Bài giảng môn Điện - Điện tử - Bài 2: Vẽ mạch in với layout

Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 1 BÀI 2 VẼ MẠCH IN VỚI LAYOUT Mở Layout lên nào! Bây giờ chúng ta sẽ bắt đầu từ đầu nhé! Sau khi đã tạo được file *.MNL như ở cuối bài trước ta tiếp tục. Bài hướng dẫn sẽ được minh họa hoàn toàn bằng hình ảnh. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 2 Trong hộp thoại AutoECO Mục Input Layout TCH or TPL or MAX file, chọn _default.tch. (Chương trình layout tự tìm đến thư mục chứa các file mẫu *.tch). Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 3 Mục MNL netlist file: chọn file MNL mà ta đã tạo được ở cuối bài trước. Ví dụ TD1.MNL. Chọn xong phần Output layout MAX file sẽ tự động được điền vào là TD-1.MAX Bấm Apply ECO Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 4 Chọn chân linh kiện (footprint): Hộp thoại Link Footprint to Component sẽ hiện ra Bây giờ là lúc chọn chân linh kiện (Footprint) tương ứng cho các linh kiện trong mạch in. Ví dụ trong hình là linh kiện Q13 mang tên IRF9540N/TO ta chọn Footprint cho nó bằng cách bấm vào nút Link existing footprint to compenent Đây là phần gây bối rối cho không ít người khi mới sử dụng Layout vì chân linh kiện có sẵn của Orcad quá nhiều, sắp xếp theo mục rất bài bản mà ta thì chưa hiểu gì về các chuẩn chân của các linh kiện, ví dụ như T092, T0220 Thêm vào đó các chân linh kiện của thư viện có sẵn rất nhỏ, gây khó khăn khi làm mạch in bằng phương pháp ủi. Với bài viết này tác giả có kèm theo một thư viện chứa hầu hết các loại linh kiện thông dụng nên rất dễ sử dụng, thiếu cái nào ta sẽ tự tạo thêm (Sẽ hướng dẫn kỹ ở Bài 3) Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 5 Ở hộp thoại chọn chân linh kiện, ta thêm thư viện đi kèm vào bằng cách ấn nút Add Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 6 Nhắp chuột vào mục “THU VIEN”, chọn footprint tương ứng cho kinh kiện Sau khi chọn xong hết sẽ được kết quả như hình Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 7 Tắt chế độ Reconnect mode để ẩn các đường nối vàng đi cho đỡ rối mắt, bắt đầu đi sắp xếp linh kiện. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 8 Sắp xếp linh kiện trên mạch: Chọn công cụ Component Tool để di chuyển các linh kiện, ấn nút R để quay linh kiện theo chiều mong muốn Ở đây khi linh kiện nhiều rất khó nhóm nó lại và chọn vị trí cho thích hợp. Orcad 10.5 có một chức năng mới là Place component from Capture. Chức năng này giúp bạn có thể vừa theo dõi sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in để tiện cho việc đặt linh kiện trên board. Để sử dụng chức năng này bạn phải chạy cùng lúc Capture (ct vẽ sơ đồ nguyên lý) và Layout (ct vẽ mạch in). - Vào Layout, chọn menu Options – User Prefernces Component Tool Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 9 Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 10 Trong hộp thoại User Preferences, chéo vào Place Component from Capture. OK. Chọn tiếp menu Window – Half Screen Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 11 Chương trình sẽ tự tách màn hình làm 2 cho 2 cửa số như hình Bạn nhắp vào một linh kiện tương ứng bên Capture, đưa chuột sang bên Layout, linh kiện tương ứng sẽ được dính ngay vào trỏ chuột, bạn có thể đặt vị trí của nó rất dễ dàng. Làm lần lượt như thế cho đến hết thì thôi. Sau khi hoàn tất việc sắp xếp linh kiện Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 12 Ta chọn công cụ Obstacle tool để vẽ đường bao cho mạch. Obstacle Tool Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 13 Chạy dây: Sau khi đã sắp xếp vị trí các linh kiện và vẽ đường bao xong, điều quan trọng bây giờ là chạy dây, đây là việc tương đối khó khăn. Orcad có chức năng Autoroute, sao ta không tận dụng nó cho nhanh và hiệu quả nhỉ, lại rất tiết kiệm công sức. Trước hết chọn lớp nào cho nó chạy dây đã, nếu làm mạch 1 mặt thì ta chỉ cần chọn để lớp BOTTOM là lớp chạy dây thôi, các lớp còn lại đều chọn là Unused Routing, trình tự làm như trong hình Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 14 Nhấn Ctrl và nhắp chuột để chọn nhiều lớp 1 lúc, đỡ mất công chọn từng cái. Mặc định thì các lớp TOP, BOTTOM, INNER1, INNER2 là các lớp chạy dây, ta tắt bớt các lớp TOP, INNER1, INNER2 bằng cách chọn thuộc tính của nó là Unused Routing như trong hình, chỉ để lại lớp BOTTOM thôi. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 15 Chọn thuộc tính cho lớp OK. Bây giờ trở về màn hình chính. Tiếp tục nào Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 16 Autoroute: Lưu ý khi dùng Autoroute bạn phải có một đường bao có thuộc tính Obstacle type là Global layer, Obstacle layer là Global layer bằng cách nhắp chuột vào đường bao đã tạo lúc trước, bấm Ctrl+E (vào properties). Trong hộp thoại Edit Obstacle bạn chọn thuộc tính như trong hình. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 17 Chọn Auto – Autoroute – Board. Chương trình sẽ bắt đầu chạy dây Sau khi chạy xong các bạn có thấy các đường rất bé, lại rất khít nhau, nếu làm bằng phương pháp ủi thì rất khó vì sẽ bị đứt hết và các đường gần nhau rất dễ dính mạch. Bây giờ ta phải chỉnh sửa độ rộng và khoảng cách giữa các net bằng tay, làm việc này rất mệt, phải chỉnh từng tí một, chưa kể khi net to ra thì bạn sẽ phải dịch chuyển các net khác nữa, có thể sẽ không đủ chỗ để dịch chuyển, ví dụ như khi có 5 đường cũng chạy vào khoảng giữa của IC. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 18 Chỉnh sửa độ rộng của các net và khoảng cách giữa chúng: Bạn có muốn làm được như hình dưới không, các net có độ to nhỏ khác nhau, khoảng cách giữa chúng cũng được tùy chọn Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 19 Trước hêt phải Unroute Board cho nó trở về tình trạng ban đầu khi chưa chạy dây Bây giờ chọn hệ đơn vị đo cho thích hợp, chuyển sang hệ mm Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 20 Chọn hệ đơn vị đo là Millimeters (mm): - Visible Grid bạn nên chọn là 2.54 thay vì 0, 2.54mm là khoảng cách chuẩn giữa các chân linh kiện - Place grid = 0.635: kích thước lưới đặt linh kiện, như vậy mỗi bước di chuyển linh kiện sẽ bé hơn, bạn có thể chỉnh vị trí của nó như ý muốn dễ dàng hơn là để lưới có thích thước to. - Via grid là lưới để đặt các Via - Routing grid là lưới để Khi đã đặt sơ bộ linh kiện các vị trí bạn có thể chọn các lưới bé hơn để tiện chỉnh sửa, như vậy mạch của bạn sẽ đẹp và bé hơn. Bạn nên lấy 2.54 làm chuẩn để đặt các kích thước lưới khác là bội hoặc ước của 2.54 như 1.27( = 2.54/2), hay 0.635(= 2.54/4), 0.127 ( = 2.54/20) OK. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 21 Sau khi chọn hệ đơn vị xong ta trở về lại việc chọn độ rộng và khoảng cách giữa các đường cho Autoroute. Chọn Window – Nets Trong hộp thoại Nets, cột thứ 3 là cột độ rộng của các đường, ban đầu nó mặc định là 0.2. Ta chỉnh lại bằng cách nhắp đôi vào ô Net Name Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 22 Trong hộp thoại Edit Net ta nhập các giá trị Min Width, Conn Width, và Max Width là 0.35, kích thước này là vừa phải để làm mạch in bằng phương pháp ủi. Tiếp theo khoảng cách giữa các net. Bấm vào nút Net Spacing Ở đây chọn BOTTOM là 0.35, kích thước này là vừa phải khi làm mạch in bằng phương pháp ủi. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 23 Sau đấy ta có thể chỉnh lại các đường to như đường nguồn hoặc các đường sẽ phải chịu dòng lớn. Như trên hình đường 5V ta chọn lại độ rộng là 0.8 bằng các nhắp đôi vào dòng 5V ở hộp thoại Nets Tương tự như vậy ta làm với các đường khác cần kích thước lớn hoặc bé hơn. Xong lại trở về Auto Route. Chạy đi chạy lại, chỉnh sửa khoảng cách, vị trí đặt linh kiện đến lúc nào vừa ý thì thôi. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 24 Tuy nhiên có một điều là đối với các mạch chỉ có vài con linh kiện thì đơn giản còn như mạch ở hình minh họa thì máy sẽ không bao giờ Autoroute được hết tất cả các đường được. Do vậy ta phải chạy các đường còn lại bằng tay, chừa ra các VIA để nối jump ở mặt trên. Các đường màu vàng còn lại là các đường ta phải tự chạy dây. Hầu như tất cả các đường còn lại này ta phải chạy jump. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 25 Chạy JUMP bằng tay như sau: Chọn công cụ Edit Segment tool Nhắp vào net cần chạy, đến chỗ cần chạy jump, ấn phím E (trên bàn phím) để tạo VIA Edit segment tool Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 26 Lưu ý khi chạy jump bạn nên tắt chế độ Online DRC đi Online DRC Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 27 Tiếp tục nhảy qua nào! Bạn đừng để ý 2 đường đỏ cắt nhau, tí nữa chỉnh sữa sau. Nhảy qua đến chỗ trống lại ấn E (tạo VIA). Cứ làm như thế cho đến khi hết các đường chưa chạy thì thôi. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 28 Sau khi đã chạy xong, bây giờ cần xóa các đường chạy jump cắt nhau lúc nãy đi. Đưa chuột đến đường cần xóa, bấm phím Dellete (trên bàn phím), nó sẽ trở về trạng thái đường màu vàng như chưa chạy dây, đây chính là những chỗ ta sẽ nối JUMP ở mặt trên. Chỉnh sửa độ rộng của các đường: Bạn đưa chuột đến đường cần chỉnh độ rộng, ấn phím W (trên bàn phím) JUMPER Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 29 Trong hộp thoại Track Width: New Width là độ rộng của đường (nên 0.3 là bé nhất với làm mạch in bằng tay). Lựa chọn segment để chỉ chỉnh sửa độ rộng của đoạn đó Connection để chỉnh sửa phần nối giữa 2 điểm Net để chỉnh độ rộng cho tất cả các đường có liên kết với nhau (tức có nối nhau). Chạy dây bằng tay khá mệt phải không các bạn! Có bạn hỏi “Thể có cách nào cho máy chạy JUMP thay mình luôn không?” Câu trả lời là CÓ ĐẤY!!! Thế này nhé, sau khi chạy 1 mặt xong , tức máy báo đã chạy xong hoặc không thể chạy được nữa, lúc này thay vì phải hì hục mà chạy bằng tay thì ta chuẩn bị các cài đặt tiếp theo để máy chạy JUMP thay mình. Chạy JUMPER tự động: Vào menu File – Load. Tìm đến thư mục C:\OrCAD\OrCAD_10.5\tools\layout_plus\data Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 30 Chọn file jumper_h.sf hoặc jumper_v.sf. File jumper_h.sf để cài đặt cho máy chạy JUMP theo phương ngang, jumper_v.sf để chạy JUMP phương dọc. Một lời khuyên ở đây là nếu mạch bạn đặt linh kiện, chủ yếu là linh kiện nhiều chân như IC, theo phương dọc (như hình minh họa) thì bạn nên chọn chạy JUMP theo phương dọc luôn và tương tự như vậy đối với phương ngang. Lý do là để các jump không chui qua khe chân linh kiện. Bấm nút OPEN. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 31 Bây giờ bạn phải mở thêm 1 lớp nữa để chương trình chạy JUMP trên lớp đó. Ở đây ta chọn lớp TOP hoặc SSTOP, chọn thuộc tính của nó Jumper Layer. Xong ta lại Auto Route lần nữa, máy sẽ chạy JUMP giúp ta luôn. Chạy jump xong lại Load file std.sf để trở lại trạng thái đủ các lớp như ban đầu cho dễ xem. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 32 Các jumper là những đường trắng trong hình. JUMPER Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 33 Công việc tiếp theo là phủ MASS cho mạch, vừa làm mạch chắc chắn, chống nhiễu, đỡ tốn thuốc khi rửa mạch và thời gian rửa mạch nhanh. Ta chọn công cụ Obstacle Ấn phím BACKSPACE để ẩn tất cả các lớp Ấn phím 2 để hiện lớp BOTTOM lên Vẽ một đường bao quanh mạch, đến điểm trước khi hoàn thành hình chữ nhật ta bấm chuột phải, chọn Properties (hoặc Ctrl+E). Obstacle tool Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 34 Trong hộp thoại Edit Obstacle ta chọn Chọn Obstacle type là Copper Pour Obstacle layer là BOTTOM Clearance là khoảng cách giữa đường và phần đồng phủ mass, ta chọn 0.8 Net Attachment chọn là GND nếu muốn phủ MASS, nếu mạch không có mass ta để mục này là dấu “–“. OK. OK. Sau đó ta vẽ tiếp điểm còn lại. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 35 Vẽ xong ấn phím ESC (ESCAPE) nhiều lần để hoàn thành đường bao (Obstacle) Ấn F5 để làm tươi (refresh) lại màn hình. Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 36 Đây là mạch sau khi hoàn thành. COMPLETED!!! Obstacle tool Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 37 Ngoài ra ta còn có thể thêm các TEXT vào cho dễ xem bằng cách sử dụng công cụ Text tool. Chọn công cụ Text Chuột phải - New Text tool Vẽ mạch in với Layout Biên soạn: Cao Nguyễn Khoa Nam - caonam@gmail.com Trang 38 Trong hộp thoại Text Edit Text String là chuỗi cần thêm vào Line width là độ dày của nét Text height là chiều cao của chữ Char Aspect là độ co giãn của chữ, 100 thì giãn ra. Layer là lớp mà chữ đó sẽ được đặt trên. Rotation là góc quay của chữ. Mục chọn Mirror để làm chữ bị ngược như soi gương, nhờ tính chất này mà ta làm mạch in bằng phương pháp ủi vẫn giữ được chữ đúng. (JUMPER 1)