Báo Cáo Thực Tập Cơ Bản Vẽ Mạch Nguyên Lí Và Thiết Kế Mạch In Dùng Phần Mềm Altium.pdf

Giới thiệu chung - Mạch dao động đa hài là 1 mạch cơ bản, nó được dùng nhiều trong các thiết bị kỹ thuật số, trong máy thu hình, đầu đĩa, máy tính, trò chơi, đồng hồ hay các thiết bị quả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN

Hà Nội, ngày 18 tháng 4, 2023

MỤC LỤC

I Giới thiệu mạch dao động đa hài: 3

1 Giới thiệu chung 3

2 Nguyên lý hoạt động của mạch 3

II Thiết kế mạch nguyên lí: 3

1 Tạo project 3

2 Thêm thư viện cho project và lấy linh kiện 6

3 Tạo thư viện footprint linh kiện cho project 9

4 Tạo liên kết giữa 2 thư viện linh kiên nguyên lý và mạch in vừa tạo 10

5 Vẽ sơ đồ nguyên lí 12

III Thiết kế mạch in: 14

1 Thêm file mạch in mới cho project 14

2 Cập nhật Netlist từ mạch nguyên lý sang mạch in 15

3 Kiểm tra, xác nhận lỗi (nếu có) 15

4 Sắp xếp linh kiện hợp lý 16

5 Một số thiết lập các quy tắc thiết kế mạch in 17

6 Đi dây mạch in 19

7 Kết quả thu được sau khi đi dây 20

8 Phủ đồng cho mạch: 21

9 Kết quả thu được sau khi phủ đồng 22

IV Kết luận: 22

I Giới thiệu mạch dao động đa hài:

1 Giới thiệu chung

- Mạch dao động đa hài là 1 mạch cơ bản, nó được dùng nhiều

trong các thiết bị kỹ thuật số, trong máy thu hình, đầu đĩa, máy

tính, trò chơi, đồng hồ hay các thiết bị quảng cáo trang trí,…

- Riêng lĩnh vực trang trí, có đến vài chục loại IC chuyên điều

khiển các đèn chớp sang hay các chữ chạy nhảy như AN6970,

6877, 6884, 6888,…Các IC này đều được cải tiến từ mạch dao

động đa hài dùng Transistor

- Mặc dù cấu tạo mạch đa hài rất đơn giản, chỉ có vài linh kiện

với vài mối hàn là mạch hoạt động được ngay, nhưng mạch cơ

bản này là một trong những mạch cơ bản có nguyên lý hoạt

động phức tạp nhất

2 Nguyên lý hoạt động của mạch

- Bộ dao động đa hài tự ổn định là một bộ dao động số (0 và 1) bởi vì sóngvuông ở đầu ra chỉ nhận 2 giá trị (0 và 1) Nó có 2 tìn hiệu đầu ra ở mỗi chân

C của 2 transitor và 2 tín hiệu đầu ra lệch pha nhau 180 độ

- Nguyên lý: Giả sử tại thời điểm ban đầu Q1 đóng và Q2 mở bão hòa Do bảncực phải của tụ C1 nối với điện thế Vbe bão hòa Điện thế ở bên bản cựctrái sẽ tăng tới giá trị Vcc nhờ dòng điện áp nạp qua Rc1 Trong lúc này bảncực trái của tụ điện C2 có điện thế -Vcc và bản cực phải có điện thế Vce bãohòa C2 bắt đầu nạp điện thông qua điện trở R2 từ điện áp - Vcc đến điện ápVcc Do vậy điện áp Base của T1 trở thành dương Quá trình nạp điện cho tụđược tính bằng công thức và được tính bằng hằng số thời gian : ξ2 = C2.R2

- Khi đạt tới giá trị điện áp ngưỡng của Q1 , Q1 bắt đầu mở và tiến tới bãohòa Tụ C2 ngưng nạp ngay lập tức bản cực phải nối với Base của Q2 hạxuống -VCC khiến cho Q2 đóng lại

- Quá trình đóng mở cứ tiếp tục với vai trò của 2 transitor Q1 và Q2 được đổicho nhau

II Thiết kế mạch nguyên lí:

1 Tạo project

- Bước 1: Mở phần mềm Altium Designer

Hình 1 Giao diện chính của chương trình

- Bước 2: Tạo project mới: File -> New -> Project

Hình 2 Giao diện tạo project mới

- Bước 3: Đặt tên và lưu project

Hình 3 Giao diện đặt tên và vị trí project

- Bước 4: Thêm Schematic (mạch nguyên lý) và PCB (mạch in)

Hình 4, Thêm Schematic và PCB

2 Thêm thư viện cho project và lấy linh kiện

- Vào Component ở góc trên bên phải màn hình hiển thị (tìm trong panels ở góc dưới bên phải nếu chưa có)

Hình 5 Bật Component ở góc trên bên phải

- Vào Operations, chọn File – based Libraries Preferences…

Hình 6 File – based Libraries Preferences…

Hình 7 Những thư viện đang sử dụng trong phần mềm

- Để thực hiện việc thêm thư viện, chọn Install và tiến hành thêm thư viện mong muốn

Hình 8 Chọn thư viện để thêm

- Sau khi đã thêm thư viện, tiến hành tìm và lấy các linh kiện sau trong thư

viện, đồng thời đổi trị số cho các linh kiện đã lấy:

Bảng 1: Các linh kiện cần dùng

Tên linh kiện ID Thư viện

Công tắc SW2 KhanhBK_SCH_Library_2Điện trở Resistor 1/4W KhanhBK_SCH_Library_2

Tụ hóa CP1 KhanhBK_SCH_Library_2LED LED-5 GRe

LED -5 STRED

KhanhBK_SCH_Library_2Transistor NPN_ECB KhanhBK_SCH_Library_2

Hình 9 Lấy và chỉnh sửa tên, trị số các linh kiện từ thư viện đã thêm

3 Tạo thư viện footprint linh kiện cho project

Hình 10 Giao diện chương trình tạo mới thư viện PCBLibrary cho Project đã tạo

- Sao chép thư viện footprint linh kiện:

Mở thư viện chứa linh kiện cần sao chép File – Open – “thư viện footprintchứa linh kiện cần copy”.pcblib Chọn Extract Sources

- Tìm thư viện footprint cần sao chép Chuột phải – Copy

Hình 11 Giao diện thư viện cần sao chép

- Mở thư viện footprint của Project PCB Library Chuột phải – Paste

Hình 12 Giao diện thư viện cần dán linh kiện đã sao chép

- Tiến hành tương tự với các linh kiện trong Bảng 1

- Lưu lại (Ctrl S hoặc F S)

4 Tạo liên kết giữa 2 thư viện linh kiên nguyên lý và mạch in vừa tạo

- Mở linh kiện trong thư viện mạch nguyên lý vừa tạo Chọn Properties –Parameters –FootPrint – Add – Browser Chọn footprint tương ứng vừa tạo

Hình 13 Chọn Properties

Hình 14 Add Footprint

Hình 15 Giao diện Properties linh kiện cần tạo kết nối

- Tiến hành tương tự với các linh kiện trong Bảng 1

- Lưu lại (Ctrl S hoặc F S)

5 Vẽ sơ đồ nguyên lí

- Tạo Schematic, thêm linh kiện cần và sắp xếp hợp lí (đã thực hiện ở Hình 4

và Hình 9)

Hình 16 Các linh kiện sau khi đã được sắp xếp

- Ấn tổ hợp Ctrl + W, click chuột phải vào các chân muốn kết nối với nhau để tiến hành nối dây cho chúng

Hình 17 Kết nối chân các linh kiện với nhau

- Đánh số linh kiện tự động: Tools – Annotation – Force Annotate All Schematics – Yes

Hình 18 Tự động đánh số các linh kiện

- Thêm nguồn và nối đất: Để thêm, ta nhấp chuột phải vào biểu tượng nối đất trên thanh công cụ và chọn Place GND power port để chọn chân nối đất, Place VCC power port để chọn nguồn

- Kết quả cuối cùng, ta có mạch nguyên lí hoàn chỉnh như sau:

Hình 19 Mạch nguyên lí hoàn chỉnh

III Thiết kế mạch in:

1 Thêm file mạch in mới cho project

Add new to Project – PCB – Save

Hình 20 Thêm mạch in cho project

2 Cập nhật Netlist từ mạch nguyên lý sang mạch in

Từ cửa sổ mạch nguyên lý, Design – Update Schematic Document

Hình 21 Update từ mạch nguyên lí sang mạch in

3 Kiểm tra, xác nhận lỗi (nếu có)

- Validate Changes – Execute Changes – Close

Hình 22 Validate Changes, sao đó ấn Execute Changes bên cạnh

4 Sắp xếp linh kiện hợp lý

- Kéo thả linh kiện vào các vị trí sao cho hợp lí

Hình 23 Sắp xếp linh kiện cho hợp lí

- Hiển thị kết quả dưới dạng 3D Tại cửa sổ vẽ mạch in View – 3D Layout Model

Hình 24 Giao diện 3D mạch in khi chưa đi dây

5 Một số thiết lập các quy tắc thiết kế mạch in

- Từ cửa sổ thiết kế mạch in chọn Design – Rules

Hình 25 Vào Design chọn Rules

- Width: Thiết lập kích thước các đường dây mạch

Thông thường, kích thước các đường dây mạch có độ rộng từ6mil – 12mil Đường nguồn có kích thước 15mil – 30mil Design Rules – Routing – Width – Width – Min Width:6mil – Preferred Width: 12mil – Max Width: 30mil – Apply

Hình 26 Thiết lập kích thước các đường dây mạch

- Via : Thiết lập kích thước lỗ Via

Thông thường lỗ Via có đường kính trong là 0.4mm, đường kính

ngoài là 0.8mm Kích thước này có thể thay đổi to hơn hoặc nhỏhơn tuỳ thuộc vào khả năng của nhà sản xuất bo mạch.

Design Rules – Routing Via Styles – Routing Vias – ViaDiametter: 0.8mm – Via Hole Size: 0.4mm – Apply

Hình 27 Thiết lập kích thước lỗ Via

6 Đi dây mạch in

- Chọn lớp linh kiện cần đi dây Chọn Bottom Layer hoặc Top Layer.Place – Track (P T) Di chuột đến các Pin của linh kiện và kết nốiđến khi hết các Connection thì dừng lại

- Lưu ý khi đi dây mạch in, tránh đi dây tạo thành góc nhọn hoặcgóc vuông

7 Kết quả thu được sau khi đi dây

Hình 28 Kết quả sau khi đi dây (dạng 2D)

Hình 29 Kết quả sau khi đi dây (dạng 3D)

8 Phủ đồng cho mạch:

- Chọn Place – Polygon Pour, sau đó ấn Tab để truy cập Properties, chọn PourOver All Same Net Objects và Remove Dead Copper để xóa những phần phủđồng không cần thiết

Hình 30 Chọn Polygon Pour trong Place

Hình 31 Chỉnh sửa Properties

9 Kết quả thu được sau khi phủ đồng

Hình 32 Bo mạch sau khi được phủ đồng

IV Kết luận:

- Qua bài thực hành, em đã hiểu hơn và cơ bản nắm đượccách sử dụng phần mềm Altium Designer để làm mạch in

- Có thêm kiến thức về cách hoạt động của mạch điện, từ

đó em có thể thiết kế 1 mạch điện cụ thể (mạch đa hài)

- Em cảm ơn thầy đã hướng dẫn em trong quá trình học

vừa qua để có thể hoàn thiện bài thực hành này.