(NB) Giáo trình Thiết kế mạch bằng máy tính giúp cho sinh viên nắm bắt được cấu tạo, nguyên lý làm việc của các mạch điện, các thông số và phạm vi ứng dụng của mạch điện trong kỹ thuật. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình sau 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 58 - Màn hình Layout xuất Hình 3.2 sau Hình 3.2 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 Ngồi Tools chức khác SmartRout cho phép bạn vẽ mạch thông minh, Edit App Settings, Reload App Settings, 59 3.1.2 Tạo File thiết kế Từ cửa sổ Orcad Layout, nhấn Template File yêu cầu chúng vào thư mục cài đặt Orcad để lấy, C:\Program Files\Orcad\Layout\Data\ chọn file ta nhấn Open vào File menu chọn New cửa sổ Load ta nhập File DEFAULT.TCH Chúng ta thường có đường dẫn sau: _DEFAULT.TCH (Hình 3.3) Sau Hình 3.3 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 60 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 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 xun làm mạch, có kinh nghiệm nhanh tìm footprint thư viện Một số footprint thông 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 • Thư viện JUMPER footprint loại điện trở, quang trở,biến trở (JUMPER100,JUMPER200,JUMPER300,…) 61 • 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 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 - 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 62 - 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 - 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 - 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 63 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 - 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 64 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 - 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 65 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 - 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 66 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 - Hộp thoại Footprint for CAP_NP xuất (Hình 3.18) khung Libraries nhấp chọn mục TM_CAP_P Tại khung Footprints nhấp chọn mục CPCYL1/D.150/LS.100/.031 để chọn chân mạch in cho CAP_NP 67 Chọn nguồn sơ cấp V1: End value: 1V Increment: 0.01V Start value: Chọn nguồn thứ cấp V2: Start value: End value: Increment: 0V 0V 5V 0.01V Cuối lấy nguồn 0V, ta nhấp vào GND hộp thoại Place Ground (Hình 5.25 nhấn để Add thư viện Pspice để xóa thư viện cũ đi, sau nhấn Hình 5.25 Sau đặt tất linh kiện vào vẽ, ta dùng công cụ Place Wire để nối chân linh kiện lại với theo hình 5.22 Thiết lập thơng số mơ Thiết lập Simulation settings sau (Hình 5.26): 134 Hình 5.26 Nhấn Play để mơ mạch điện Kết quả: Dạng sóng có sau mơ sau (Hình 5.27): Hình 5.27 135 Từ menu Trace-> Add trace, nhập vào khung Trace Expression phương trình đường tải sau: (5V-V_V2)/50 với tải có giá trị 50Ω Kết mơ sau (Hình 5.25): Hình 5.28 5.3.Mạch khuếch đại cơng suất Hình 5.29 136 Lấy linh kiện đặt thông số Lấy Transistor Q2N2222 sau (Hình 5.30): Hình 5.30 - Tiếp theo ta lấy nguồn Vin sau (Hình 5.31): Hình 5.31 137 Lấy nguồn 0V, ta nhấp vào GND hộp thoại Place Ground (Hình 5.32), nhấn thư viện Pspice để xóa thư viện cũ đi, sau nhấn để Add Hình 5.32 Lấy điện trở, ta nhấn vào Place part nhập vào Part tên linh kiện sau nhấn OK (Hình 5.33) Sau tiến hành đổi giá trị linh kiện theo sơ đồ nguyên lý Hình 5.33 138 Lấy tụ không phân cực, ta nhấn vào Place part nhập vào Part tên linh kiện sau nhấn OK (hình 5.34) Sau nhấp đúp vào linh kiện cài đặt thông số theo yêu cầu sơ đồ nguyên lý Hình 5.34 Lấy nguồn V2, ta nhấn vào Place part nhập vào ô Part tên VSIN sau nhấn OK (Hình 5.35) Hình 5.35 139 - Nhấp đúp vào linh kiện nhập giá trị nguồn vào sau (Hình 5.36): Hình 5.36 - Kéo trượt ngang góc phải cuối hình nhập vào thơng số VAPML VOFF sau nhấn nút tắt để lưu lại Thiết lập thông số mơ Thiết kế mạch điện trên, sau thiết lập Simulation settings sau (Hình 5.37): Hình 5.37 140 Kết Dạng sóng có sau mơ sau (Hình 5.38): Hình 5.38 5.4.Mạch dao động Hình 5.39 141 Lấy linh kiện đặt thơng số Lấy Transistor Q2N2222A/ZTX sau (Hình 5.40): Hình 5.40 - Tiếp theo ta lấy nguồn V2 sau (Hình 5.41): Hình 5.41 142 Lấy nguồn 0V, ta nhấp vào GND hộp thoại Place Ground (Hình 5.42), nhấn thư viện Pspice để xóa thư viện cũ đi, sau nhấn để Add Hình 5.42 Lấy điện trở, ta nhấn vào Place part nhập vào ô Part tên linh kiện sau nhấn OK (Hình 5.43) Sau lấy đủ số lượng điện trở ta tiến hành thay đổi thông số diện trở phù hợp với sơ đồ nguyên lý Hình 5.43 143 Lấy tụ khơng phân cực, ta nhấn vào Place part nhập vào ô Part tên linh kiện sau nhấn OK O(hình 5.44) Sau lấy đủ số lượng tụ điện ta tiến hành thay đổi thông số tụ điện phù hợp với sơ đồ nguyên lý Hình5.44 Thiết lập thông số mô Mô sau (Hình 5.45): Hình 5.45 144 Kết Nhấn OK để lưu thiết lập nhấn Play để chạy mô phỏng, cửa sổ mô sau (Hình 5.46): Hình 5.46 Nhấp chuột vào Plot menu chọn thẻ Add Plot to Window (Hình 5.47) Hình 5.47 145 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 Hộp thoại Add Trace ra, ta chọn V(OUT1) để hiển thị (Hình 5.50) Hình 5.50 146 Kết hiển thị sau (Hình 5.51): Hình 5.51 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 5.52 147 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sách “phần mềm ORCAD” công ty Cadence Design Systems, Hàn Quốc [2] Giáo trình ‘‘kĩ thuật mạch điện tử’’ Đặng văn Chuyết NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 [3] Giáo trình ‘’ Phân tích mạch tranzitor’’ Đỗ Thanh Hải, Nguyễn Xuân Mai NXB Thống kê, Hà Nội, 2002 148 ... ngắn mạch Câu hỏi vầ tập Câu 1: Nêu bước tạo mạch in Orcad? Câu 2: Thiết kế máy tính mạch in sau: 98 Bài Mô mạch điện Mục tiêu Vẽ sơ đồ mạch điện đúng thông số yêu cầu kỹ thuật Mơ mạch điện phần. .. linh kiện lại với mạch điện (Hình 4.15) Hình 4.15 - Nhấn Save để lưu lại q trình làm 4 .2 Mơ mạch điện 4 .2. 1 Lựa chọn thông số mô cho mạch điện - Để lựa chọn thông số mô cho mạch điện bạn nhấp vào... gia cơng giá thành hợp lý, cịn board nhiều lớp thường dành cho thiết kế phức tạp gia công máy nên tốn Trong Chương trình trình bày cách mạch in lớp lớp *Chọn lớp mạch in cho board lớp - Từ Tool