สอนการใช้งาน protel99se

สอนการใช้งาน Protel99SE ตอนที่ 1 เริ่มใช้งาน ความรู้เบื้องต้นในการออกแบบ PCB

นักออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนมากจะรู้จักกับโปรแกรมออกแบบ PCB ตัวนี้ดี Protel99SE ถึงแม้ตอนนี้จะมี Altium Designออกมาใหม่แล้วก็ตาม แต่ส่วนมากก็ยังใช้ Protel99SE ผมรู้จักโปรแกรมนี้ตอนเรียนอยู่ที่ลาดกระบัง ตอนนั้นคิดว่าโปรแกรมอะไรใช้ยากจัง เนื่องจากสไตล์การใช้งานไม่เหมือนพวก Microsoft แต่เมื่อได้ลองหัดใช้ Protel99SE กลับไม่ยากอย่างที่คิดแฮะ มีตัวช่วยในการออกแบบอยู่มาก

บทความสอนการใช้งาน Protel99SE จะมี

ตอนที่ 1 เริ่มใช้งาน ความรู้เบื้องต้นในการออกแบบ PCB

ตอนที่ 2 เริ่มออกแบบด้วย Schematic

ตอนที่ 3 เดินลายเส้น PCB

โดยตอนนี้จะเป็นตอนที่ 1 ครับ บทความจะทยอยเขียนกันไป

เอาละครับเรามาเริ่มกันดีกว่า ขั้นแรกก็ทำการติดตั้งโปรแกรม หลักจากติดตั้งเสร็จแล้วให้เปิดโปรแกรมขึ้นมา

File–>New ใส่ชื่องานลงไปในช่อง Database File Name แล้ว Browse เลือกตำแหน่งที่ต้องการ Save ในตัวอย่างผมตั้งชื่อ sample.Ddb

Double Click ที่ Folder Document ใน Folder Document จะเป็นที่เก็บ File ต่างๆ ที่ได้จากการออกแบบ Schematic, PCB

เมื่อเข้าไปที่ Folder Document จะพบกับความว่างเปล่า ให้คลิกขวา New…

จะมีให้เลือกสร้างอยู่หลายตัวครับ แต่ขั้นตอนแรกสุดนั้นเราจะต้องสร้าง Schematic ขึ้นมาก่อน ให้ Double Click SchematicDocument ต่อจากนั้นจะเป็นขั้นตอนการสร้าง Schematic

สอนการใช้งาน Protel99SE ตอนที่ 2 เริ่มออกแบบด้วย Schematic

หลังจากที่ตอนที่แล้ว สอนการใช้งาน Protel99SE ตอนที่ 1 เริ่มใช้งาน ความรู้เบื้องต้นในการออกแบบ PCB อย่างน้อยคงเปิดโปรแกรมโปรแกรมใช้งานเป็นกันแล้วใช่ไหมครับ วันนี้เราจะมาต่อด้วยการสร้าง Schematic

Schematic คืออะไร? Schematic คือวงจรที่เราออกแบบจะประกอบไปด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ผมอาจจะอธิบายได้ไม่ชัดเจนมาดูรูปตัวอย่าง Schematic กันดีกว่าครับ

ให้เปิดโปรแกรม Protel99SE ขึ้นมาแล้ว สร้าง sample.Ddb ขึ้นมา (ถ้าจำไม่ได้ให้เริ่มต้นจากตอนที่ 1) จากนั้นให้สร้าง SchematicDocument ขึ้นมา

กด Add/Remove เพื่อเพิ่ม Library อุปกรณ์ (ทำครั้งแรกเพียงครั้งเดียว) โดยปกติแล้ว Library จะอยู่ที่ C:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Library\Sch

ทำการ Add C:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Library\Sch\International Rectifier.ddb และ

C:\Program Files\Design Explorer 99 SE\Library\Sch\Miscellaneous.ddb หรือใครจะ Add มากกว่านี้ก็ได้ครับ เลือกตัวที่เกี่ยวข้องกับงานของเรา

เสร็จแล้วก็ OK จะกลับมาที่หน้าจอ Schematic

ในการใช้งานให้เราเลือกอุปกรณ์ทางด้านซ้ายมือ แล้วกด place เพื่อไปวางใน Schematic ผมยกตัวอย่างเป็นวงจรไฟกระพริบ 2 สี

- ตัวต้านทานให้เลือก Miscellaneous Devices.lib คลิก RES1 แล้วกดปุ่ม Place มาวางบนพื้นที่ Schematic

- Transistor NPN ให้เลือก Miscellaneous Devices.lib คลิก NPN แล้วกดปุ่ม Place มาวางบนพื้นที่ Schematic

- Capacitor แบบมีขั้ว ให้เลือก Miscellaneous Devices.lib คลิก CAPACITOR แล้วกดปุ่ม Place มาวางบนพื้นที่ Schematic

- LED ให้เลือก Miscellaneous Devices.lib คลิก LED แล้วกดปุ่ม Place มาวางบนพื้นที่ Schematic

- Trimpot ให้เลือก Miscellaneous Devices.lib คลิก POT1 แล้วกดปุ่ม Place มาวางบนพื้นที่ Schematic

การกลับด้านของอุปกรณ์ให้ Double Click ที่อุปกรณ์เลือก Tab Graphical Attrs ติ๊กที่ Mirrored

หลังจากเลือกอุปกรณ์มาวางหมดแล้ว เราจะใช้ PlaceWire ใน WiringTools ในการลากเส้นเชื่อมระหว่างอุปกรณ์ ในการลากเส้นถ้าต้องการยกเลิกการลากเส้นให้คลิกขวา

เมื่อลากเส้นจนครบแล้ว บางคนอาจจะสงสัยว่า VCC, GND เลือกได้จากไหน

ให้เลือก PlacePowerPort แล้วมาวางที่ Schematic จากนั้น double click แล้วตั้งชื่อ Net ใหม่เช่น GND แล้ว Style ให้เหมาะสม อย่าง GND จะเลือก Power Ground ส่วน VPP ก็อาจจะเลือก Bar หรือ Circle ก็ได้

หลังจากที่ลากสาย ใส่ GND, VPP กันแล้วก็มาใส่ค่าของอุปกรณ์กันต่อ อย่าง RES1 เราก็ใส่ 1K ใส่ไปจนครบ จะสังเกตุเห็นได้ว่า อุปกรณ์ทุกตัวจะมีเครื่องหมาย ? อยู่ เราจะใส่ลำดับอุปกรณ์ลงไปได้สองวิธี

1. วิธี manual ใช้เม้าส์ double click แล้วใส่ตัวเลขเข้าไปเลยเช่น R? เราก็ double click แล้วเปลี่ยนเป็น R1 ได้เลย วิธีนี้จะต้องใส่ลำดับไปทุกตัวเลย ถ้ามีอุปกรณ์ซักสิบตัวคงไม่เท่าไหร่ แต่ถ้ามีเป็นร้อยเป็นพันตัวในวงจร คงไม่กันไม่ไหวแน่ มาดูวิธีที่ 2

2. ใส่แบบอัตโนมัติ protel99se มีตัวช่วยใส่ลำดับอุปกรณ์ได้โดยอัตโนมัติ ให้เข้าไปที่ Tools –>Annotates… ในส่วนของAnnotate Options ให้เลือก ? Parts หมายความว่าให้เรียงลำดับอุปกรณ์เฉพาะตัวที่มีเครื่องหมาย ?

รูปแบบการเรียงลำดับอุปกรณ์ก็เลือกได้จาก Re-annotate Method จากรูปถ้าเลือก 4 Across then down จะเป็นการเรียงเลขในลักษณะ ซ้ายไปขวา บนลงล่าง เสร์จแล้วก็กด OK เลยครับ Protel จะสร้างไฟล์ลำดับอุปกรณ์ขึ้นมาอีกไฟล์เป็นนามสกุล .REP

กลับมาดูที่หน้า Schematic ใหม่จะเห็นว่ามีตัวเลขใส่ไปในอุปกรณ์แล้ว เท่านี้ก็เสร็จสิ้นการสร้าง Schematic เห็นไหมครับว่าไม่ยากเลย ในตอนต่อไปเราก็จะมาสร้าง Net และเดินลาย PCB กัน

สอนการใช้งาน Protel99SE ตอนที่ 3 สร้าง Net และเดินลาย PCB

ในตอนนี้ก็เข้มข้นขึ้นเรื่อยๆ เราจะมาเรียนรู้การสร้าง Net และเดินลาย PCB ผมมีคำถามมาถามท่านผู้อ่านครับ Net คืออะไร? ถ้าเปิด Dictionary แปลก็คงจะบอกว่าตาข่าย ก็ไม่ผิดครับ แต่ใน schematic เรานิยามว่ามันคือ ส่วนที่เชื่อมถึงกัน เพื่อให้ดูแล้วเข้าใจง่ายๆ ลองดูภาพด้านล่างประกอบครับ

บริเวณที่เน้นสีเขียวเป็นเส้นที่เชื่อมต่อขา K ของ LED1, ขา C ของ Q1 และ ขา+ ของ C2 ส่วนที่เชื่อมถึงกันนี้เราเรียกว่า Net ครับ

ในการออกแบบ PCB โดย Protel99SE เราสามารถตั้งชื่อ Net ได้เองหรือให้โปรแกรมสร้าง Net ให้ก็ได้ ผมแนะนำว่าส่วนสำคัญของวงจรที่ใช้อ้างอิงเราควรจะสร้าง Net เองครับ ชื่อมันจะได้สื่อให้เข้าใจง่าย เช่น VCC, GND เป็นต้น

เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้นผมจะสร้าง Net มา 2 อัน โดยการกดปุ่ม Net จาก Wiring Tools แล้วไปวางตำแหน่งดังรูปข้างล่าง ตั้งชื่อ Net ว่า LED1 และ LED2

งานต่อไปของเราก็คือกำหนด Footprint ให้กับอุปกรณ์อย่างเช่น LED1 ใช้ Footprint แบบไหน Surface หรือแบบมีขา เราต้องไปกำหนดไว้ก่อนครับ วิธีการใส่ Footprint ลงไปในแต่ละอุปกรณ์ก็ทำได้ง่ายๆ โดยการ double click เข้าไปที่อุปกรณ์ แล้วใส่ Footprint ที่ต้องการลงไป Footprint ที่ใส่ลงไปต้องมีอยู่ในโปรแกรมแล้วนะครับถึงจะใช้ได้ ถ้าไม่มีก็ต้องสร้างขึ้นมาใหม่

ใส่ค่า Footprint ลงไปจนครบ ตามนี้ครับ

C1 = RAD-0.1
C2 = RAD-0.1

LED1 = RAD-0.1
LED2 = RAD-0.1

R1 = AXIAL-0.4
R2 = AXIAL-0.4
R3 = AXIAL-0.4
R4 = AXIAL-0.4
R5 = VR-4

Q1 = TO92C
Q2 = TO92C

ต่อไปเป็นขั้นตอนสร้าง Net เนื่องจากเราไม่ได้สร้าง Net ครบทุก Net ดังนั้นเราต้องให้โปรแกรมสร้าง Net ที่เหลือให้ครบ ไปที่Design —> Create Netlist… แล้วกด OK

จากนั้นโปรแกรมก็จะสร้างไฟล์ .NET ขึ้นมา 1 ไฟล์ก็ยังไม่ต้องไปสนใจไฟล์นี้นะครับ มันเป็นรายละเอียดว่า Net นี้ต่อกับอุปกรณ์ไหนบ้าง จากนั้นออกไปที่หน้า Documents โดยการคลิก TAB ด้านบน

เราจะสร้างไฟล์ PCB กันต่อ คลิกขวา New…  เลือก PCB Document แล้ว OK  ตั้งชื่อง่ายๆว่า PCB1.PCB ละกัน ถ้า double click PCB1.PCB ก็จะเจอกับความว่างเปล่า กลับมาที่ Schematic กันต่อ เราจะเอา schematic ที่สร้างไว้ไปทำเป็น PCB

ไปที่ Design —> Update PCB… แล้วกดปุ่ม Execute

ถ้าไม่มีอะไรผิดพลาด อุปกรณ์จะไปโผลที่หน้า PCB1.PCB แล้ว ถ้าไม่เจออุปกรณ์ให้กดปุ่ม Page Down(ย่อลง) เพื่อย่อขนาดจอ หาอุปกรณ์ ส่วนมากมันจะชอบวางให้ที่ตำแหน่ง ขวา-บน เมื่อหาเจอแล้ว ให้กดปุ่ม Page Up(ซูม) เพื่อขยาย

จะเห็นได้ว่าอุปกรณ์อยู่ใน Room หรือซี่สีเขียวๆ ให้กด E แล้วตามด้วย D แล้วไปจิ้มที่ Room ซะเพื่อลบมั้นทิ้งไป

ต่อไปเราก็จัดวางอุปกรณ์ใหม่เพื่อความสวยงามและง่ายต่อการเดินลายทองแดง มี Tip นิดนึงว่า การหมุนอุปกรณ์ไปเป็นมุม 90 องศาทำได้ง่ายๆโดยการ เอาเมาส์คลิกค้างที่อุปกรณ์ตัวนั้นแล้วกด spacebar อุปกรณ์จะหมุนไปครั้งละ 90 องศา

ใครที่สังเกตุหน่อยอาจจะมาท้วงผมว่า BC547 ตำแหน่งขาไม่ได้เป็นแบบนี้ และ LED ก็ไม่ได้หน้าตาแบบนี้ ใช่แล้วครับที่มันไม่ match กันเป็นเพราะว่าเรายังไม่ได้สร้าง Library ของอุปกรณ์เหล่านั้นขึ้นมา ก็เลยใช้ Footprint ที่มีอยู่ในโปรแกรมไปก่อน แล้วในตอนต่อไปเราจะมาคุยกันถึงเรื่องการสร้าง Library

เมื่อจัดอุปกรณ์เข้าที่เข้าทางแล้ว เราจะสร้างกรอบของ PCB ขึ้นมาเพื่อเป็นพื้นที่ของ PCB ขอบของ PCB เราจะใช้ Layer KeepOutLayer ครับ

ให้คลิก KeepOutLayer และที่ PlacementTools เลือก Place lines….. จากนั้นลากเส้นตีกรอบเลยครับ

เริ่มเห็นเป็นรูปเป็นร่างขึ้นมาแล้ว ต่อไปเรามาลากเส้นทองแดงกัน ก่อนที่จะลากเส้นทองแดงเห็นข้อผิดพลาดอย่างหนึ่ง ที่ R5 ขา 2 ไม่มี Net ไปถึง จริงๆแล้วขา 1-2 ต้องเป็น Net เดียวกัน ไม่เป็นไรผิดได้ก็แก้ได้ครับ

ย้อนกลับไปที่ schematic ใหม่ลากสายใหม่ให้เหมือนรูปด้านล่าง ตรงที่ผม hi light สีแดงไว้

จากนั้น Design —> Create Netlist… และ Design —> Update PCB… เหมือนที่ทำก่อนหน้านี้แหล่ะครับ ในหน้า PCB ก็จะถูกแก้ไขตาม schematic

ในการเดินลายทองแดงสำหรับ PCB หน้าเดียวเรานิยมใช้ Bottom Layer แต่ถ้าเป็น PCB 2 หน้าเราจะใช้ Top Layer และ Bottom Layer เลือก BottomLayer ที่ TAB ด้านล่างแล้วตามด้วย Interactively route connections

การเดินลายทองแดงโดยใช้ Interactively route connections จะเดินตาม Net เดียวกัน ถ้ามีการลากลายทองแดงไปยังจุดที่ไม่ใช่ Net เดียวกันจะขึ้น Error สีเขียว

2 นาทีผ่านไปผมก็ลากเส้นแบบคร่าวๆ ไม่เน้นสวยงามเสร็จแล้ว เขียนไปเขียนมาชักยาว ไว้ตอนหน้ามาเรียนรู้เรื่อง Rule กันหน่อย เป็นกฏต่างๆของการเดินลาย PCB เช่นจะให้ Track กว้างเท่าไหร่ ระยะห่างระหว่างอุปกรณ์เท่าไหร่ แล้วตอนสุดท้ายค่อยมาสร้าง Library กัน บทความตอนนี้จะไม่เน้นเรื่องความถูกต้องของรูปร่างอุปกรณ์เท่าไหร่นัก ต้องการให้เข้าใจถึงกระบวนการสร้าง Schematic, Net และ PCB