Công cụ thiết kế PCB tốt nhất dành cho sinh viên là gì?

Sinh viên kỹ thuật ngày nay tiếp tục nhận thức được tầm quan trọng của thiết kế và sản xuất PCB như một phần của chương trình giáo dục kỹ thuật hiện đại. Điều đó có nghĩa là những sinh viên quan tâm sẽ cần một số phần mềm để giúp họ rèn luyện kỹ năng thiết kế của mình. Có một số lựa chọn về phần mềm thiết kế PCB, chạy trên máy tính để bàn/laptop hoặc trên đám mây. Chúng ta sẽ xem xét một số lựa chọn này trong bài viết này.

Sinh viên tìm kiếm gì trong Phần mềm Thiết kế PCB

Sinh viên cần một nền tảng CAD giúp họ bắt đầu thiết kế ngay từ ngày đầu tiên, không cần những tính năng quản lý dữ liệu thừa thãi hoặc tích hợp thường được coi là “cấp doanh nghiệp.” Họ muốn những công cụ cho phép họ bắt đầu thiết kế mạch, chạy mô phỏng và tạo bố cục PCB với các tính năng CAD tiêu chuẩn.

Thường thì, sinh viên sẽ chọn phần mềm thiết kế PCB với những đặc điểm sau:

Chi phí thấp, hoặc ưu tiên là phần mềm miễn phí - Mọi sinh viên đều sống trong tình trạng eo hẹp về tài chính, vì vậy không có gì ngạc nhiên khi sinh viên chọn phần mềm không phải chịu chi phí bản quyền.

Dễ sử dụng - Hầu hết sinh viên không có đào tạo chính quy hoặc kinh nghiệm trong lớp học về thiết kế PCB, vì vậy họ muốn một nền tảng với các tính năng cơ bản trực quan và dễ học các tính năng nâng cao.

Hỗ trợ từ nhà cung cấp hoặc cộng đồng - Nhà cung cấp công cụ hoặc cộng đồng mã nguồn mở nên cung cấp hỗ trợ cho người dùng thông qua các dự án mẫu, thư viện linh kiện, và hướng dẫn thiết kế.

Truy cập vào mô hình CAD - Trước khi người dùng có thể làm bất cứ điều gì trong bố cục PCB, họ sẽ cần truy cập vào mô hình CAD cho các biểu tượng sơ đồ của họ, dấu chân PCB, và gói thành phần 3D.

Cơ hội phát triển sự nghiệp - Việc học một ứng dụng thiết kế PCB có thể dẫn đến vị trí được trả lương cao tại một công ty không? Người dùng có thể xây dựng phần cứng tiên tiến trong những công cụ này không?

Hãy xem xét bốn lựa chọn phần mềm thiết kế PCB phổ biến dành cho sinh viên: EasyEDA, KiCad, Altium Designer, và CircuitMaker.

EasyEDA

Nền tảng EasyEDA dựa trên đám mây và phổ biến trong số những người đam mê tìm kiếm phần mềm thiết kế PCB miễn phí. Nó bao gồm tất cả các tính năng chụp sơ đồ cơ bản, đặt PCB, định tuyến đơn giản, và tạo tệp sản xuất mà người ta mong đợi trong phần mềm thiết kế PCB.

Điểm nổi bật chính của EasyEDA:

• Truy cập kho linh kiện của LCSC
• Tạo bảng mạch có số lớp thấp
• Chỉ hỗ trợ bảng mạch cứng
• Tải xuống các tệp sản xuất và mang chúng đi bất cứ đâu

Ảnh: Shawn Hymel

Mặc dù đây là một ứng dụng thiết kế PCB tiện lợi cho người mới sử dụng, nhưng nó có những hạn chế lớn ngăn cản việc sử dụng trong môi trường chuyên nghiệp. Thiếu các tính năng định tuyến nâng cao mà là tiêu chuẩn trong các công cụ khác, không có quyền truy cập vào thông tin chuỗi cung ứng và linh kiện trên toàn ngành, và giao diện người dùng chậm là chỉ một vài lý do EasyEDA không được sử dụng một cách chuyên nghiệp. Những yếu tố này loại bỏ mọi cơ hội nghề nghiệp thực sự cho sinh viên chỉ học cách sử dụng EasyEDA; bạn sẽ không tìm thấy bất kỳ mô tả công việc nào yêu cầu EasyEDA!

Đơn giản mà nói, EasyEDA không đủ điều kiện cho phần cứng chất lượng chuyên nghiệp, nó chỉ đơn thuần là công cụ học tập cho những người yêu thích và sinh viên. Những hạn chế được liệt kê ở trên và thiếu nhiều tính năng cơ bản không phù hợp với thực hành thiết kế thực tế của các công ty thiết kế và sản xuất sản phẩm thực.

KiCad EDA

KiCad là một trong những chương trình phần mềm PCB miễn phí phổ biến nhất do sự hỗ trợ rộng rãi từ cộng đồng mã nguồn mở và nhóm phát triển tận tâm. Nhiều người dùng KiCad cũng sử dụng các nền tảng thiết kế trả phí, mang lại cho họ cơ hội tiếp xúc với nhiều tính năng nâng cao hơn, và những tính năng này đã từ từ được tích hợp vào KiCad.

Điểm nổi bật chính của KiCad:

• Thiết kế sơ đồ và bố trí PCB trong một ứng dụng duy nhất
• Nhiều công cụ đặt và định tuyến hơn EasyEDA
• Người dùng có thể xây dựng một số tính năng tùy chỉnh với các kịch bản
• Truy cập thư viện linh kiện để giúp bắt đầu các dự án mới

Mặc dù KiCad đã phát triển rất nhiều qua các năm, nhược điểm lớn nhất khi sử dụng KiCad là nó không được sử dụng chuyên nghiệp cho các dự án tiên tiến, có giá trị cao, điều này hạn chế cơ hội nghề nghiệp. Các vị trí thiết kế PCB chuyên nghiệp và kỹ sư điện tử chủ yếu liệt kê một nền tảng thiết kế trả phí là yêu cầu cho vị trí, với Altium Designer là phổ biến nhất.

Các tính năng thiếu bao gồm hỗ trợ linh hoạt-cứng, công cụ hỗ trợ thiết kế số tốc độ cao tự động, thiết kế với số lượng lớp cao, và các tính năng hỗ trợ và tự động hóa việc tạo ra bản phát hành sản xuất. Đây là lúc các kỹ sư bắt đầu tìm đến một nền tảng như Altium Designer để hỗ trợ các dự án tiên tiến hơn.

Altium Designer

Sinh viên thường làm việc với Altium Designer bằng cách tiếp cận giấy phép thông qua cơ sở giáo dục của họ hoặc như một phần của nhóm nghiên cứu. Altium Designer là một ứng dụng phần mềm thiết kế PCB cấp chuyên nghiệp với số lượng người dùng lớn nhất trong số các nền tảng phần mềm thiết kế trả phí. Người dùng có thể thiết kế hầu như bất kỳ loại PCB nào có thể được sản xuất thương mại, bao gồm cả thiết kế cứng-linh hoạt, thiết kế hoàn toàn linh hoạt, mạch in, thiết bị kết nối đúc (MIDs), và hệ thống nhiều PCB.

Điểm nổi bật chính của Altium Designer:

• Hỗ trợ thiết kế với số lượng trang cao, số lượng bố cục cao, số lượng linh kiện cao mặc định
• Tính năng thiết kế số tốc độ cao tự động hóa việc định tuyến và phân tích
• Động cơ quy tắc cấu hình hoàn toàn
• Hỗ trợ tích hợp cho hệ thống cứng-linh hoạt, linh hoạt, hệ thống nhiều PCB, và PCB HDI

Danh sách tính năng này chỉ là bề mặt và không bao gồm các tính năng cấp doanh nghiệp có sẵn trong chương trình trên tùy chọn giấy phép tiêu chuẩn. Những tính năng cơ bản này đưa Altium Designer vào sự phù hợp với nhu cầu của các công ty kỹ thuật và OEM xây dựng sản phẩm tiên tiến. Điều này có nghĩa là sinh viên có thể nhận được một bước tiến lớn trong sự nghiệp khi họ học cách sử dụng Altium Designer trong khi còn đi học.

Mặc dù Altium Designer được xây dựng cho các nhà thiết kế chuyên nghiệp, nó được nhiều sinh viên sử dụng với mong muốn cải thiện kỹ năng và chuẩn bị cho sự nghiệp trong ngành công nghiệp điện tử. Nó cũng là một công cụ tăng cường năng suất lớn so với KiCad; nhiều tính năng tích hợp sẵn trong Altium Designer hoạt động ngay khi bạn bắt đầu thiết kế, trong khi KiCad yêu cầu người dùng viết một kịch bản tùy chỉnh để có được khả năng tương tự.

CircuitMaker

CircuitMaker là một ứng dụng thiết kế PCB miễn phí thực hiện nhiều tính năng tương tự như được tìm thấy trong Altium Designer. Nó loại bỏ nhiều tính năng cấp cao, cấp doanh nghiệp mà các tổ chức lớn cần và thay vào đó tập trung vào việc cung cấp cho người dùng trải nghiệm thiết kế gọn gàng với các công cụ định tuyến mạnh mẽ. Nó tập trung vào PCB cứng với số lượng lớp vừa phải, thường sẽ được thiết kế bởi sinh viên, người chơi hệ thống và các nhà thiết kế mới.

Điểm nổi bật của CircuitMaker:

• Bộ công cụ chuyên nghiệp tương tự như được tìm thấy trong Altium Designer
• Đặt vị trí, định tuyến và tạo thành phần nhanh chóng
• Thiết kế sơ đồ đa trang và hỗ trợ PCB đa lớp
• Co-Design vào Fusion 360 cho thiết kế cơ khí

Bảng dưới đây cung cấp một so sánh đầy đủ các tính năng giữa CircuitMaker và Altium Designer. Các tính năng chồng lấn cơ bản giống nhau về cách truy cập menu/bảng điều khiển, hiệu quả và phím tắt. Các công cụ cũng thực hiện cùng một quy trình làm việc và có định dạng dữ liệu tương tự.

 

Do sự tương đồng và chồng chéo giữa một số tính năng, CircuitMaker mang lại cơ hội nghề nghiệp xuất sắc cho sinh viên muốn làm việc chuyên nghiệp như các nhà thiết kế PCB hoặc kỹ sư điện. Công cụ và quy trình làm việc trong CircuitMaker khớp chặt với khả năng trong Altium Designer, làm cho việc chuyển đổi sang các tính năng chuyên nghiệp của Altium Designer nhanh chóng và mượt mà.

Bắt đầu Học với CircuitMaker

CircuitMaker ban đầu được Altium sản xuất như một công cụ thiết kế PCB cho cộng đồng người làm. Tuy nhiên, đó cũng là một ứng dụng thiết kế tuyệt vời cho sinh viên muốn học thiết kế PCB. Điều làm cho CircuitMaker thực sự tuyệt vời là nó cơ bản là một ứng dụng “Altium Designer Lite” với nhiều tính năng tương tự. Một số tính năng nâng cao đã được loại bỏ, nhưng các tính năng cơ bản về sơ đồ, đặt vị trí, định tuyến và thư viện đều được bao gồm.

Khi bạn đã sẵn sàng bắt đầu làm việc trong Altium Designer, việc chuyển các thiết kế từ CircuitMaker sang Altium Designer trở nên vô cùng dễ dàng. Altium Designer có thể mở và chỉnh sửa trực tiếp các tệp từ CircuitMaker. Không giống như việc chuyển đổi giữa các công cụ CAD từ các nhà cung cấp khác nhau, thiết kế của bạn sau khi chuyển đổi không bao giờ yêu cầu sửa chữa hay cập nhật. Bạn có thể ngay lập tức bắt đầu làm việc trên thiết kế đã nhập vào trong Altium Designer.

Xây Dựng Sự Nghiệp Của Bạn Với Bản Quyền Altium Designer Dành Cho Sinh Viên

Sinh viên hiểu rõ lợi ích của phần mềm thiết kế PCB miễn phí, nhưng tất cả các vị trí chuyên nghiệp với mức lương cao đều yêu cầu khả năng thiết kế chỉ có trong phần mềm trả phí. Với Altium Designer là nền tảng thiết kế PCB được yêu cầu nhiều nhất trong ngành công nghiệp điện tử, việc học phần mềm mạnh mẽ này sẽ mang lại lợi ích.

May mắn thay, sinh viên có email của cơ sở giáo dục hợp lệ có thể nhận được bản quyền sinh viên miễn phí tại Altium Education và ngay lập tức truy cập vào phần mềm cho mục đích không thương mại. Altium Designer cung cấp cho sinh viên quyền truy cập vào phần mềm thiết kế PCB cấp cao tiếp theo, được yêu cầu bởi các công ty kỹ thuật nhỏ, doanh nghiệp lớn và các doanh nhân thành công.

• Tích hợp mô phỏng SPICE trong trình biên tập sơ đồ
• Hỗ trợ nhập dự án LTspice và PSpice
• Tính năng tự động kiểm tra tính toàn vẹn tín hiệu cho các giao diện tính toán tiêu chuẩn (DDR, MIPI, Ethernet, v.v.)
• Tính năng định tuyến bán tự động và tự động cao cấp
• Xem trực tiếp thông tin tồn kho và vòng đời của linh kiện tại nhiều địa điểm
• Tự động hóa quy trình xuất file sản xuất
• Tạo bản vẽ tự động trong Altium Draftsman
• Tạo footprint tuân thủ IPC tự động

Độc giả sẽ nhận thấy từ “tự động” xuất hiện nhiều lần trong danh sách trên; điều này là bởi vì nhiều tác vụ đơn giản có thể được bán tự động hoặc tự động hóa hoàn toàn, nhưng không loại bỏ sự tham gia của con người trong vòng lặp xác minh.

Những tính năng này cũng tạo điều kiện cho các tác vụ nâng cao hơn, những tác vụ rất khó hoặc đơn giản là không thể thực hiện trong KiCad hoặc EasyEDA. Phần tiếp theo sẽ trình bày một ví dụ phổ biến trong các dự án thương mại.

Ví dụ về một Tác vụ Thiết kế Nâng cao: Định tuyến DDR

Để thấy cách Altium Designer mang lại sự cải thiện lớn so với EasyEDA và KiCad, hãy xem xét một nhiệm vụ mà bạn sẽ cần trong một thiết kế nâng cao hơn: định tuyến DDR. Trong điện tử ngày nay, định tuyến DDR không nhất thiết là “nâng cao,” mà thực sự là một yêu cầu cần thiết trong nhiều hệ thống số và sản phẩm thương mại. Đây là nơi Altium Designer tạo ra sự khác biệt so với CircuitMaker, EasyEDA, và KiCad: nó giúp tự động hóa việc tạo luật, định tuyến, và thời gian.

Đối với DDR3 và các bus nhanh hơn, người thiết kế cần thực hiện ba nhiệm vụ chính trong quá trình định tuyến:

• Xác định các ràng buộc thời gian của bus
• Tự động thực thi trở kháng đường dẫn trong quá trình định tuyến
• Đồng bộ hóa độ trễ của các mạch, lý tưởng là không cần chỉnh sửa chiều dài thủ công

Với công cụ xSignals và các tính năng định tuyến tích hợp, một người thiết kế có thể nhanh chóng thực hiện các nhiệm vụ này và có được một giao diện DDR, được định tuyến, đồng bộ thời gian, và được xác minh so với các quy tắc thiết kế. Những nhiệm vụ này có thể mất hàng giờ đồng hồ định tuyến thủ công trong KiCad, và cùng một mức độ điều chỉnh và xác minh là không thể trong EasyEDA.

 

Bắt Đầu Với Bản Quyền Giáo Dục

Sinh viên có quyền truy cập vào bản quyền giáo dục và học cách sử dụng những công cụ này sẽ có lợi thế lớn hơn so với những sinh viên chỉ sử dụng phần mềm miễn phí. Bộ tính năng đầy đủ trong Altium Designer được các công ty làm việc trên các thiết bị điện tử tiên tiến ngày nay yêu cầu. Vì vậy, nếu bạn là sinh viên và bạn đang tìm kiếm một gói phần mềm thiết kế PCB, đừng bị quyến rũ bởi phần mềm miễn phí. Thay vào đó, hãy tập trung sử dụng một nền tảng thiết kế sẽ cải thiện kỹ năng và cơ hội nghề nghiệp của bạn.

Nếu bạn muốn tiến xa hơn trong sự nghiệp thiết kế của mình, thì bạn nên bắt đầu học và sử dụng Altium Designer. Cho dù bạn cần xây dựng điện tử công suất đáng tin cậy hay hệ thống số tiên tiến, hãy liên hệ Altium Education hoặc nói chuyện với chuyên gia tại Altium để bắt đầu!

Câu hỏi thường gặp

Tôi là sinh viên hoặc người yêu thích. Công cụ thiết kế PCB tốt nhất cho sinh viên là gì?

Nếu bạn không thể biện minh cho chi phí của một giấy phép Altium Designer, lựa chọn tốt nhất là CircuitMaker. Đây là một công cụ miễn phí về sơ đồ mạch và bố trí PCB được xây dựng dựa trên công nghệ cốt lõi của Altium Designer, với khả năng hợp tác trực tuyến và lưu trữ dự án thông qua Altium 365 Personal Space. CircuitMaker cung cấp nhiều tính năng hơn so với KiCad nhờ vào các công cụ thư viện của nó, truy cập vào hàng triệu thành phần được xác minh bởi nhà sản xuất, và khả năng nhìn thấy ngay lập tức hàng tồn kho của nhà phân phối bên trong CircuitMaker.

Sinh viên có thể truy cập vào giấy phép giáo dục của các sản phẩm Altium không?

Vâng, sinh viên có thể sử dụng địa chỉ email của cơ sở giáo dục để truy cập vào giấy phép sinh viên của Altium Designer; hãy truy cập education.altium.com để biết thêm thông tin.

Tại sao tôi nên sử dụng CircuitMaker cho công việc sở thích/sinh viên thay vì KiCad?

Điều tuyệt vời khi sử dụng CircuitMaker là quy trình làm việc rất giống với Altium Designer, vì vậy nó chuẩn bị cho người dùng chuyển đổi sang các công cụ thương mại cấp cao hơn của Altium.

Tôi muốn đảm bảo rằng tôi đang tiến bộ trong sự nghiệp của mình. Triển vọng công việc của tôi sẽ như thế nào nếu tôi học cách sử dụng các sản phẩm của Altium?

Một lợi ích lớn của CircuitMaker là nó sử dụng cùng một quy trình và công cụ được tìm thấy trong Altium Designer, vì vậy nó chuẩn bị cho bạn sử dụng Altium Designer như một phần của công việc thường xuyên. Ngược lại, KiCad hiếm khi được liệt kê là một kỹ năng cần thiết tại các công việc có mức lương cao.

Làm thế nào tôi có thể truy cập các dự án PCB mã nguồn mở sẽ giúp tôi học thiết kế PCB?

Một nguồn tài nguyên tuyệt vời để truy cập các thiết kế mã nguồn mở là GitHub. Nhiều người dùng chia sẻ dự án thiết kế PCB của họ miễn phí dưới giấy phép mã nguồn mở tiêu chuẩn. Cũng có nhiều thư viện linh kiện có sẵn trên GitHub.

Tôi có thể truy cập các dự án ví dụ trong CircuitMaker giúp tôi học thiết kế PCB không?

Có, CircuitMaker cho phép người dùng truy cập các dự án ví dụ thông qua trang web CircuitMaker. Người dùng có thể chia sẻ dự án của họ một cách công khai và làm cho chúng có sẵn để tải về miễn phí.