Giao diện chính của khổ mạch nguyên lý SchematicBước 3: Lựa chọn linh kiện mô phỏng từ thư viện bằng cách: Ấn phím P Lựa chọn Transitor: Lấy transitor 2N3904 và transitor 2N2907 từ thư
Mô phỏng mạch điện tử trên Proteus
Tổng quan
Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng Chúng ta có thể xem được hiệu ứng khi mạch điện tử đang chạy, vô cùng trực quan và sinh động Trong bài học này, em sẽ sử dụng phần mềm Proteus để mô phỏng lại mạch khuếch đại âm tần và mạch đếm thuận.
Các bước tiến hành
2.1 Mạch khuếch đại âm tần:
Hình 1 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại âm tần
Bước 1: Mở phần mềm Proteus Tạo Project mới File – New Project
Hình 2 Giao diện đặt tên và chọn thư mục lưu trữ
Bước 2: Đặt tên cho Project, chọn mục lưu trữ chọn kích thước khổ Schematic
Hình 3 Giao diện chính của khổ mạch nguyên lý Schematic
Bước 3: Lựa chọn linh kiện mô phỏng từ thư viện bằng cách: Ấn phím P
Lựa chọn Transitor: Lấy transitor 2N3904 và transitor 2N2907 từ thư viện bằng cách nhập vào khung keyword.
Hình 4 Chọn transitor từ thư viện
Lựa chọn Điện trở: Lấy MINRES4K7, MINRES13K, MINRES220K, MINRES560K từ thư viện.
Lựa chọn biến trở: Gõ Pot vào khung keyword, chọn Variable và tìm POT-HG.
Bước 4: Tiến hành vẽ mạch nguyên lý:
Tại bảng quản lý linh kiện Click vào linh kiện muốn sử dụng
Click vào nơi muốn đặt linh kiện Ta được kết quả như sau:
Hình 9 Đặt và sắp xếp các linh kiện
Tiến hành đi dây cho các linh kiện: Click vào chân linh kiện Di chuyển chuột để dẫn tới những chân linh kiện đó cần nối Click vào chân linh kiện cần nối.
Hình 10 Đi dây cho linh kiện
Chỉnh sửa thuộc tính của các linh kiện bằng cách click chuột phải vào linh kiện cần sửa rồi chọn Edit Properties.
Hình 11 Giao diện khi chỉnh sửa
Dùng công cụ Wire Label Mode để đặt tên cho các chân linh kiện cần nối với nhau.
Sau đó ta tiến hành cấp nguồn cho mạch và thêm GND bằng cách chuyển qua Terminal mode Chỉnh sửa các giá trị phù hợp cho nguồn bằng cách tương tự như khi điều chỉnh cho các linh kiện Sau đó vào Virtual Instrument Mode, chọn Oscilloscope Sau các thao tác trên, ta được kết quả như sau:
Bước 4: Tiến hành chạy mô phỏng: Để chạy mô phỏng, chọn Debug – Run Simulation (F12) Kết quả thu về như sau:
Hình 13 Mô phỏng mạch khuếch đại âm tần
Hình 14.Sơ đồ nguyên lý mạch đếm số
Bước 1 và bước 2: Cũng tương tự như với mạch âm tần
Bước 3: Lựa chọn linh kiện mô phỏng từ thư viện bằng cách: Ấn phím P
Lựa chọn các IC: 74LS00, 74LS47, 74LS90
Sub-category: Counters, Decoders, Gates & Inverters
Bước 4: Tiến hành vẽ mạch nguyên lý:
Tại bảng quản lý linh kiện Click vào linh kiện muốn sử dụng
Click vào nơi muốn đặt linh kiện Ta được kết quả như sau:
Hình 19 Đặt và sắp xếp các linh kiện
Tiến hành đi dây cho các linh kiện: Click vào chân linh kiện Di chuyển chuột để dẫn tới những chân linh kiện đó cần nối Click vào chân linh kiện cần nối.
Hình 20 Đi dây cho linh kiện
Chỉnh sửa thuộc tính của các linh kiện bằng cách click chuột phải vào linh kiện cần sửa rồi chọn Edit Properties.
Hình 21 Giao diện khi chỉnh sửa
Dùng công cụ Wire Label Mode để đặt tên cho các chân linh kiện cần nối với nhau.
Sau đó ta tiến hành cấp nguồn cho mạch và thêm GND bằng cách chuyển qua Terminal mode Chỉnh sửa các giá trị phù hợp cho nguồn bằng cách tương tự như khi điều chỉnh cho các linh kiện Sau đó vào Virtual Instrument Mode, chọn Oscilloscope Sau các thao tác trên, ta được kết quả như sau:
Bước 4: Tiến hành chạy mô phỏng: Để chạy mô phỏng, chọn Debug – Run Simulation (F12) Kết quả thu về như sau:
Hình 23 Mô phỏng mạch số
Sau khi bấm mô phỏng, mạch sẽ chạy 2 LED 7 thanh có nhiệm vụ hiển thì số từ 00 đến 99 từ bộ dịch của các IC.
Mô phỏng mạch điện tử trên Altium
Vẽ mạch nguyên lý
Bước 1: Tạo Project lưu trữ file Schematic (mạch nguyên lý) và file PCB (mạch PCB) Tại giao diện chính của phần mềm Chọn File New Project chọn kiểu project Tiến hành đặt tên cho Project + chọn thư mục lưu trữ project.
Hình 24 Tạo một Project mới
Bước 2: Add file Schematic + PCB cho Project
Tại giao diện chính Click chuột phải vào Project vừa tạo Add New to Project Schematic (Add file PCB tiến hành tương tự) Ctrl + S để lưu + đặt tên 2 file vừa thêm
Hình 25.Add file Schematic và PCB vào Project
Giao diện có được sau khi hoàn thành bước 2:
Hình 26 File Schematic và PCB khi được add
Bước 3: Add thư viện linh kiện cho Altium Designer
Một thư viện linh kiện thường bao gồm 3 file chính sau:
Altium Schematic Library: Chứa sơ đồ nguyên lý của các linh kiện.
Altium PCB Library: Chứa Footprint và 3D của các linh kiện.
Altium Compiled Library: Là File gộp chung của 2 File trên. Để một Thư viện có thể sử dụng được hoàn chỉnh, ta cần Install:
Đồng thời 2 File Altium Schmatic Library và Altium PCB Library
Hoặc chỉ cần 1 File Altium Compiled Library.
Tại giao diện của phần mềm: Panels Chọn thẻ Components Click chọn biểu tượng File Based Libraries Preferences Chọn thẻ
Installed Install Tìm đến thư mục lưu trữ thư viện Click chọn thư viện Open
Hình 27 Add thêm thư viện để sử dụng
Các thư viện linh kiện được thêm vào đều được quản lý tại bảng bên dưới, ta có thể xoá, di chuyển lên xuống thư viện.
Hình 28 Bảng quản lý các thư viện
Bước 4: Thiết kế Schematic (mạch nguyên lý) của mạch ổn áp tuyến tính 5V trên Altium
Trước khi thiết kế mạch Schematic, ta cần Setup thông tin chuẩn cho Schematic về khổ giấy, các thông tin về tiêu đề, người thiết kế, số trang, ngày, giờ…
Chọn Panels Properties Template Chọn khổ giấy Thiết lập kích thước lưới.
Hình 29 Thay đổi kích thước khổ, kích thước đường lưới
Chọn thẻ Parameters để chỉnh một vài thông số như người vẽ, tiều đề…
Tiếp đến, ta xác định nguyên lý của mạch ổn áp tuyến tính 5V, sơ đồ nguyên lý mẫu như sau:
Hình 31 Mạch nguyên lý mạch ổn áp tuyến tính 5V
Sau khi đã xác định được mạch nguyên lý, ta tiến hành chọn các linh kiện có trong thư viện sao cho phù hợp với nguyên lý của mạch.
Tại giao diện chính của phần mềm: Panels Components Click vào biểu tượng mũi tên để chọn thư viện muốn sử dụng. Để lấy linh kiện, chỉ cần kéo linh kiện ra bản thiết kế.
Hình 32 Tìm linh kiện từ thư viện
Dưới đây là danh sách linh kiện cần dùng:
Hình 33 Linh kiện cần dùng
Các linh kiện sau khi được thêm:
Hình 34 Linh kiện Để xoay linh kiện, Ấn đúp chuột vào linh kiện cần xoay Bảng Properties sẽ hiện ra Rotation
Sắp xếp các linh kiện cho đúng vị trí
Hình 36 Sắp xếp linh kiện
Tiếp theo ta tiến hành kết nối các chân linh kiện theo thiết kế
Sử dụng Wire để kết nối các chân linh kiện: Click chuột phải Place
Hình 37 Nối chân linh kiện
Sử dụng Net Label để kết nối các chân linh kiện Các chân linh kiện được đặt tên giống nhau sẽ kết nối với nhau Click chuột phải Place Net Label.
Kết nối các chân linh kiện sử dụng Port Connection Click chuột phải
Place Power Port. Ở đây ta cần thêm GND vào chân linh kiện:
Chọn Properties…, ở khung Style, chọn Power Ground.
Hình 38 Thêm GND Đánh số linh kiện
Tools – Annotation – Annotate Schematics – Update Changes List – Accept Changes – Validate changes – Execute Changes
Hình 39 Đánh số linh kiện
Thay đổi thông số linh kiện, nháy đúp chuột trái vào linh kiện bảng
Properties sẽ xuất hiện, thay đổi trong khung Comment
Hình 40 Thay đổi thông số
Kết quả sau khi đánh số:
Hình 41 Mạch nguyên lý ổn áp 5V
Vẽ mạch in
Bước1: Cập nhật Netlist từ mạch nguyên lý sang mạch in
Từ cửa sổ nguyên lý, Design – Update Schematic Document Kiểm tra xác nhận lỗi nếu có: Validate Changes – Execute Changes – Close
Hình 42 Giao diện kiểm tra lỗi
Sắp xếp linh kiện về các vị trí hợp lý
Kéo thả linh kiện về các vị trí hợp lý.
Hình 43 Giao diện mạch in sau khi sắp xếp linh kiện
Hiển thị kết quả dưới dạng 3D Tại cửa sổ vẽ mạch in View – 3D Layout Model
Hình 44 Giao diện 3D mạch in chưa đi dây
Thiết lập các quy tắc thiết kế mạch in
Từ cửa sổ thiết kế mạch in Chọn Design – Rules
Hình 45 Giao diện thiết lập các quy tắc thiết kế mạch in cơ bản
Clearance: thiết lập khoảng cách nhỏ nhất là 6mil.
Width: Thiết lập kích thước các đường dây mạch có độ rộng từ 6 mil –
12 mil Đường nguồn có kích thước 15mil – 30 mil.
Design Rules – Routing – Width – Width – Min Width: 6mil – Preferred Width: 12mil – Max Width: 30mil – Apply.
Via: Thiết lập lỗ Via có đường kính trong là 0.4mm, đường kính ngoài là 0.8mm
Design Rules – Routing Via Styles – Routing Vias – Via Diametter: 0.8mm – Via Hole Size: 0.4mm – Apply. Đi dây mạch in:
Chọn lơp linh kiện cần đi dây Chọn Bottom Layer hoặc Top Layer Place – Track Di chuyển đến các Pin của linh kiện và kết nối đến khi hết các Connection thì dừng lại.
Hình 46 Giao diện mạch in sau khi đi dây
Cắt bo theo hình dạng yêu cầu Để có thể tạo hình dạng bo mạch bên ngoài, Altium hỗ trợ tính năng cắt bo theo đường bao ngoài mạch in.
Chọn lớp Keep Out Layer trên thanh công cụ nằm ngang phía dưới cửa sổ thiết kế mạch in.
Vẽ đường bao bo mạch theo hình dạng mong muốn:
Hình 47 Giao diện bo mạch sau khi thiết lập hình dạng
Cắt hình dạng bo mạch theo đường KeepOut
Chọn toàn bộ đường KeepOut Từ thanh công cụ trên cửa sổ màn hình thiết kế mạch in chọn Design – Board Shape – Define from selected objects.
Hình 48 Giao diện bo mạch sau khi được cắt
Hình 49 Giao diện 3D của bo mạch sau khi được cắt
