(NB) Giáo trình Thiết kế mạch điện tử cung cấp cho người học những kiến thức như: Cài đặt phần mềm trên máy tính; Vẽ sơ đồ nguyên lý; Thiết kế mạch in trên máy tính; Mô phỏng mạch điện; Bài tập ứng dụng; Mời các bạn cùng tham khảo nội dung giáo trình phần 2 dưới đây.
Bài Thiết kế mạch in máy tính Mục tiêu: Tạo board thiết kế Chọn công cụ phù hợp để thiết kế mạch điện Thiết kế sơ đồ bố trí linh kiện sơ đồ mạch in Rèn luyện tính cẩn thận, xác tư học tập 3.1 Tạo board thiết kế Ở phần Orcad Capture ta thiết kế mạch dao động dùng IC LM 555 tạo sơ đồ mạch in Netlist Ở phần ta dùng Orcad Layout sơ để vẽ mạch in hoàn chỉnh 3.1.1 Khởi động chương trình Orcad Layout Từ Start Menu ta vào Programs chọn Orcad Family Release 9.2 chọn thẻ Layout để khởi động Chương trình (Hình 3.1) Hình 3.1 khởi động phần mềm 71 - Màn hình Layout xuất Hình 3.2 sau Hình 3.2 giao diện phần mềm *Một số lệnh bản: -File Chứa lệnh liên quan đến việc tạo mới, mở, nhập xuất tập tin đối tượng vòa Layout hay sang thành phần khác ( để sử dụng số phần mềm thiết kế mạch khác Protel, PCAD PCB, ) Import: Cho phép mở hay nhận file tạo từ phần mềm khác Protel PCB, CadStar PCB, Open: Liệt kê tất tập tin MAX nằm thư mục hành Export :Cho phép xuất file MAX tạo từ OrCAD Layout sang phần mềm thiết kế mạch in khác Protel PCB, CadStar PCB, -Tools: Library Manager: Cho phép bạn chỉnh sữa hay tạo footprint linh kiện Từ bạn tạo hay sưu tập thư viện footprint linh kiện mà bạn hay sử dụng cho thiết kế sau OrCAD Capture: Cho phép mở chương trình thiết kế mạch nguyên lý OrCAD Capture từ chương trình vẽ board mạch OrCAD Layout Ngoài Tools còn chức khác SmartRout cho phép bạn vẽ mạch thông minh, Edit App Settings, Reload App Settings, 72 3.1.2 Tạo File thiết kế Từ cửa sổ Orcad Layout, nhấn vào File menu chọn New cửa sổ Load Template File yêu cầu chúng ta nhập File DEFAULT.TCH Chúng ta vào thư mục cài đặt Orcad để lấy, thường có đường dẫn sau: C:\Program Files\Orcad\Layout\Data\ _DEFAULT.TCH (Hình 3.3) Sau chọn file ta nhấn Open Hình 3.3 file default File template file định dạng số thông số mặc định cho board mạch, số lớp board mạch, khoảng cách dây, kích thước đường mạch, quy định thiết kế, sử dụng xuyên suốt trình vữ mạch với Layout Nếu board bình thường bạn chọn file default.tch ( jump6238.tch giúp trình chạy mạch hiệu hơn, jumper không cắt ngang IC,…) Còn muốn thiết kế board mạch riêng theo hình dạng cụ thể, Sound Card, Lan card, load file template khác Nhấn Open để thực load file TCH - Hộp thoại Load Netlist Source ra, yêu cầu bạn tìm File *.MNL Đây File Netlist có MNL mà ta tạo từ Orcad Capture Ở phần Capture ta tạo File LM555.MNL Ta tìm đến thư mục chứa File, sau nhấn Open (Hình 3.4) Hình 3.4 73 - Hộp thoại Save File As xuất (Hình 3.5), file mạch in bạn nhập vào đường dẫn tên file mà bạn muốn file thiết kế lưu Layout mặc định tên file output layout trùng tên với file input nestlist Nếu bạn thay đổi file output khơng thay đổi phần mở rộng (.MAX) Sau nhấn Save Hình 3.5 lưu file Nếu linh kiện mạch thiết kế linh kiện mới, chưa liên kết đến thư viện footprint Layout lần nào, u cầu phải liên kết đến footprint Đây bước khó khăn đòi hỏi bạn phải cẩn thận, chọn sai chân mạch coi bỏ đi, ttos bạn xem kỹ hình ảnh thực tế linh kiện để việc chọn hình dạng kích thước footprint xác Kinh nghiệm cho thấy tốt bạn tực việc gắn footprint cho tất linh kiện suốt trinh vẽ mạch Capture Bạn tiến hành cách làm phần bên 3.1.3 Liên kết Footprint Để làm tốt phần đòi hỏi bạn phải thường xuyên làm mạch, có kinh nghiệm nhanh tìm footprint thư viện Một số footprint thơng dụng • Thư viện TO: TO92(trans.C828,C1815,C535,…)TO202 (trans H1061, IC ổn áp họ 78xxx, 79xxx …) • Thư viện DIP100T: /W.300 (các IC cắm từ 14-20 chân) /W.600(các IC cắm từ 24-40 chân ) • Thư viện TM_CAP_P footprint loại tụ điện • Thư viện TM_CYLND footprint loại tụ điện 74 • Thư viện JUMPER footprint loại điện trở, quang trở,biến trở (JUMPER100,JUMPER200,JUMPER300,…) • Thư viện TM_DIODE footprint loại diode hay Led Sau nhấn Save, hộp thoại Link Footprint to Component (Hình 3.6), thơng báo cho ta biết khơng thể tìm thấy chân mạch in U3 có tên là:LM555.Vì nên tìm chân cho linh kiện cách nhấp chuột vào nút Hình 3.6 link footprint Hộp thoại Footprint for LN555_0 xuất (Hình 3.7) khung Libraries nhấp chọn mục DIP100T Tại khung Footprints nhấp chọn mục DIP.100/8/W.300/L.400 Sau nhấn OK Hình 3.7 75 - Tiếp theo hộp thoại Link Footprint to Component có thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in C1 có tên CAP Nhấp vào nút - Hộp thoại Footprint for CAP xuất (Hình 3.8)tại khung Libraries nhấp chọn mục TM_CAP_P Tại khung Footprints nhấp chọn mục CPCYL/D.200/LS.100/.031 để chọn chân mạch in cho TỤ Hình 3.8 chọn loại chân tụ - Tiếp theo hộp thoại Link Footprint to Component có thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in D1 có tên LED (Hình 3.9) Nhấp vào nút Hình 3.9 76 - Hộp thoại Footprint for LED xuất (Hình 3.10) khung Libraries nhấp chọn mục BCON100T Tại khung Footprints nhấp chọn mục BLKCON.100/VH/TM1SQS/W.100/2 để chọn chân mạch in cho LED Hình 3.10 - Tiếp theo hộp thoại Link Footprint to Component có thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in R1 có tên R (Hình 3.11) Nhấp vào nút Hình 3.11 77 - Hộp thoại Footprint for R xuất (Hình 3.12)tại khung Libraries nhấp chọn mục JUMPER Tại khung Footprints nhấp chọn mục JUMPER200 để chọn chân mạch in cho R Hình 3.12 - Tiếp theo hộp thoại Link Footprint to Component (Hình 3.13) có thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in J1 có tên CON2 Nhấp vào nút Hình 3.13 78 - Hộp thoại Footprint for CON2 xuất (Hình 3.14) khung Libraries nhấp chọn mục BCON100T Tại khung Footprints nhấp chọn mục BLKCON.100/VH/TM1SQ/W.100/2 để chọn chân mạch in cho CON2 Hình 3.14 - Tiếp theo hộp thoại Link Footprint to Component (Hình 3.15) có thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in D3 có tên DIODE Nhấp vào nút Hình 3.15 79 - Hộp thoại Footprint for DIODE xuất (hinh 3.1.16) khung Libraries nhấp chọn mục TM_DIODE Tại khung Footprints nhấp chọn mục DAX1/.300X.050/.028 để chọn chân mạch in cho DIODE Hình 3.16 - Tiếp theo hộp thoại Link Footprint to Component (Hình 3.17) có thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in C2 có tên CAP_NP Nhấp vào nút Hình 3.17 80 5.4.2 Thiết lập thơng số mơ Mơ sau (Hình 5.45): Hình 5.45 5.4.3 Kết Nhấn OK để lưu thiết lập nhấn Play để chạy mô phỏng, cửa sổ mô sau (Hình 5.46): Hình 5.46 170 Nhấp chuột vào Plot menu chọn thẻ Add Plot to Window (Hình 5.47) Hình 5.47 Màn hình xuất sau (Hình 5.48): Hình 5.48 Nhấp chọn vào phần hiển thị sóng phía dưới, sau nhấn chuột vào Trace menu chọn thẻ Add Trace (Hình 5.49) Hình 5.49 171 Hộp thoại Add Trace ra, ta chọn V(OUT1) để hiển thị (Hình 5.50) Hình 5.50 Kết hiển thị sau (Hình 5.51): Hình 5.51 172 Sau ta chọn khung hiển thị sóng phía trên, làm lại thao tác trên, phần Add Trace ta chọn V(OUT2) Cuối ta có kết mơ cho mạch sau (Hình 5.52): Hình 5.52 5.5 Mạch ứng dụng IC tương tự - Thiết kế mạch diện dùng Ic LM741 để mô dạng sóng vào theo sơ đồ mạch sau (Hình 5.53) Hình 5.53 173 5.5.1 Lấy linh kiện Lấy nguồn V1như sau (Hình 5.54): Hình 5.54 Lấy nguồn 0V, ta nhấp vào GND hộp thoại Place Ground (Hình 5.55), nhấn thư viện Pspice để xóa thư viện cũ đi, sau nhấn Hình 5.55 174 để Add Lấy điện trở, ta nhấn vào Place part nhập vào Part tên linh kiện sau nhấn OK (Hình 5.56) Sau lấy đủ số lượng điện trở ta tiến hành thay đổi thơng số diện trở phù hợp với sơ đồ nguyên lý Hình 5.56 Lấy nguồn V2, ta nhấn vào Place part nhập vào ô Part tên VSIN sau nhấn OK (Hình 5.57) Hình 5.57 175 - Nhấp đúp vào linh kiện nhập giá trị nguồn vào sau (Hình 5.58): Hình 5.58 Kéo trượt ngang góc phải cuối hình nhập vào thơng số VAPML VOFF sau nhấn nút tắt để lưu lại (Hình 5.58) Lấy IC LM741 để thiết lập mạch số (hình 5.59) Hình 5.59 176 5.5.2 Thiết lập thông số mô Sau thiết lập Simulation sau (Hình 5.40): Hình 5.59 5.5.3 Kết Sau nhấn Play để mơ Kết mơ sau (Hình 5.60): Hình 5.60 177 5.6 Mạch ứng dụng IC số Thực mô mạch giải mã sang sau (Hình 5.61): Hình 5.6.1 5.6.1 Lấy linh kiện đặt thông số Để thực mô mạch IC số ta phải tiến hành lấy đúng đủ IC số cho sơ đồ nguyên lý thư viện Pspice Lấy IC giải mã 74LS04, ta vào thư viện Pspice nhấn vào Place part nhập vào Part tên linh kiện sau nhấn OK (hình 5.62) Sau lấy đủ số lượng cổng IC 74LS04 ta tiến hành thay đổi thơng số IC phù hợp với sơ đồ nguyên lý 178 Hình 5.62 Lấy IC giải mã 74LS11, ta vào thư viện Pspice nhấn vào Place part nhập vào ô Part tên linh kiện sau nhấn OK (hình 5.63) Sau lấy đủ số lượng cổng IC 74LS011 ta tiến hành thay đổi thông số IC phù hợp với sơ đồ nguyên lý Hình 5.63 179 Lấy tín hiệu ngõ vào theo hình 5.64, sau nhấn OK Hình 5.64 5.6.2 Thiết lập thông số mô - Thiết lập simulation settings sau (Hình 5.65): Hình 5.65 180 5.6.3 Kết Kết mơ sau (Hình 5.66): Hình 5.66 Lưu ý: Các mơ hình hố xây dựng PSpice A/D không điện trở, điện cảm, điện dung mà còn có mơ hình sau: Mơ hình dây dẫn, bao gồm độ trễ, độ dội, tổn hao, tán xạ tạp âm Mơ hình cuộn dây từ phi tuyến, bao gồm độ bão hồ từ trễ Sáu mơ hình transistor trường MOSFET Mơ hình Transistor trường có cực điều khiển cách ly IGBT MOFET Mơ hình thành phần số với vào tương tự Chú ý: Ngoài ta còn tiến hành mô theo bước sau Bước1: Thiết kế mạch CAPTURE Tạo dự án Analog Or Mixed A/D Đưa vào phần tử Nối phần tử lại với 181 Bước 2: Xác định kiểu mô Tạo tệp tin mô tả Xác định kiểu phân tích: Một chiều, xoay chiều, độ, thời gian, tần số Chạy PSPICE Bước3: Quan sát kết Thêm đường đồ thị Sử dụng trỏ để phân tích dạng sóng Kiểm tra tệp tin đầu cần Lưu in ấn kết Ưu điểm lớn phương pháp tính trực quan Người dùng dễ dàng chuyển đổi từ sơ đồ mạch bình thường sang kiểu sơ đồ mạch dùng cho q trình mơ Với ưu điểm giao diện đồ họa, phương pháp giúp người dùng dễ dàng quan sát, xây dựng thiết lập giá trị cho thành phần xác định kiểu mô quan sát kết CÁC BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Gợi ý: Xem phần học MĐ23-05 ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI HỌC: Dụng cụ, Trang thiết bị: - Bảng, phấn bàn, ghế học tập - Các sơ đồ mạch điện mẫu, thực tế - PC, phần mềm chuyên dùng, Projector Yêu cầu đánh giá kết học tập 5: Nội dung: Vẽ sơ đồ mạch điện đúng thông số yêu cầu kỹ thuật Thiết kế sơ đồ mạch in Mô mạch điện phần mềm Phân tích dạng sóng điện áp, dòng điện vào Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo chủ động học tập 182 Phương pháp: Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm Về kỹ năng: Đánh giá kỹ thực hành lắp ráp, mạch điện theo yêu cầu Thái độ: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác, ngăn nắp công việc 183 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Mạch điện tử công nghiệp Nguyễn Tấn Phước - NXB Tổng hợp TP HCM, 2003 [2] Kĩ thuật điện tử Lê Xuân Thế, Nguyễn Kim Giao - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 [3] Giáo trình kĩ thuật mạch Đặng văn Chuyết - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 điện tử [4] Điện tử công suất Nguyễn Bính - NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội, 1996 [5] Kĩ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005 [6] Phân tích mạch tranzito Đỗ Thanh Hải, Nguyễn Xuân Mai - NXB Thống kê, Hà Nội, 2002 184 ... + Về kỹ năng: - Thiết kế sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mạch in - Kiểm tra kỹ thực hành vẽ mạch, phân tích sơ đồ mạch 116 - Đánh giá tiêu chuẩn mạch in - Độ xác - Khả mở rộng kiến thức - Thời gian thực... thực hành + Thái độ: Chăm chỉ, nghiêm túc, xác, cơng việc 117 Bài Mô mạch điện Mục tiêu: -Vẽ sơ đồ mạch điện đúng thông số yêu cầu kỹ thuật -Mô mạch điện phần mềm -Phân tích dạng sóng điện. .. cho mạch in ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH: * Vật liệu: - Sơ đồ mạch điện phóng to - Giáo trình, tài liệu học tập * Dụng cụ, Trang thiết bị: - Bảng, phấn bàn, ghế học tập - Các sơ đồ mạch điện