Hướng dẫn vẽ mạch nguyên lý bằng Altium

Có một bước quan trọng để tạo layout PCB là vẽ mạch nguyên lý. Bạn có thể cảm thấy choáng ngợp với tất cả các lựa chọn, nhưng đừng lo lắng! Cho dù bạn đã có hàng chục năm kinh nghiệm chỉ mới bắt đầu sự nghiệp thiết kế mạch in, thiết kế của bạn đều bắt đầu với mạch nguyên lý. Trong bài viết này Điện Tử Tương Lai sẽ hướng dẫn vẽ mạch nguyên lý bằng Altium Designer, một chương trình thiết kế sơ đồ và biên tập PCB được đánh giá cao nhất.

Hướng dẫn vẽ mạch nguyên lý trong Altium Designer cho bộ khuếch đại âm thanh cơ bản

Nếu bạn vẫn đang học, tốt nhất là bạn nên làm việc với một mạch tương đối đơn giản. Ví dụ như trong trường hợp này là một amp rất đơn giản sử dụng IC LM386. Linh kiện này được thiết kế để tái tạo âm thanh trong các thiết bị công suất thấp, ngoài ra nó khá dễ làm việc khi vẽ mạch nguyên lý. 

Bước 1: Mở một schematic mới

Bước đầu tiên là tạo một dự án PCB mới nếu bạn chưa làm như vậy. Để tạo một dự án mới, hãy nhấp vào File> New>Project> PCB Project. Thao tác này sẽ tạo một dự án trống trong không gian làm việc của bạn, được hiển thị trong bảng Projects. Từ đây, bạn có thể thêm các tệp hiện có vào dự án mới hoặc bạn có thể tạo tệp trống cho bảng mới.

Sau khi mở ra, bạn sẽ cần tạo một tệp schematic mới. Bạn có thể nhấp chuột phải vào new PCB Project trong bảng Projects và điều hướng đến Add new to Project> Schematic. Thao tác này sẽ mở ra cửa sổ Schematic editor và bạn sẽ thấy một schematic trống. Nếu bạn chưa làm như vậy, bạn sẽ cần thêm thư viện linh kiện vào Altium Designer. Nếu không, bạn có thể chuyển sang Bước 3.

Bước 2: Thêm thư viện linh kiện

Nếu bạn không chắc chắn về cách thêm thư viện linh kiện vào Altium Designer, bạn có thể thực hiện việc này trực tiếp từ bảng Components (thường ở bên phải cửa sổ chính trong Altium Designer). Từ đây, bạn có thể mở cửa sổ Libraries và tìm kiếm các thư viện bạn cần cho schematic của mình.

Vì chúng ta sẽ sử dụng bộ khuếch đại op LM386, chúng ta sẽ thêm các thư viện Texas Instruments Amplifier.IntLib, Mis Linh Devices.IntLib và Simulation Special Function.IntLib. Nếu bạn không có thư viện linh kiện của Texas Instruments trên máy, bạn có thể tìm thấy các linh kiện bạn cần từ bảng Manufacturer Part Search. Thao tác này sẽ tải dữ liệu linh kiện trực tiếp vào thư mục Library của bạn và sẽ tự động thêm thư viện linh kiện vào Altium Designer.

Bước 3: Thêm các linh kiện trung tâm

Một chiến lược để vẽ mạch nguyên lý là xác định vị trí tập trung các IC quan trọng nhất trong schematic của bạn. Ở đây, chúng ta đang xây dựng một schematic mới đặc biệt xung quanh op amp LM386 và các linh kiện còn lại cần thiết cho amp sẽ được sắp xếp xung quanh nó. Nếu bạn tìm kiếm “LM386” trong thanh tìm kiếm thư viện, bạn sẽ tìm thấy một vài tùy chọn. Chúng ta sẽ chọn linh kiện đầu tiên (LM386M-1) để bắt đầu.

Khi bạn đặt linh kiện này, bạn sẽ cần cung cấp cho nó một bộ chỉ định tham chiếu. Chúng ta sẽ gắn nhãn linh kiện U1, là định dạng chỉ định tiêu chuẩn cho các mạch tích hợp. Để chỉnh sửa các giá trị của IC, chỉ cần nhấp đúp vào giá trị bạn muốn chỉnh sửa trực tiếp trong schematic. Bạn cũng có thể nhấp vào linh kiện và mở bảng Properties.

Khi chúng ta đã thêm linh kiện và bộ chỉ định thích hợp, chúng ta có thể chuyển sang đặt các linh kiện khác.

Bước 4: Thêm các linh kiện khác vào mạch nguyên lý của bạn

Tương tự như Bước 3, chúng ta sẽ tìm kiếm cơ sở dữ liệu thư viện cho các linh kiện tham chiếu cơ bản của chúng ta (tụ, điện trở, nguồn pin, loa) để đặt xung quanh IC. Tuy nhiên, thay vì tìm kiếm thông qua thư viện Texas Instruments, chúng ta có thể sử dụng thư viện Miscellaneous Devices.IntLib để tìm các linh kiện khác mà chúng ta cần để hoàn thiện mạch nguyên lý. Làm việc với thư viện này khá hữu ích vì bạn có thể đặt passives với bất kỳ giá trị nào bạn thích và nhập mạch của bạn vào mô phỏng SPICE. Đây là một phần quan trọng của thiết kế mạch và giúp bạn kiểm tra chức năng của thiết bị trước khi bắt đầu layout.

Sau khi đã đặt tất cả các linh kiện trên bo mạch, bạn có thể bắt đầu kết nối chúng với các linh kiện lân cận.

Bước 5: Thêm cổng, nguồn và nối đất

Trong nhiều thiết kế, bạn có thể sẽ cần đặt một đối tượng tham chiếu đầu vào dữ liệu hoặc đầu ra dữ liệu. Điều này có thể được sử dụng để chỉ định kết nối với một schematic PCB khác hoặc một bo mạch khác như một phần của dự án nhiều bo mạch. Đối với mục đích của bộ khuếch đại này, chúng ta cần lưu ý nơi đầu vào âm thanh sẽ đến từ đâu. Thay vì cố gắng để lại một đống ghi chú về vị trí đặt đầu vào âm thanh, chúng ta chỉ cần thêm một cổng vào sơ đồ để biểu thị cho thông tin này. Để đặt một cổng, hãy điều hướng đến thanh công cụ phía trên và chọn 'Place Port' để đặt tham chiếu này vào schematic theo cùng kiểu với bất kỳ linh kiện nào khác.

Bạn có thể thay đổi văn bản thành bất kỳ điều gì bạn thích, nhưng tốt nhất là viết nội dung nào đó mô tả trực tiếp chức năng của cổng hoặc nơi nó sẽ kết nối.

Ngoài các cổng, bạn sẽ cần thêm kết nối nguồn và nối đất cần thiết trong bo mạch in của mình. Trong thiết bị này, năng lượng được cung cấp bởi pin, vì vậy chúng ta không cần thêm kết nối nguồn. Trong các thiết bị khác, bạn có thể cần một cổng nguồn, có thể thêm cổng này từ thanh công cụ trên cùng trong Schematic Editor. Bạn có thể thêm nối đất (ground) bằng cách chọn ký hiệu GND từ thanh công cụ phía trên. Bạn có thể kết nối tất cả các nối đất với cùng một điểm hoặc bạn có thể thêm ký hiệu GND cho mỗi điểm nối đất. Hãy nhớ rằng schematic PCB của bạn không phải là sự phản ánh theo nghĩa đen của layout. Nói cách khác, bạn sẽ có thể định tuyến đến các điểm nối đất khác nhau trong layout, ngay cả khi bạn đã đặt một điểm nối đất duy nhất trong schematic.

Để giữ cho mọi thứ được ngăn nắp và tránh cho bạn vượt qua một số lượng lớn các dòng trong schematic, cách dễ nhất là chỉ cần đặt một biểu tượng GND trên mỗi điểm nối đất trong schematic. 

Bước 6: Tạo kết nối

Chúng ta đã đến bước cuối cùng cần thiết để vẽ mạch nguyên lý bằng Altium. Tại đây, bạn sẽ cần định tuyến kết nối giữa các linh kiện; điều hướng đến thanh công cụ phía trên và chọn công cụ ‘Place Wire’. Từ đây, tất cả những gì bạn cần làm là bấm vào chân nơi bạn cần nối dây, sau đó bấm vào chân để kết thúc dây. Trong ví dụ này, vì chúng ta đang làm việc trên một thiết kế được thiết lập trước và biết những linh kiện nào cần được kết nối với nhau, nên hệ thống dây điện phải thẳng hàng.

Như vậy, bạn vừa học được cách vẽ mạch nguyên lý bằng Altium Designer. Lưu schematic và dự án PCB của bạn dưới bất kỳ tên nào bạn thích. Bước tiếp theo là nhập thiết kế của bạn vào một layout PCB trống.