Cách Tạo Bản Vẽ PCB từ Sơ Đồ trong Altium Designer

Bạn đã hoàn thành xuất sắc công việc thường lệ của mình trong việc lắp ráp sơ đồ mạch PCB. Mạch điện đã được xác định và bạn sẵn sàng chuyển sang thiết kế bố trí PCB. Nhưng lần này có chút khác biệt. Có thể là nguồn lực bố trí thường xuyên của bạn không khả dụng, hoặc có lẽ bạn muốn thử tự mình thiết kế lần đầu. Dù lý do là gì, bạn đã sẵn sàng bắt đầu làm việc trên phần bảng mạch của thiết kế PCB, nhưng bạn không chắc làm thế nào để tạo nó từ sơ đồ PCB trong Altium Designer.

May mắn thay, bước tiếp theo trong Altium Designer rất dễ dàng. Chúng ta sẽ xem xét ở đây một sơ đồ PCB rất đơn giản và xem cần phải làm gì để đồng bộ hóa nó với một thiết kế PCB hoàn toàn mới. Thiết kế nhỏ bé đơn giản này có lẽ sẽ không giống như các sơ đồ mà bạn đang làm việc, nhưng các bước cơ bản của việc chuyển dữ liệu từ sơ đồ sang bảng mạch sẽ giống nhau. Việc tạo một bố trí PCB từ sơ đồ PCB không phải là khó khăn, và Altium Designer có thể phục vụ như một công cụ chuyển đổi tất cả-trong-một từ sơ đồ sang PCB.

Cách Chuyển Đổi Sơ Đồ Sang Bố Trí PCB trong Altium Designer

Quy trình cách chuyển đổi sơ đồ thành bố trí PCB trong Altium Designer tuân theo ba bước đơn giản:

• Bước 1: Chuẩn bị Đồng bộ Hóa Thiết kế

• Bước 2: Sử dụng Trình chỉnh sửa Sơ đồ để Nhập Dữ liệu Thiết kế vào PCB

• Bước 3: Xác định Lớp Chồng của Bạn

Bước 1 nhằm kiểm tra sơ đồ của bạn về các vi phạm quy tắc thiết kế mà ngăn cản sơ đồ của bạn được đồng bộ hóa với bố cục PCB của bạn. Một khi bố cục PCB của bạn được tạo ra, bước đồng bộ hóa đầu tiên này sẽ đảm bảo rằng bất kỳ thay đổi nào sau này trong sơ đồ có thể được nhập ngay lập tức vào bố cục PCB. Bước 2 bao gồm việc sử dụng trình chỉnh sửa sơ đồ để nhập bảng mạch vào bố cục PCB trống. Bạn cần tạo một tệp PCB mới trong dự án hiện tại của mình, sau đó sử dụng trình chỉnh sửa sơ đồ để nhập các footprint cho các thành phần của bạn vào PCB mới của bạn. Trong Bước 3, bạn sẽ xác định một lớp chồng cho PCB mới của bạn. Một khi bạn đã hoàn thành ba bước này, bạn có thể bắt đầu sắp xếp các thành phần và định tuyến các đường dẫn giữa chúng.

Bạn Có Thể Nhập một Tệp Sơ đồ Hiện có vào PCB Mới trong Altium Designer không?

Câu trả lời là: Có! Nếu bạn có một tệp sơ đồ từ một dự án khác, và bạn muốn nhập sơ đồ đó vào một PCB mới, bạn chỉ cần thêm tệp sơ đồ hiện có vào một dự án mới và làm theo ba bước ở trên. Bạn sẽ không cần phải tạo lại sơ đồ. Nếu bạn muốn nhập một sơ đồ hiện có vào một bố cục mới trong Altium Designer, hãy chắc chắn là bạn tuân theo một số phương pháp hay nhất cho việc tái sử dụng thiết kế. Đọc thêm về tái sử dụng thiết kế trong bài viết này.

Nếu bạn đã quyết định đi theo hướng tái sử dụng thiết kế và nhập một sơ đồ vào một PCB mới, bạn nên chắc chắn rằng bạn đã tạo ra thư viện cho các biểu tượng sơ đồ PCB và bản in chân cho các thành phần của bạn. Điều này đặc biệt quan trọng nếu bạn sử dụng các thành phần đặc biệt không có trong bộ thư viện thành phần mặc định trong Altium Designer. Điều này cũng quan trọng nếu bạn muốn tái sử dụng một sơ đồ PCB được tạo bởi một nhà thiết kế PCB khác.

Bạn Có Thể Mong Đợi Gì Trong Một Trình Biên Tập Bố Cục PCB?

Bảng mạch. Mạch điện. Nhiều bảng mạch hơn. Dấu vết khắp mọi nơi, và đôi khi có khỉ bay. Được rồi, có lẽ một trong những điều đó không thuộc về đây.

Trong thực tế, điều chính bạn cần biết để chuyển đổi sơ đồ mạch thành bố trí PCB là bạn có quyền truy cập vào các linh kiện và tính năng đặt linh kiện, cũng như các đường dẫn và việc định tuyến đường dẫn cho việc đặt đồng. Sau khi đáp ứng các yêu cầu ban đầu này, bạn sẽ muốn truy cập vào các góc nhìn mạch in và các đầu ra tệp tin như dấu chân PCB, tệp Gerber và mô hình 3D.

Trong một môi trường lý tưởng, bạn sẽ chuyển đổi một sơ đồ mạch thành một PCB với trình chỉnh sửa sơ đồ của mình và dễ dàng chuyển đổi nó thành một bố trí hoàn chỉnh. Sau đó, bạn sẽ có thể làm việc qua các linh kiện của mình, cài đặt đồng, can thiệp của nhóm thiết kế ECAD/MCAD và yêu cầu mua hàng để tối ưu hóa các tệp thiết kế PCB của bạn cho việc sản xuất.

Như một phần của quá trình này, Altium Designer bao gồm một số công cụ thiết kế quan trọng giúp đảm bảo bạn tạo ra một thiết kế PCB không lỗi từ một sơ đồ. Bạn sẽ có thể nhanh chóng kiểm tra bố trí Altium Designer của mình so với các quy tắc và ràng buộc thiết kế của bạn, dễ dàng định nghĩa xếp lớp của bạn, chạy mô phỏng thiết kế của bạn, và nhiều hơn nữa. Các công cụ thiết kế tích hợp của Altium Designer được thiết kế để giữ cho sơ đồ mạch và bố trí PCB của bạn được đồng bộ hóa mà không cần sử dụng một chương trình bên ngoài cho việc bắt sơ đồ, giúp hiệu quả hóa quá trình từ sơ đồ mạch sang bảng mạch.

Xem video này để có một hướng dẫn nhanh về cách bắt đầu với những kiến thức cơ bản nhất để bạn có thể học cách tạo PCB từ sơ đồ trong Altium Designer: 

Giờ hãy xem cách nhập một sơ đồ vào PCB trong Altium Designer:

Bước 1: Chuẩn bị Đồng bộ Hóa Thiết kế

Điều đầu tiên cần làm là kiểm tra lại sơ đồ PCB một cách kỹ lưỡng để đảm bảo nó đã sẵn sàng để bắt đầu quá trình layout. Rõ ràng điều này không có nghĩa là bạn đã hoàn thành thiết kế phía trước và bắt giữ sơ đồ--có lẽ sẽ có nhiều thay đổi trước khi bạn sẵn sàng cho việc sản xuất. Nhưng bạn cần chắc chắn rằng không sẽ có bất kỳ bất ngờ nào trong quá trình layout. Hãy kiểm tra các mạch bị trùng lặp như những bản sao quên xóa, các bộ phận nên được xóa, v.v.

Bây giờ, hãy đảm bảo rằng sơ đồ mạch kiểm tra OK bằng cách sử dụng quy trình kiểm tra trong trình biên tập sơ đồ PCB của Altium Designer. Để làm điều này, chúng ta sẽ muốn biên dịch sơ đồ mạch, điều này sẽ tạo ra tất cả các chi tiết nội bộ của thiết kế như bản đồ kết nối giữa các thành phần và mạng. Trong khi thiết kế đang được biên dịch, một loạt các kiểm tra khác nhau sẽ được thực hiện để xác minh sơ đồ PCB với các quy tắc thiết kế. Vì vậy, trước khi chúng ta biên dịch, hãy xem xét việc thiết lập các quy tắc này bằng cách truy cập vào lệnh menu thả xuống; “Dự án > Tùy chọn Dự án”.

Các thiết lập Tùy chọn Dự án trong Altium Designer

Trong hình ảnh ở trên, bạn có thể thấy một bức tranh tổng hợp của bốn tab đầu tiên của hộp thoại tùy chọn. Đầu tiên, bạn có khả năng kiểm soát lỗi nào bạn muốn thấy và cách nó được báo cáo. Tiếp theo, bạn có thể kiểm soát các loại chân nào được phép kết nối với nhau, tiếp theo là tab thứ ba mà bạn có thể sử dụng để cấu hình các lớp của mạng và thành phần. Cuối cùng, bạn có thể thấy tab hiển thị các thiết lập cho bộ so sánh.

Điều này kiểm soát cách các khác biệt giữa sơ đồ mạch và bố trí mạch được báo cáo và trở nên quan trọng khi bạn bắt đầu thêm các quy tắc thiết kế bổ sung vào PCB của mình. Phần lớn bạn sẽ không thực hiện nhiều thay đổi ở đây, nhưng bạn có thể tìm hiểu chi tiết về cách cấu hình này trong tài liệu từ Altium Designer.

Bây giờ bạn đã sẵn sàng để biên dịch sơ đồ mạch PCB của mình. Đi tới menu thả xuống “Project > Compile PCB Project…” để kích hoạt trình biên dịch. Nếu thiết kế của bạn không có lỗi nào, phiên làm việc thiết kế sơ đồ mạch PCB của bạn sẽ không trả lại bất kỳ thông điệp nào.

Để cho bạn thấy một lỗi trông như thế nào, chúng tôi đã loại bỏ một phần của mạng nối R1 với Q1 trong hình dưới đây và chạy trình biên dịch. Như bạn có thể thấy, Altium Designer đã báo lại cho chúng tôi rằng mạng “NetC1_1” chỉ có một chân. Một khi tôi kết nối lại mạng đó, trình biên dịch chạy mà không báo lỗi nào như nó nên làm.

Báo cáo lỗi thiết kế của trình biên dịch

Bước 2: Sử dụng Schematic Editor để Nhập Dữ liệu Thiết kế vào PCB

Bây giờ chúng ta đã sẵn sàng để chuyển đổi sơ đồ mạch sang bố trí PCB, nhưng trước tiên chúng ta cần một PCB để chuyển đổi. Nhấp chuột phải vào dự án và chọn “Thêm Mới vào Dự Án > PCB” như hình dưới đây. Điều này sẽ tạo một đối tượng PCB trong cây dự án của bạn. Một khi nó được tạo, nhấp chuột phải vào nó và lưu nó với một tên mới, trong trường hợp của tôi tôi đã lưu nó với cùng tên với đối tượng sơ đồ mạch của mình.

Thêm một đối tượng PCB mới vào dự án trong Altium Designer

Với đối tượng PCB đã được tạo, bạn sẽ muốn dành thời gian để cấu hình nó theo cách bạn muốn để bắt đầu công việc thiết kế của mình. Đầu tiên, bạn sẽ muốn thiết lập lưới mà bạn cần và thiết lập gốc của bản vẽ mạch in. Bạn sẽ tìm thấy các lệnh menu cho việc này trong menu “View > Grids” và menu “Edit > Origin”. Bạn cũng sẽ muốn chỉnh sửa hoặc tạo lại đường viền của bảng mạch sao cho nó có kích thước và hình dạng bạn cần. Để làm điều này, bạn sẽ đầu tiên chuyển chế độ xem bảng từ 2D sang chế độ lập kế hoạch bảng trong menu “View”, và sau đó sử dụng các lệnh chỉnh sửa phù hợp trong menu “Design”.

Tại thời điểm này, bạn đã sẵn sàng chuyển dữ liệu thiết kế từ sơ đồ mạch sang thiết kế PCB. Altium bao gồm trình chỉnh sửa sơ đồ mạch và trình chỉnh sửa PCB trong cùng một chương trình, và có lệnh "chuyển đổi sơ đồ mạch sang PCB" trong menu chính. Trên menu trên cùng trong trình chỉnh sửa PCB, chọn lệnh menu rút gọn “Design > Import Changes From…”. Bạn sẽ thấy hộp thoại “Engineering Change Order” hiện lên như dưới đây.

Hộp thoại Engineering Change Order trong Altium Designer

Đầu tiên, nhấp vào nút “Validate Changes” ở phía dưới bên trái của hộp thoại. Sau khi Altium Designer hoàn tất việc xác nhận các thay đổi mà bạn đang thực hiện bằng cách đồng bộ hóa dữ liệu sơ đồ mạch với PCB, cột “Check” ở bên phải của hộp thoại sẽ được điền đầy dấu kiểm xanh, chỉ ra rằng những mục và bất kỳ biểu tượng sơ đồ mạch nào đã được xác nhận thành công. Bất kỳ mục nào không được xác nhận sẽ phải được điều tra và sửa chữa để có được một thiết kế được đồng bộ hóa hoàn toàn.

Tiếp theo, nhấp vào nút “Thực hiện Thay Đổi”. Altium Designer sẽ mất một chút thời gian để thực hiện những thay đổi này, và bạn có thể theo dõi tiến trình của các thay đổi trên hộp thoại đặt hàng thay đổi kỹ thuật. Khi hoàn tất, tất cả các mục sẽ có dấu kiểm xanh trong cột “Hoàn thành” như bạn có thể thấy trong hình dưới đây.

Hộp thoại Đặt Hàng Thay Đổi Kỹ Thuật sau khi xác nhận và thực hiện thay đổi

Chúc mừng, bạn đã chuyển dữ liệu thiết kế từ sơ đồ mạch sang bảng mạch in thành công. Bây giờ bạn có thể đóng hộp thoại đặt hàng thay đổi kỹ thuật và bạn sẽ thấy các thành phần của mình được đặt cạnh viền bảng mạch theo cách tương tự như hình dưới đây.

Dữ liệu sơ đồ mạch đã được chuyển thành công sang bố trí và sẵn sàng để được đặt

Trong hình ảnh ở trên, bạn sẽ nhận thấy rằng các linh kiện nằm ở góc dưới bên phải của cửa sổ biên tập PCB. Khi bạn nhập một sơ đồ vào PCB trong Altium Designer, các linh kiện sẽ xuất hiện một cách tương đối ngẫu nhiên trong cửa sổ biên tập PCB. Trước khi bạn bắt đầu sắp xếp các linh kiện xung quanh bảng mạch in của mình, tốt nhất bạn nên tạo lớp chồng cho bảng mạch và điều chỉnh kích thước bảng mạch. Bạn nên làm điều này ngay bây giờ vì chiến lược định tuyến của bạn có thể liên quan đến việc sử dụng vias, và bạn có thể sẽ sử dụng các lớp mặt phẳng cho nguồn và mặt đất. Chuyển sang bước tiếp theo để tạo lớp chồng của bạn.

Bước 3: Định Nghĩa Lớp Chồng Của Bạn

Trước khi bạn có thể tiếp tục với việc thiết kế bố cục, vẫn còn một số công việc khác cần làm. Suy nghĩ về các linh kiện và ký hiệu tham chiếu của bạn, thu thập thông tin cần thiết về các linh kiện và xác nhận với các nhà cung cấp là cần thiết. Bạn cũng sẽ muốn cấu hình PCB cho chồng lớp vật lý của các lớp bảng mạch, hiển thị của các lớp đó, và các quy tắc thiết kế.

Trình Quản Lý Lớp Chồng trong Altium Designer

Phía trên, bạn có thể thấy trình quản lý xếp lớp trong Altium Designer. Bạn sẽ tìm thấy lệnh này trong menu thả xuống "Design". Nó sẽ cho phép bạn thêm, sao chép, xóa và di chuyển các lớp vật lý trong chồng PCB. Bạn có thể thêm các lớp cho việc định tuyến tín hiệu, mặt phẳng nguồn và các lớp điện môi của bảng mạch. Trình quản lý xếp lớp cũng cung cấp cho bạn một máy tính trở kháng nữa.

Để thiết lập các quy tắc thiết kế của bạn, sử dụng "PCB Rules and Constraints Editor" tìm thấy trong menu thả xuống "Design". Cuối cùng, bạn sẽ muốn cấu hình hiển thị các lớp PCB và đối tượng sử dụng bảng "View Configuration". Dưới đây là một ví dụ về tab "Layers & Colors" của bảng cấu hình hiển thị.

Bảng cấu hình hiển thị trong Altium Designer

Bây giờ dữ liệu sơ đồ PCB của bạn đã được chuyển sang bố cục, bạn đã sẵn sàng để bắt đầu sắp xếp các linh kiện trên PCB của mình. Bạn có thể bắt đầu kéo các linh kiện xung quanh PCB mới của mình và tạo bố cục PCB. Sau khi bạn đã sắp xếp các linh kiện, bạn có thể bắt đầu định tuyến các đường dẫn giữa chúng với các tính năng định tuyến trong Altium Designer.

Bảng cấu hình xem được hiển thị ở trên rất hữu ích để đẩy nhanh quá trình sắp xếp bố cục của bạn vì nó cho phép bạn bật các lớp cụ thể trong khi đang định tuyến và sắp xếp các linh kiện. Khi đặt linh kiện, tốt nhất là bật lớp bề mặt, lớp màn hình lụa, cơ khí và lớp mặt đất mà bạn sẽ sử dụng làm tài liệu tham khảo. Điều này giúp ngăn chặn những sai sót trong bố cục có thể tạo ra vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu và tiếp đất trong PCB của bạn. Bảng cấu hình xem cực kỳ hữu ích vì bạn có thể chuyển đổi các lớp khác nhau bật và tắt để bạn có thể rõ ràng thấy cách bạn đang sắp xếp và định tuyến các linh kiện.

Altium Designer là gói phần mềm thiết kế PCB duy nhất được xây dựng trên một môi trường thiết kế thống nhất, cho phép bạn dễ dàng tạo PCB từ sơ đồ như chúng tôi đã chỉ ra ở đây. Bạn có thể chuyển dữ liệu thiết kế qua lại giữa PCB và sơ đồ; điều này làm cho nhiều tác vụ thiết kế đơn giản hơn và hiệu quả hơn. Việc chuyển dữ liệu thiết kế dễ dàng từ sơ đồ sang bảng mạch chỉ là khởi đầu của tất cả những lợi ích mà Altium Designer sẽ mang lại cho bạn.

Nếu bạn chưa bắt đầu sử dụng Altium Designer làm phần mềm sơ đồ mạch và bố trí phần mềm chính của mình, hãy đưa dự án PCB của bạn lên một tầm cao mới bằng cách trò chuyện với một chuyên gia tại Altium Designer.