báo cáo thực tập cơ bản thiết kế mạch điện tử sử dụng phần mềm proteus và altium

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

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG



BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN

Thiết kế mạch điện tử sử dụng phần mềm Proteus và Altium

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh PhúcMSSV: 20203823

Lớp: CTTT Điện tử - Viễn thông K65

Giảng viên hướng dẫn: ThS Đặng Khánh HoàHà Nội, tháng 11 - 2021

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại âm tần 5

Hình 2 Giao diện đặt tên và chọn thư mục lưu trữ 5

Hình 3 Giao diện chính của khổ mạch nguyên lý Schematic 6

Hình 4 Chọn transitor từ thư viện 6

Hình 10 Đi dây cho linh kiện 9

Hình 11 Giao diện khi chỉnh sửa 10

Hình 20 Đi dây cho linh kiện 14

Hình 21 Giao diện khi chỉnh sửa 15

Hình 22 Mạch hoàn chỉnh 15

Hình 23 Mô phỏng mạch số 16

Hình 24 Tạo một Project mới 17

Hình 25.Add file Schematic và PCB vào Project 17

Hình 26 File Schematic và PCB khi được add 18

Hình 27 Add thêm thư viện để sử dụng 18

Hình 28 Bảng quản lý các thư viện 19

Hình 29 Thay đổi kích thước khổ, kích thước đường lưới 19

Hình 30 Thay đổi Title 20

Hình 40 Thay đổi thông số 25

Hình 41 Mạch nguyên lý ổn áp 5V 25

Hình 42 Giao diện kiểm tra lỗi 26

Hình 43 Giao diện mạch in sau khi sắp xếp linh kiện 26

Hình 44 Giao diện 3D mạch in chưa đi dây 27

Hình 45 Giao diện thiết lập các quy tắc thiết kế mạch in cơ bản 27

Hình 46 Giao diện mạch in sau khi đi dây 28

Hình 47 Giao diện bo mạch sau khi thiết lập hình dạng 29

Hình 48 Giao diện bo mạch sau khi được cắt 29

Hình 49 Giao diện 3D của bo mạch sau khi được cắt 30

-4

I.Mô phỏng mạch điện tử trên Proteus1 Tổng quan

Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hầu hết các linh kiện điện tửthông 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.

2 Các bước tiến hành:

2.1 Mạch khuếch đại âm tần:

Hình 1 Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại âm tầnBước 1: Mở phần mềm Proteus Tạo Project mới File – New Project

Hình 2 Giao diện đặt tên và chọn thư mục lưu trữ

5

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 Tụ điện:

6

Hình 7 Chọn biến trở

 Lựa chọn Speaker:

Hình 8 Chọn Speaker

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:

8

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.

9

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:

Hình 12 Mạch hoàn chỉnh

10

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

2.2 Mạch đếm số:

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 LED 7 thanh:  Category: Optoelectronics

11

 Sub-category: 7-Segment Displays Manufacturer: (All Manufacturer) Chọn 7-SEG-COM-ANODE

Hình 15 Chọn LED

 Lựa chọn các IC: 74LS00, 74LS47, 74LS90 Category: TTL74LS series

 Sub-category: Counters, Decoders, Gates & Inverters Manufacturer: (All Manufacturer)

Hình 16 Chọn IC

 Lựa chọn tụ điện:

12

Hình 17 Chọn tụ điện

 Lựa chọn điện trở:

Hình 18 Chọn điện trở

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:

13

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.

14

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:

Hình 22 Mạch hoàn chỉnh

15

Bước 4: Tiến hành chạy mô phỏng:

Để chạy mô phỏng, chọn Debug – Run Simulation (F12) Kết quả thu về như sau:

Phần mềm dễ tiếp cận đối với sinh viên, giúp sinh viên có cái nhìn tổng quanvề quy trình thiết kế một mạch PCB.

Trong bài báo cáo này, em sẽ trình bày cách thiết kế mạch ổn áp tuyến tính 5V dùng IC LM7805.

16

2 Các bước tiến hành:2.1 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

17

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 DesignerMột 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

18

Các thư viện linh kiện được thêm vào đều được quản lý tại bảng bên dưới, tacó 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 5Vtrên 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

19

Chọn thẻ Parameters để chỉnh một vài thông số như người vẽ, tiều đề…

Hình 30 Thay đổi Title

Tiếp đến, ta xác định nguyên lý của mạch ổn áp tuyến tính 5V, sơ đồ nguyên lý mẫu như sau:

20

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:

21

Hình 34 Linh kiện

Để xoay linh kiện, Ấn đúp chuột vào linh kiện cần xoay Bảng  Properties

sẽ hiện ra Rotation

Hình 35 Xoay linh kiện

Sắp xếp các linh kiện cho đúng vị trí

22

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

 Wire.

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

23

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.

Thay đổi thông số linh kiện, nháy đúp chuột trái vào linh kiện bảng

Properties sẽ xuất hiện, thay đổi trong khung Comment

24

Hình 40 Thay đổi thông số

Kết quả sau khi đánh số:

Hình 41 Mạch nguyên lý ổn áp 5V

2.2 Vẽ mạch in

Bước1: Cập nhật Netlist từ mạch nguyên lý sang mạch inTừ cửa sổ nguyên lý, Design – Update Schematic DocumentKiểm tra xác nhận lỗi nếu có: Validate Changes – Execute Changes – Close

25

Hình 42 Giao diện kiểm tra lỗi

Sắp xếp linh kiện về các vị trí hợp lýKéo 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

26

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.

27

 Via: Thiết lập lỗ Via có đường kính trong là 0.4mm, đường kính ngoàilà 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: Place – KeepOut – Track.

28

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

29

Hình 49 Giao diện 3D của bo mạch sau khi được cắt

III Kết luận

Thông qua việc vẽ và thiết kế mạch nguyên lý, mạch in, em đã nắm bắt được một cách cơ bản các bước, cách cách, trình tự thực hiện để tạo ra một mạch in hoàn chỉnh Từ đó, em tiếp tục hoàn thiện kĩ năng để vẽ được mạch in tốt nhất, đồng thời phù hợp nhất bằng phần mềm Proteus và Altium.

30