Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 52 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
52
Dung lượng
794,6 KB
Nội dung
GiáotrìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 1
Đặng Quang Minh
PHẦN 1 :
GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH CIRCUIT MAKER
Circuit Maker là gì?
Circuit Maker là một chương trình điện toán ứng dụng với những tính năng rất mạnh mẽ và dể
sử dụng các công cụ mô phỏng mạch thông qua các mạch điện được vẽ trênmáy tính. Chương
trình do công ty Micro Code Engineering soạn thảo và được cải tiến. Ngoài ra Circuit Maker
còn có thể thực hiện mô phỏng rất sống động phần mạch số của mạch điện. Nó cũng có thể
thực hiện mô phỏng tương tự dựa trên chương trình SPICE3 được cải tiến liên tục bởi khoa
Điện toán và Cơ điện trường Đại học California, Berkeley.
Sự thận trọng:
Hầu hết các trường hợp kết quả đưa ra giống như các mạch điện trong thực tế. Tuy nhiên đó
cũng chỉ là một chương trình mô phỏng duy nhất và chúng ta không quá ảo tưởng trông chờ
vào nó cũng như các chương trình có tính năng tương tự cung cấp những kết quả giống nhau
chính xác như là mạch điện trong đời sống thực tế. Cũng như các chương trình khác như Orcad,
Eagle, Protel… Circuit Maker sẽ giúp giảm tối thiểu thời gian để tạo ra một mạch điện với các
chức năng theo yêu cầu, nhưng nó không thể sử dụng như là một cứu cánh thay thế hoàn toàn
cho việc thiếtkế hợp lý, tối ưu. Do đó người dùng đừng quá kỳ vọng quá nhiều về nó. Ngoài ra
một điểm yếu của Circuit Maker mà chúng ta cần quan tâm đến đó là thư viện còn thiếu nhiều,
người dùng cần phải bổ sung thêm linh kiện vào thư viện thông qua công cụ Macro của nó.
Nếu quyết tâm đi vào lónh vực thiếtkế nên quan tâm chương trình Orcad. Dù gì đi nữa thì
Orcad vẫn là hãng dẫn đầu trong việc cung cấp các chương trìnhthiếtkếmạch điện tử tự động
(EDA Software _ Electronic Design Automation) cũng như cung cấp các công cụ rất mạnh cho
việc mô phỏng các chip có thể lập trình (FPGA _ Programmable Gate Array) hay CPLD
(Complex Programmable Logic Device) cùng nhiều tính năng mà Circuit Maker không có. Tuy
nhiên là không dể dàng tiếp thu trong thời gian ngắn như Circuit Maker.
Trong phạm vi chương trình, người soạn không thể trình bày đầy đủ mà ở đây chỉ là những nội
dung tóm tắt. Mong rằng nó sẽ hữu ích và để cùng nhau chia sẽ các tri thức mới.
Các công cụ sửa đổi (Editing Tools):
Thanh công cụ (Toolbar) bao gồm một vài nút đặc biệt xử lý bản vẽ mạch điện trong mô
phỏng tương tự (Analog) và số (Digital).
Những nút này được mô tả dưới đây:
Công cụ mũi tên (Arrow Tool): Có thể được chọn từ tùy chọn < Cursor Tools > trong trình
đơn Options hoặc bằng cách chọn Alt+A. Công cụ mũi tên để chọn các thành phần, các thành
phần di dời, các công tắc chuyển, chọn các công cụ từ Toolbar. Ngoài ra có thể nhấp đôi công
Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 2
Đặng Quang Minh
cụ mũi tên để thực hiện nhiều chức năng, như là sửa đổi đặc trưng kỹ thuật. Nếu tùy chọn công
cụ mũi tên có thể được sử dụng để khởi đầu một dây nối khi nhấp vào đầu thiết bò.
Công cụ nối dây (Wire Tool): Có thể được chọn từ tùy chọn < Cursor Tools >trong trình đơn
Options hoặc bằng cách chọn Alt+W. Sử dụng Wire Tool để đặt các dây nối vào vùng làm
việc. Các đường dây Bus được vẽ bằng cách giữ phím Shift khi bắt đầu vẽ dây nối.
Công cụ văn bản (Text Tool): Có thể được chọn từ tùy chọn < Cursor Tools > trong trình
đơn Options hoặc bằng cách chọn Alt+T. Sử dụng công cụ văn bản để đưa văn bản vào trong
mạch điện. Ngay khi vừa chọn xong công cụ này, một hộp chữ nhật hiện ra, nhập văn bản vào
trong hộp này. Ngoài ra có thể thay đổi số hàng chữ trên văn bản này bằng cách dùng chuột
thay đổi lại kích thước khung hình chữ nhật.
Công cụ xóa (Delete Tool): Có thể được chọn từ tùy chọn < Cursor Tools > trong trình đơn
Options hoặc bằng cách chọn Alt+D. Sử dụng công cụ để xóa các thành phần khi được chọn.
Công cụ Proble Tool : Có thể được chọn từ tùy chọn < Cursor Tools > trong trình đơn
Options hoặc bằng cách chọn Alt+P. Sử dụng để đặt các vò trí cần đo hoặc xem dạng sóng.
Công cụ phóng to (Zoom Tool): Có thể được chọn từ tùy chọn < Cursor Tools > trong trình
đơn Options hoặc bằng cách chọn Alt+Z. Cho phép phóng to (Zoom In) và thu nhỏ (Zoom Out)
mạch đang được hiển thò. Ngoài ra có thể sử dụng phím Page Up và Page Down để phóng to
thu nhỏ.
Công cụ Zoom schematic to fit: Xem lại vò trí và kích cở nguyên thủy (Normal Size /
Position) trong trình đơn View và đưa mạch điện vừa với cửa sổ màn hình.
Nút xoay 90
0
(Rotate): Từ trình đơn Edit hoặc bằng cách chọn Ctrl+R. Sử dụng nút Rotate
90
0
để xoay thiết bò được chọn theo các gia số 90
0
. Một thiết bò cũng có thể được xoay khi nó
được chọn từ thư viện chương trình ( nút Rotate) hay bằng cách nhấn phím R trên bàn phím
hoặc bằng cách nhấp nút phải chuột trước khi đặt nó vào trong mạch.
Nút đối xứng (Mirror): Từ trình đơn Edit hoặc bằng cách chọn Ctrl+M. Sử dụng nút đối
xứng để lật thiết bò theo chiều ngang. Một thiết bò cũng có thể được đối xứng khi nó được chọn
từ thư viện chương trình bằng cách nhấn phím M trên bàn phím trước khi đặt nó vào trong
mạch.
Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 3
Đặng Quang Minh
PHẦN 2 :
CÁC BÀI TẬP CIRCUITMAKER
Mục đích - Yêu cầu:
- Giúp học sinh làm quen bước đầu với việc lấy linh kiện và kết nối chúng lại với nhau thành
một mạch điện hoàn chỉnh.
- Xem lại các kiến thức về linh kiện điện tử và linh kiện số.
Bài 1:
.01uF
+15V
A
B
6kHz
2N2222A
.01uF
.01uF
675
18k
10K
200
3.3k
Bài 2:
discharge
charge
Charging/Discharing capacitor example. The initial condition
devices are required in order to make the capacitors start
at the inital value of 0v or 10v respectively.
.IC
10v
1uF
.IC
0V
1uF
+
10V
200
200
Bài 3:
Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 4
Đặng Quang Minh
B
A
1kHz
V1
+
V2
5V
Q1
2N3904
+
V3
12V
+
C1
1uF
+
C2
1uF
R1
4.7K
R2
4.7K
R3
10K
Bài 4:
Collector Coupled
Astable Multivibrator
The initial condition (.IC)
devices are placed in this
circuit to give the SPICE
simulator a starting point for
the outputs. This allows the
simulation to begin more
quickly. Since the circuit is
not exactly symetrical (the
capacitors are not the same),
SPICE could begin the
oscillation, but it would take
a few moments to get it
started.
Remove the .IC devices and try
it!
.IC
5V
.IC
0V
D
C
B
A
+8V
2N3904
2N3904
618pF
1.55nF
1N914
1N914
1k
47k
1k47k
Bài 5:
Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 5
Đặng Quang Minh
voutvin
Voltage Regulator
Output
(+6V regulated)
Input
(+12V unregulated)
External Input
Signal A 200mV
sine wave on a
+12VDC signal
produces our
unregulated input
voltage for
simulation
purposes only.
This device is
excluded from the
PCB.
External
Load This is
placed here for
simulation
purposes only. It
is not part of
the PCB. If you
double-click on
this device, you
will notice that
the "Exclude From
PCB" checkbox is
checked.
PC Board
60 Hz
11.8/12.2V
Q1
2N2222A
+
C1
100uF
D1
1N4736
1
2
J2
Output
1
2
J1
Input
R1
680
100
Bài 6:
Since this is a
symetrical bistable
circuit, the nodeset
(.NS) devices are used
to help the simulation
converge into two
distinct states.
Bistable
Multivibrator
B
A
.NS
10V
.NS
0V
10kHz
0/10V
-10V
+10V
2N39042N3904
200pF
200pF
1N914
1N914
200pF 200pF
1k
39k
1k
39k
390k 390k
10k
10k
Bài 7:
Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 6
Đặng Quang Minh
BA
1kHz
Vin
Vee
-12V
Vcc
12v
Q1
2N2222A
Q2
2N2222A
Q3
2N2222A
D1
1N914
D2
1N914
RC1
7.75k
RC2
7.75k
RB2
50
RB1
50
RE
2.5k
R2
1.5k
R1
3.2k
Bài 8:
R2 and C1 control the delay.
Negative Edge Triggered
555 Mono-stable Circuit
20 Hz
V2
12/0V
A
B
.IC
CMD1
0V
V1
12V
UA555
Gnd
Trg
Out
Rst Ctl
Thr
Dis
Vcc
U1
C1
1uF
C2
0.1uF
R1
10k
R2
27k
Bài 9:
Mixed-mode Binary Ripple Counter Circuit
Clk
Q0
Q1
Q2
Q3
0V
0V
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
S
J
CP
K
R
Q
_
Q
+15V
+5V
NPN
NPN
NPN
NPN
.IC
0V
+5V
1
Gnd
2
Trg
3
Out
4
Rst
5
Ctl
6
Thr
7
Dis
8
Vcc
555
+
C1
.01uF
+
C2
.01uF
1k
1k 1k
1k
R5
500
R6
100
Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 7
Đặng Quang Minh
Bài 10:
AM Modulator
1kHz
-800m/-200mV
100kHz
-500m/500mV
-8V
+12V
.1uF
.1uF
50k 80%
MC1496
G
Vc
Vc
Vs
Vs Vee
Bias
Out
Out
G
1k
51
1k
1k
3.9k 3.9k
6.8k
5151
750750
Bài 11:
D
C
B
A
DC V
5.000uV
V1
5V
1MHz
V2
IcSw1
DC V
5.000uV
1MHz
V3
V4
5V
+
- VcIs1
R1
1k
Bài 12:
Bandpass Amplifier
B
A
160kHz
V1
-10m/10mV
Vcc
-10V
2N3906
LT
96uH
CT
.01uF
CE
15uF
Ci
.03uF
Co
.03uF
R1
18k
R2
33k
RE
1k
Rs
6.3
RL
10k
Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 8
Đặng Quang Minh
Bài 13:
The rail voltage (15V) is multiplied by
each set of 2 diodes and 2 capacitors.
Two sets have been used in this circuit
resulting in a -30VDC (approx.) output.
Voltage Multiplier
B
A
1MHz
0/15V
1uF
1uF
1uF
1uF
1Meg
Bài 14:
BA
.IC
+12V
1
Gnd
2
Trg
3
Out
4
Rst
5
Ctl
6
Thr
7
Dis
8
Vcc
555
+
CT
.1uF
+
C1
.01uF
RL
10k
RA
1k
RB
1k
R1
2k
Bài 15:
out
Wien-Bridge Oscillator
The series and parallel RC
networks (R2+C1 and R3+C2)in
this circuit determine its
oscillating frequency. The
value of R1 sets the circuits
gain. If the gain is close to 3
(R1=2*R4) a sine wave will be
produced. If the gain is
greater than 3, the output will
begin to clip. If the gain is
less than 3, oscillation die
out. Try using the script STEP
VALUE function to vary R1 and
view the output results.
.IC
2V
.IC
0V
V1
-12V
V2
+12V
C1
0.01uF
+
U1
UA741
C2
0.01uf
R1
50k 60%
D1
1N914
D2
1N914
R2
12K
R3
12k
R4
12k
R5
12k
Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 9
Đặng Quang Minh
Bài 16:
Vacuum-tube Power Amplifier
B
A
NFB
NFB
1kHz
-1.5/1.5V
+420V
+300V
-22.5V
7199P
6L6GC
6L6GC
7199T
6SN7
6SN7
+
0.22uF
0.2uF
+
0.5uF
+
0.5uF
+
0.2uF
10k
100k
220k
820k
15k
47k
100k
3.9k
8
820
22
390
15k
1Meg
1k
3.8k
1k
3.8k
1Meg
75k
47k
100k
3.9k
75k
10
Bài 17:
Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 10
Đặng Quang Minh
Vee
-12V
Vcc
+12V
10kHz
Vin
+
-
VE
2.6V
DC
DLP
DP
DE
DLN
Q1
Q2
+
-
VLN
25V
+
-
VLP
25V
+
-
VC
2.6V
+
-
VB
0V
+
-
HLIM
1K
IEE
10.16E-6
+
-
GCM
2.574E-9
+
-
GA
137.7E-6
BB
+
-
BGND
+
C1
4.664pF
+
C2
20pF
RP
18.11K
RO2
150
RO1
150
REE
19.69Meg
RE2
2.74K
RE1
2.74K
RC2
7.957K
R2
100k
RC1
7.957K
RI
10k
RF
100k
RL
25k
Bài 18:
G
F
E
D
C
B
A
V1
-12
1MHz
V2
0/5V
97.0 Hz
V3
0/2.56V
25kHz
V4
0/5V
V5
2.56V
V6
5
D4
D5
D6
D7
Vref-
SC
OE
Vgg
EOC Vss
Clk
Vin
D0
D1
Vref+
D2
D3
Vdd
U1
ADC0800
Bài 19:
Signal
LED2
LED1
Probe Tip
Logic Probe
C
B
A
Q1
2N3904
D2
D1
+5V
.IC
0V
1 Hz
0/4.5V
R4
1k
R3
470
R2
470
R1
150
Bài 20:
[...]... các em sẽ làm chủ được Circuit Maker, con trỏ trên tay như múa cùng người học, qua đó sẽ thiếtkế nhiều mạch điện chạy tốt hơn và điều tốt hơn hết là có thể tạo và thi công nhanh những mạch điện mà không tốn nhiều thời gian Đặng Quang Minh GiáotrìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 15 PHẦN 3 : MÔ PHỎNG TƯƠNG TỰ GIỚI THIỆU: Mạch tương tự hay còn gọi là mạch Analog - một thế giới điện tử cổ điển, không... áp DC, DC trung bình (AVG), đo áp hoặc dòng điện AC hiệu dụng (RMS) - Khi đo điện áp nối máy đo song song với mạch - Khi đo dòng điện nối máy đo nối tiếp với mạch Đặng Quang Minh GiáotrìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 16 - Khi đo trở kháng, hãy bảo đảm tháo rời bất kỳ nguồn điện từ mạch điện và hãy nhận ra những thiết bò dao động nào có thể gây ra những lỗi SPICE Ghi chú: - SPICE thấy dòng điện chạy... Minh Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 22 R1 15k V1 -220/220V A B - 50 Hz + D1 1N4007 Vs1 60V D2 1N4007 + Vs2 75V - * Bước 7: Thực hiện lại hai bước 4 và 5 Quan sát nhận xét và giải thích kết quả thu được? Bài thí nghiệm số 7: Mục đích: Giúp cho học sinh hiểu được mạch xén là gì, nguyên lý của mạch xén, có mấy loại mạch xén Thế nào là mạch xén song song Yêu cầu: Xem lại kiến thức về lý thuyết mạch. .. nhận xét kết quả? * Bước 6: Dừng chế độ mô phỏng, thay đổi lại thông số của các linh kiện trong mạch như hình dưới đây Thực hiện lại các bước từ 4 đến 5 Đặng Quang Minh Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính V1 -14.1/14.1V 23 R1 330 A B D1 1N4003 + V1 5V 1kHz Bài thí nghiệm số 8: Mục đích: Giúp cho học sinh hiểu được mạch xén là gì, nguyên lý của mạch xén, có mấy loại mạch xén Thế nào là mạch xén... biết điện áp , dòng điện, công suất tiêu tán trên các linh kiện có khác trước ? A + V1 5V D1 1N4003 B R1 500 * Bước 7: Nhận xét kết quả thu được so với tính toán trên lý thuyết? Đặng Quang Minh Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 18 Bài thí nghiệm số 2: Mục đích: Giúp cho học sinh thấy được sụt áp qua điện trở ( R) Yêu cầu: Xem lại kiến thức về lý thuyết mạch, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Diode... Quang Minh Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 28 * Bước 6: Nhận xét, giải thích các kết quả đo được với lý thuyết đã học? Bài thí nghiệm số 13: Mục đích: Giúp cho học sinh làm quen với mạch chỉnh lưu nhân đôi điện áp, sử dụng cho các thiết bò dùng điện một chiều có công suất nhỏ Yêu cầu: Xem lại kiến thức về lý thuyết mạch chỉnh lưu Các bước tiến hành thí nghiệm: * Bước 1: Hãy vẽ mạch điện... gì và giải thích các kết quả thu được? * Bước 6: Đưa đầu dò đến điểm D, điểm E đo dòng điện và công suất tiêu tán trên D1 và R1? Đặng Quang Minh Giáo trìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 26 * Bước 7: Dừng chế độ mô phỏng, thay đổi mạch điện như hình vẽ dưới đây: D1 1N4003 B D V1 -220/220V A T1 5TO1 C E R1 50 50 Hz * Bước 8: Thực hiện lại các bước từ 2 đến 6 Nhận xét và giải thích kết quả đo được với lý... dưới đây: Đặng Quang Minh GiáotrìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 21 D1 1N4003 V1 -110/110V A B R1 10k 1kHz * Bước 7: Thực hiện lại bước 4 và 5 Nhận xét và giải thích các kết quả thu được? Bài thí nghiệm số 6: Mục đích: Giúp cho học sinh làm quen với mạch xén có hai mức độc lập, quan sát được dạng sóng vào và ra của mạch Ngoài ra có thể thay đổi giá trò của hai mức xén của mạch này Yêu cầu: Xem lại... mô phỏng đơn cho tất cả các thiết bò X Magnification: Có thể được điều chỉnh để xem phần lớn hơn hoặc nhỏ hơn về dạng sóng trong cửa sổ Waveforms số Theo mặc đònh sự phóng đại được xác lập đến giá trò 8 Một giá trò nhỏ hơn sẽ thu nhỏ lại, giá trò lớn hơn sẽ phóng to ra Đặng Quang Minh GiáotrìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 33 Speed: Cho phép người thiếtkế xác đònh quá trình mô phỏng nhanh chậm ra... từ đó có thể áp dụng cho những mạch khác Yêu cầu: Xem lại kiến thức về lý thuyết mạch, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và sự phân cực của Diode Các bước tiến hành thí nghiệm: * Bước 1: Hãy vẽ mạch điện như hình sau trong Circuit Maker A R1 330 + V1 10V B D1 1N4003 D2 1N4003 * Bước 2: Vào < Simulation > chọn < Analog Mode > Đặng Quang Minh GiáotrìnhThiếtkếmạchtrênmáytính 20 Sau đó lần lượt vào . song với mạch. - Khi đo dòng điện nối máy đo nối tiếp với mạch. Giáo trình Thiết kế mạch trên máy tính 16 Đặng Quang Minh - Khi đo trở kháng, hãy bảo đảm tháo rời bất kỳ nguồn điện từ mạch điện. khi nó được chọn từ thư viện chương trình bằng cách nhấn phím M trên bàn phím trước khi đặt nó vào trong mạch. Giáo trình Thiết kế mạch trên máy tính 3 Đặng Quang Minh PHẦN 2. BA + V1 5V D1 1N4003 R1 500 * Bước 7: Nhận xét kết quả thu được so với tính toán trên lý thuyết? Giáo trình Thiết kế mạch trên máy tính 18 Đặng Quang Minh Bài thí nghiệm số 2: