Bài giảng thiết kế mạch điện tử sử dụng phần mềm orcad

Hộp thoại Browse File xuất hiện, tại khung Look in nhấp chuột vào mũi tên hướng xuống để chọn thư mục Library trong Orcad.. Để lấy biến trở chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất h

LỜI GIỚI THIỆU

Với mục đích trang bị cho các em học sinh, sinh viên các kiến thức về cách thiết kế và chế tạo một mạch điện tử sử dụng phần mềm ORCAD

ORCAD là một công cụ thiết kế mạch điện tử đơn giản và phổ biến Cũng có rất nhiều phần mềm thiết kế mạch điện tử khác, tuy nhiên, Tôi chọn sử dụng phần mềm này, vì bộ công cụ này được đánh giá là khá mạnh Nhược điểm lớn nhất là phần mềm ORCAD không cung cấp miễn phí, nhược điểm thứ hai là bộ phần mềm ORCAD hỗ trợ quá nhiều, vì vậy nó khá nặng Tuy vậy, các thư viện linh kiện của ORCAD có thể coi là mạnh nhất cho đến nay, và hầu hết các nhà sản xuất linh kiện điện tử đều cung cấp các add-in thư viện linh kiện cho ORCAD Đã có rất nhiều sách hướng dẫn sử dụng ORCAD bằng hình, tuy nhiên giá sách khá cao (khoảng 40.000 đồng/cuốn), và thực chất ORCAD không có gì là phức tạp, vì vậy, tôi muốn thực hiện tài liệu hướng dẫn này một cách đơn giản, để cung cấp miễn phí cho sinh viên Thành thực mà nói, các sách dù có hướng dẫn tỉ mỉ tới đâu, thì cũng không thể giúp các bạn sinh viên nắm bắt toàn bộ các chức năng của ORCAD, mà chủ yếu, các bạn thực hành nhiều, mày mò nhiều, và hỏi han nhiều, các bạn sẽ tìm hiểu và nắm bắt về ORCAD rất dễ dàng Hiện nay đã có bản Orcad 10.5 nhưng bản Orcad này không thông dụng

và rất nặng khi cài vào máy, bạn chỉ cần Orcad 9.0 hoặc 9.2 là đủ Nó vừa thông dụng, vừa đầy đủ

Trong tài liệu hướng dẫn này, Tôi sẽ đi từng bước đơn giản, để các bạn có thể thực hiện một mạch nguyên lý bằng ORCAD, sau đó hướng dẫn các bạn từng bước để xuất ra thành mạch in, chạy mạch in, điều chỉnh mạch in, cuối cùng là việc làm một mạch in điện tử tại nhà như thế nào Thông qua một ví dụ thiết kế, chế tạo mạch in

mạch “Điều chỉnh độ sáng đèn”

Để thiết kế được một mạch để ứng dụng vào một mục đích nào đó

Các bạn phải trải qua một số bước sau:

Các bạn chọn Standalone Licensing rồi NEXT, NEXT tiếp cho đến khi xuất hiện

Các bạn nhớ gõ Keys Code là: a, b, e, f, g, h, I, j, k nhé Chú ý mỗi số trên một dòng như trên hình vẽ trên rồi NEXT rồi bạn cứ chọn NEXT tiếp sẽ thành công

Sau khi cài xong, bạn nhớ copy các file trong thư mục Crack vào C:\Program Files\Orcad Rồi chạy file PDXOrCAD.exe

Tôi xin giới thiệu với các bạn một số phím tắt trong sử dụng Orcad (để tiết kiệm thời gian!)

Để tạo một Project mới để vẽ bạn làm như sau:

Chọn menu File → New → Project Khi tạo một Project mới chúng ta bắt buột phải ghi tên của Project vào trong Name và phải chọn thư mục để lưu Project đĩ Cịn nếu muốn mở một Project đã thiết kế rồi chúng ta vào : File → Open → Project chúng ta sẽ thấy một hộp hội thoại xuất hiện để cho chúng ta chọn file cần mở

Để dễ hiểu, chúng ta cùng đi vào các bước thiết kế một mạch điện cụ thể

B Thiết kế mạch nguyên lý, mạch in mạch điều chỉnh độ sáng đèn

1 Thiết kế mạch nguyên lý

Trong bài tập này bạn sẽ được hướng dẫn thiết kế mạch in cho mạch điều chỉnh độ sáng đèn có sơ đồ nguyên lý như sau :

Để khởi động chương trình vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện trong Orcad, nhấp chọn

Start > Programs > OrCAD Release 9 > Capture

Màn hình OrCAD Capture xuất hiện

Trong mạch này gồm có : 1 CẦU DIODE, 3 RẮC CẮM 2 CHÂN, 1 TỤ PHÂN CỰC, 1 DIODE ZENER, 6 ĐIỆN TRỞ,1 QUANG TRỞ, 1 BIẾN TRỞ, 4 TRANSISTOR, 1 TRIAC, 2 CHÂN MASS

Để lấy linh kiện ra từ thư viện, nhấp chọn Place > Part… hay nhấn tổ hợp phím Shift + P trên bàn phím

Hộp thoại Place Part xuất hiện, tiến hành lấy những linh kiện từ trong thư viện ra, nhấp chuột vào nút Add Library…

Hộp thoại Browse File xuất hiện, tại khung Look in nhấp chuột vào mũi tên hướng xuống để chọn thư mục Library trong Orcad Tại khung bên dưới nhấp chọn mục Discrete Chọn xong nhấp Open

Hộp thoại Place Part lại xuất hiện, tại khung Libraries thấy xuất hiện mục DISCRETE, nhấp chọn mục này Tại khung Part nhấp chuột vào thanh cuộn bên phải, nhấp chọn tên R Chọn xong nhấp OK di chuyển con trỏ ra màn hình làm

việc và nhấp chuột tại những vị trí khác nhau để chọn vị trí, số lượng linh kiện

Để lấy biến trở chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất hiện, nhấp chọn RESISTOR VAR 2, chọn xong nhấp OK và di chuyển con trỏ ra màn hình

làm việc để nhấp chọn vị trí linh kiện

Để lấy cầu diode chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất hiện, nhấp chọn RB152, chọn xong nhấp OK và di chuyển con trỏ ra màn hình làm việc để nhấp

chọn vị trí cầu diode

Để lấy tụ phân cực, chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất hiện, nhấp chọn CAPACITOR POL, chọn xong nhấp OK và di chuyển con trỏ ra màn

hình làm việc để nhấp chọn vị trí tụ

Muốn lấy diode zener, chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất hiện, nhấp chọn DIODE ZENER, chọn xong nhấp OK và di chuyển con trỏ ra màn hình

làm việc để nhấp chọn vị trí zener

Để lấy TRIAC, chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất hiện, nhấp chọn T2323, chọn xong nhấp OK và di chuyển con trỏ ra màn hình làm việc để nhấp chọn vị trí triac

Để lấy các chân cắm, chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất hiện, nhấp chọn Add Library…

Hộp thoại Browse File xuất hiện, nhấp chuột vào thanh cuốn bên dưới để tìm và chọn mục Connector Chọn xong nhấp OK

Hộp thoại Place Part xuất hiện, tại khung Libraries nhấp chọn mục CONNECTOR Tại khung Part nhấp chọn chân cắm cần, ở đây ta nhấp chuột vào tên CON2 Chọn xong nhấp OK và di chuyển con trỏ ra màn hình làm việc rồi nhấp chọn vị trí, số lượng chân cắm

Để lấy các Transistor, chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất hiện, nhấp chọn Add Library…

Hộp thoại Browse File xuất hiện, nhấp chuột vào thanh cuốn bên dưới để tìm và chọn mục Transistor Chọn xong nhấp OK

Hộp thoại Place Part xuất hiện, tại khung Libraries nhấp chọn mục TRANSISTOR Tại khung Part nhấp chọn loại Transistor ta cần, ở đây ta nhấp chuột vào tên 2N3904 Chọn xong nhấp OK và di chuyển con trỏ ra màn hình làm việc rồi nhấp chọn vị trí, số lượng transistor

Để lấy chân Mass cho mạch, hãy nhấp chuột vào biểu tượng Place ground trên thanh công cụ Hộp thoại Place Ground xuất hiện, tại khung Symbol nhấp chọn tên GND_POWER/CAPSYM Chọn xong nhấp OK và di chuyển con trỏ ra màn hình làm việc rồi nhấp chọn vị trí, số lượng chân Mass cần cho mạch

Tất cả các linh kiện đã lấy ra màn hình làm việc như sau:

Tiếp tục tiến hành sắp xếp linh kiện Muốn di chuyển linh kiện, chỉ việc nhấp chuột vào biểu tượng linh kiện và rê chuột Muốn quay linh kiện đối xứng qua trục đứng, chỉ việc nhấp chọn linh kiện rồi nhấp phải chuột Một cửa sổ xuất

hiện, nhấp chuột vào Mirror Horizontally hay nhấn phím H trên bàn phím Muốn

quay linh kiện một góc 90o, chỉ việc nhấp chọn linh kiện rồi nhấp phải chuột, một

cửa sổ xuất hiện, nhấp chuột vào Rotate hay nhấn phím R trên bàn phím Muốn

quay linh kiện đối xứng qua trục nằm ngang, nhấp chọn linh kiện rồi nhấp phải

chuột Một cửa sổ xuất hiện, nhấp chuột vào Mirror Vertically hay nhấn phím V

trên bàn phím

Trong khi di chuyển, có khi hai chân linh kiện chạm nhau Hộp thoại

OrCAD Capture xuất hiện rằng nếu bạn muốn nối hai chân linh kiện này với nhau thì bạn nhấp chuột vào nút OK Nếu bạn không muốn nối thì bạn cũng nhấp chuột vào nút OK rồi nhấp chuột vào biểu tượng Undo trên thanh công cụ để di chuyển lại

Khi di chuyển các linh kiện theo sơ đồ nguyên lý, các linh kiện được sắp

xếp như sau:

Tiến hành nối chân các linh kiện theo sơ đồ nguyên lý Nhấp chọn Place > Wire trên thanh công cụ Con trỏ chuột thay đổi thành hình chữ thập, nhấp chuột

tại chân linh kiện cần nối rồi di chuyển con trỏ đến chân linh kiện cần nối với nó và nhấp chuột

Cứ thế tiếp tục cho đến khi tất cả các linh kiện được nối theo sơ đồ nguyên lý sau:

Để thay đổi giá trị linh kiện, nhấp đúp chuột vào giá trị linh kiện Hộp thoại

Display Properties xuất hiện, tại khung Value, nhập giá trị cần đặt cho linh kiện Nhập giá trị xong nhấp OK

Sau khi thay đổi giá trị linh kiện xong ta có sơ đồ nguyên lý hoàn chỉnh như sau:

2 Chuyển sang mạch in

Để kiểm tra lỗi cho sơ đồ nguyên lý và chuyển sang sơ đồ mạch in, nhấp

chuột vào biểu tượng Minimize ở góc phải phía trên màn hình

Màn hình như sau xuất hiện, tại khung bên trái nhấp chọn trang PAGE1 Sau đó nhấp chuột vào biểu tượng Design rules check trên thanh công cụ để kiểm

tra lỗi

Hộp thoại Design Rules Check xuất hiện, nhấp chuột vào nút OK để tiến

hành kiểm tra Nếu không thấy thông báo gì nghĩa là mạch không có lỗi

Tiếp tục tạo tập tin có đuôi mnl để thiết kế mạch in Nhấp chuột vào biểu tượng Create netlist trên thanh công cụ

Hộp thoại Create netlist xuất hiện, nhấp chuột vào Layout, tại khung Netlist File có thể nhấp chuột vào nút Browse để chọn đường dẫn cho tập tin được gửi vào Chọn xong nhấp OK, (khuyên không nên nhấp chuột vào nut Browse để

thay đổi đường dẫn)

Hộp thoại OrCAD Capture xuất hiện, ta nhấp chuột vào nút OK để tiếp

tục

Ta chuyển sang chế độ thiết kế mạch in bằng cách chọn Start > Programs

> OrCAD Release 9 > Layuot Plus

Màn hình thiết kế mạch in xuất hiện, nhấp chuột vào File > New để mở một File mới

Hộp thoại Load Template File xuất hiện, nhấp chuột vào nút Open

Hộp thoại Save File As xuất hiện, tại khung File name, nhập tên cần đặt cho mạch in (tùy chọn) Nhập xong nhấp chuột vào nút Save

Sau một thời gian chờ đợi, hộp thoại như sau xuất hiện Trong hộp thoại

Link Footprint to Component có thông báo là không thể tìm thấy chân mạch in của R7 có tên là RESISTOR_VAR_2 Vì thế nên tìm chân cho linh kiện này bằng cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component…

Hộp thoại Footprint for RESISTOR_VAR_2 xuất hiện, tại khung Libraries nhấp chọn mục JUMPER Tại khung Footprints nhấp chọn mục JUMPER 300 để chọn chân mạch in cho biến trở này Chọn xong nhấp Ok

Hộp thoại Link Footprint to Component xuất hiện với thông báo là không thể tìm thấy chân mạch in của Q1 có tên là T2323 Vì thế, cần tìm chân cho linh kiện này bằng cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component…

Hộp thoại Footprint for T2323 xuất hiện, tại khung Libraries nhấp chọn mục TO Tại khung Footprints nhấp chọn mục TO126 để chọn chân mạch in cho

Hộp thoại Link Footprint to Component lại xuất hiện, ta thấy thông báo là không thể tìm thấy chân mạch in của D2 có tên là DIODE_ZENER Vì thế nên ta tìm chân cho linh kiện này bằng cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint

to component…

Hộp thoại Footprint for DIODE_ZENER xuất hiện, tại khung Libraries nhấp chọn mục JUMPER Tại khung Footprints nhấp chọn mục JUMPER100 để chọn chân mạch in cho ZENER Chọn xong nhấp Ok

Hộp thoại Link Footprint to Component tiếp tục xuất hiện thông báo là không thể tìm thấy chân mạch in của C1 có tên là CAPACITOR_POL Vì thế nên phải tìm chân cho linh kiện này bằng cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component…

Hộp thoại Footprint for CAPACITOR_POL xuất hiện, tại khung Libraries nhấp chọn mục JUMPER Tại khung Footprints nhấp chọn mục JUMPER200 để chọn chân mạch in cho TỤ Chọn xong nhấp Ok

Hộp thoại Link Footprint to Component xuất hiện thông báo là không thể tìm thấy chân mạch in của D1 có tên là RB152 Vì thế nên tìm chân cho linh kiện này bằng cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component…

Hộp thoại Footprint for RB152 xuất hiện, tại khung Libraries nhấp chọn

BCON100T/VH/TM1SQ/W.100/4 để chọn chân mạch in cho cầu diode Chọn xong nhấp Ok

Hộp thoại Link Footprint to Component lại xuất hiện thông báo không thể tìm thấy chân mạch in của R8 có tên là R2 Vì thế nên phải tìm chân cho linh kiện này bằng cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component…

Hộp thoại Footprint for R2 xuất hiện, tại khung Libraries nhấp chọn mục JUMPER Tại khung Footprints nhấp chọn mục JUMPER200 để chọn chân

Trong hộp thoại Link Footprint to Component có thông báo là không thể tìm thấy chân mạch in của Q3 có tên là 2N3904 Vì thế nên cần tìm chân cho linh kiện này bằng cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component…

Hộp thoại Footprint for 2N3904 xuất hiện, tại khung Libraries nhấp chọn mục TO Tại khung Footprints nhấp chọn mục TO202AB để chọn chân mạch in cho Transistor Chọn xong nhấp Ok

Sau khi chọn chân cho các linh kiện, các linh kiện trong sơ đồ mạch in như sau:

Tiến hành sắp xếp các linh kiện Để không bị giới hạn bởi khung mạch in có

sẵn, nhấp chuột vào biểu tượng Reconnect Mode trên thanh công cụ

linh kiện rồi nhấp phải chuột, một cửa sổ xuất hiện, nhấp chuột vào Rotate hay nhấn phím R trên bàn phím

Sau khi sắp xếp xong ta có các linh kiện được sắp xếp trong mạch như sau:

Để vẽ khung giới hạn cho mạch in, nhấp chuột vào biểu tượng Obstacle Tool trên thanh công cụ

Con trỏ chuột thay đổi hình dạng, nhấp chuột tại một điểm cần đặt cho khung giới hạn, di chuyển con trỏ đến điểm cần đặt khác và nhấp chuột Cứ thế tiếp tục cho đến khi khung mạch in hoàn chỉnh như sau:

Sau khi khung giới hạn mạch in hoàn thành, để thoát khỏi lệnh này, hãy

nhấp phải chuột, một cửa sổ xuất hiện, nhấp chuột vào End Command

Để chọn lớp cho chương trình chạy mạch in, nhấp chuột vào biểu tượng hình

carô (View Spreadsheet) trên thanh công cụ Một cửa sổ xuất hiện, nhấp chọn Strategy… > Route Layer

Hộp thoại Route Layer xuất hiện, nhấp chọn tại tất cả các ô trong cột Enable, dòng BOTTOM, INNER1, INNER2 Chọn xong nhấp phải chuột, một cửa sổ xuất hiện, nhấp chọn Properties

Để đỡ khĩ nhìn thì bạn nên ẩn Layer 23 AST đi bằng cách: Ấn Shift +3→ -, thế

là Layer này sẽ ẩn đi, và trơng màn hình đỡ rối hơn nhiều Khi đặt linh kiện, khơng

Trong khi sắp xếp linh kiện có thể bạn muốn có các ô mạng lưới để dễ xác định

vị trí Chọn Option -> System setting -> Visible Grid =2, RoutingGrid = 10,Via Grid

=0 Kết quả sẽ được

Trước khi routing, các bạn nên chỉnh một số thông số: Như độ rộng của đường mạch, khoảng cách giữa các đường mạch Muốn thay đổi các thông số này các bạn làm như sau Vào View Spreadsheet\Nets\Bôi đen tất cả\

Tôi sẽ giải thích thêm cho các bạn dễ hiểu: Min Width, Conn Width, Max Width là độ rộng của Net mạch in Các bạn không nên để 3 cái này có cùng giá trị vì như thế nó sẽ bị cứng nhắc trong cách đi mạch Máy sẽ tự động chỉnh độ rộng của Net, khi ít đất thì nó chọn Min, khi nhiều đất nó chọn Max Như thế linh hoạt hơn Về vấn đề routing: Tôi khuyên các bạn nên đi bằng tay, chứ đừng để auto Vì khi để auto, máy chạy không thông minh lắm nên có thể tạo ra những đường mạch hết sức loằn ngoằn, tôi thì thường kết hợp cả đi mạch bằng tay và đi mạch bằng auto Khi đi mạch bằng auto, nếu thấy đoạn này loằn ngoằn thì bạn đi bằng tay, nguyên tắc chỉ đơn giản vậy thôi Chạy một hồi thì các bạn sẽ có kết quả như thế này Dùng công cụ Obstacle Tool để vẽ đường bao quanh

Để đổ đồng thì bạn làm như sau:

->hiện ra hộp thoại Edit Obstacle.Trong phần Obstacle type chọn Copper pour Trong ô Net attackment là phần mà bạn muốn liên kết (VD Ground or Power)->OK.( Bạn làm bước này nếu muốn phần đổ đồng dính vào một chân nào đó trong linh kiện)

Trong ví dụ này tôi chỉ đổ đồng:

Khi đổ đồng, có những chỗ bạn không vừa lòng như trên hình vẽ Bạn tiến hành các bước như sau để loại bỏ các phần đó đi:

Chọn Obstacle Tool Phải chuột vào màn hình chọn New Ctrl + E.( Chọn các thông số như hình dưới) Chọn Anti – Copper

Vẽ một khung hình chữ nhật xung quanh các vùng muốn bỏ đồng Sau khi chọn sau các vùng muốn bỏ đồng, các bạn chọn toàn bộ phần đổ đồng, →Ctrl + E, →Kích vào nút chọn : Do not Fill Beyond Obstacle edge Thế là OK

Trong đó:

Anti-copper: tức là kô có copper khu vực bạn muốn đặt nó Copper pour và copper area sẽ tạo ra một khu vục đồng ngay vùng bạn muốn Để thêm tí màu mè, như muốn tên mình ở trong bản mạch chẳng hạn Bạn chọn Text, kích phải chuột chọn New, viết tên vào, rồi tiến hành lại bước đổ đồng.( Nếu in bằng máy thì ổn rồi, còn nếu làm mạch bằng tay, dùng bàn là ủi thì cái Text này bạn phải viết Mirror lại, thì khi ủi xong sẽ không bị ngược.)