh kiện nào cho bảng mạch của mình, chúng được kết nối như thế nào, và vị trí của các kết nối nguồn và mặt đất. Với trình biên tập sơ đồ phù hợp, bạn có thể dễ dàng lên kế hoạch cho bố cục và ghi chú cho bảng mạch của mình.

Làm việc với trình chỉnh sửa sơ đồ giúp bảng mạch của bạn được tổ chức gọn gàng, nhưng làm việc với một sơ đồ đơn lẻ có thể trở nên khó khăn khi thiết kế của bạn bắt đầu trở nên phức tạp hơn. Khi bạn bắt đầu bao gồm nhiều khả năng trên bảng mạch của mình, bạn có thể giữ mọi thứ được tổ chức bằng cách làm việc với sơ đồ phân cấp. Điều này cho phép bạn tách các thành phần ra thành các sơ đồ khác nhau dựa trên cách chúng phù hợp vào các khối chức năng, và bạn có thể định nghĩa mối quan hệ cha-con giữa các sơ đồ của mình.

Làm việc với công cụ thiết kế PCB đa kênh không chỉ giúp bạn giữ mọi thứ được tổ chức, mà còn cho phép bạn dễ dàng nhân bản các nhóm thành phần trong sơ đồ phân cấp. Một khi bạn chụp sơ đồ của mình như một bố cục ban đầu, những nhóm thành phần nhân bản này được chuyển sang bảng mạch mới của bạn. Bạn có thể bắt đầu định tuyến các đường dẫn giữa các thành phần, cũng như đặt các kết nối nguồn và mặt đất của bạn.

Sơ đồ phân cấp giúp bạn định nghĩa mối quan hệ giữa các khối khác nhau trong PCB của bạn

Tính năng Định Tuyến

Sau khi sơ đồ của bạn được ghi lại dưới dạng bố cục ban đầu, các công cụ CAD của bạn sẽ sẵn sàng hỗ trợ bạn đặt các thành phần và định tuyến các đường dẫn. Định tuyến là nhiệm vụ quan trọng quyết định các kết nối vật lý giữa các thành phần trên bo mạch của bạn. Với những thiết kế đơn giản, việc định tuyến từng kết nối bằng tay và kiểm tra bố cục so với các quy tắc thiết kế của bạn là việc dễ dàng. Nhưng khi bo mạch của bạn trở nên phức tạp hơn và số lượng kết nối cần thiết tăng lên, các công cụ có thể tự động hóa quá trình định tuyến có thể giúp bạn tiết kiệm một lượng thời gian lớn.

Cuộc tranh luận giữa các ưu điểm của autorouters và interactive routers dường như là vĩnh cửu. Đối với những bo mạch đơn giản không liên quan đến các cặp tín hiệu khác biệt, một số lượng lớn mạch tín hiệu, hoặc các hạn chế về số lượng vias trên một kết nối, autorouters vẫn có thể tạo ra một bố cục tốt. Lưu ý rằng, trong những trường hợp này, autorouter của bạn sẽ tạo ra một bố cục tốt hơn nếu bạn có thể xác định một chiến lược định tuyến phù hợp.

Đây là nơi mà auto-interactive routing trở thành một công cụ thiết kế PCB quan trọng. Một auto-interactive router kết hợp những khía cạnh tốt nhất của một autorouter và một interactive router. Bạn có thể tự định nghĩa các điểm dừng dọc theo một kết nối cho một mạch tín hiệu nhất định, và công cụ sẽ tự động định tuyến các đường dẫn trong mạch tín hiệu giữa thành phần nguồn, những điểm dừng này, và thành phần tải của bạn.

Việc tạo ra loại bố cục này trở nên dễ dàng hơn nhiều với một bộ định tuyến tự động tương tác

Phân tích Tính toàn vẹn Tín hiệu và Cung cấp Năng lượng

Khi nói đến tính toàn vẹn tín hiệu, các IC số hiện đại chuyển đổi đủ nhanh đến mức đảm bảo tín hiệu giữ được sạch sẽ trở thành một yếu tố quan trọng đối với hầu hết các nhà thiết kế. Đảm bảo tính toàn vẹn tín hiệu thực sự đòi hỏi thiết kế lớp xếp chồng phù hợp, hình dạng đường dẫn và mặt đất cho ứng dụng cụ thể của bạn. Tất cả những công việc này là nhiệm vụ của các công cụ CAD, định tuyến và thiết kế bảng mạch.

Nếu bạn làm việc với gói tính toàn vẹn tín hiệu phù hợp, bạn có thể xem xét sóng phản xạ và sóng nhiễu chéo trên các mạng khác nhau. Điều này giúp bạn xác định khi nào cần kết thúc và bạn nên sử dụng mạng ghép nối nào trong các đường dẫn khác nhau.

Khi nói đến cung cấp năng lượng và quản lý nhiệt, làm việc với một bộ phân tích mạng lưới cung cấp năng lượng (PDNA) cho phép bạn xác định tổn thất IR trên toàn bộ các đường dẫn, mặt năng lượng và mặt đất, và các lỗ vias. PDNA của bạn nên sản xuất kết quả mật độ điện áp và dòng điện sử dụng một định dạng đầu ra trực quan. Các công cụ tốt nhất sẽ cho bạn thấy một bản đồ màu tương tác, cho phép bạn kiểm tra trực quan bảng mạch của mình để phát hiện các vấn đề nhiệt năng lượng tiềm ẩn và sự giảm IR quá mức.

Bản đồ màu hiển thị việc cung cấp năng lượng trên toàn bộ PCB

Công cụ Thiết kế PCB Dựa trên Động cơ Theo Quy tắc

Có lẽ phần quan trọng nhất của thiết kế PCB là đảm bảo rằng thiết kế của bạn tuân thủ các quy tắc thiết kế cơ bản. Các tính năng thiết kế của bạn nên kiểm tra dữ liệu thiết kế của bạn so với những quy tắc này khi bạn tạo bố cục, cho phép bạn nhanh chóng xác định vấn đề và sửa chúng khi cần thiết. Các quy tắc thiết kế của bạn cũng có thể hạn chế chức năng của các tính năng CAD và định tuyến của bạn, giúp bạn tuân thủ các tiêu chuẩn quan trọng trong thiết kế của mình.

Các gói thiết kế PCB khác tách những tính năng quan trọng này ra thành các chương trình khác nhau, buộc bạn phải xuất và nhập lại dữ liệu của mình khi bạn chuyển giữa các chương trình. Bạn sẽ phải tìm ra một giải pháp phức tạp khi các phiên bản mới được phát hành và có một rủi ro thực sự là dữ liệu cũ của bạn đột nhiên trở nên không thể truy cập được. Các quy trình làm việc và giao diện trong môi trường này không nhất quán giữa các công cụ thiết kế, làm tăng độ khó của quá trình học và giảm năng suất thiết kế.

Altium Designer^® bao gồm tất cả các tính năng quan trọng được đề cập ở đây và nhiều hơn nữa trong một nền tảng thiết kế thống nhất, theo quy tắc. Bạn sẽ có quyền truy cập vào tất cả các công cụ thiết kế PCB này trong một chương trình duy nhất. Nếu bạn quan tâm đến việc tìm hiểu thêm về Altium Designer, bạn có thể tải xuống một phiên bản dùng thử miễn phí và có quyền truy cập vào các tính năng bố trí, định tuyến và mô phỏng tốt nhất trong ngành. Nói chuyện với một chuyên gia Altium ngày hôm nay để tìm hiểu thêm.