Thư viện linh kiện dựa trên tệp
Sơ lược
- Tìm hiểu cách các ký hiệu sơ đồ nguyên lý liên kết với các mô hình chuyên biệt theo từng lĩnh vực và các tham số linh kiện.
- Xác định vai trò của thư viện sơ đồ nguyên lý, thư viện PCB và các định dạng mô hình được hỗ trợ khác.
- Khám phá cách thư viện tích hợp đóng gói các mô hình vào một tệp duy nhất và kiểm tra ánh xạ giữa ký hiệu và mô hình trong quá trình biên dịch.
Các linh kiện và cách chúng được kết nối chính là những yếu tố tạo nên sản phẩm điện tử độc đáo của bạn. Linh kiện là những khối cấu thành cơ bản của sản phẩm đó. Vậy chính xác linh kiện là gì và chúng được lưu trữ ở đâu?
Trong thế giới thực, linh kiện là những vật thể hữu hình nên tương đối dễ nhận biết. Nhưng trong thế giới thiết kế ảo, linh kiện phải được trừu tượng hóa thành nhiều mô hình có thể sử dụng trong các miền thiết kế khác nhau. Trong quá trình nhập 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 ở dạng 3D. Cùng một linh kiện nhưng có cách biểu diễn khác nhau cho từng miền thiết kế.
Mỗi miền thiết kế cần một mô hình chuyên biệt. Đối với việc nhập sơ đồ nguyên lý, mô hình này được gọi là ký hiệu. Vì môi trường thiết kế được xây dựng dựa trên quan điểm rằng thiết kế bắt đầu từ sơ đồ nguyên lý, ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý được dùng để liên kết các mô hình khác nhau với nhau.
Các tham số sau đó bổ sung những chi tiết cần thiết để xác định linh kiện vật lý trong thực tế, chẳng hạn như công suất, dung sai, thông tin mua hàng, tài liệu dữ liệu tham chiếu, v.v.

Mô hình ký hiệu liên kết với các mô hình khác để mô tả đầy đủ linh kiện đó trong từng miền thiết kế. 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 trữ trong một tệp mô hình hoặc thư viện. Một số sử dụng định dạng tệp tiêu chuẩn như SPICE, trong khi những loại khác sử dụng định dạng độc quyền, chẳng hạn như tệp thư viện sơ đồ nguyên lý dùng để lưu trữ các ký hiệu hoặc linh kiện trên sơ đồ nguyên lý.
Một số loại mô hình, như SPICE, được lưu trữ theo cách mỗi tệp chứa một mô hình; các tệp này được gọi là tệp mô hình. Những loại khác, như footprint PCB, được lưu trữ trong tệp có thể chứa một hoặc nhiều footprint. Các tệp này được gọi là thư viện mô hình.
Tóm tắt các loại mô hình và thư viện
Để hỗ trợ nhiều tác vụ thiết kế khác nhau trong suốt quá trình phát triển sản phẩm điện tử, cần có nhiều loại mô hình và định dạng thư viện.
Dưới đây là phần tóm tắt về từng loại mô hình và thư viện.
| Miền thiết kế | Loại mô hình hoặc thư viện | Phần mở rộng tệp | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Schematic capture | Ký hiệu | *.SchLib | Ký hiệu sơ đồ nguyên lý Altium; có thể chỉ là một ký hiệu, hoặc được liên kết với các mô hình khác và bổ sung tham số để xác định một linh kiện hoàn chỉnh. |
| PCB design | Footprint | *.PcbLib | Footprint hoặc mẫu xác định các vị trí lắp đặt và điểm kết nối của linh kiện trên PCB; có thể lưu trữ cả các yếu tố phục vụ chế tạo (pad, lớp in lụa, lớp mặt nạ, v.v.) cũng như mô hình 3D tùy chọn của linh kiện được lắp. |
| 3D PCB design | Khối 3D | *.PcbLib | Đối tượng thiết kế Altium; đặt một hoặc nhiều khối 3D lên footprint để xây dựng mô hình 3D của linh kiện trong tệp *.PcbLib . |
| STEP | *.STEP, *.STP | Mô hình 3D định dạng STEP tiêu chuẩn; có thể được nhập vào đối tượng Khối 3D trên PCB và đặt lên footprint trong tệp *.PcbLib . | |
| Parasolid 3D© | *.X_T, *.X_B | Mô hình 3D định dạng Parasolid (ASCII hoặc nhị phân); có thể được nhập vào đối tượng Khối 3D trên PCB và đặt lên footprint trong tệp *.PcbLib . | |
| SOLIDWORKS 3D© | *.SldPrt | Mô hình 3D định dạng SOLIDWORKS; có thể được nhập vào đối tượng Khối 3D trên PCB và đặt lên footprint trong tệp *.PcbLib . | |
| Circuit simulation | Mô hình SPICE3f5 / XSpice / PSpice | *.mdl | Tệp mô hình SPICE 3f5; mô tả hành vi của linh kiện bằng cú pháp SPICE. |
| *.ckt | Tệp mạch con SPICE; một netlist định dạng SPICE mô tả chi tiết mạch dùng để mô hình hóa hành vi của linh kiện. | ||
| Mô hình SimCode | *.txt + *.mdl | Tệp/thư viện mô hình SimCode số dạng ASCII và tệp liên kết mô hình trung gian (MDL) cần thiết để ánh xạ mô hình số với ký hiệu; dùng để mô hình hóa linh kiện số trong mô phỏng mạch tín hiệu hỗn hợp. | |
| *.scb + *.mdl | Tệp/thư viện mô hình SimCode số đã biên dịch và tệp liên kết mô hình trung gian (MDL) cần thiết để ánh xạ mô hình số với ký hiệu; dùng để mô hình hóa linh kiện số trong mô phỏng mạch tín hiệu hỗn hợp. | ||
| Signal Integrity analysis | Mô hình IBIS | *.ibis | Tệp đặc tả thông tin bộ đệm đầu vào/đầu ra; một mô hình hành vi mô tả các đặc tính điện của chân đầu vào hoặc đầu ra. |
| Component creation | Thư viện tích hợp Altium | *.IntLib | Thư viện đã biên dịch; lưu trữ tất cả các loại mô hình bên trong. IntLib là kết quả biên dịch từ một dự án LibPkg. |
| Component creation | Thư viện liên kết cơ sở dữ liệu Altium | *.DbLink | Tệp giao diện liên kết cơ sở dữ liệu; sử dụng dữ liệu tham số được lưu trong các linh kiện SchLib để truy vấn nguồn dữ liệu ODBC bên ngoài nhằm tìm bản ghi phù hợp (ví dụ: mã linh kiện hoặc điện trở, công suất và kiểu đóng gói). Dữ liệu từ các trường được ánh xạ trong DbLink được truy xuất và bổ sung vào linh kiện khi đặt. |
| Component creation | Thư viện cơ sở dữ liệu Altium | *.SVNDbLib | DbLib có kiểm soát phiên bản - giao tiếp với kho lưu trữ SVN để kiểm soát phiên bản của các mô hình sơ đồ nguyên lý và PCB. |
Linh kiện
Linh kiện có thể đơn giản như một điện trở hai chân, hoặc là một đầu nối lớn với hàng trăm chân. Để linh hoạt trong cách bố trí linh kiện trên các trang sơ đồ nguyên lý, phần mềm cung cấp một số tính năng hữu ích liên quan đến hiển thị.
Đây là ký hiệu hay linh kiện?
Sau khi bạn liên kết các mô hình thuộc những miền thiết kế khác và bổ sung tham số, ký hiệu sẽ trở thành linh kiện. Nhiều người thiết kế vẫn gọi đó là ký hiệu khi nhìn thấy nó trên sơ đồ nguyên lý vì đó là thứ họ nhìn thấy, nhưng gắn với ký hiệu ấy là các mô hình thuộc những miền thiết kế khác và các chi tiết tham số xác định nó là một linh kiện. 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 sơ đồ nguyên lý. Trong mọi trường hợp khác, nó được gọi là component.
Ký hiệu được tạo trong trình biên tập thư viện sơ đồ nguyên lý. Ngay khi bạn thêm liên kết đến các mô hình và bổ sung tham số, ký hiệu sẽ trở thành linh kiện. Chi tiết linh kiện có thể được bổ sung trong trình biên tập thư viện sơ đồ nguyên lý, hoặc nếu bạn sử dụng thư viện loại DbLink hay DbLib, các chi tiết này có thể được trích xuất từ cơ sở dữ liệu và bổ sung vào ký hiệu khi đặt lên sơ đồ nguyên lý (sẽ được trình bày chi tiết hơn ở phần sau). Ngoài ra, các chi tiết cũng có thể được bổ sung sau khi ký hiệu đã được đặt lên trang sơ đồ nguyên lý.
Ký hiệu
Ký hiệu được tạo trong trình biên tập thư viện nguyên lý. Để tạo ký hiệu, trước tiên đặt các đối tượng đồ họa để dựng hình dạng cần thiết, sau đó thêm các chân. Chính các chân mang lại đặc tính điện cho linh kiện. Phần mềm nhận diện chúng là các điểm kết nối điện và ánh xạ chúng tới các pad trên footprint PCB.

Ký hiệu có thể từ nhỏ, đơn giản đến các linh kiện có số lượng chân lớn được tạo thành từ nhiều phần.
Thư viện dạng tệp
Altium Designer hỗ trợ nhiều loại thư viện dạng tệp khác nhau được mô tả dưới đây.
Mô hình nguyên lý, mô hình PCB và thư viện mô hình
Main pages: Thư viện nguyên lý, Thư viện PCB
Trong những ngày đầu của tự động hóa thiết kế điện tử, có hai lĩnh vực thiết kế: vẽ sơ đồ nguyên lý và bố trí PCB. Đầu ra của quá trình vẽ sơ đồ nguyên lý là một tập hợp các trang sơ đồ nguyên lý được in ra, còn đầu ra của quá trình bố trí PCB là các tệp chế tạo và lắp ráp PCB.
Để hỗ trợ công việc này, người thiết kế cần có khả năng tạo và lưu trữ các ký hiệu nguyên lý, sẵn sàng để đặt lên trang sơ đồ nguyên lý. Các chi tiết như giá trị, điện áp, công suất, footprint của linh kiện, v.v. thường được bổ sung sau khi ký hiệu được đặt từ thư viện ký hiệu lên trang sơ đồ nguyên lý.
Đối với footprint, khả năng biên tập tập trung vào việc triển khai thiết kế dưới dạng một tập hợp các lớp chứa những hình dạng cần thiết để tạo phim quang. Cách tiếp cận lấy đầu ra làm trọng tâm này quyết định những hình dạng được hỗ trợ, cho đến cả phông chữ dùng cho ký hiệu định danh và các chuỗi văn bản khác trên lớp in lụa.
Những ký hiệu và footprint đơn giản này được tạo và lưu trữ trong các thư viện, ban đầu cả hai loại đều có phần mở rộng tệp là *.Lib. Khi Windows nới lỏng giới hạn ba ký tự đối với phần mở rộng tệp, chúng được đổi thành *.SchLib cho ký hiệu nguyên lý và *.PcbLib cho footprint.

Thư viện nguyên lý và thư viện PCB là nơi lưu trữ các mô hình.
Thư viện tích hợp
Main page: Thư viện tích hợp
Theo thời gian, nhu cầu tách biệt quy trình tạo linh kiện khỏi quy trình thiết kế sản phẩm ngày càng tăng. Thay vì bổ sung thông tin chi tiết của linh kiện sau khi ký hiệu đã được đặt lên trang sơ đồ nguyên lý, các nhóm thiết kế muốn định nghĩa đầy đủ linh kiện ngay trong thư viện. Các lĩnh vực thiết kế khác, chẳng hạn như mô phỏng mạch, cũng đang phát triển, do đó cần hỗ trợ cả các mô hình cho những lĩnh vực này. Khi tạo các linh kiện sẵn dùng, bạn cũng cần có khả năng xác minh ánh xạ giữa ký hiệu và mô hình, sau đó cung cấp các linh kiện này trong một tệp thư viện duy nhất, sẵn sàng sử dụng.
Để đáp ứng các yêu cầu này, thư viện tích hợp (*.IntLib) đã được phát triển. Thư viện tích hợp chứa mọi loại mô hình trong một tệp duy nhất. Nguồn của thư viện tích hợp là một gói thư viện (*.LibPkg), tức một dự án thiết kế tập hợp các ký hiệu, footprint và mô hình mô phỏng nguồn. Khi dự án gói thư viện được biên dịch, ánh xạ giữa ký hiệu và mô hình được xác minh và thư viện tích hợp được tạo ra. Sử dụng IntLib nghĩa là thư viện trở thành nguồn để bạn lấy và đặt các linh kiện sẵn dùng, mang lại một giải pháp phù hợp cho các tổ chức quy mô vừa và lớn muốn tách biệt việc tạo linh kiện khỏi thiết kế sản phẩm.
Thuật ngữ
Linh kiện |
Linh kiện là một thiết bị vật lý được đặt trên bo mạch, ví dụ như mạch tích hợp hoặc điện trở. Một linh kiện có thể bao gồm một phần duy nhất hoặc một tập hợp các phần được đóng gói cùng nhau. |
Khối 3D |
Khối 3D là một đối tượng có dạng đa giác, có thể được thêm vào footprint trên bất kỳ lớp cơ khí nào đang được bật. Đối tượng này có thể dùng để xác định kích thước và hình dạng vật lý của linh kiện theo phương ngang và phương đứng, giúp kiểm soát tốt hơn việc kiểm tra khoảng hở giữa các linh kiện và hiển thị 3D trực quan hơn. Các đối tượng khối 3D cũng đóng vai trò giữ chỗ cho các mô hình được nhập vào footprint linh kiện hoặc cho các đối tượng tự do, không gắn trên PCB, chẳng hạn như vỏ thiết bị và các cụm lắp ráp. |
Ký hiệu định danh |
Ký hiệu định danh là các mã định danh duy nhất được dùng để phân biệt các linh kiện trên PCB. Chúng có thể là chữ cái, chữ số hoặc kết hợp cả hai. Các pad cũng có ký hiệu định danh duy nhất tương ứng với số chân của linh kiện. |
Footprint |
Footprint xác định (hoặc mô hình hóa) không gian cần thiết để gắn linh kiện lên PCB. Mô hình footprint của linh kiện được lưu trong thư viện PCB. Footprint có thể chứa các pad để kết nối với các chân của thiết bị và đường bao vật lý của vỏ linh kiện được tạo từ các đoạn đường mạch và/hoặc cung tròn trên lớp in lụa (overlay). Footprint cũng có thể bao gồm các chi tiết phục vụ việc gá lắp thiết bị. Các footprint trong thư viện PCB không có ký hiệu định danh hoặc chú thích. Chúng trở thành linh kiện khi được đặt lên trang PCB, nơi chúng được gán ký hiệu định danh và chú thích. |
Thư viện |
Thư viện nguyên lý là một tập hợp các linh kiện, trong đó các phần của linh kiện được lưu trên những trang riêng biệt. Thư viện PCB chứa các footprint linh kiện. Mỗi loại thư viện có trình biên tập riêng. Thư viện tích hợp kết hợp các thư viện nguyên lý với các mô hình liên quan và không thể được chỉnh sửa trực tiếp bằng các trình biên tập thư viện. |
Đối tượng |
Đối tượng là bất kỳ phần tử riêng lẻ nào có thể được đặt trong không gian thiết kế của trình biên tập thư viện. |
Pad |
Pad thường được dùng trong footprint để tạo các điểm tiếp xúc kết nối cho chân linh kiện. |
Phần |
Phần là một tập hợp các đối tượng đồ họa biểu diễn một phần của linh kiện chứa nhiều đơn vị chức năng. Các phần được lưu trên những trang riêng biệt bên trong linh kiện trong thư viện linh kiện nguyên lý. |
Chân |
Các chân linh kiện mang lại đặc tính điện cho linh kiện và xác định các điểm kết nối trên linh kiện. |