Thiết kế mạch in (PCB Design) là một kĩ năng bắt buộc của một Hardware Engineer hay kĩ sư phần cứng. Dựa vào các linh kiện, cấu kiện điện tử, tạo ra các mạch điện phục vụ đời sống và xã hội.
Ở Việt Nam kĩ sư phần cứng là một trong những công việc có đãi ngộ rất tốt, một kĩ sư phần cứng có thể học thêm lập trình, code để có thể trở thành Full Stack embedded Software Engineer (System Architect) hay còn gọi là Kĩ Sư Hệ Thống. Là một nhân tố quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển ( R&D) sản phẩm nhúng.
Vậy nên, trước khi đủ kĩ năng để trở thành 1 Hardware Engineer đúng thương hiệu, tất cả chúng ta cần trau dồi và làm chủ kĩ năng thiết kế mạch in ( PCB ), hãy cùng mình tìm hiểu và khám phá về nó nhé
Hiểu như thế nào về thiết kế mạch in
Mạch in là gì?
Bảng mạch in, bo mạch in hay PCB ( printed circuit board ) là một bảng mạch vật liệu cách điện, dùng chiêu thức in để tạo hình những đường dây điện ở trên nó. Kết nối những linh phụ kiện điện tử với nhau .Một bảng mạch điện hoàn hảo sẽ gồm có : PCB và linh phụ kiện. Chúng được liên kết với nhau trải qua việc hàn thiếc. Bảng mạch đó hoàn toàn có thể được liên kết với những thiết bị đầu cuối khác, hoặc nguồn trải qua những dây dẫn và jack, hub …
Vai trò của mạch in với đời sống
Chúng ta phát hiện mạch in trong toàn bộ những thiết bị điện tử lúc bấy giờ từ đèn điện compact, led, tới những thiết bị mưu trí như điện thoại cảm ứng, máy tính …. Khi nền công nghiệp càng tăng trưởng thì những mạch điện tử càng nhỏ gọn hơn, phân phối được nhiều nhu yếu cao hơn .Trong khi khuynh hướng của quốc tế đang dần chuyển dời từ những mẫu sản phẩm điện tử thường thì sang những mẫu sản phẩm mưu trí, hoàn toàn có thể liên kết Internet ( IOT ) thì việc thiết kế mạch in là một yếu tố quan trọng tăng trưởng song song với lập trình, đơn cử là lập trình nhúng .
Các loại mạch in và cách chế tạo
Có 8 loại mạch in tất cả chúng ta thường hay phát hiện nhất gồm có :
FR4 PCB
Là loại mạch in thông dụng nhất thường có 1 lớp hoặc 2 lớp, giá tiền rẻ, độ không thay đổi vừa. Thường phát hiện trong những thiết bị gia dụng như đèn led, radio, … …
High Tg PCB
Hay mạch in Phíp thủy tinh, với tỷ lệ sợi thủy tinh lớn, giúp mạch in cực kỳ khó bị bẻ gãy, năng lực cách điện cách nhiệt tốt. Hiện nay đang được sử dụng rất thoáng rộng thay thế sửa chữa dần FR4 trong những mẫu sản phẩm nhúng, loại sản phẩm hạng sang hơn
HDI PCB
Mạch in có tỷ lệ cao, thường thấy trong những thiết bị nhỏ hoặc tích hợp như máy tính, điện thoại cảm ứng, đồng hồ đeo tay mưu trí. Các loại mạch in này thường có nhiều hơn 2 lớp đến 6, 10 lớp. Giúp giảm kích cỡ của mạch, giảm điện áp hao phí. Vậy nên độ đúng chuẩn của tín hiệu rất cao .
Flexible PCB
Mạch in hoàn toàn có thể uốn cong, mạch in mềm là một công nghệ tiên tiến cũng không quá mới lạ, nhưng gần đây mới vận dụng lên nhiều loại sản phẩm. Thường thấy như LCD, màn hình hiển thị, hay những thiết bị hoàn toàn có thể uốn cong
MC PCB
Mạch in có nền sắt kẽm kim loại, hoàn toàn có thể tìm thấy trong những thanh led trang trí bằng nhôm, đèn tuýp led … .
RF PCB
Mạch in cho mạch tần số cao, thường thấy trong những thiết bị phát sóng vô tuyến, sóng radio
Heavy copper PCB
Mạch in có lớp đồng dày, thường được sử dụng trong những mạch công xuất, mạch có dòng điện tiêu thụ lớn .
Ceramic PCB
Mạch in có nền là gốm, nói thật là mình chưa nhìn thấy khi nào ^ ^ !
Cách sản xuất mạch in cũng rất nhiều, trong khoanh vùng phạm vi bài này mình sẽ không nói quá nhiều. Các bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm tại : đây
Thiết kế mạch in là gì?
Thiết kế mạch in là việc tăng trưởng những nhu yếu đơn cử của thiết bị thành sơ đồ nguyên tắc, sau đó sắp xếp linh phụ kiện và vẽ những đường dây nối chúng với nhau. Công việc thiết kế mạch in thường chia thành 2 quá trình :
- Thiết kế mạch nguyên lý: Yêu cầu cần có 1 hiểu biết nhất định về mạch điện tử và linh kiện điện tử, từ những bài toán cụ thể, chọn linh kiện và vẽ sơ đồ nguyên lý. Sơ đồ nguyên lý ảnh hưởng trực tiếp tới tính đúng đắn của mạch, một mạch điện sai nguyên lý coi như không thể sử dụng
- Thiết kế mạch in: Yêu cầu có 1 kiến thức về luật đi dây, tính toán độ dài, rộng của dây dẫn. Nắm rõ các quy tắc khi layout. Nhìn chung bước này khá đơn giản nhưng lại tốn nhiều thời gian với người mới. Việc thiết kế PCB không chuẩn sẽ dẫn tới mạch nhiễu, không đủ công xuất, ….
Công cụ, phần mềm thiết kế mạch in
Trên thị trương lúc bấy giờ có rất nhiều ứng dụng để thiết kế mạch in hoàn toàn có thể kể tới như :
Một công cụ mới phát triển, sử dụng nền tảng Cloud, hiện đang là xu thế của thế giới. Việc phát triển trực tuyến giúp cho bạn không cần cài đặt phần mềm, lưu trữ dữ liệu trực tuyến, hỗ trợ thư viện rất tốt.
Thế nhưng để trở thành một phần mềm chuyên nghiệp thì EasyEDA còn thiếu rất nhiều, chủ yếu vẫn sử dụng cho các nhân và các nhóm vì tính tiện lợi của nó
Altium có lẽ rằng là công cụ nổi tiếng và được nhiều nơi sử dụng nhất vì tính đa dụng và chuyên nghiệp của nó mang lại. Từ thiết kế PCB như những ứng dụng thông thường, Altium còn hoàn toàn có thể thiết kế tới mức vi mạch FPGA … Kĩ năng về Altium thường là kĩ năng bắt buộc khi trở thành kĩ sư tăng trưởng phần cứng .Tuy nhiên Altium cũng có 1 số ít hạn chế như : Thư viện linh phụ kiện không quá tốt, nặng nề nên khó hoàn toàn có thể sử dụng trên máy thông số kỹ thuật yếu .Eagle là một ứng dụng thiết kế điện công nghiệp có mã nguồn mở. Nhờ đó, nó đem lại cho người dùng nhiều thuận tiện trong việc thiết lập cũng giống như sử dụng. Đây là một ứng dụng được sử dụng nhiều nhất trong giới thiết kế điện công nghiệp .Nhược điểm đó là khá ít công cụ, hội đồng tương hỗ không mạnhProteus là một trong số những công cụ thiết kế mạch được sinh ra từ đời đầu, ứng dụng có không thiếu những tính năng tương hỗ người sử dụng thiết kế bảng mạch đơn thuần cho đến phức tạp và mô phỏng chúng .Các tính năng trên Proteus tập trung chuyên sâu xoay quanh việc tạo đường nét, đường mạch cho bảng mạch một cách cụ thể. Công cụ Proteus rất gọn nhẹ và không nhu yếu mạng lưới hệ thống máy tính quá mạnh để chạy ứng dụng .
Tuy nhiên việc sở hữu quá nhiều công cụ khác nhau khiến các công cụ không được chuyên sâu, bạn có thể sử dụng Proteus như 1 phần mềm để nhập môn về nhúng.
Một công cụ được tăng trưởng khá tốt với nhiều tính năng vẽ PCB mạnh, đặc biệt quan trọng với công dụng sao chép mạch, rất tương thích với dự án Bất Động Sản nhanh, mì ăn liền. Sprint Layout hướng người sử dụng tới việc vẽ mạch in thủ công bằng tay ( không qua nguyên tắc ) nên những công ty chuyên nghiệp cũng ít dùng .
Học thiết kế mạch in sẽ làm được gì, cơ hội nghề nghiệp Hardware designer
Hardware engineer thường sẽ chia thành 2 nhánh chính:
- Thiết kế mạch in PCB: thiết kế mạch ứng dụng trên các linh kiện có sẵn, thường thấy trong các công ty làm về nhúng
- Thiết kế chip: VSLI Enginer là công việc thiết kế Chip/IC/ASIC/SoC sử dụng thêm ngôn ngữ đặc tả phần cứng như VHDL hay Verilog
Thiết kế mạch in là một kĩ năng quan trọng khi trở thành Hardware Engineer, những kĩ sư phần cứng giỏi luôn được săn lùng tại những công ty và tập đoàn lớn lớn. Thậm chí nếu bạn giỏi ngoại ngữ hoàn toàn có thể ứng tuyển cho những tập đoàn lớn đa vương quốc với mức lương cực khủng .
Những kiến thức cơ bản khi học thiết kế mạch in
Kiến thức về linh phụ kiện điện tử, cấu kiện điện tửKiến thức về mạch điện tửCác dạng mạch thường gặp nhấtKiến thức về đóng gói chân linh phụ kiện ( package và footprint )Một bản thiết kế PCB cần những gì ?
Serie Học thiết kế mạch in trên Altium cơ bản miễn phí
Nếu bạn là một người mới mà chưa biết học từ đâu, mình đã có 1 serie học thiết kế mạch in trên Altium, những bạn xem và follow theo từng bước sẽ làm chủ được ứng dụng này .Link bài viết : Học Altium từ A tới ZSau đó bạn hoàn toàn có thể sử dụng thư viện mình đã Share để dùng trong những dự án Bất Động Sản của mình :Link bài biết : Share thư viện Altium by khuenguyencreatorThế nhưng mình biết rất nhiều bạn muốn học nhưng có rất nhiều khó khăn vất vả cản đường như :
- Thiếu động lực: cứ bật máy tính lên là không muốn học (chuyện thường tình )
- Làm theo nhưng không hiểu rõ đẫn tới học chưa sâu
- Không có bạn bè, cộng đồng hỗ trợ nhau
- Không có người hướng dẫn, giải đáp các thắc mắc
Vậy nên mình đã biên xoạn ra 1 khóa học Altium tổng lực nhất, giúp bạn vượt qua được những trở ngại trên
Khóa học thiết kế mạch in trên Altium toàn diện
Sau khóa học này bạn có được gì
- Hiểu được việc thiết kế mạch in làm những gì
- Tự tay phân tích yêu cầu và thiết kế mạch in cho 1 yêu cầu cụ thể
- Được thực hành các dự án thực tế, sản phẩm cụ thể
- Được sự hỗ trợ từ người hướng dẫn và các bạn trong lớp
- Có thể được giới thiệu công việc hoặc thực tập tới các công ty liên kết hợp tác
Khóa học dành cho ai
- Những bạn học sinh, sinh viên đang theo học các ngành điện tử, cơ điện tử, lập trình
- Những bạn đã ra trường nhưng cảm thấy kĩ năng mình còn yếu
- Tất cả những ai yêu thích và mong muốn trở thành kĩ sư phần cứng
Lộ trình khóa học
Phần 1: Giới thiệu
PCB là gì?
Học thiết kế PCB sẽ làm được những gì, cơ hội nghề nghiệp.
Phần mềm thiết kế mạch in hiện nay, lý do chọn Altium
Mục tiêu khóa học
Phần 2: Những kiến thức cơ bản cần nắm rõ
Kiến thức về linh kiện điện tử, kiến thức về mạch điện tử
Các loại mạch thường thấy trong thiết bị điện tử: Mạch logic, mạch công xuất, mạch nguồn, mạch tương tự
(audio)
Kiến thức về chân linh kiện (footprint)
Một bản thiết kế PCB bao gồm những gì
Phần 3: Làm quen với phần mềm Altium
Cài đặt phần mềm
Giới thiệu giao diện
Tạo 1 project, cách lưu trữ và đặt tên
Phần 4: Tạo thư viện linh kiện và sử dụng
Tự vẽ linh kiện theo datasheet
+ Các công cụ vẽ Symbol
+ Công cụ vẽ Footprint
+ Link symbol và footprint
+ Tìm và thêm 3D cho linh kiện
Tạo linh kiện theo công cụ có sẵn
Thư viện tích hợp là gì, cách tạo và sử dụng
Phần 5: Vẽ mạch nguyên lý Schematic
Mạch nguyên lý là gì?
Tiêu chuẩn cho 1 mạch nguyên lý
Vẽ mạch nguyên lý:
+ Lấy linh kiện ra
+ Các công cụ vẽ
+ Chia khối
+ Các công cụ thường sử dụng
Kiểm lỗi Schematic
+ Công cụ kiểm lỗi
+ Các lỗi thường gặp và cách khắc phục
Update nguyên lý qua PCB
Phần 6: Vẽ PCB
PCB là gì?
Một mạch PCB tiêu chuẩn gồm những thành phần nào.
Sắp xếp linh kiện trên PCB
+ Các công cụ sắp xếp
+ Nguyên tắc khi sắp xếp
Design rule và các thiết lập cơ bản
Vẽ PCB
+ Các công cụ vẽ
+ Các lưu ý khi vẽ
+ Nguyên tắc khi vẽ
+ Thay đổi chân linh kiện khi vẽ
+ Các thao tác phụ khi vẽKiểm lỗi PCB
+ Công cụ kiểm lỗi
+ Các lỗi thường gặp
Thêm các thành phần phụ trong PCB: TE, Tenting via, PG, pad, string …..
Phần 7: Xuất bản PCB
Công cụ nhân bản
Xuất file cần những gì
Xuất file khi đặt mạch in trung quốc
Phần 8: Đặt mạch in trung quốc JCLPCB
Cách xuất file khi đặt mạch TQ
Cách đặt mạch TQ
Phần 9: Kết thúc
Review mạch đã vẽ
Các khóa học liên quan
Chia sẻ một số thư viện bên ngoài
Cách add thư viện bên ngoài.
Đăng kí khóa học
Hiện nay, khóa học đang được tổ chức triển khai bởi Deviot, một đơn vị chức năng mà mình đang hợp tác cùng. Các bạn click vào link đăng kí và làm theo hướng dẫn nhéĐăng kí khóa học tại Đây .
Kết
Học thiết kế mạch in là một bước khởi đầu quan trọng trên con đường sự nghiệp, có thể bạn không chọn trở thành hardware engineer thì kĩ năng này cũng giúp bạn rất nhiều trong các lĩnh vực khác.
Bạn có thể tự tay thiết kế, in mạch, hàn mạch, lập trình tạo ra các sản phẩm cho riêng mình và có thể thương mại chúng. Giống như các mạch trong phần dự án của mình.
Hãy cố gắng nỗ lực và siêng năng rèn luyện, nhất định bạn sẽ thành công xuất sắc ! ! !
