Giáo trình Vẽ mạch điện tử (Nghề: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa - Trình độ Cao đẳng): Phần 1 - Trường Cao đẳng Nghề An Giang

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Vẽ mạch điện tử gồm các nội dung chính như sau: Cài đặt phần mềm Altium Designer; Vẽ mạch điện nguyên lý; Vẽ mạch in; Tạo thư viện trong Altium Designer. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 giáo trình!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Vẽ mạch điện tử (Nghề: Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa - Trình độ Cao đẳng): Phần 1 - Trường Cao đẳng Nghề An Giang

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG GIÁO TRÌNH VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ NGHỀ CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG (Ban hành theo Quyết định số: 630/QĐ-CĐN ngày 05 tháng 4 năm 2022 của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang) An Giang, Năm 2022
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU Hiện nay trên thị trường có khá nhiều phần mềm thiết kế và vẽ mạch điện tử như ORCAD, PROTEUS, EAGLE, ALTIUM … Mỗi phần mềm đều cung cấp sẳn bộ ký hiệu linh kiện và footprint riêng. Trong đó ALTIUM là phần mềm có khá nhiều ưu điểm như: Giao diện thiết kế, quản lý và chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, đi dây tự động theo thuật toán tối ưu, hệ thống các thư viện linh kiện phong phú, chi tiết và hoàn chỉnh bao gồm tất cả các linh kiện nhúng, số, tương tự, mô phỏng mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực trong không gian 3 chiều, … Do đó chúng tôi đã sử dụng Altium làm phần mềm thiết kế và vẽ mạch điện tử trong giáo trình này. Nội dung giáo trình chia làm 4 phần: - Hướng dẫn cài đặt Altium Designer 16. - Vẽ mạch nguyên lý (Schematic Design) - Vẽ mạch in (PCB Design) - Vẽ và thiết kế thư viện nguyên lý (Schematic Library) và thư viện chân linh kiện (PCB Library) Trong quá trình biên soạn, mặc dù đã cố gắng nhưng sẽ không tránh khỏi các thiếu sót. Rất mong sự góp ý các sai sót để giáo trình ngày được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn. An Giang, ngày 02 tháng 5 năm 2020 Tác giả Đỗ Tùng Sang 1
MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU ...................................................................................................... 1 Bài 1. Cài đặt phần mềm Altium Designer ............................................................... 4 I. Giới thiệu phần mềm vẽ mạch điện tử Altium Designer.................................... 4 II. Các bước cài đặt phần mềm vẽ mạch điện tử Altium Designer ....................... 4 Bài 2. Vẽ mạch điện nguyên lý ................................................................................. 9 I. Giao diện chính ................................................................................................... 9 II. Tạo Project thiết kế mạch ................................................................................ 10 III. Mạch nguyên lý .............................................................................................. 11 1. Giới thiệu chung............................................................................................ 11 2. Thiết lập trang vẽ .......................................................................................... 12 3. Các đối tượng trong SCH Editor (Schematic Editor) ................................... 13 4. Các Panel thường sử dụng trong môi trường SCH Editor ............................ 35 5. Các chức năng và công cụ hỗ trợ .................................................................. 38 IV. Thực hành vẽ mạch nguyên lý ....................................................................... 41 Bài 3. Vẽ mạch in .................................................................................................... 51 I. Giao diện chính ................................................................................................. 51 II. Qui trình vẽ mạch in ........................................................................................ 51 1. Tạo mới một bản vẽ PCB.............................................................................. 51 2. Cập nhật (Update) từ bản vẽ nguyên lý sang bản vẽ mạch in ...................... 53 3. Sắp xếp linh kiện ........................................................................................... 54 4. Đặt luật chạy mạch (Rule) ............................................................................ 58 5. Đi đường mạch .............................................................................................. 68 III. In ấn ................................................................................................................ 73 IV. Thực hành vẽ mạch in .................................................................................... 75 Bài 4. Tạo thư viện trong Altium Designer............................................................. 76 I. Tạo thư viện nguyên lý ..................................................................................... 76 II. Tạo thư viện chân linh kiện ............................................................................. 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 83 2
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ Mã mô đun: MĐ16 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun: - Vị trí: Vẽ mạch điện tử là mô đun thuộc nhóm môn học cơ sở, được bố trí giảng dạy sau các môn học Linh kiện điện tử, Mạch tương tư, Mạch xung, Kỹ thuật điện, Mạch số, … - Tính chất: Vẽ mạch điện tử là mô đun bắt buộc trong chương trình đào tạo nghề Công nghệ kỹ thuật điều khiển và tự động hóa. - Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Vẽ mạch điện tử là mô đun hỗ trợ sinh viên thiết kế và thi công các mạch điện tử dùng cho các mô đun/môn học khác trong chương trình học. Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: + Sinh viên trình bày được quy trình vẽ và lưu trữ một bãn vẽ mạch điện tử; + Sinh viên trình bày và giải thích được các bước thực hiện vẽ sơ đồ nguyên lý và vẽ mạch in; + Sinh viên trình bày được các bước tạo thư viên nguyên lý và chân linh kiện. - Về kỹ năng: + Sinh viên có khả năng cài đặt phần mềm vẽ mạch điện tử và thiết kế mạch in; + Sinh viên có khả năng vẽ sơ đồ nguyên lý của mạch điện tử đúng các yêu cầu kỹ thuật; + Sinh viên có khả năng thiết kế mạch in đúng các yêu cầu kỹ thuật; + Sinh viên có khả năng tạo thư viên nguyên lý và chân linh kiện; - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: + Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc; + Hình thành tính cẩn thận chính xác logic khoa học. 3
Bài 1 CÀI ĐẶT PHẦN MỀM ALTIUM DESIGNER Giới thiệu: Altium là một trong những phần mềm vẽ mạch điện tử được sử dụng phổ biến hiện nay. Việc cài đặt và sử dụng phần mềm này cũng khá đơn giản. Tuy nhiên trong quá trình cài đặt cần chú ý các yêu cầu về cấu hình máy tính cũng như phiên bản cài đặt để sử dụng tốt nhất và tối đa tính năng của chương trình. Mục tiêu: Sau khi học bài học này, người học có khả năng: - Trình bày chính xác qui trình cài đặt phần mềm vẽ mạch điện tử Altium Designer; - Thực hiện cài đặt được phần mềm vẽ mạch điện tử; - Rèn luyện tính tỉ mỉ, chính xác và an toàn. Nội dung chính: I. Giới thiệu phần mềm vẽ mạch điện tử Altium Designer Altium Designer là một phần mềm thiết kế tích hợp được phát triển bởi Altium Limited – Canada. Nó bao gồm tất các những công cụ cần thiết cho một bản thiết kế điện tử hoàn thiện, ví dụ như công cụ thiết kế bản vẽ nguyên lý, bản vẽ mạch in, mô phỏng mạch điện, phân tích tín hiệu, môi trường lập trình VHDL, môi trường thiết kế và phát triển hệ thống nhúng FPGA, ... Các phiên bản trước đây của Altium Designer gồm có: DXP2002, DXP2004, Summer 08, Winter 09, Summer10, và mới đây nhất là Altium Designer 19. Giáo trình này được viết dựa trên phiên bản Altium Designer 16 và đề cập tới các vấn đề: - Vẽ mạch nguyên lý (Schematic Design) - Vẽ mạch in (PCB Design) - Vẽ và thiết kế thư viện nguyên lý (Schematic Library) - Vẽ và thiết kế thư viện chân linh kiện (PCB Library) II. Các bước cài đặt phần mềm vẽ mạch điện tử Altium Designer * Bước 1: Chạy AltiumDesigner16Setup.exe Hình 1.1. File cài đặt Altium 4
* Bước 2: Nhấn Next Hình 1.2. Màn hình chào khi cài đặt * Bước 3: Chọn ngôn ngữ tại mục Select language > Tích vào I accept the agreement > Next Hình 1.3. Chọn ngôn ngữ 5
* Bước 4: Chọn các công cụ mà bạn muốn cài > Next Hình 1.4. Tùy chọn các công cụ Bước 5: Chọn thư mục cài > Next Hình 1.5. Chọn thư mục cài đặt 6
* Bước 6: Nhấn Next Hình 1.6. Màn hình xác nhận bắt đầu quá trình cài đặt * Bước 7: Đợi cho quá trình cài đặt Altium Designer 16.0.5 hoàn tất Hình 1.7. Quá trình cài đặt Altium Designer 7
Sau khi quá trình cài đặt hoàn tất > Bỏ chọn Run Altium Designer > Finish Hình 1.8. Kết thúc cài đặt III. Thực hành cài đặt phần mềm Người học hãy tiến hành cài đặt phần mềm Altium Designer 16 theo hướng dẫn trên. 8
Bài 2 VẼ MẠCH ĐIỆN NGUYÊN LÝ Giới thiệu: Phần mềm Altium hỗ trợ việc vẽ sơ đồ nguyên lý rất nhanh chóng và có độ thẩm mỹ cao. Khi thực hiện các thao tác vẽ cần kết hợp sử dụng các phím tắt sẽ giúp rút ngắn thời gian đáng kể thực hiện và cho thấy sự chuyên nghiệp của người sử dụng. Khi mới bắt đầu người học nên làm quen với vị trí thư mục chứa các ký hiệu linh kiện thường dùng và luyện tập nhiều để thuần thục các thao tác vẽ. Mục tiêu: Sau khi học bài học này, người học có khả năng: - Trình bày đúng qui trình vẽ và lưu trữ một bản vẽ mạch điện tử; - Vẽ và lưu trữ được các bản vẽ mạch điện tử; - Rèn luyện tính tỉ mỉ, chính xác và an toàn. Nội dung chính: I. Giao diện chính Hình 2.1. Cửa sổ chính khi khởi động chương trình 9
Trong quá trình thiết kế ta có thể dễ dàng chuyển đổi giữa các cửa sổ soạn thảo như Schematic Editor, PCB Editor…bằng cách chọn các Tab ở góc dưới màn hình hoặc trong View → Workspace Panel. Nếu Không thấy các Tab ở góc dưới màn hình, đánh dấu lựa chọn nó trong View → Status Bar. Trong quá trình thiết kế, khi ta di chuyển giữa các Editor, sẽ có sự thay đổi tự động số lượng, loại Tab phía dưới màn hình cho phù hợp môi trường thiết kế. II. Tạo Project thiết kế mạch Project là nơi chứa liên kết tới tất cả các tài liệu và các thiết lập có liên quan đến thiết kế. Project File có dạng xxx.PrjPCB, là một file văn bản dạng ASCII liệt kê tất cả các tài liệu và các thiết lập. Các tài liệu không thuộc về bất cứ Project nào gọi là “Free Document“. Project mặc định mới được tạo ra có tên là PCB_Project1.PrjPCB. - Trên màn hình khởi động kích chọn vào File và chọn Blank Project (PCB). - Hoặc : File → New → PCB Project - Hoặc sử dụng phím tắt: F,N,J,B Hình 2.2. Tạo new project Tạo một tài liệu Schematic: Tài liệu Schematic là nơi thiết kế chi tiết bản vẽ mạch điện. Có thể thực hiện như sau : - File → New → Schematic - Hoặc: Click chuột phải vào Project, chọn Add New to Project→ Schematic → Ctrl+S (lưu tên) - Sử dụng phím tắt: F,N,S. 10
Hình 2.3. Tạo new schematic III. Mạch nguyên lý 1. Giới thiệu chung Schematic Editor cung cấp môi trường: - Vẽ, thiết kế, hiệu chỉnh mạch nguyên lý. - Mô phỏng hoạt động của mạch bằng đồ thị. Để vào môi trường vẽ nguyên lý, chúng ta tạo mới một bản vẽ nguyên lý hoặc mở một bản vẽ nguyên lý có sẵn (hình 2.4). Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý được vẽ trong môi trường SCH Editor 11
2. Thiết lập trang vẽ Tùy vào độ nhiều hay ít các thành phần, linh kiện trong bản vẽ mà ta có các thiết lập về độ rộng của Sheet sao cho phù hợp. Khi một Sheet mới được tạo ra, nó sẽ có khổ là A4 và các thiết lập mặc định. Để đi vào chế độ thiết lập khổ giấy và các chế độ khác của Sheet, ta làm theo các bước sau: * Bước 1: Từ menu Design, chọn Document Options …phím tắt là D O hoặc O D. * Bước 2: Trong Tab Sheet Options sẽ có một số các lựa chọn: Hình 2.5. Các thuộc tính của trang vẽ nguyên lý (Schematic Sheet) - Vùng 1: Đường dẫn tới file định dạng mẫu mà người dùng tự thiết kế. Nếu để trống thì sheet sẽ có dạng mặc định. - Vùng 2: Vùng chọn khổ giấy của Sheet. Theo mặc định, khổ giấy là A4. Ta cũng có thể lựa chọn các khổ giấy có sẵn khác như A0, A1, A2, …. Hoặc tự định dạng khổ giấy khi tích chọn Use Custom Style. - Vùng 3: Chứa các lựa chọn về hình dạng của sheet. - Trường Orientation: Cho phép lựa chọn giữa kiểu giấy thẳng đứng (Portrait) hoặc kiểu giấy nằm ngang (Landscape). 12
- Trường Title Blook: Cho phép điều chỉnh khung tên của bản vẽ. - Vùng 4: Có các lựa chọn về lưới. - Snap: Cho phép lựa chọn sự bắt dính của trỏ chuột trên lưới. Khi số trong ô Snap càng nhỏ hoặc bỏ chọn snap thì trỏ chột càng di chuyển mịn. Thông thường, để Snap là 5. - Visible: Lựa chọn cho phép hiển thị lưới trên bản vẽ nguyên lý. Thông thường để visible là 10. - Vùng 5: Cho phép lựa chọn khoảng lưới của đường dây. - Vùng 6: Cho phép chuyển đổi font chữ trong bản thiết kế nguyên lý. 3. Các đối tượng trong SCH Editor (Schematic Editor) a) Các đối tượng hình học Hình 2.6. Các đối tượng hình học trong Schematic Editor Sử dụng nhóm công cụ Drawing Tools để vẽ các đối tượng hình học. Truy cập tới Drawing Tools: - Cách 1: Drawing Tools nằm trong thanh công cụ Utilities 13
Hình 2.7. Công cụ Drawing Tools trong thanh công cụ Utilities Vào menu View > Toolbars > Utilities để lấy thanh công cụ Utilities nếu nó chưa xuất hiện. - Cách 2: Vào menu Place > Drawing Tools Hình 2.8. Công cụ Drawing Tools trong menu Place Vẽ các đối tượng hình học: * Đường thẳng (Line) - Chọn công cụ Place Line hoặc Place > Drawing Tools > Line - Kích chuột trái 1 lần để cố định điểm bắt đầu của đường. - Kéo và kích chuột trái các lần khác đề vẽ cố định các điểm bẻ góc của đường. Nhấn phím xóa lùi (Backspace) để hủy lần lượt các điểm bẻ góc nếu muốn. - Nhấn chuột phải để kết thúc đường. - Nhấn chuột phải một lần nữa để kết thúc lệnh vẽ. - Nháy kép chuột vào đối tượng vừa vẽ để thay đổi thuộc tính. 14
Hình 2.9. Bảng thuộc tính của Line - Start Line Shape: Lựa chọn các hình dạng của điểm đầu Line. - End Line Shape: Lựa chọn các hình dạng của điểm cuối Line. - Line Shape Size: Kích thước của hình dạng đầu và cuối Line. - Line Width: Kích thước đường Line. - Line Style: Dạng của đường Line (liên tục, nét đứt…). - Color: Màu của đường Line. * Đa giác (Polygon) - Chọn công cụ Place Polygon hoặc Place > Drawing Tools > Polygon. - Kích chuột trái để vẽ và cố định các góc. - Nhấn chuột phải để kết thúc đường. - Nhấn chuột phải một lần nữa để kết thúc lệnh vẽ. - Nháy kép chuột vào đối tượng vừa vẽ để thay đổi thuộc tính Hình 2.10. Bảng thuộc tính của Polygon 15
- Fill Color: Chọn màu nền. - Border Color: Chọn màu đường viền. - Border Width: Chọn kích thước của đường viền. - Draw Solid: Lựa chọn vẽ khối Polygon (tích chọn) hoặc đường Polygon (bỏ tích chọn). - Transparent: Lựa chọn nền trong suốt (tích chọn) hoặc không trong suốt (bỏ tích chọn). * Đường tròn (Arc) - Chọn Place > Drawing Tools > Arc. - Kích chuột trái để cố định tâm của đường tròn. - Rê chuột để xác định đường kính. - Kích chuột trái để xác định điểm đầu, kích chuột trái lần nữa để xác định điểm cuối của đường tròn. - Nhấn chuột phải để kết thúc lệnh vẽ. - Nháy kép chuột vào đối tượng vừa vẽ để thay đổi thuộc tính. Hình 2.11. Bảng thuộc tính của đường tròn - Color: Lựa chọn màu của đường tròn. - Line Width: Lựa chọn độ rộng của đường. - Radius: Nhập bán kính của đường tròn từ bàn phím. - Start Angle: Góc của điểm bắt đầu đường tròn so với trục hoành. - End Angle: Góc của điểm kết thúc đường tròn so với trục hoành. * Đường Ellipse 16
- Chọn công cụ Place Elliptical Arc hoặc Place > Drawing Tools > Elliptical Arc. - Kích chuột trái để cố định tâm. - Kích chuột trái, rê chuột để thay đổi bán kính đường Ellipse theo trục X. - Kích chuột trái, rê chuột để thay đổi bán kính đường Ellipse theo trục Y. - Kích chuột trái để xác định điểm đầu, kích chuột trái lần nữa để xác định điểm cuối của đường Ellipse. - Nhấn chuột phải để kết thúc lệnh vẽ. - Nháy kép chuột vào đối tượng vừa vẽ để thay đổi thuộc tính. Hình 2.12. Bảng thuộc tính của đường Ellipse - Color: Lựa chọn màu của đường. - Line Width: Lựa chọn độ rộng của đường. - X-Radius: Bán kính của đường Ellipse theo trục X. - Y-Radius: Bán kính của đường Ellipse theo trục Y. - Start Angle: Góc của điểm bắt đầu đường Ellipse so với trục hoành. - End Angle: Góc của điểm kết thúc đường tròn so với trục hoành. * Kí tự (Text) - Chọn công cụ Place Annotation hoặc Place > Drawing Tools > Annotation. - Nhấn phím TAB để thay đổi thuộc tính. - Text: Ô dùng để đánh kí tự từ bàn phím. - Font: Nhấn vào nút Change để thay đổi định dạng của kí tự. 17
Hình 2.13. Bảng thuộc tính của Text * Khối vuông - Chọn công cụ Place Rectangle hoặc Place > Drawing Tools > Rectangle để vẽ khối vuông. - Chọn công cụ Place Rounded Rectangle hoặc Place > Drawing Tools > Rounded Rectangle để vẽ khối vuông có các góc bo tròn. - Kích chuột trái để xác định góc trái trên. - Rê chuột và kích chuột trái để xác định góc phải dưới. - Nhấn chuột phải để kết thúc lệnh vẽ. - Nháy kép chuột vào đối tượng vừa vẽ để thay đổi thuộc tính. Hình 2.14. Bảng thuộc tính của Rectangle và Rounded Rectangle - Fill Color: Chọn màu nền. - Border Color: Chọn màu đường viền. 18
- Border Width: Chọn kích thước của đường viền. - Draw Solid: Lựa chọn vẽ khối Polygon (tích chọn) hoặc đường Polygon (bỏ tích chọn). - Transparent: Lựa chọn nền trong suốt (tích chọn) hoặc không trong suốt (bỏ tích chọn). - X-Radius: Bán kính bo tròn góc theo trục X. - Y-Radius: Bán kính bo tròn góc theo trục Y. b) Các đối tượng điện Đối tượng điện bao gồm các linh kiện nguyên lý (Part) và các thành phần kết nối như dây nối (Wire), đường Bus, các đầu nối (Port)… Các đối tượng này được sử dụng để vẽ bản vẽ nguyên lý, từ đó tạo ra danh sách các kết nối (Netlist) phục vụ cho việc chuyển đổi từ nguyên lý sang PCB. Hình 2.15. Các đối tượng điện trong Schematic Editor Để lấy các đối tượng điện, sử dụng Wiring toolbar hoặc từ menu Place. Hình 2.16. Thanh công cụ Wiring Vẽ các đối tượng điện: * Dây nối (Wire) - Chọn công cụ Place Wire hoặc Place > Wire (P W). 19