Loại tệp nào được sử dụng cho bản vẽ sơ đồ PCB? (Hướng dẫn đầy đủ 2025)

Thiết kế một bảng mạch in (PCB) bắt đầu từ lâu trước khi các đường dẫn và lớp đồng được vẽ. Bước đầu tiên và quan trọng nhất trong bất kỳ thiết kế điện tử nào là tạo bản vẽ sơ đồ — một biểu diễn đồ họa về cách các thành phần điện tử được kết nối và cách tín hiệu lưu chuyển trong một mạch.

Sơ đồ này là bản thiết kế cho quy trình bố trí, sản xuất và lắp ráp PCB. Hiểu về các loại tệp, cấu trúc và vai trò của nó trong quy trình thiết kế là điều cần thiết cho các kỹ sư, kỹ thuật viên và nhà sản xuất điện tử.

Định dạng của tệp sơ đồ PCB là gì?

Bản vẽ sơ đồ PCB được tạo và lưu trữ bằng các công cụ phần mềm Tự động hóa Thiết kế Điện tử (EDA). Mỗi nền tảng EDA sử dụng định dạng tệp và phần mở rộng riêng, chứa thông tin về các thành phần mạch, ký hiệu, kết nối (nets), và các thuộc tính như tên chân hoặc ký hiệu tham chiếu.

Dưới đây là tổng quan về các loại tệp sơ đồ thường được sử dụng nhất trong ngành công nghiệp điện tử:

Phần mềm	Phần mở rộng tệp sơ đồ	Mô Tả
Altium Designer	.SchDoc	Tệp sơ đồ chuyên nghiệp hỗ trợ thiết kế phân cấp phức tạp.
Autodesk EAGLE	.sch	Phổ biến cho các dự án nhỏ hơn và thiết kế cấp độ người đam mê.
KiCad	.sch (đến v5), .kicad_sch (v6+)	Định dạng sơ đồ mã nguồn mở với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ cộng đồng.
OrCAD Capture	.dsn	Được sử dụng rộng rãi trong thiết kế PCB thương mại và công nghiệp.
PADS Logic (Mentor Graphics)	.sch	Được các kỹ sư doanh nghiệp ưa chuộng cho quy trình thiết kế mạnh mẽ.
Proteus	.dsn	Kết hợp thu thập sơ đồ với các công cụ mô phỏng.
EasyEDA	Cấu trúc JSON dựa trên đám mây	Định dạng thân thiện với web cho phép chia sẻ và cộng tác dễ dàng.

Để tài liệu hoặc giao tiếp, các kỹ sư thường xuất sơ đồ sang PDF, SVG, hoặc DXF. Đây là các định dạng không thể chỉnh sửa nhưng dễ đọc. Tuy nhiên, tệp gốc phải được giữ nguyên định dạng gốc, vì nó chứa tất cả các quy tắc điện, danh sách lưới và siêu dữ liệu cần thiết cho mô phỏng và bố trí PCB.

Tại sao bản vẽ sơ đồ PCB lại quan trọng trong thiết kế PCB?

Bản vẽ sơ đồ xác định mối quan hệ điện giữa tất cả các thành phần trong mạch. Nó ghi lại các kết nối logic—cách các điện trở kết nối với tụ điện, cách các chân IC kết nối với cảm biến, và cách tín hiệu di chuyển qua các mạch. Các kỹ sư sử dụng nó để xác minh lý thuyết mạch trước khi bất kỳ đồng nào được khắc hoặc bất kỳ bảng nào được lắp ráp.

Dưới đây là lý do tại sao bản vẽ sơ đồ là cần thiết trong thiết kế PCB:

1. Xác minh điện: Dữ liệu sơ đồ điều khiển Kiểm tra Quy tắc Điện (ERC) để phát hiện ngắn mạch hoặc lưới mở sớm.

2. Tạo danh sách vật liệu (BOM): Sơ đồ liên kết mỗi phần với các thông số điện và chi tiết nhà sản xuất của nó.

3. Giao tiếp thiết kế: Nó là cầu nối giao tiếp giữa các nhóm thiết kế, bố trí và sản xuất.

4. Kiểm soát tính toàn vẹn của tín hiệu: Các kỹ sư có thể phân tích các lưới quan trọng, đường dẫn trở kháng và các sơ đồ nối đất trực tiếp từ kết nối sơ đồ.

5. Ngăn ngừa lỗi: Sai sót ở giai đoạn sơ đồ dễ dàng và rẻ hơn để sửa chữa so với khi chế tạo.

Một sơ đồ được thiết kế tốt đảm bảo rằng PCB vật lý hoạt động chính xác như nhà thiết kế dự định. Nó là “ngôn ngữ” mà mọi nhóm—kỹ thuật, sản xuất và kiểm tra—có thể hiểu.

Các ký hiệu thành phần phổ biến được sử dụng trong bản vẽ sơ đồ PCB

Sơ đồ sử dụng các ký hiệu tiêu chuẩn để biểu diễn các thành phần thực tế. Mỗi ký hiệu kể một câu chuyện: cách phần hoạt động, chức năng của nó và các kết nối của nó. Nhận biết các ký hiệu này là chìa khóa để hiểu toàn bộ thiết kế.

Dưới đây là các ký hiệu phổ biến nhất mà bạn sẽ gặp:

Mỗi thành phần kết nối thông qua các lưới, là các “dây” điện trong dạng sơ đồ. Các điểm đánh dấu giao điểm, và nhãn lưới chỉ ra tên tín hiệu như “CLK,” “TX,” hoặc “GND.”

Các ký hiệu có thể thay đổi một chút giữa các công cụ EDA, nhưng ý nghĩa của chúng vẫn nhất quán. Khi bạn có thể giải thích được những điều này, bạn có thể đọc gần như bất kỳ sơ đồ nào trên toàn thế giới.

Làm thế nào để đọc bản vẽ sơ đồ PCB?

Đọc sơ đồ là một kỹ năng cơ bản cho các kỹ sư, kỹ thuật viên và sinh viên. Một sơ đồ về cơ bản là một bản đồ của các đường dẫn điện, và học cách giải thích nó bao gồm nhận biết các ký hiệu, theo dõi các đường tín hiệu và hiểu ý định thiết kế.

Các bước để đọc một sơ đồ PCB:

• Bắt đầu với các đường nguồn và đất: Xác định nơi nguồn điện vào (VCC, VDD) và nơi đất (GND) kết nối. Điều này tạo thành khung tham chiếu của mạch.
• Theo dõi dòng tín hiệu: Hầu hết các sơ đồ được tổ chức logic từ trái (đầu vào) sang phải (đầu ra). Theo dõi cách tín hiệu di chuyển giữa các thành phần.
• Nhận biết tham chiếu thành phần: Mỗi thành phần được gắn nhãn (ví dụ: R1, C2, U5), tương ứng với các thành phần thực tế trên bố trí PCB.
• Hiểu lưới và nhãn: Lưới xác định cách các chân được kết nối. Các kết nối dài hoặc phức tạp thường sử dụng nhãn lưới thay vì vẽ dây để rõ ràng.
• Kiểm tra giao điểm và giao nhau: Một điểm tại giao điểm của các đường có nghĩa là một kết nối; các đường giao nhau mà không có điểm thường không kết nối.
• Xem lại sơ đồ nhiều trang: Đối với các mạch lớn, nhiều trang sơ đồ được liên kết bằng các kết nối ngoài trang hoặc nhãn phân cấp.

Đọc sơ đồ trở nên trực quan hơn với thực hành, đặc biệt là khi bạn quen thuộc với các quy ước ký hiệu và mẫu thiết kế.

Làm thế nào để chuyển đổi PCB thành sơ đồ?

Trong một số trường hợp, một PCB hoàn chỉnh tồn tại mà không có tệp sơ đồ gốc của nó. Điều này thường xảy ra khi xử lý phần cứng cũ, phân tích đối thủ cạnh tranh hoặc sao chép các thiết bị điện tử đã ngừng sản xuất. Quá trình trích xuất sơ đồ từ một PCB vật lý được gọi là kỹ thuật ngược PCB.

Quá trình chuyển đổi PCB thành sơ đồ

1. Chụp ảnh PCB: Quét hoặc chụp ảnh cả hai mặt của bảng ở độ phân giải cao.
2. Xác định thành phần: Gắn nhãn tất cả các thành phần có thể nhìn thấy, ghi lại số phần và hướng chân.
3. Theo dõi đường dẫn đồng: Sử dụng theo dõi quang học hoặc kỹ thuật số để lập bản đồ các kết nối điện giữa các thành phần.
4. Tạo danh sách lưới: Các công cụ phần mềm có thể phân tích các kết nối để tạo ra một danh sách lưới kỹ thuật số (danh sách tất cả các kết nối điện).
5. Tái tạo sơ đồ: Nhập danh sách lưới vào một công cụ EDA (như Altium, KiCad, hoặc OrCAD) để tái tạo sơ đồ.
6. Xác minh thủ công: So sánh sơ đồ tái tạo với PCB vật lý để đảm bảo độ chính xác.

Các công cụ kỹ thuật ngược phổ biến

• Hệ thống ScanCAD
• REVERSE CAD
• Bộ công cụ kỹ thuật ngược Altium
• Zuken CR-5000 hoặc PADS Reverse Tools

Mặc dù kỹ thuật ngược có thể tự động hóa việc trích xuất danh sách lưới, việc xác nhận thủ công luôn cần thiết để đảm bảo độ chính xác của sơ đồ kết quả.

Phần mềm được sử dụng cho vẽ sơ đồ điện tử

Có nhiều công cụ phần mềm khác nhau có sẵn cho thiết kế sơ đồ, mỗi công cụ cung cấp các khả năng khác nhau cho thư viện thành phần, mô phỏng và tích hợp PCB.

Phần mềm	Loại	Điểm nổi bật
Altium Designer	Chuyên nghiệp	Phần mềm hàng đầu trong ngành cho thiết kế PCB và sơ đồ tiên tiến, với các công cụ mô phỏng và cộng tác mạnh mẽ.
KiCad	Miễn phí / Mã nguồn mở	Bộ EDA đầy đủ tính năng với sự hỗ trợ mạnh mẽ từ cộng đồng và không có phí cấp phép.
Autodesk EAGLE	Thương mại / Miễn phí cho sử dụng cá nhân	Công cụ trực quan phổ biến trong cộng đồng sáng tạo và khởi nghiệp.
OrCAD Capture (Cadence)	Chuyên nghiệp	Được tin cậy trong các ngành công nghiệp cấp doanh nghiệp và độ tin cậy cao.
Proteus Design Suite	Thương mại	Kết hợp thu thập sơ đồ với mô phỏng vi điều khiển.
EasyEDA	Miễn phí / Dựa trên đám mây	Trình chỉnh sửa sơ đồ dựa trên web tích hợp với sản xuất PCB (JLCPCB).
NI Multisim	Thương mại	Tuyệt vời cho giáo dục và mô phỏng mạch tương tự.
DipTrace	Trả phí / Thử nghiệm	Công cụ thiết kế sơ đồ và PCB thân thiện với người dùng với đường cong học tập ngắn.

Mỗi công cụ EDA sử dụng định dạng tệp riêng — như .SchDoc, .sch, hoặc .dsn — nhưng tất cả đều phục vụ cùng một mục đích: mô tả chính xác logic điện của một mạch. Cho dù bạn đang thiết kế sản phẩm mới, phân tích bảng mạch cũ, hay học điện tử, hiểu về bản vẽ sơ đồ là điều cần thiết để thành thạo thiết kế PCB.

Câu hỏi thường gặp (FAQs)

1. Sự khác biệt giữa sơ đồ và bố trí PCB là gì?

Sơ đồ là một sơ đồ logic hiển thị các kết nối điện giữa các thành phần, trong khi bố trí PCB là sự sắp xếp vật lý của các thành phần và đường mạch trên bảng mạch.

2. Tôi có thể mở tệp sơ đồ từ một phần mềm trong phần mềm khác không?

Thông thường không thể trực tiếp. Mỗi công cụ EDA sử dụng định dạng độc quyền, nhưng bạn có thể xuất và nhập bằng danh sách lưới, EDIF, hoặc PDF để tương thích chéo.

3. Làm thế nào tôi có thể in hoặc chia sẻ một bản vẽ sơ đồ?

Hầu hết phần mềm EDA cho phép xuất sang PDF, SVG, hoặc PNG để dễ dàng chia sẻ và tài liệu.

4. Danh sách lưới là gì và nó liên quan như thế nào đến sơ đồ?

Danh sách lưới là một biểu diễn dạng văn bản của tất cả các kết nối điện (lưới) trong một mạch. Nó được tạo ra từ một sơ đồ và được sử dụng trong quá trình bố trí và sản xuất PCB.

5. Tệp sơ đồ có thể được mô phỏng không?

Có. Nhiều trình chỉnh sửa sơ đồ bao gồm các động cơ mô phỏng tích hợp hoặc của bên thứ ba (dựa trên SPICE) để phân tích hành vi mạch trước khi tạo mẫu vật lý.

6. Có hợp pháp để kỹ thuật ngược một sơ đồ từ một PCB không?

Kỹ thuật ngược thường hợp pháp cho bảo trì, giáo dục, hoặc khả năng tương tác, nhưng việc sao chép hoặc bán thiết kế có bản quyền của người khác là bị cấm.