PCB không chỉ là một thành phần điện tử quan trọng, mà còn là một nhà cung cấp các kết nối mạch. Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, máy tính, điện thoại di động, tủ lạnh và các sản phẩm khác đã sử dụng PCB. Vậy, PCB là gì? Hoạt động như thế nào? Đâu là phần mềm thiết kế PCB tốt nhất hiện nay? Mời các bạn xem tiếp phần nội dung sau đây.
I. PCB là gì?
Bảng mạch in (PCB) là nền tảng xây dựng nên hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại. Cho dù các bảng mạch đơn xếp lớp đơn giản được sử dụng trong thiết bị mở cửa ga-ra, bảng mạch sáu lớp trong đồng hồ thông minh, bảng mạch 60 lớp, mật độ rất cao và tốc độ cao được sử dụng trong siêu máy tính và máy chủ, bảng mạch in là nền tảng mà tất cả các thành phần điện tử khác được lắp ráp vào.
Chất bán dẫn, đầu nối, điện trở, điốt, tụ điện và thiết bị vô tuyến được gắn vào và liên lạc với nhau thông qua PCB.
PCB có các thuộc tính cơ và điện khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng này. Một số PCB rất linh hoạt, cho phép các mạch được uốn cong và gấp lại thành hình dạng, hoặc đôi khi chúng được sử dụng trong đó mạch dẻo sẽ tồn tại hàng trăm nghìn chu kỳ uốn mà không có bất kỳ sự cố đứt mạch nào. Các PCB linh hoạt này chiếm khoảng 10% thị trường. Một tập hợp con nhỏ của các loại mạch này được gọi là mạch uốn cứng, trong đó một phần của bảng là cứng - lý tưởng để gắn và kết nối các thành phần và một hoặc nhiều phần là linh hoạt, mang lại những ưu điểm của mạch linh hoạt được liệt kê ở trên.
Một công nghệ PCB đang nổi lên nhanh chóng, tách biệt với những công nghệ ở trên, được gọi là điện tử in - thường rất đơn giản, chi phí rất thấp, giúp giảm chi phí đóng gói điện tử đến mức có thể phát triển các giải pháp điện tử để giải quyết các vấn đề chưa từng được xem xét trước đây. Chúng thường được sử dụng trong thiết bị điện tử cho các ứng dụng đeo được, hoặc các thiết bị điện tử dùng một lần - mở ra nhiều cơ hội cho các nhà thiết kế điện sáng tạo.
II. Nguyên lý hoạt động.
PCB cô lập lớp dẫn điện trên bề mặt lá đồng bằng cách sử dụng vật liệu cách điện trên bo mạch để cho phép dòng điện chạy dọc theo các tuyến đường được thiết kế trước trong các thành phần khác nhau. Từ đó thực hiện các chức năng như làm việc, khuếch đại, suy hao, điều chế, giải điều chế, mã hóa và những thứ tương tự.
Trên PCB cơ bản nhất, các bộ phận tập trung ở một bên và dây dẫn tập trung ở phía bên kia. Vì dây chỉ xuất hiện ở một mặt nên PCB này được gọi là PCB một mặt.
Các dây của bảng nhiều lớp phải có kết nối mạch thích hợp giữa hai lớp. Cầu nối giữa các mạch được gọi là một qua. Vias trong PCB có thể được kết nối với dây của mỗi lớp và sau đó kết nối với nhiều thành phần.
PCB làm cho mạch thu nhỏ và trực quan hóa. Nó đóng một vai trò quan trọng trong việc sản xuất hàng loạt các mạch điện cố định và bố trí các thiết bị điện tối ưu, cũng như truyền tín hiệu điện giữa các mạch điện. Khi các mạch được nối lại với nhau, chúng ta cũng cần xem xét kích thước dòng điện, khoảng cách đường rò, khả năng tương thích điện từ, tiêu thụ năng lượng nhiệt, phương pháp tản nhiệt và vị trí của các đầu nối bên ngoài.
III. Phần mềm thiết kế PCB miễn phí tốt nhất năm 2021.
1. KiCad.
KiCad được cho là một trong những chương trình thiết kế điện tử miễn phí nổi tiếng nhất. Được tạo ra lần đầu tiên cách đây gần 30 năm, hiện đã có phiên bản 5. Được hỗ trợ bởi các tổ chức nổi tiếng như Raspberry Pi Foundation, Arduino và CERN (Hội đồng Nghiên cứu Hạt nhân Châu Âu), KiCad có một cộng đồng năng động và tổ chức một hội nghị thường niên được đông đảo mọi người tham gia.
Chương trình mã nguồn mở tự hào có một bộ tính năng và chức năng mạnh mẽ đáp ứng nhu cầu của người mới bắt đầu cũng như các chuyên gia. Ngoài thiết kế sơ đồ mạch thông thường, các công cụ bố trí PCB và trực quan hóa 3D, KiCad tích hợp với mô phỏng mạch (Ngspice), hỗ trợ Git để kiểm soát phiên bản và liên kết với FreeCAD cho các thiết kế vật lý khác. Ngoài ra, danh sách các trình cắm thêm ngày càng tăng cung cấp khả năng mở rộng cho các chức năng khác nhau, từ thiết kế RF đến nghệ thuật PCB bằng Python.
Nhiều người đã mô tả KiCad là “không trực quan”, nhưng sự tồn tại của một cơ sở người dùng lớn và được thiết lập tốt cho thấy rằng đây không phải là một rào cản lớn và giao diện người dùng tương đối mới cũng được đánh giá cao. Bạn có thể dễ dàng tìm thấy rất nhiều hướng dẫn về KiCad, từ đơn giản đến phức tạp trên mạng.
Một số người cũng chỉ trích cấu trúc thư viện của nó là lỗi thời (xem LibrePCB bên dưới), nhưng một lần nữa, đây dường như không phải là một nhược điểm ngay lập tức đối với cơ sở người dùng chuyên dụng của nó. Bên cạnh đó, nhiều thư viện của bên thứ ba có sẵn.
- Trình độ: Người mới bắt đầu, nhà giáo dục & sinh viên, nhà thiết kế nâng cao
- Loại: Ngoại tuyến với chức năng không hạn chế
- Hệ điều hành: Windows, Mac, Linux
- Nhà phát triển: KiCad Developers Team
2. EasyEDA.
EasyEDA là một sản phẩm bổ sung tương đối gần đây, được hỗ trợ bởi một trong những nhà cung cấp linh kiện điện tử lớn nhất Trung Quốc. Được sinh ra từ mong muốn về phần mềm không sử dụng Windows, phiên bản gốc và phiên bản cổ điển trực tuyến và có thể sử dụng được bởi bất kỳ thiết bị nào có trình duyệt thích hợp (ưu tiên Chrome và Firefox).
Chức năng bao gồm chụp sơ đồ, mô phỏng, bố cục PCB và các công cụ trực quan hóa đơn giản. Là dựa trên đám mây, thật dễ dàng sử dụng khi di chuyển và làm việc cộng tác với những người khác. EasyEDA tạo ra các tệp tiêu chuẩn công nghiệp có thể được sử dụng với bất kỳ nhà sản xuất PCB nào và cũng có các liên kết thư viện trực tiếp được nhúng tới LCSC cho các thành phần và JLCPCB cho các dịch vụ sản xuất có giá cạnh tranh.
Cơ sở người dùng ngày càng tăng lên đến hơn một triệu người, với một cộng đồng trực tuyến tích cực và sự sẵn sàng đào tạo và hỗ trợ lớn. Sự đồng thuận là chương trình được định hướng nhiều hơn đến các dự án đơn giản đến trung gian. Các dự án lớn hơn hoặc kết nối internet kém có thể làm cho việc sử dụng bị chậm; do đó, một phiên bản máy khách hiện đã được giới thiệu.
EasyEDA không phải là mã nguồn mở và phiên bản miễn phí được hỗ trợ một phần bởi các quảng cáo. Tuy nhiên, một gói đăng ký tùy chọn mới sẽ loại bỏ những điều này và bổ sung thêm các tính năng cũng như mức hỗ trợ cao hơn.
- Trình độ: Người mới bắt đầu, nhà giáo dục & sinh viên, nhà thiết kế nâng cao
- Loại: Cả trực tuyến và ngoại tuyến với chức năng không hạn chế (đăng ký tùy chọn có sẵn)
- Hệ điều hành: Windows, Mac, Linux
- Nhà phát triển: LCSC Electronics
3. Fritzing.
Bắt nguồn từ phong trào phần cứng mã nguồn mở, Fritzing được phát triển ban đầu bởi Đại học Khoa học Ứng dụng ở Potsdam, Đức. Với mục đích làm cho thiết bị điện tử có thể tiếp cận được với tất cả mọi người và khuyến khích việc mày mò thực hành, nó có một cách tiếp cận khác với các công cụ thiết kế PCB miễn phí khác.
Fritzing bao gồm chức năng dễ sử dụng và hỗ trợ các mạch đơn giản với các công cụ để dịch thiết kế lên bảng mạch không hàn, bảng dải hàn hoặc PCB. Vì lý do này, nó đã tìm thấy một thị trường ngách cụ thể trong các trường học và cao đẳng, được sử dụng trong một số lượng lớn tài nguyên giáo dục. Thông qua sáng kiến “Friends of Fritzing”, người dùng có tùy chọn sản xuất PCB dễ dàng bởi nhà sản xuất châu Âu Aisler.
Mặc dù gặp khó khăn trong việc hỗ trợ tài chính và mất vị trí trước các phần mềm thiết kế PCB khác, Fritzing có một nền tảng hỗ trợ mạnh mẽ và một diễn đàn người dùng tích cực. Cách tiếp cận đơn giản và độc đáo của nó làm cho nó rất đáng được xem xét cho các dự án đơn giản và sử dụng trong lớp học nói riêng.
- Cấp độ: Người mới bắt đầu, nhà giáo dục và sinh viên
- Loại: Ngoại tuyến với chức năng không hạn chế
- Hệ điều hành: Windows, Mac, Linux
- Nhà phát triển: Phòng thí nghiệm thiết kế tương tác & IXDS
4. Upverter.
Upverter là một công cụ trực tuyến của Altium, công ty hàng đầu thế giới về các giải pháp EDA chuyên nghiệp và thiết kế PCB. Nó được tạo ra với mục đích đơn giản là cho phép người dùng thiết kế đồ điện tử mọi lúc mọi nơi và chia sẻ chúng với những người có cùng chí hướng.
Giải pháp dễ sử dụng và tích hợp các chức năng thông thường của thiết kế mạch, bố cục PCB và trực quan hóa 3D với việc bổ sung cộng tác đơn giản dựa trên đám mây. Nó có một thư viện các thành phần được duy trì tốt và cũng cho phép người dùng dễ dàng thêm các bộ phận của riêng họ.
Upverter tập trung mạnh vào việc sử dụng giáo dục với nền tảng tốt là các nguồn hỗ trợ và đào tạo cung cấp thông tin. Các tính năng phổ biến bao gồm cơ sở dữ liệu dự án cộng đồng gồm hàng nghìn thiết kế phần cứng có thể tùy chỉnh như một nguồn cảm hứng và hướng dẫn, cũng như một diễn đàn người dùng trực tuyến tích cực.
- Cấp độ: Người mới bắt đầu, nhà giáo dục và sinh viên
- Loại: Trực tuyến với chức năng không hạn chế
- Hệ điều hành: Windows, Mac, Linux
- Nhà phát triển: Altium
5. CircuitMaker.
CircuitMaker là một dịch vụ Altium miễn phí khác, chiếm không gian giữa Upverter trực tuyến và các công cụ chuyên nghiệp của họ. Điểm khác biệt chính của nó là tự định vị mình trước hết như một “cộng đồng dành cho thiết bị điện tử sáng tạo” chứ không chỉ là một bộ công cụ.
Ngoài chức năng thiết kế và bố cục thông thường, CircuitMaker cung cấp một số tính năng thường chỉ có trong các công cụ chuyên nghiệp: định tuyến nâng cao, hình ảnh hóa 3D gốc, kiểm tra quy tắc thiết kế và thư viện thành phần phong phú. Phần mềm máy khách tích hợp với cơ sở dữ liệu trung tâm bao gồm các dự án mẫu, trung tâm kiến thức bao gồm các chủ đề từ giáo dục đến Arduino và kết nối với các thành viên khác trong cộng đồng.
CircuitMaker luôn nhận được các đánh giá tốt và hỗ trợ, đồng thời tiếp tục phát triển và cải thiện. Nó có một diễn đàn cộng đồng mạnh mẽ và các tài liệu đào tạo được sản xuất chuyên nghiệp. Một sản phẩm mới, CircuitMaker Pro, đang trong giai đoạn thử nghiệm beta và dự kiến sản phẩm này sẽ tồn tại cùng với phiên bản miễn phí. Cho dù bất kỳ chức năng bổ sung nào sẽ được cung cấp hay không vẫn chưa rõ ràng.
- Cấp độ: Nhà thiết kế, nhà giáo dục và sinh viên tiên tiến
- Loại: Ngoại tuyến với chức năng không hạn chế (phiên bản Pro trả phí đang trong giai đoạn thử nghiệm)
- Hệ điều hành: Windows
- Nhà phát triển: Altium
Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống !
Hotline / Zalo: 0903 666 014
Website: https://uniduc.com/vi
-------------////--------------------------------------------////------------
HUMANOID ROBOT CỦA CÔNG TY UNIDUC SẢN XUẤT PHÁT TRIỂN.
