Báo cáo thực tập cơ bản về Thiết kế mạch điện tử bằng Altium môn Mạch điện tử | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ BẰNG PHẦN MỀM ALTIUM Mạch ếm từ 0 -99 Giảng viên hướng dẫn : Thầy Vũ Hồng Vinh Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quốc Dũng MSSV : 20223764 Lớp : Điện tử 8 K67 Tháng 12/2023
BỐ CỤC ĐỀ TÀI
I. MỤC ĐÍCH II. TỔNG QUAN
1. Giới thiệu về Altium và ề tài
1.1. Giới thiệu về Altium
1.2. Giới thiệu về ề tài 2. Linh kiện
III. TẠO MẠCH NGUYÊN LÍ BỞI ALTIUM
1. Tạo New Project
2. Thêm linh kiện
3. Sắp xếp linh kiện
4. Đổi thông số 5. Đi dây
IV. TẠO MẠCH IN BỞI ALTIUM
1. Tạo file mạch in mới
2. Cập nhật Netlist
3. Kiểm tra và xác nhận lỗi
4. Sắp xếp linh kiện
5. Thiết lập một số quy tắc 6. Đi dây
7. Cắt bo mạch
V. KẾT LUẬN I. MỤC ĐÍCH
- Biết các bước cơ bản sử dụng phần mềm Altium Designer ể
vẽ mạch nguyên lí cũng như thiết kế 1 mạch in hoàn chỉnh. II. TỔNG QUAN
1. Giới thiệu chung về Altium và ề tài
1.1 Giới thiệu về Altium
Altium Designer là một trong những phần mềm chuyên ngành cho
phép thiết kế mạch iện tử PCB (Printed Circuit Board). Altium
Designer là một phần mềm mạnh với nhiều tính năng và Altium
Designer 20 là phiên bản mới nhất cho tới thời iểm bây giờ.
Một số tính năng cơ bản của phần mềm Altium Designer có thể kể ến như sau:
• Giao diện thiết kế, quản lý và chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên
dịch, quản lý file, quản lý phiên bản cho các tài liệu thiết kế.
• Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự ộng, i dây tự ộng theo thuật
toán tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện. Hỗ trợ việc tìm các giải
pháp thiết kế hoặc chỉnh sửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ
trước theo các tham số mới.
• Mở, xem và in các file thiết kế mạch dễ dàng với ầy ủ các thông
tin linh kiện, netlist, dữ liệu bản vẽ, kích thước, số lượng…
• 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…
• Đặt và sửa ối tượng trên các lớp cơ khí, ịnh nghĩa các luật thiết
kế, tùy chỉnh các lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, ặt
vị trí linh kiện trên PCB.
• Mô phỏng mạch PCB 3D, em lại hình ảnh mạch iện trung thực
trong không gian 3 chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp
với mô hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách iện, cấu hình cho cả 2D và 3D
• Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA và ngược lại.
❖ Cách cài ặt Altium Designer trên Window 10: Bước
1: Tải file AltiumDesigner.22.0.2.iso
Bước 2: Mount file AltiumDesigner22.0.2.iso
Bước 3: Chạy file AltiumDesigner22Setup.exe Bước 4: Chọn Next
Bước 5: Chọn I accept the agreement, Chọn Next Bước
6: Chọn các tính năng muốn sử dụng. Chọn Next.
Bước 7: Chọn ường dẫn cài ặt chương trình. Chọn Next.
Bước 8: Hoàn thành cài ặt
Bước 9: Để sử dụng ầy ủ các tính năng phần mềm
Altium Designer, ọc thêm các hướng dẫn.
1.2. Giới thiệu về ề tài
Ở bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cách vẽ mạch iện tử bằng
phần mềm Altium Designer, cụ thể là mạch ếm từ 0 – 99 và từ sơ
ồ nguyên lí, làm thế nào ể có ược một mạch in. 2. Linh kiện
Để làm ược mạch ếm trong ề tài này ta sẽ sử dụng những linh kiện như sau: - IC 7400 - 2 IC 7447 - 2 IC 7490
- 2 iện trở có giá trị 4,7k ohm
- Tụ iện có giá trị 100uF - 2 èn LED 7 thanh
III. TẠO MẠCH NGUYÊN LÝ BỞI ALTIUM
Khởi ộng phần mềm Altium bằng cách nháy úp chuột vào biểu
tượng phần mềm ở màn hình desktop hoặc làm như sau:
- Ấn tổ hợp nút Window+S -> gõ Altium -> Open.
Hình 1: Mở Altium
1. Tạo New Project
- Để tạo một Project mới ta làm như sau: Chọn File -> New -
>Project. Sau ó sẽ có một cửa sổ hội thoại xuất hiện, ta ặt tên cho Project và ấn Create.
Hình 2: Tạo New Project Sau khi ã tạo ược
Project, ta sẽ tạo mạch nguyên lí bằng cách nhấp chuột phải vào
tên Project chọn Add new to Project -> Schematic.
Hình 3: Tạo layout thiết kế mạch nguyên lí
Tiếp theo, ể có thể lấy ược linh kiện thì ta cần phải thêm thư viện
cho Project bằng cách chọn Components ở góc dưới bên phải màn
hình, sau ó ấn vào biểu tượng 3 sọc ngang, chọn File based
Libraries Preferences rồi chọn Add library ể thêm thư viện.
2. Thêm linh kiện
Sau khi ã có thư viện, chúng ta tiến hành bước tiếp theo ó là lấy các
linh kiện cần thiết ể tạo ược mạch nguyên lí: -
Chọn Components, ghi tên linh kiện cần lấy vào ô Search
sau ó kéo thả linh kiện ra phần màn hình dùng ể vẽ mạch.
Hình 4: Tìm kiếm và lấy linh kiện -
Lặp lại tương tự các bước trên cho ến khi lấy ủ các linh kiện
cần sử dụng ể xây dựng mạch nguyên lí.
3. Sắp xếp linh kiện
Dựa vào sơ ồ nguyên lí ã có, ta sắp xếp các linh kiện vào úng vị trí của chúng.
Hình 5: Sắp xếp linh kiện theo sơ ồ nguyên lí
4. Đổi thông số
Sau khi hoàn tất việc sắp xếp linh kiện, ta tiến hành bước tiếp
theo ó là gán thông số cho linh kiện. Để thực hiện công việc này, chúng ta làm như sau: -
Đầu tiên, click chuột trái vào kí tự trong ô màu ỏ (như hình
bên trên) ể ặt tên và số thứ tự cho linh kiện. Điều này giúp cho
mạch nguyên lí của bạn trở nên rõ ràng hơn. -
Tiếp theo, click vào ô màu xanh lá ể thiết lập giá trị cho linh
kiện. Các cửa sổ hội thoại hiện lên sẽ có dạng như hình bên dưới:
Hình 6: Đặt tên linh kiện
Hình 7: Thiết lập giá trị 5. Đi dây
- Vậy là chúng ta ã xong hầu hết các bước cơ bản. Cuối cùng, ể
hoàn tiện mạch nguyên lí, iều hiển nhiên là chúng ta phải nối dây
cho các linh kiện. Các bạn sẽ làm như sau: Chọn biểu tượng
hoặc dùng tổ hợp phím Ctrl+W, chương
trình sẽ hiện lên công cụ giúp các bạn nối dây. Tiếp theo, ta chọn
iểm bắt ầu nối dây bằng cách click chuột trái, sau ó di chuyển
chuột ể tạo thành ường dây nối. Để huỷ nối dây, ta click chuột
phải. Chúng ta sẽ nối các chân linh kiện với nhau theo úng sơ ồ ã
có sẵn. Sau khi hoàn tất, ta thu ược mạch như hình bên dưới:
Hình 8: Đi dây
Đây chính là sơ ồ mạch nguyên lí hoàn chỉnh của mạch ếm. Sau
khi hoàn thành xong mạch nguyên lí, iều quan trọng mà chúng ta
cần phải làm ó là kiểm tra lại xem có còn sai sót ví dụ như thiếu
linh kiện, mạch hở,… hay không ể chỉnh sửa lại sao cho úng vì nếu
mạch nguyên lí của bạn sai thì dẫn ến mạch PCB cũng bị sai theo.
Vậy là ta ã xong phần thiết kế mạch nguyên lí, công việc tiếp theo
ó là chuyển mạch nguyên lí này thành mạch in.
IV. TẠO MẠCH IN BỞI ALTIUM
1. Thêm file mạch in mới
Để thêm file mạch in mới, ta chọn Project -> Add new to Project -> PCB -> Save.
Hình 9: Thêm layout vẽ mạch PCB
2. Cập nhật Netlist
Để cập nhật Nestlist từ mạch nguyên lí sang mạch in, ta chuyển về
trang mạch nguyên lí, sau ó khoanh vùng tất cả mạch nguyên lí -> Designer -> Update PCB.
Hình 10: Cập nhật Netlist từ mạch nguyên lí sang PCB
3. Kiểm tra và xác nhận lỗi (nếu có)
Sau khi chọn Update PCB, sẽ có một cửa sổ hội thoại hiện lên:
Chọn Validate -> Execute Changes -> Close
Hình 11: Hội thoại kiểm tra lỗi
4. Sắp xếp linh kiện
Sau khi mạch in PCB xuất hiện, ta sắp xếp lại các linh kiện,
thường thì là giống như sơ ồ nguyên lí. Mạch sau khi sắp xếp sẽ như hình bên:
Hình 12: Mạch PCB sau khi sắp xếp
Để hiển thị kết quả dưới dạng 3D. Tại cửa sổ vẽ mạch in. View – 3D Layout Model
Hình 13: Mạch 3D khi chưa có dây 5. Thiết lập một
số quy tắc Khi thiết kế mạch in, ta cần thêm một vài quy tắc. Điều
này giúp mạch in của chúng ta dễ quan sát hơn. Ta chọn Design -> Rules
Sau ó sẽ có một cửa sổ xuất hiện lên:
Hình 14: Giao diện thiết lập các quy tắc
Tại ây, chúng ta sẽ thiết lập các quy tắc, có một vài quy tắc cơ bản ví dụ như: •
Clearance : Thiết lập khoảng cách giữa các ường dây trong mạch in •
Width : Thiết lập ộ rộng các ường mạch •
Routing Vias : Thiết lập kích thước lỗ Via •
Thiết lập khoảng cách giữa các ối tượng trong mạch in • …
Các bạn có thể tự thiết lập theo ý muốn của bản thân hoặc có thể
tham khảo các thiết lập trên mạng sao cho cảm thấy hợp lí nhất. Sau
khi thiết lập xong chọn Apply -> OK. 6. Đi dây
Ở bước này, chúng ta có 2 cách làm. Cách thứ nhất là chúng ta sẽ
i dây bình thường bằng cách chọn Place -> Track hoặc chọn vào biểu tượng
Hình 15: Đi dây mạch in bằng cách 1
Cách thứ 2, chúng ta sẽ sử dụng công cụ i dây tự ộng bằng cách
chọn Route -> Auto route -> All
Hình 16: Cách i dây tự ộng
Sau khi xuất hiện cửa sổ, ta chọn Route all. Ở ây, mình sẽ chọn i
dây theo cách 2. Sau khi i dây xong, ta sẽ có ược một mạch in hoàn chỉnh.
Hình 17: Mạch in sau khi i dây
7. Cắt bo mạch
Để tạo ường bao cho bo mạch, trên thanh công cụ ta chọn Place ->Keepout -> Track
Hình 18: Tạo ường bao cho bo mạch
Hình 29: Mạch sau khi ược tạo ường bao
Tiếp theo, ta tiến hành cắt bo mạch: Chọn toàn bộ ường bao bo
mạch sau ó chọn Design -> Board Shape -> Define from selected objects.
Ta thu ược bo mạch sau khi cắt:
Hình 20: Bo mạch sau khi ược cắt
Như vậy là chúng ta ã hoàn thành các bước ể tạo một mạch nguyên
lí và mạch in cơ bản bằng phần mềm Altium. V. KẾT LUẬN
Qua bài thực hành lần này, em ã nắm ược cơ bản cách sử dụng
phần mềm Altium ể vẽ mạch nguyên lí và thiết kế một mạch in từ
mạch nguyên lí ã có. Đây thực sự là một phần mềm hữu ích ối với
sinh viên Điện tử - Viễn thông như chúng em trong quá trình học
tập và làm việc sau này. Thông qua phần mềm này, chúng em có thể
tự thiết kế các mạch iện tử theo ý muốn của bản thân.
Mặc dù vậy, thời gian thực hành còn ngắn hạn nên có rất nhiều tính
năng của phần mềm Altium mà em vẫn chưa thể khám phá ược.
Bên cạnh ó cùng với vốn kiến thức hạn hẹp nên trong bài báo cáo
không tránh ược những sai sót, mong thầy và mọi người góp ý giúp em khắc phục.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành ến thầy Vũ Hồng
Vinh ã giúp ỡ bọn em nhiệt tình trong quá trình học tập và hoàn
thiện bài thực hành lần này, giúp chúng em có thêm niềm am mê ối
với ngành học mà mình ang theo uổi. Em xin kính chúc thầy luôn
mạnh khoẻ và công tác tốt.