Bài giảng thiết kế mạch điện tử phần 1 trường đại học thái bình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI BÌNH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÀI GIẢNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ Thái Bình, tháng năm 2019 Mục lục Chương 1: Cài đặt phần mềm ORCAD 9.2 Chương 2: Vẽ mạch nguyên lí ORCAD CAPTURE CIS 2.1 Tổng quan Orcad Capture 2.2 Vẽ mạch nguyên lý Orcad Capture 2.2.1 Khởi động Orcad Capture 2.2.2 Tạo project 2.2.2.1 Tạo Project 2.2.2.2 Thiết lập kích thước cài đặt ban đầu cho vẽ 2.2.2.3 Các đối tượng làm việc 2.2.3 Các phím tắt từ khóa OrCAD Capture 2.2.3.1 Phím tắt 2.2.3.2 Từ khóa tìm kiếm nhanh linh kiện 2.2.4 Vẽ sơ đồ nguyên lý 2.2.4.1 Tìm kiếm chọn linh kiện 2.2.4.2 Vẽ mạch cụ thể 2.2.4.3 Sắp xếp linh kiện 2.2.5 Kiểm tra lỗi sơ đồ nguyên lý 2.2.6 Tạo file netlist Trang 5 10 12 12 15 20 25 25 27 30 31 32 33 35 37 2.3 Tạo thư viện linh kiện OrCAD Capture 2.3.1 Giới thiệu 2.3.2 Các bước tạo linh kiện 2.3.2.1 Tìm datasheet 2.3.2.2 Tiến hành tạo linh kiện 2.3.2 Vẽ đường bao lưu linh kiện 2.4 Chỉnh sửa linh kiện 2.4.1 Đặt vấn đề 2.4.2 Tiến hành chỉnh sửa 2.4.3 Lưu linh kiện vừa chỉnh sửa Chương Vẽ mạch in với OrCAD Layout 3.1 Tổng quan phần mềm OrCAD Layout 3.2 Vẽ mạch in với OrCAD Layout 3.2.1 Khởi động OrCAD Layout 3.2.2 Một số lệnh 3.2.2.1 File 3.2.2.1.1 Open 3.2.2.1.2 Import 3.2.2.1.3 Export 3.2.2.2 Tools 3.2.2.2.1 Library Manager 3.2.2.2.2 OrCAD Capture 3.2.3 Tạo thiết kế 3.2.3.1 Liên kết Footprint 3.2.3.1.1 Một số footprint thông dụng 3.2.3.1.2 Liên kết đến footprint 3.2.4 Footprint board mạch 3.2.4.1 Chỉnh sửa footprint 37 38 39 40 41 42 42 43 44 45 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 54 55 56 57 58 59 60 61 3.2.4.2 Tạo chân linh kiện 3.2.4.3 Những ý tạo chân linh kiện 3.2.5 Một số thao tác cần thiết trước vẽ Layout 3.2.6 Thiết lập môi trường thiết kế 3.2.7 Sắp xếp linh kiện board 3.2.7.1 Sắp xếp linh kiện tay 3.2.7.2 Sắp xếp linh kiện tự động 3.2.8 Vẽ mạch 3.2.8.1 Vẽ tự động 3.2.8.2 Vẽ tay 3.2.9 Hoàn thiện mạch 3.2.9.1 Chèn đoạn text vào mạch in 3.2.9.2 Phủ mass cho mạch in 3.2.10 In mạch Layout Chương Mô với Pspice A/D 4.1 Tổng quan phần mêm mô Pspice 4.1.1 Giới thiệu Pspice 4.1.2 Các tính Pspice 4.2 Các bước tiến hành mơ phân tích mạch điện 4.3 Thiết kế mạch Capture 4.3.1 Tạo Project 4.3.2 Hồn thiện vẽ 4.4 Phân tích mơ 4.4.1 Xác định kiểu phân tích mô 4.4.2 Thực mô Chương Một số tập 5.1 Mạch nguồn 5.1.1 Sơ đồ nguyên lý 5.1.2 Sơ đồ mạch in 5.1.2.1 Sắp xếp linh kiện 5.1.2.2 Vẽ mạch 5.2 Mạch nạp STK200/300 5.2.1 Sơ đồ nguyên lý 5.2.2 Sơ đồ mạch in 5.2.2.1 Sắp xếp linh kiện 5.2.2.2 Vẽ mạch 5.3 Mạch nạp AVR USB 910 5.3.1 Sơ đồ nguyên lý 5.3.2 Sơ đồ mạch in 5.3.2.1 Sắp xếp linh kiện 5.3.2.2 Vẽ mạch 5.4 Mạch điều khiển tải âm 5.4.1 Sơ đồ nguyên lý 5.4.2 Sơ đồ mạch in 5.4.2.1 Sắp xếp linh kiện 5.4.2.2 Vẽ mạch 5.5 Mạch đồng hồ số đơn giản 5.5.1 Sơ đồ nguyên lý 5.5.2 Sơ đồ mạch in 62 63 68 68 68 68 68 69 64 65 66 67 67 67 70 71 72 73 74 74 75 75 75 75 75 75 75 76 77 78 79 80 80 81 82 83 85 85 86 87 88 95 95 96 97 98 110 111 112 5.5.2.1 Sắp xếp linh kiện 5.5.2.2 Vẽ mạch 5.6 Mạch dùng Relay bảo vệ dòng pha 5.6.1 Sơ đồ nguyên lý 5.6.2 Sơ đồ mạch in 5.6.2.1 Sắp xếp linh kiện 5.6.2.2 Vẽ mạch Ôn tập 113 114 115 115 116 117 118 CHƯƠNG I: CÀI ĐẶT ORCAD VÀ GIỚI THIỆU VỀ CAPTURE $1.1 Cách cài đặt phần mềm Orcad Chạy trực tiếp file Setup.exe computer bạn từ đĩa CDROM, ấn NEXT liên tục đến đoạn: Chọn hình vẽ chọn NEXT, tiếp tục hình xuất hiện: Gõ chữ từ bàn phím theo bảng chữ từ a đến j Màn hình xuất hiện: Sau cài xong, bạn nhớ copy file thư mục Crack vào C:\Program Files\Orcad Rồi chạy file PDXOrCAD.exe Màn hình xuất hiện: Như bạn thấy hướng dẫn chạy file Crack đó: Các bạn phải khỏi chương trình Orcad chạy Các bạn nhớ thay đổi đường dẫn phần Directory là: C:\Program Files\Orcad\ Rồi ấn Apply Làm tương tự với thư mục Capture Layout CHƯƠNG 2: VẼ MẠCH NGUYÊN LÝ BẰNG ORCAD CAPTURE CIS 2.1 Tổng quan Orcad Capture Dưới hỗ trợ máy tính, cơng việc thiết kế mạch ngày trở nên dễ dàng Để thiết kế mạch nguyên lý ORCAD thực Orcad Capture 2.2 Vẽ mạch nguyên lý Orcad Capture 2.2.1 Khởi động Orcad Capture Start→ Programs→ Orcad Family Release 9.2→ Capture Vào vùng làm việc Capture chọn File/New Open Nếu chọn: Project: dùng liên thông với phần mềm điện tử khác Design: dùng vẽ sơ đồ mạch điện Library: dùng mở trang biên soạn thư viện Lúc có trang làm việc hình sau: Khởi động Orcad Capture : Chạy file: Capture.exe nhấp double click chuột vào biểu tượng Capture Desktop Window (Start →All Programs →Orcad Family Release 9.2 → Capture ) Khi bắt đầu vẽ Schematic nên chọn menu Options/ Preference đặc thuộc tính tuỳ chọn riêng cho người thiết kế màu sắc hiển thị Wire, Pin toạ độ lưới vẽ trang thiết kế mạch nguyên lý Khi chọn Options/ Preference từ menu lệnh thấy hộp hội thoại sau xuất Preperence với mục đích cài đặt thành phần thiết yếuchương trình Capture Những thành phần màchúng ta cài đặt ảnh hưởng đến cách xử lýcủa chương trình lưu tập tin CAPTURE.INI Chọn lớp Colors/Print: Hiện gam màu để gán cho ừng dối tượng trang sơ đồ mạch nguyên ý như: màu background, pin linh kiện, Bus, đường kết nối thành phần, lưới vẽ, DRC maker, giá trị linh kiện, wire, text Chọn lớp Grid Display: Cho không cho thị ô lưới thể dấu chấm rang thiết kế mạch nguyên lý sửa đổi linh kiện Mục đích lưới đặt linh kiện xếp chúng cho hợp lý xác Tạo New: Project: File → New → Project Thư mục để lưu Project Khi tạo Project bắt buột phải ghi tên Project vào Name phải chọn thư mục để lưu Project Cịn muốn mở Project thiết kế rổi vào : File → Open → Project thấy hộp hội thoại xuất chọn file cần mở b Giao diện Orcad Capture Sau tạo Project (hoặc mở Project tồn tại) thấy giao diện OrCad Capture sau: Do OrCad phần mềm chạy hệ điều hành Window giống phần mềm ứng dụng khác Để học nhanh chương trình ứng dụng địi hỏi sinh viên phải có kiến thức vể tin học mà đặc biệt hệ điều hành Window Sau tìm hiểu chương trình ứng dụng Cũng giống chương trình ứng dụng khác chạy hệ điều hành Window, nên nhấp chuột phải thực hầu hết đặc tính bản, chức chúng thấy 10 Place Ground: Đặt đường nối đất 2.2.2 Tạo project 2.2.2.1 Tạo Project Chọn theo đường dẫn: File/New/Project 2.2.2.2 Thiết lập kích thước cài đặt ban đầu cho vẽ Hình cho bạn xem qua khổ giấy để bạn chọn lựa Công việc thay đổi song song q trình vẽ mạch Nghĩa vẽ mạch nguyên lý, cần chọn khổ giấy lớn ta chọn lại mà không ảnh hưởng đến trang vẽ P 23 2.2.3 Các phím tắt từ khóa OrCAD Capture 2.2.3.1 Phím tắt Đối với phần Capture phím tắt để tìm đến Menu Tool Bar tương tự chương trình phần mềm khác Ví dụ Menu File: Alt + F Trong thiết kế mạch có phím tắt sau để xoay linh kiện theo yêu cầu thực tế: Ký tự H (Horizontal) để lật ngang ký hiệu linh kiện Ký tự V (Vertical) để lật dọc ký hiệu linh kiện Ký tự R (Rotate) để quay ký hiệu linh kiện 2.2.3.2 Từ khóa tìm kiếm nhanh linh kiện Muốn tìm kiếm nhanh linh kiện phải nhớ tên ký hiệu theo Tiếng Anh linh kiện đó: Ví dụ: Điện trở: R (Resistor) 24 2.2.4 Vẽ sơ đồ nguyên lý 2.2.4.1 Tìm kiếm chọn linh kiện Sử dụng lệch Place Part 2.2.4.2 Vẽ mạch cụ thể TRÌNH TỰ VẼ SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ 25 Bước 1: Dùng lệnh Place Part để lấy linh kiện đặt lên trang vẽ Bước 2: Dùng chuột rời mã số linh kiện trị số riêng đến vị trí gần ký hiệu Bước 3: Dùng lệnh Place Wire để đặt đường nối mạch qua chân linh kiện Bước 4: Biên soạn lại trị số linh kiện Bước 5: Trang trí vẽ với hình vẽ minh hoạ hay đặt vào văn Sử dụng đường vẽ dạng vẽ Bước 1: Dùng lệnh Place Part để lấy linh kiện đặt lên trang vẽ Nhấp chuột tiêu hình hay gõ ký tự P, thấy cửa sổ (Place Part) Trong đó:  Part: nhập tên linh kiện cần tìm  Libraries: thư viện dùng  Thêm thư viện vào chọn nút - hay bỏ bớt thư viện chọn - Part Search dùng để tra tìm tên linh kiện thư viện khác - Có thể dùng dấu * để thay ký tự không nhớ, đặt trước hay sau tên linh kiện muốn tìm Sau chọn linh kiện ưng ý, nhấn OK để lấy Linh kiện gắn dấu trỏ, tìm vị trí thích hợp để đặt linh kiện lên vẽ cách nháy chuột Lúc gõ phím: Ký tự H (Horizontal) để lật ngang ký hiệu linh kiện Ký tự V (Vertical) để lật dọc ký hiệu linh kiện Ký tự R (Rotate) để quay ký hiệu linh kiện Bước 2: Dùng chuột dời mã số linh kiện trị riêng đến vị trí gần ký hiệu Đặt trỏ vị trí thích hợp Nếu nhiều linh kiện loại nhấp chuột nhiều lần Bước 3: Dùng lệnh Place Wire để đặt đường nối mạch qua chân linh kiện Nhấp chuột tiêu hình hay gõ ký tự W Lúc trỏ có dạng hình chữ thập Hãy đặt trỏ lên chân linh kiện, nhấn chuột kéo dây nối qua chân linh kiện để nối mạch Nhấn chuột 26 chân nối để kết thúc đường nối Nhấn phím ESC để mode nối mạch Sau nối xong chân linh kiện, tiếp tục thực bước Bước 4: Biên soạn lại trị số linh kiện Nháy đúp chuột mã số thứ tự hay trị số linh kiện, thấy cửa sổ giao diện sau: Nhập vào ô Value chọn trị số cho linh kiện Ở mục Display Format chọn cách cho tên giá trị Nếu chọn Value Only có tên trị số mà thơi Con chữ tên trị số quay hay chọn kiểu Font chữ khác (chọn mục Change) Sau chọn xong nhấn OK Bước 5: Trang trí vẽ với hình vẽ minh hoạ hay đặt vào văn Nhấp chuột tiêu hình hay gõ ký tự T Trong khung chữ nhật nhập vào văn Ở gõ vào dạng chữ Việt có dấu Để thay đổi kiểu chữ chọn mục (Change) Để quay chữ chọn góc quay mục (Rotation) Gõ xong văn nhấn OK 2.2.4.3 Sắp xếp linh kiện Sắp xếp theo mục đích sử dụng yêu cầu cho phù hợp 2.2.5 Kiểm tra lỗi sơ đồ nguyên lý 27  Click chuột chọn biểu tượng ‘DRC’ (xem hình vẽ), cửa sổ Design Rules Check Các khai báo theo mặc định hình  Click chuột chọn OK Bước hịan tất Trong trường hợp này, mạch in khơng có lỗi nên ngõ (Output) cửa sổ Project Manager cho file ‘Ve Mach Nguon.drc’ 2.2.6 Tạo file netlist Mục đích dịch netlist liên kêt đường dây nối với chân linh kiện 28 Trong bước này, bạn phải nhớ đường dẫn nơi chứa file mnl để dùng phần vẽ mạch in (Trong ví dụ file 've mach nguon.mnl' nằm theo đường dẫn D:\thay khai\day orcad\ve mach nguon.mnl) 2.3 Tạo thư viện linh kiện OrCAD Capture 2.3.1 Giới thiệu Tài nguyên phong phú Capture ký hiệu linh kiện cất tập tin thư viện có họ là.olb Muốn vẽ sơ đổ mạch điện phải sử dụng đến ký hiệu có thư viện Ngồi tự tạo ký hiệu hoàn cất thư viện riêng 2.3.2 Các bước tạo linh kiện Sau cài đặt thành công chương trình Orcad, ổ cứng có thư mục Library dung lưu trữ loại tập tin thư viện Có loại thư viện: Thư viện vốn có Capture có họ olb Thư viện cất giữ footprint dùng cho vẽ mạch in Layout có họ llb Thư viện khai báo tham số linh kiện dùng với trinh Pspice có họ lib Thư viện cất IC EPROM dùng cho trình PLD có họ vhd 29 Vào trình Capture/Library: bảng thông báo sau: Để khảo sát ký hiệu vốn có thư viện làm sau: Vào trình Capture Chọn file/Open/Library Lúc hình cửa sổ, tìm tập tin thư viện mà muốn mở để xem, nháy đúp chuột lên tập tin Ví dụ: Mở tập tin Discrete 30 Muốn xem ký hiệu cho chuột nháy nhanh hai nhịp tên ký hiệu đó: VD: Xem ký hiệu 10CQT150/TO nháy đúp chuột lên 31 Khi trang Edit Part thấy hình dạng ký hiệu, hiểu thuộc tính tất chân ký hiệu Có thể sửa đổi ký hiệu cập nhật vào thư viện để sau lấy sử dụng Ngồi tạo thư viện mới, cách làm sau: Vào trình Capture Chọn File/New/ Library, lúc giao diện xuất sau: 32 Chọn library olb, nhấp phải chuột chọn (New Part) cửa sổ: 2.3.2.1 Tìm datasheet 2.3.2.2 Tiến hành tạo linh kiện 2.3.2.3 Vẽ đường bao lưu linh kiện Nhập tên vào mục Name chọn OK (Ví dụ nhập vào LINHKIEN) Trên hình xuất khung hình chữ nhật khơng liền nét hình, bên phải tiêu hình có hình dạng sau: 33 Place Rectangle Đặt đường bao Place line Đặt đoạn thẳng bên Place Pin Đặt chân linh kiện Place Elipse Đặt dấu chấm Ví dụ tạo hình dạng led đoạn: Chọn đường thẳng định dạng cho led: Chọn đường thẳng, nháy chuột phải, chọn Edit Properties: bảng thông báo sau: 34 Chọn OK Đóng cửa sổ phần tạo linh kiện gặp thông báo: 35 Chọn Yes Lưu ý: Đối với IC ta cần đặt đường bao ngồi đặt chân IC mà thơi Lúc thư viện xuất linh kiện có tên LINHKIEN 2.4 Chỉnh sửa linh kiện 2.4.1 Đặt vấn đề Khi sử dụng linh kiện mạch điện, điện tử giá trị đặc điểm khơng phù hợp với thực tế, ta cần tiến hành chỉnh sửa linh kiện để mong muốn 2.4.2 Tiến hành chỉnh sửa Sử dụng lệnh Edit Part 36 2.4.3 Lưu linh kiện vừa chỉnh sửa Sau chỉnh sửa mong muốn chọn: 37