báo cáo thực tập cơ bản sử dụng phần mềm altium trong thiết kế mạch dao động

MỤC ĐÍCH- Giúp sinh viên hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của mạch dao động trong thực tế.- Biết các bước cơ bản sử dụng phần mềm Altium Designer để vẽ mạch nguyên lí c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

          

BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN

SỬ DỤNG PHẦN MỀM ALTIUM TRONG THIẾT KẾ MẠCH DAO ĐỘNG

Tháng 10/2020

BỐ CỤC ĐỀ TÀI

I MỤC ĐÍCH

II TỔNG QUAN

1 Giới thiệu về Altium và đề tài

1.1 Giới thiệu về Altium

1.2 Giới thiệu về đề tài

2 Linh kiện

3 Nguyên lí và ứng dụng

III TẠO MẠCH NGUYÊN LÍ BỞI ALTIUM

1 Tạo New Project

2 Thêm linh kiện

3 Sắp xếp linh kiện

4 Đổi thông số

5 Đi dây

IV TẠO MẠCH IN BỞI ALTIUM

1 Tạo file mạch in mới

2 Cập nhật Netlist

3 Kiểm tra và xác nhận lỗi

4 Sắp xếp linh kiện

5 Thiết lập một số quy tắc

6 Đi dây

7 Cắt bo mạch

V KẾT LUẬN

I MỤC ĐÍCH

- Giúp sinh viên hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của mạch dao động trong thực tế

- Biết các bước cơ bản sử dụng phần mềm Altium Designer để

vẽ mạch nguyên lí cũng như thiết kế 1 mạch in hoàn chỉnh

II TỔNG QUAN

1 Giới thiệu chung về Altium và đề tài

1.1 Giới thiệu về Altium

Altium Designer là một trong những phần mềm chuyên ngành cho phép thiết kế mạch điện tử PCB (Printed Circuit Board) Altium Designer là một phần mềm mạnh với nhiều tính năng và Altium Designer 20 là phiên bản mới nhất cho tới thời điểm bây giờ Một số tính năng cơ bản của phần mềm Altium Designer có thể kể đến như sau:

• Giao diện thiết kế, quản lý và chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên bản cho các tài liệu thiết kế

• Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, đi dây tự động theo thuật toán tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm các giải pháp thiết kế hoặc chỉnh sửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo các tham số mới

• Mở, xem và in các file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ các thông tin linh kiện, netlist, dữ liệu bản vẽ, kích thước, số lượng…

• Hệ thống các thư viện linh kiện phong phú, chi tiết và hoàn chỉnh bao gồm tất cả các linh kiện nhúng, số, tương tự…

• Đặt và sửa đối tượng trên các lớp cơ khí, định nghĩa các luật thiết

kế, tùy chỉnh các lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt

vị trí linh kiện trên PCB

• Mô phỏng mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực trong không gian 3 chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mô hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho cả 2D và 3D

• Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA và ngược lại

 Cách cài đặt Altium Designer trên Window 10: Bước 1: Tải file AltiumDesigner.20.2.3.iso

Bước 2: Mount file AltiumDesigner20.2.3.iso Bước 3: Chạy file AltiumDesigner20Setup.exe Bước 4: Chọn Next

Bước 5: Chọn I accept the agreement, Chọn Next Bước 6: Chọn các tính năng muốn sử dụng Chọn Next

Bước 7: Chọn đường dẫn cài đặt chương trình Chọn Next

Bước 8: Hoàn thành cài đặt

Bước 9: Để sử dụng đầy đủ các tính năng phần mềm Altium Designer, đọc thêm các hướng dẫn

1.2 Giới thiệu về đề tài

Ở bài này, chúng ta sẽ tìm hiểu về cách vẽ mạch điện tử bằng phần mềm Altium Designer, cụ thể là mạch dao động và từ sơ đồ nguyên lí, làm thế nào để

có được một mạch in

2 Linh kiện

Hình 1: Sơ đồ nguyên lí mạch dao động Như hình trên, để làm được mạch dao động trong đề tài này ta sẽ sử dụng những linh kiện như sau:

- 2 IC NE555

- 3 điện trở với giá trị 10k, 100k, 330k Ohm

- 2 biến trở với giá trị 1M Ohm

- 3 tụ điện có giá trị 0,01; 0,1; 10uF

- Loa và nguồn

3 Nguyên lí và ứng dụng

Hình trên là sơ đồ mạch đơn giản của một chiếc còi âm nhạc đơn giản sử dụng hai IC NE555 Hai IC được thiết kế thành bộ

đa hài không ổn định Đầu ra của bộ đa hài đầu tiên được đưa vào xả (chân 7) của bộ đa hài không ổn định thứ hai Hiệu ứng kết hợp của các bộ đa hài không ổn định tạo ra một giai điệu âm nhạc ở đầu ra

 Ứng dụng của mạch dao động:

- Mạch dao động có rất nhiều ứng dụng và một trong số đó có thể

kể đến như: còi báo động, Ampli,…

III TẠO MẠCH NGUYÊN LÝ BỞI ALTIUM

Khởi động phần mềm Altium bằng cách nháy đúp chuột vào biểu tượng phần mềm ở màn hình desktop hoặc làm như sau:

- Ấn tổ hợp nút Window+S -> gõ Altium -> Open

Hình 2: Mở Altium

1 Tạo New Project

- Để tạo một Project mới ta làm như sau: Chọn File -> New

->Project Sau đó sẽ có một cửa sổ hội thoại xuất hiện, ta đặt tên cho Project và ấn Create

Hình 3: Tạo New Project Sau khi đã tạo được Project, ta sẽ tạo mạch nguyên lí bằng cách nhấp chuột phải vào tên Project chọn Add new to Project -> Schematic

Hình 4: Tạo layout thiết kế mạch nguyên lí

Tiếp theo, để có thể lấy được linh kiện thì ta cần phải thêm thư viện cho Project bằng cách chọn Components ở góc dưới bên phải màn hình, sau đó ấn vào biểu tượng 3 sọc ngang, chọn File based Libraries Preferences rồi chọn Add library để thêm thư viện

2 Thêm linh kiện

Sau khi đã có thư viện, chúng ta tiến hành bước tiếp theo đó là lấy các linh kiện cần thiết để tạo được mạch nguyên lí:

- Chọn Components, ghi tên linh kiện cần lấy vào ô Search sau

đó kéo thả linh kiện ra phần màn hình dùng để vẽ mạch

Hình 5: Tìm kiếm và lấy linh kiện

- Lặp lại tương tự các bước trên cho đến khi lấy đủ các linh kiện cần sử dụng để xây dựng mạch nguyên lí

3 Sắp xếp linh kiện

Dựa vào sơ đồ nguyên lí đã có, ta sắp xếp các linh kiện vào đúng

vị trí của chúng

Hình 6: Sắp xếp linh kiện theo sơ đồ nguyên lí

4 Đổi thông số

Sau khi hoàn tất việc sắp xếp linh kiện, ta tiến hành bước tiếp theo đó là gán thông số cho linh kiện Để thực hiện công việc này, chúng ta làm như sau:

- Đầu tiên, click chuột trái vào kí tự trong ô màu đỏ (như hình bên trên) để đặt tên và số thứ tự cho linh kiện Điều này giúp cho mạch nguyên lí của bạn trở nên rõ ràng hơn

- Tiếp theo, click vào ô màu xanh lá để thiết lập giá trị cho linh kiện Các cửa sổ hội thoại hiện lên sẽ có dạng như hình bên dưới:

Hình 7: Đặt tên linh kiện Hình 8: Thiết lập giá trị

5 Đi dây

- Vậy là chúng ta đã xong hầu hết các bước cơ bản Cuối cùng, để hoàn tiện mạch nguyên lí, điều hiển nhiên là chúng ta phải nối dây cho các linh kiện Các bạn sẽ làm như sau:

trình sẽ hiện lên công cụ giúp các bạn nối dây Tiếp theo, ta chọn điểm bắt đầu nối dây bằng cách click chuột trái, sau đó di chuyển chuột để tạo thành đường dây nối Để huỷ nối dây, ta click chuột phải Chúng ta sẽ nối các chân linh kiện với nhau theo đúng sơ đồ

đã có sẵn Sau khi hoàn tất, ta thu được mạch như hình bên dưới:

Hình 9: Đi dây

động Sau khi hoàn thành xong mạch nguyên lí, điều quan trọng mà chúng ta cần phải làm đó là kiểm tra lại xem có còn sai sót ví dụ như thiếu linh kiện, mạch hở,… hay không để chỉnh sửa lại sao cho đúng vì nếu mạch nguyên lí của bạn sai thì dẫn đến mạch PCB cũng

bị sai theo

Vậy là ta đã xong phần thiết kế mạch nguyên lí, công việc tiếp theo

đó là chuyển mạch nguyên lí này thành mạch in

IV TẠO MẠCH IN BỞI ALTIUM

1 Thêm file mạch in mới

Để thêm file mạch in mới, ta chọn Project -> Add new to Project -> PCB -> Save

Hình 10: Thêm layout vẽ mạch PCB

2.Cập nhật Netlist

Để cập nhật Nestlist từ mạch nguyên lí sang mạch in, ta chuyển

về trang mạch nguyên lí, sau đó khoanh vùng tất cả mạch nguyên lí -> Designer -> Update PCB

Hình 11: Cập nhật Netlist từ mạch nguyên lí sang PCB

3 Kiểm tra và xác nhận lỗi (nếu có)

Sau khi chọn Update PCB, sẽ có một cửa sổ hội thoại hiện lên: Chọn Validate ->Execute Changes -> Close

Hình 12: Hội thoại kiểm tra lỗi

4 Sắp xếp linh kiện

Sau khi mạch in PCB xuất hiện, ta sắp xếp lại các linh kiện,

thường thì là giống như sơ đồ nguyên lí Mạch sau khi sắp xếp sẽ như hình bên dưới:

Hình 13: Mạch PCB sau khi sắp xếp

Để hiển thị kết quả dưới dạng 3D Tại cửa sổ vẽ mạch

in View – 3D Layout Model

Hình 14: Mạch 3D khi chưa có dây

5 Thiết lập một số quy tắc

Khi thiết kế mạch in, ta cần thêm một vài quy tắc Điều này giúp mạch in của chúng ta dễ quan sát hơn Ta chọn Design -> Rules

Sau đó sẽ có một cửa sổ xuất hiện lên:

Hình 15: Giao diện thiết lập các quy tắc Tại đây, chúng ta sẽ thiết lập các quy tắc, có một vài quy tắc cơ bản

ví dụ như:

•Clearance : Thiết lập khoảng cách giữa các đường

dây trong mạch in

• Width : Thiết lập độ rộng các đường mạch

• Routing Vias : Thiết lập kích thước lỗ Via

• Thiết lập khoảng cách giữa các đối tượng trong

mạch in

• …

Các bạn có thể tự thiết lập theo ý muốn của bản thân hoặc có thể tham khảo các thiết lập trên mạng sao cho cảm thấy hợp lí nhất Sau khi thiết lập xong chọn Apply -> OK

6 Đi dây

Ở bước này, chúng ta có 2 cách làm Cách thứ nhất là chúng ta sẽ

đi dây bình thường bằng cách chọn Place -> Track hoặc chọn vào biểu tượng

Hình 16: Đi dây mạch in bằng cách 1 Cách thứ 2, chúng ta sẽ sử dụng công cụ đi dây tự động bằng cách chọn Route -> Auto route -> All

Hình 17: Cách đi dây tự động Sau khi xuất hiện cửa sổ, ta chọn Route all Ở đây, mình sẽ chọn

đi dây theo cách 2 Sau khi đi dây xong, ta sẽ có được một mạch in hoàn chỉnh

Hình 18: Mạch in sau khi đi dây

7 Cắt bo mạch

Để tạo đường bao cho bo mạch, trên thanh công cụ ta chọn Place ->

Keepout -> Track

Hình 19: Tạo đường bao cho bo mạch

Hình 20: Mạch sau khi được tạo đường bao

Tiếp theo, ta tiến hành cắt bo mạch: Chọn toàn bộ đường bao bo mạch sau đó chọn Design -> Board Shape -> Define from selected objects

Ta thu được bo mạch sau khi cắt:

Hình 21: Bo mạch sau khi được cắt Như vậy là chúng ta đã hoàn thành các bước để tạo một mạch nguyên lí và mạch in cơ bản bằng phần mềm Altium

V KẾT LUẬN

Qua bài thực hành lần này, em đã nắm được cơ bản cách sử dụng phần mềm Altium để vẽ mạch nguyên lí và thiết kế một mạch

in từ mạch nguyên lí đã có Đây thực sự là một phần mềm hữu ích đối với sinh viên Điện tử - Viễn thông như chúng em trong quá trình học tập và làm việc sau này Thông qua phần mềm này, chúng

em có thể tự thiết kế các mạch điện tử theo ý muốn của bản thân

Mặc dù vậy, thời gian thực hành còn ngắn hạn nên có rất nhiều tính năng của phần mềm Altium mà em vẫn chưa thể khám phá được Bên cạnh đó cùng với vốn kiến thức hạn hẹp nên trong bài báo cáo không tránh được những sai sót, mong thầy và mọi người góp ý giúp em khắc phục

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Vũ Hồng Vinh đã giúp đỡ bọn em nhiệt tình trong quá trình học tập và hoàn thiện bài thực hành lần này, giúp chúng em có thêm niềm đam mê đối với ngành học mà mình đang theo đuổi Em xin kính chúc thầy luôn mạnh khoẻ và công tác tốt