Thư viện linh kiện dựa trên tệp

Các linh kiện và cách chúng được kết nối với nhau chính là yếu tố tạo nên sản phẩm điện tử độc đáo của bạn. Linh kiện là những khối xây dựng cơ bản của sản phẩm đó. Vậy chính xác linh kiện là gì và chúng được lưu ở đâu?

Trong thế giới thực, linh kiện là các đối tượng hữu hình nên tương đối dễ nhận biết. Nhưng trong thế giới thiết kế ảo, linh kiện phải được trừu tượng hóa thành nhiều loại mô hình có thể sử dụng trên các miền thiết kế khác nhau. Trong quá trình thu thập và triển khai thiết kế, một linh kiện được biểu diễn dưới dạng ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý, footprint trên PCB, mô hình SPICE để mô phỏng, mô tả tính toàn vẹn tín hiệu để phân tích chất lượng tín hiệu, và mô hình ba chiều để trực quan hóa linh kiện và PCB trong 3D. Một linh kiện, với một cách biểu diễn khác nhau cho mỗi miền thiết kế.

Mỗi miền thiết kế yêu cầu một mô hình chuyên biệt. Đối với việc vẽ sơ đồ nguyên lý, mô hình đó được gọi là symbol. Vì môi trường thiết kế được xây dựng xoay quanh ý tưởng rằng thiết kế bắt đầu từ sơ đồ nguyên lý, symbol schematic được dùng để liên kết các mô hình khác lại với nhau.

Sau đó, các tham số bổ sung thêm chi tiết cần thiết để nhận diện linh kiện vật lý ngoài thực tế, chẳng hạn như công suất, dung sai, thông tin mua hàng, tham chiếu datasheet, v.v.

Mô hình symbol liên kết tới các mô hình khác để mô tả đầy đủ linh kiện đó trong từng miền. Mô hình 3D thực tế được đặt bên trong footprint.

Mô hình và thư viện mô hình

Mỗi loại mô hình và linh kiện cần được lưu trong một tệp mô hình hoặc thư viện. Một số loại sử dụng định dạng tệp chuẩn hóa, như SPICE, trong khi các loại khác dùng định dạng độc quyền, như tệp thư viện schematic dùng để lưu symbol hoặc linh kiện schematic.

Một số loại mô hình, như SPICE, được lưu theo kiểu một mô hình trên mỗi tệp; chúng được gọi là tệp mô hình. Những loại khác, như footprint PCB, được lưu trong một tệp có thể chứa một hoặc nhiều footprint. Chúng được gọi là thư viện mô hình.

Tóm tắt các loại mô hình và thư viện

Để hỗ trợ phạm vi rộng các tác vụ thiết kế được thực hiện trong suốt quá trình phát triển điện tử, cần có nhiều loại mô hình và định dạng thư viện khác nhau.

Dưới đây là phần tóm tắt về từng loại mô hình và thư viện.

Linh kiện

Một linh kiện có thể là thứ đơn giản như điện trở hai chân, hoặc là một đầu nối lớn với hàng trăm chân. Để mang lại sự linh hoạt trong cách tổ chức linh kiện trên các sheet sơ đồ nguyên lý, phần mềm bao gồm một số tính năng hữu ích liên quan đến hiển thị. 

Đó là Symbol hay là Component?

Một khi bạn đã liên kết các mô hình miền khác và thêm tham số, symbol sẽ trở thành một component. Nhiều nhà thiết kế vẫn tiếp tục gọi nó là symbol khi nhìn thấy trên sơ đồ nguyên lý vì đó là thứ họ nhìn thấy, nhưng gắn với symbol đó là các mô hình miền khác và các chi tiết tham số xác định nó là một component. Tài liệu này sử dụng thuật ngữ symbol để mô tả các đối tượng đồ họa và chân được đặt trong trình biên tập thư viện schematic. Trong mọi tình huống khác, nó được gọi là component.

Symbol được tạo trong trình biên tập thư viện schematic. Ngay khi bạn thêm liên kết tới các mô hình và thêm tham số, nó sẽ trở thành một component. Chi tiết của component có thể được thêm trong trình biên tập thư viện schematic, hoặc nếu bạn dùng thư viện kiểu DbLink hoặc DbLib, chi tiết có thể được trích xuất từ cơ sở dữ liệu và thêm vào symbol trong quá trình đặt lên sơ đồ nguyên lý (sẽ nói thêm ở phần sau). Ngoài ra, chi tiết cũng có thể được thêm sau khi symbol đã được đặt lên sheet sơ đồ nguyên lý.

Symbol

Symbol được tạo trong trình biên tập thư viện schematic. Nó được tạo bằng cách đặt các đối tượng đồ họa để dựng nên hình dạng cần thiết, sau đó thêm các chân. Chính các chân này mang lại tính thông minh điện cho linh kiện. Chúng là những gì phần mềm nhận diện là các điểm kết nối điện và được ánh xạ tới các pad trên footprint PCB.

 
Symbol có thể từ nhỏ và đơn giản đến các linh kiện có số lượng chân lớn được tạo trên nhiều phần.

Thư viện dựa trên tệp

Altium Designer hỗ trợ một số loại thư viện dựa trên tệp khác nhau như mô tả bên dưới.

Các mô hình schematic và PCB và thư viện mô hình

Main pages: Thư viện schematic, Thư viện PCB

Trong những ngày đầu của tự động hóa thiết kế điện tử, có hai miền thiết kế: vẽ sơ đồ nguyên lý và bố trí PCB. Đầu ra của việc vẽ sơ đồ nguyên lý là một bộ sheet sơ đồ được in ra, còn đầu ra của bố trí PCB là các tệp phục vụ chế tạo và lắp ráp PCB.

Để hỗ trợ điều này, nhà thiết kế cần có khả năng tạo và lưu các symbol schematic, sẵn sàng để đặt lên sheet sơ đồ nguyên lý. Các chi tiết như giá trị linh kiện, điện áp, công suất, footprint, v.v. thường được thêm vào sau khi symbol được đặt từ thư viện symbol lên sheet sơ đồ nguyên lý.

Đối với footprint, trọng tâm của khả năng chỉnh sửa là triển khai thiết kế thành một tập hợp các lớp chứa các hình dạng cần thiết cho công cụ quang khắc. Sự tập trung theo đầu ra này quyết định những hình dạng nào được hỗ trợ, kể cả font dùng cho designator và các chuỗi chữ trên lớp silkscreen.

Những symbol và footprint đơn giản này được tạo và lưu trong thư viện, với cả hai loại ban đầu đều có phần mở rộng tệp là *.Lib. Khi Windows nới lỏng giới hạn ba ký tự cho phần mở rộng tệp, chúng được đổi thành *.SchLib cho symbol schematic và *.PcbLib cho footprint. 

Thư viện schematic và PCB là các vùng chứa lưu trữ cho mô hình. 

Thư viện tích hợp

Main page: Thư viện tích hợp

Theo thời gian, nhu cầu tách riêng quá trình tạo linh kiện khỏi quá trình thiết kế sản phẩm ngày càng tăng. Thay vì thêm chi tiết linh kiện sau khi symbol đã được đặt lên sheet sơ đồ nguyên lý, các nhóm thiết kế muốn định nghĩa đầy đủ linh kiện ngay trong thư viện. Các miền thiết kế khác, chẳng hạn như mô phỏng mạch, cũng đang được phát triển, và vì vậy các mô hình cho những miền này cũng cần được hỗ trợ. Là một phần của việc tạo ra các linh kiện sẵn sàng sử dụng, bạn cũng cần có khả năng xác minh việc ánh xạ từ symbol sang mô hình, rồi phân phối các linh kiện này trong một tệp thư viện duy nhất, sẵn sàng để sử dụng.

Để đáp ứng các yêu cầu này, thư viện tích hợp (*.IntLib) đã được phát triển. Thư viện tích hợp chứa tất cả các loại mô hình trong một tệp duy nhất. Nguồn của một thư viện tích hợp là một gói thư viện (*.LibPkg), tức là một dự án thiết kế tập hợp các symbol nguồn, footprint và mô hình mô phỏng. Khi dự án gói thư viện được biên dịch, việc ánh xạ symbol sang mô hình sẽ được xác minh và Thư viện Tích hợp được tạo ra. Việc sử dụng IntLib có nghĩa là thư viện trở thành nơi bạn đặt các linh kiện sẵn sàng sử dụng, mang lại một giải pháp phù hợp cho các tổ chức vừa đến lớn muốn tách biệt việc tạo linh kiện khỏi thiết kế sản phẩm.

Thuật ngữ