Một cách tốt để bắt đầu học layout OrCAD là thông qua đường dẫn menu của thanh công cụ layout Help –>Learning layout. Trong bài viết này Điện Tử Tương Lai sẽ giải thích những điều cơ bản của layout. Trong các phần tiếp theo, Điện Tử Tương Lai đã giả định rằng người đọc đã quen thuộc cơ bản với layout.
Hãy bắt đầu với một bảng layout chung. Khởi động phần mềm Layout và chọn File -> New. Tiếp theo, nó sẽ hỏi bạn muốn sử dụng file mẫu nào. Nhấp vào Cancel. Điều này sẽ cho phép bạn bắt đầu với một bảng trống. Chọn File -> Library manager. Khi bạn tạo một footprint mới, bạn có hai tùy chọn cơ bản, hoặc bạn bắt đầu không có gì hoặc bạn chỉnh sửa một footprint. Để chỉnh sửa footprint hiện có, hãy chọn footprint đó từ danh sách ở bên trái màn hình. Footprint sẽ xuất hiện trong khu vực làm việc bên phải. Sau khi bạn hoàn thành các chỉnh sửa của mình, hãy chọn nút “Save as…” để lưu footprint đã chỉnh sửa với tên mới trong thư viện tùy chỉnh của bạn.
Để giúp giải thích quy trình tạo footprint mới, Điện Tử Tương Lai sẽ hướng dẫn bạn quy trình đã sử dụng để tạo footprint cho một linh kiện cảm biến quang học mình đã sử dụng trong mạch trình diễn cảm biến quang. Đầu tiên, chọn nút “Create new footprint…” từ Library manager và đặt tên footprint của mình là “HOA2003”. Sau đó, thu nhỏ để có được một vùng vẽ lớn hơn. Tiếp theo, chọn nút “Save as…” và sau đó chọn nút“ Create new library… ”. Một thư mục mới mình đã tạo có tên là "library" tách biệt với thư mục chứa layout và tệp capture đã được lưu trữ. Đặt tên tệp library mới của là “Opto” và footprint trong đó với tên là “HOA2003”. Sau đó, chúng ta có một thư viện mới có tên là “Opto” chứa footprint “HOA2003”.
Sử dụng kích thước vật lý, mình bắt đầu bằng cách tháo chân mặc định và vẽ outline của cảm biến. Với Pin Tool được chọn, nhấp vào chân và nhấn delete để xóa chân mặc định. Ở góc dưới cùng bên trái của màn hình, bạn sẽ thấy đầu đọc vị trí con trỏ của mình được định dạng là [khoảng cách ngang, khoảng cách dọc]. Khả năng đọc của con trỏ này được đo từ điểm gốc của không gian vẽ, được hiển thị dưới dạng hình tròn / hình chữ thập.
Nếu bạn đặt con trỏ trực tiếp lên trên điểm gốc này, vị trí con trỏ sẽ đọc [0,0]. Mình đã sử dụng điểm gốc này làm góc dưới bên trái của footprint. Để vẽ outline của cảm biến, mình chọn Obstacle tool, nhấp chuột phải vào bất kỳ vị trí nào trong không gian vẽ và chọn “New…”. Sau đó, mình nhấp và giữ nút chuột trái tại điểm gốc của màn hình và kéo con trỏ cho đến khi nó đọc [ 950,250] hoặc 0,95 inch theo hướng ngang và 0,25 inch theo hướng dọc. Lưu ý rằng mình đã đi đến 950 thay vì 960 như. Mình đã làm điều này để dễ vẽ và vì mình biết .01 không quan trọng trong ứng dụng của mình. Tiếp theo, mình nhấp đúp chuột vào đường viền mà mình vừa vẽ. Lúc này sẽ đưa ra một hộp thoại trong đó mình chọn Obstacle type làm Place outline và Obstacle layer làm Global layer và sau đó mình chọn OK. Để kết thúc lệnh, mình nhấp chuột phải vào vùng vẽ và chọn End Command.
Hiện nay, Proteus là một trong những phần mềm được nhiều người lựa chọn để vẽ và mô phỏng các mạch điện tử, phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu. Khả năng vẽ mạch in PCB của Proteus không thua kém so với các phần mềm khác như Orcad, Eagle, Altium Designer,… Bạn có thể thiết kế mạch in cho một mạch điện tử nhanh chóng mà không phải mất quá nhiều thời gian.
Ngoài tính năng vẽ mạch điện tử, Proteus không những có khả năng mô phỏng các đặc tính của mạch điện tử như những chương trình mô phỏng khác mà còn được trang bị khả năng mô phỏng nhiều loại vi điều khiển. Tính năng mô phỏng mạnh của Proteus giúp cho người dùng tiết kiệm được rất nhiều thời gian và chi phí.
Mặc dù trong thư viện của Proteus có rất nhiều linh kiện. Tuy nhiên, có những trường hợp người dùng không tìm được linh kiện như mình mong muốn hoặc linh kiện không có footprint. Khi rơi vào những tình huống như vậy thì những người mới sử dụng phần mềm Proteus sẽ gặp khó khăn vì không biết cách tạo linh kiện mới hoặc do phần thiết kế linh kiện mới không thấy được đề cập trong các tài liệu hướng dẫn. Chính vì lý do này mà tôi viết bài này nhằm giúp các bạn thuận lợi hơn trong việc sử dụng phần mềm này .
Proteus bao gồm 2 chương trình con Schematic Capture và PCB Layout [hay còn gọi là ISIS và ARES với các phiên bản cũ]. Chức năng của Schematic Capture là dùng để vẽ mạch nguyên lý và PCB Layout là dùng vẽ mạch in hay nói cách khác là layout mạch điện tử.
Chúng ta có thể tiến hành thiết kế mạch in trực tiếp bằng PCB Layout mà không cần phải vẽ mạch nguyên lí bằng Shematic Capture. Tuy nhiên, công việc này rất khó khăn với những mạch phức tạp, nhiều linh kiện. Thông thường thì ta dùng Shematic Capture để vẽ mạch nguyên lý sau đó chuyển nó sang mạch in PCB Layout. Lúc này chương trình PCB Layout sẽ tự động thêm phần chỉ thị kết nối giữa các linh kiện đúng như quan hệ liên kết của chúng trong mạch nguyên lý. Việc này sẽ dễ dàng hơn cho người thiết kế mạch, tránh sai sót và nhầm lẫn.
Đối với bài hướng dẫn này, để có thể tạo ra một linh kiện và thực hiện liên kết giữa mạch nguyên lí với mạch in thì ta cần phải tạo ra linh kiện ở PCB Layout [linh kiện này là linh kiện mô tả đặc tính thực về kích thước, khoảng cách giữa các chân của linh kiện mà nhà sản xuất chế tạo]. Sau đó ta mới có thể tạo linh kiện trong Schematic Capture và tạo liên kết giữa linh kiện ở Schematic Capture với linh kiện ở PCB Layout.
Nội dung bài viết
Tạo một linh kiện mới trong PCB Layout
Để tạo một linh kiện mới trong PCB Layout, trước hết bạn cần phải nắm vững hình dạng và kích thước thực tế của linh kiện cần tạo. Tốt nhất là bạn nên có datasheet của linh kiện này. Bạn có thể xem datasheet của các linh kiện ở website : www.alldatasheet.com hay www.datasheet4u.com hoặc bạn cũng có thể sử dụng công cụ google để tìm kiếm datasheet của linh kiện.
Bạn cũng cần chú ý là các linh kiện thường được thiết kế theo tiêu chuẩn Châu Âu nên đơn vị đo lường thường dùng là inch. Trong Proteus, đơn vị nhỏ nhất được tính theo mil và 1 mil thì bằng 1/1000 inch [kí hiệu của mil là ‘th’]. Khoảng cách giữa hai chân của IC thông thường là 1/10 inch [tức là bằng 100mils = 100th].
Cách bố trí lưới điểm trên màn hình làm việc của PCB Layout mặc định khoảng cách giữa hai điểm gần nhất theo chiều ngang hay dọc là 2.5mm. Trong khi tạo một linh kiện mới, bạn có thể thay đổi độ dày của lưới điểm bằng cách chọn View rồi nhấp chuột để chọn khoảng cách thích hợp.
Để tạo linh kiện mới trong Proteus chúng ta sẽ thực hiện tuần tự theo các bước sau đây:
Bước 1: Vẽ phác thảo hình dạng linh kiện
Thường thì chúng ta chỉ sử dụng các công cụ vẽ chân linh kiện và công cụ vẽ 2D để phác thảo hình dạng linh kiện.
Trong khi vẽ hình dạng linh kiện, các bạn phải chú ý các thông số về kích thước và khoảng cách giữa các chân linh kiện để vẽ đúng như trong thực tế. Để làm được điều này chúng ta dựa vào cách chia lưới điểm mà canh cho chính xác. Chúng ta cũng có thể lấy một linh kiện có sẵn bất kì để làm chuẩn hoặc là dùng chức năng đo khoảng cách để đo.
Dưới đây tôi đã vẽ ra một số linh kiện điện tử quen thuộc như điện trở, biến trở, diode, IC 555, led 7 đoạn.
Các đường màu xanh cyan được vẽ bằng công cụ vẽ 2D. Các đường này chỉ mô tả gợi nhớ hình dạng của linh kiện, khi in mạch các đường này thường không được in ra. Nếu có thì nó sẽ được in ở lớp đối ngược của lớp mạch in để giúp ta nhận biết linh kiện nào cần được hàn.
Các khối màu tím được vẽ bằng công cụ vẽ chân linh kiện. Ta có thể chọn nhiều loại chân linh kiện và chọn đặc tính kỹ thuật cho loại chân trong các mục chọn có liên quan. Các khối này cần được vẽ một cách chính xác về kích thước và khoảng cách theo thông số của nhà sản xuất. Chính vì vậy mà bạn cần phải có datasheet của linh kiện.
Bước 2: Đặt tên cho chân linh kiện
Công việc này là cần thiết và bạn cần phải chú ý rằng tên chân linh kiện phải mang tính gợi nhớ, hoặc bạn cũng có thể đặt tên theo cách đặt tên ở datasheet. Để làm điều này ta nhấp chuột phải vào chân linh kiện mà bạn muốn đặt tên và chọn Edit Properties.
Sau đó, bạn nhập tên chân linh kiện vào ô trống Number như hình bên dưới. Ví dụ, tôi nhập tên A [Anode] cho một chân của diode.
Ở đây thì bạn cũng có thể thay đổi một số đặc tính của chân nhưng thường thì không cần. Tùy theo linh kiện mà bạn có thể đặt tên chân cho linh kiện đó bằng các con số hay là các ký tự. Dưới đây tôi đã đặt tên cho các chân của các linh kiện như sau:
Bước 3: Tạo linh kiện
Bạn chọn khối linh kiện đã vẽ phác thảo bằng công cụ chọn linh kiện và click chuột phải, rồi chọn Make Package. Ví dụ ở đây tôi tạo linh kiện là diode.
Một cửa sổ hiện ra như sau:
Bạn hãy nhập tên linh kiện vào ô New Package Name.
Chọn các mô tả về package [Package Category, Package Type, Package Sub-Category] và viết mô tả cho cho linh kiện [Package Description]. Ví dụ ta làm như sau:
Cuối cùng là nhấn OK để kết thúc việc tạo linh kiện. Theo mặc định thì chương trình sẽ tự động thêm linh kiện này vào thư viện để bạn sử dụng ngay.
Dưới đây là ví dụ tạo linh kiện cho IC 555 có 8 chân. Bạn cũng thực hiện giống như đã làm ở trên.
Đặt các thông số như sau [nếu không thích thì bạn có thể thay đổi theo ý của bạn, ở đây chỉ là ví dụ thôi].
Kết quả
Giờ thì bạn có thể tạo ra các linh kiện mới trog proteus cho riêng mình theo cách làm tương tự. Tóm lại thì ta tiến hành 3 bước như đã trình bày ở trên.
Trường hợp linh kiện đã tạo nhưng thông số kĩ thuật không được chính xác thì bạn cũng có thể sửa chữa nó bằng cách thực hiện các bước tương tự như tạo một linh kiện mới. Chú ý là tên linh kiện mới này phải trùng với tên linh kiện cần sửa. Chương trình sẽ tự động cập nhật thông số cho linh kiện cần sửa. Ví dụ là mình sữa chữa linh kiện IC 555 vừa mới tạo với các bước làm như trước. Bảng sau sẽ hiện ra:
Bạn nhấp Yes để cập nhật linh kiện [nếu không muốn cập nhật linh kiện cũ mà tạo mới thì No].
Lời kết
Trong phần 1 này tôi đã hướng dẫn tạo linh kiện mới trong Proteus với PCB Layout. Các bước thực hiện không phức tạp, điều quan trọng là bạn làm sao cho đúng với kích thước của linh kiện thực tế. Trong phần tiếp theo tôi sẽ hướng dẫn các bạn cách tạo linh kiện mới với Schematic Capture và liên kết với PCB Layout.