(NB) Giáo trình Thiết kế mạch bằng máy tính phần 1 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 phần 1 giáo trình sau đây.
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HÀ NỘI TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ VIỆT NAM - HÀN QUỐC THÀNH PHỐ HÀ NỘI NGUYỄN ANH DŨNG (Chủ biên) NGUYỄN THANH HÀ - TRỊNH THỊ HẠNH GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ MẠCH BẰNG MÁY TÍNH Nghề: Điện tử cơng nghiệp Trình độ: Cao đẳng (Lưu hành nội bộ) Hà Nội - Năm 2018 LỜI NÓI ĐẦU Để cung cấp tài liệu học tập cho học sinh - sinh viên tài liệu cho giáo viên giảng dạy, Khoa Cơ khí Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội chỉnh sửa, biên soạn giáo trình “THIẾT KẾ MẠCH BẰNG MÁY TÍNH” dành riêng cho học sinh - sinh viên nghề Cắt gọt kim loại Đây môn học kỹ thuật sở chương trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp trình độ Cao đẳng Nhóm biên soạn tham khảo tài liệu: “phần mềm ORCAD” cơng ty Cadence Design Systems Giáo trình “Kỹ thuật mạch điện tử” Đặng văn Chuyết, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 nhiều tài liệu khác Mặc dù nhóm biên soạn có nhiều cố gắng khơng tránh thiếu sót Rất mong đồng nghiệp độc giả góp ý kiến để giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 09 năm 2018 Chủ biên: Nguyễn Anh Dũng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Bài 1Cài đặt phần mềm máy tính 1.1 Khái quát chương trình 1.2 Hướng dẫn cài đặt phần mềm thiết kế mạch 1.3 Khởi động chương trình 16 1.4 Cài đặt thông số ban đầu 19 1.5 Update linh kiện 22 Bài 2Vẽ sơ đồ nguyên lý 31 2.1 Tạo file thiết kế 31 2.2 Cửa sổ thiết kế 34 2.3 Vẽ sơ đồ nguyên lý 44 Bài 3Thiết kế mạch in máy tính 58 3.1 Tạo board thiết kế 58 3.2 Cửa sổ Layout 69 3.3 Thiết kế mạch in 85 Bài 4Mô mạch điện 99 4.1 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện 99 4.2 Mô mạch điện 106 Bài 5Bài tập ứng dụng 122 5.1 Mạch chỉnh lưu cầu pha 122 5.2 Mạch khuếch đại đơn 132 5.4.Mạch dao động 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 148 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Thiết kế mạch máy tính Mã số môn học: MH 09 Thời gian môn học: 60 (LT: 26 giờ; BT: 30 giờ; KT: giờ) I Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun - Vị trí mơn học: Mơ đun bố trí dạy từ đầu khóa học, trước học mơ đun chun mơn - Tính chất mơn học: Là mơ đun bắt buộc - Ý nghĩa mô đun: mô đun giúp cho hoc sinh nắm bắt cấu tạo, nguyên lý làm việc mạch điện, thông số phạm vi ứng dụng mạch điện kỹ thuật - Vai trò mô đun: mô đun sở kỹ thuật II Mục tiêu mô đun Sau học xong mơ đun học viên có lực *Về kiến thức: - Hiểu phương pháp thiết kế mạch - Biết lựa chọn linh kiện thư viện để vẽ mạch điện *Về kỹ năng: - Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện theo yêu cầu kỹ thuật - Thiết kế sơ đồ mạch in theo sơ đồ nguyên lý - Mô mạch điện nâng cao * Về thái độ: - Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác học tập thực công việc III Nội dung mô đun STT Tên mơ đun Cài đặt phần mềm máy tính Vẽ sơ đồ nguyên lý Thiết kế mạch in máy tính Mơ mạch điện Bài tập ứng dụng Cộng: Tổng số 11 15 12 15 60 Thời gian Lý Thực thuyết hành 5 7 26 30 Kiểm tra 1 1 Bài Cài đặt phần mềm máy tính Mục tiêu Cài đặt phần mềm thiết kế mạch máy tính Khởi động Chương trình phần mềm thiết kế mạch sau cài đặt Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác tác phong cơng nghiệp 1.1 Khái qt chương trình 1.1.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế mạch Phần mềm thiết kế mạch điện tử Orcad tập đồn Cadence® chuyên viên đánh giá phần mềm thiết kế mạch mạnh Orcad có mặt hỗ trợ cho kỹ thuật viên thiết kế mạch từ sớm Từ Orcad phiên 3.2 chạy DOS phiên 4.0 có cập nhật đáng kể Tiếp phiên 7.0 chạy Window làm say mê người thiết kế mạch in chuyên nghiệp, sau có phiên 9.0, 9.2, 10.5 phiên 15.7 Orcad phần mềm chuyên dụng mạnh với giao diện thân thiện, cách sử dụng đơn giản Bạn vẽ mạch nguyên lý với Orcad Capture, chạy mô với Pspice, đặc biệt chức vẽ mạch in mạnh với Orcad layout, với thư viện linh kiện khổng lồ hầu hết nhà sản xuất linh kiện điên tử cung cấp cho Orcad Có lẽ khơng cần phải bàn tới sức mạnh mà phải quan tâm tới việc khai thác sử dụng Orcad hiệu việc thiết kế mạch Với mục đích hướng dẫn sử dụng giúp bạn thuận lợi việc thiết kế mạch, chúng xây dựng nên tài liệu “Thiết kế mạch máy tính dùng phần mềm Orcad 9.2” Trong học, bạn thấy tiện lợi kết Chương trình Orcad 9.2 người thiết kế Giáo trình biên soạn theo cách hướng dẫn bước, dù bạn người bắt đầu hay nhà thiết kế mạch in kỳ cựu giáo trình điều giúp bạn làm quen với công việc vô phức tạp, lý thú thời gian thật ngắn Chúng nghĩ tài liệu kết hợp với thực hành giúp cho bạn thực hiệu nhanh chóng việc thiết kế mạch sử dụng phần mềm Orcad Các mạch điện giáo trình mang tính tham khảo minh hoạ để bạn làm quen với thao tác lấy gọi linh kiện thư viện đồ sộ Orcad mà người bắt đầu học khó lấy nhanh Các mạch in thiết kế giáo trình chưa phải tối ưu, mang tính ví dụ Ngay việc bố trí, xếp linh kiện, bạn phải tuân thủ theo nguyên lý thiết kế mạch in tối thiểu như: Các Transistor công suất nên bố trí gần biên mạch in để tiện việc lắp ráp sửa chữa sau này, tụ chống nhiễu nguồn cần bố trí cho gần nguồn cấp vào chân vi mạch v.v Orcad dù có mạnh công cụ hỗ trợ thiết kế mạch mà Muốn nhà thiết kế mạch in chun nghiệp bạn cần phải có kiến thức chun mơn thiết kế mạch in hồn chỉnh đưa vào sản xuất 1.1.2 Yêu cầu hệ thống Để cài đặt chạy Orcad hệ thống máy bạn phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Với 640KB nhớ - Bộ máy IBM Pentium máy tính cá nhân tương thích có đĩa chứa Chương trình cài đặt - Hệ điều hành Win9x, Winme NT,XP… - Không gian đĩa trống đủ cho trình ứng dụng mà bạn muốn cài đặt - Trước cài đặt phần mềm bạn cần biết loại Card hình mà bạn dùng, Orcad Capture tương thích với chuẩn VGA 1.2 Hướng dẫn cài đặt phần mềm thiết kế mạch 1.2.1 Các bước cài đặt phần mềm - Từ thư mục chứa phần mềm Orcad, nhấp đúp vào Chương trình tự động chạy Trên hình ta thấy bảng thơng báo Setup xuất (hình 1.1) để chuẩn bị cho việc cài đặt Hình 1.1 - Chương trình tự động chạy 100% cửa sổ Warning (hình 1.2) xuất hiện, nhấn nút OK để qua trang Hình 1.2 Chương trình cài đặt yêu cầu tắt tất Chương trình diệt virus, sau ấn vào OK Bảng Welcome (hình 1.3) xuất hiện, nhấn next để tiếp tục cài đặt Hình 1.3 - Chương trình bảng License Agreement (hình 1.4) thơng báo đăng ký quyền nhấn Yes để tiếp tục trình cài đặt Hình 1.4 - Chọn Next để tiếp tục cài đặt (hình 1.5) Hình 1.5 - Chọn Next (hình 2.6) Hình 1.6 - Khi Chương trình cài đặt hỏi Key Codes, tham khảo mã cài đặt chương trình bảng Capture A CaptureCIS B LayoutStd E LayoutPlus F LayoutEngEd G PSpice H PSpiceAD I PSpiceADBasics J PSpiceOptimizer K - Hãy điền vào hộp thoại Key codes (hình 1.7) sau (Lưu ý nhớ xuống dòng) Sau chọn Next Hình 1.7 - Ở khung điền Authorization Codes (hình 1.8) nhập vào “VHH” để xác nhận sau chọn Next Hình 1.8 Hình 2.13 Để kiểm tra đường nối với chưa, ta nhấp chọn dây cần kiểm tra nhấp chuột phải vào dây sau chọn thẻ Select Entire Net (hình 2.14), đường dây nối với đổi màu Hình 2.14 Đối với chân linh kiện không sử dụng, ta nhấn vào biểu tượng để khóa chân lại Nếu muốn sử dụng lại chân ta nhấp lại biểu tượng nhấp vào chân cần bỏ (hình 2.15) 43 Hình 2.15 2.3 Vẽ sơ đồ nguyên lý Ở phần này, ta bắt đầu vẽ mạch hoàn chỉnh Dưới mạch dao động dùng IC LM555 (hình 2.16) Hình 2.16 2.3.1 Chọn linh kiện Để chọn linh kiện, ta nhấn vào nhấn phím P, sau nhập tên linh kiện cần tìm vào Part Ở phần Libraries ta nên chọn tất thư viện để thuận tiện cho việc tìm kiếm linh kiện (hình 2.17) 44 Hình 2.17 Để lấy linh kiện mạch trên, ta tiến hành sau: - Lấy IC LM555 (hình 2.18) Hình 2.18 - Lấy Led (hình 2.19) Hình 2.19 45 - Lấy điện trở (r) (hình 2.20) Hình 2.20 - Lấy tụ điện (cap) (hình 2.21) Hình 2.21 - Lấy tụ khơng phân cực (cap np) (hình 2.22) Hình 2.22 46 - Lấy Diode (diode) (hình 2.23) Hình 2.23 - Lấy cổng nối nguồn (con2) (hình 2.24) Hình 2.24 - Lấy nguồn nuôi 12V 0V ta vào biểu tượng phím mũi tên bàn phím để chọn sau: - Lấy nguồn VCC (hình 2.25) Hình 2.25 47 sau dùng - Lấy nguồn 0V (hình 2.26) Hình 2.26 - Sau lấy xong linh kiện, ta đặt linh kiện theo sơ đồ bố trí sau (hình 2.27) Hình 2.27 Ta thấy IC LM555 lấy có vị trí chân khác với so đồ nguyên lý không thấy chân số GND Để làm xuất chân số thay đổi vị trí chân ta làm sau: - Nhấp chọn vào linh kiện, nhấp phải chuột chọn thẻ Edit Part (hình 2.28) 48 Hình 2.28 - Màn hình sau (hình 2.29): Hình 2.29 - Sau nhấp đúp vào ta chỉnh sửa sau: hộp thoại Pin Propertise (hình 2.30) sau Hình 2.30 - Ở phần Shape nhấp vào nút xổ xuống chọn Line (hình 2.31) 49 Hình 2.31 - Tiếp tục nhấn chọn vào Pin Visible, sau nhấn OK để hồn thành (hình 2.32) Hình 2.32 - Việc xếp chân để thuận tiện việc nối dây, để làm thao tác ta cần nhấn vào chân cần thay đổi sau kéo đến vị trí thích hợp thả (hình 2.33) Hình 2.33 50 - Sau hồn thành, ta nhấn vào nút hình 2.34 sau: Hình 2.34 - Hộp thoại Save Part Instance xuất (hình 2.35), ta chọn lựa chọn sau Hình 2.35 thoát lưu lại thay đỗi cho linh kiện chọn thay đỗi tồn linh kiện tên Project thoát khơng thay đổi chỉnh sửa khơng tiếp tục chỉnh sửa - Ở mạch ta có IC LM555 nên ta chọn thẻ - Kết ta nhận hình 2.36 Hình 2.36 51 2.3.2 Đặt tên thông số linh kiện Để đặt tên thông số linh kiện ta nhấp đúp vào phần Value linh kiện sau đặt thơng số cho linh kiện Đối với linh kiện bị trùng tên ta vào phần Name để thay đổi (hình 2.37) Hình 2.38 - Sau ta tiến hành đặt thông số cho tất linh kiện sơ đồ (hình 2.39) Hình 2.39 52 2.3.3 Nối dây linh kiện - Để nối dây ta nhấp vào (hình 2.40) nhấn phím W để nối chân lại với Hình 2.40 2.3.4 Tạo điểm nối kiểm tra thông mạch a Tạo điểm nối Ở mạch ta thấy phần nguồn phần mạch dao động không nối chung dây, vậy, liệu chúng có kết nối hay chưa? Để kiểm tra thông mạch ta nhấn vào dây cần kiểm tra, sau nhấn phải chuột lên dây chọn, nhấn vào thẻ Select Entire Net, phần dây đổi màu đả thơng mạch (hình 2.41) Hình 2.41 53 b Kiểm tra lỗi sơ đồ nguyên lý tạo Netlist Kiểm tra lỗi sơ đồ nguyên lý - Nhấp biểu tượng minimize góc phải (hình 2.42) Hình 2.42 - Màn hình sau xuất chọn page1 Nhấp biểu tượng design rules check Hộp thoại design rules check (hình 2.43), nhấp OK Nếu có thơng báo lỗi bạn sửa lỗi tiếp tục Hình 2.43 Tạo Netlist Phần tạo netlist để từ chuyển sang vẽ mạch in OrCAD Layout Đầu tiên ta tạo file.MNL Nhấp vào biểu tượng create netlist Một hộp thoại Create Nestlist (hình 2.44) , sau ta chọn thẻ Layout nhấn Ok, hộp thoại xuất để chắn bạn muốn tạo file MNL khơng? Ta nhấn OK để hồn thành 54 Hình 2.44 Như ta đả hoàn thành việc vẽ sơ đồ nguyên lý, ta bắt đầu chuyễn qua vẽ mạch in Một số chú ý thực vẽ Capture: Add tất thư viện từ hộp thoại Libraries khung Part cho phép gọi linh kiện Các linh kiện nằm ngổn ngang thế, để xoay linh kiện dọc, ngang, quay ngược xuôi bạn chọn vào linh kiện cần xoay ấn phím R, phím H, V( chọn vào linh kiện kích phải chuột chọn Rotate = R, Mirror Horizontally = H, Mirror Vertically = V )… xếp linh kiện cho gọn để chuẩn bị nối dây Nhấp vào biểu tượng design rules check Hộp thoại Design Rules Check xuất hiện, check vào Scope, Action & Report hình bên nhấp Ok để kiểm tra Nếu có thơng báo lỗi bạn kiểm tra vị trí có khoanh tròn nhỏ màu xanh tiến hành sửa lỗi tiếp tục 55 Câu hỏi tập Câu 1: Thiết kế mạch nguyên lý sau máy tính: Mạch điều chỉnh độ sáng tối đèn Mạch chạy Led dùng IC 4017 56 Mạch điều chỉnh tốc độ động 57 ... tập cho học sinh - sinh viên tài liệu cho giáo viên giảng dạy, Khoa Cơ khí Trường CĐN Việt Nam - Hàn Quốc thành phố Hà Nội chỉnh sửa, biên soạn giáo trình “THIẾT KẾ MẠCH BẰNG MÁY TÍNH” dành riêng... mạch máy tính Khởi động Chương trình phần mềm thiết kế mạch sau cài đặt Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác tác phong cơng nghiệp 1. 1 Khái qt chương trình 1. 1 .1 Giới thiệu phần mềm thiết kế mạch Phần mềm thiết. .. in máy tính Mơ mạch điện Bài tập ứng dụng Cộng: Tổng số 11 15 12 15 60 Thời gian Lý Thực thuyết hành 5 7 26 30 Kiểm tra 1 1 Bài Cài đặt phần mềm máy tính Mục tiêu Cài đặt phần mềm thiết kế mạch