Thực hành với Circuit Maker

CircuitMaker là một chương trình cho phép người dùng nhanh chóng lắp ráp thử nghiệm và mô phỏng các mạch số cũng như các mạch tương tự ở mức logic. Đồng thời cũng hỗ trợ việc xuất ra file netlist đ

Thực hành với Circuit Maker Phần một: THỰC HÀNH VỚI CIRCUIT MAKER Bài 1: Giới thiệu chung CircuitMaker chương trình cho phép người dùng nhanh chóng lắp ráp thử nghiệm mô mạch số mạch tương tự mức logic Đồng thời hỗ trợ việc xuất file netlist để vẽ mạch in Tài liệu hướng dẫn sử dụng tập trung vào việc lắp ráp mô mạch số Môi trường CircuitMaker bao gồm Title Bar, Menu Bar, Toolbar, StatusBar, Panel, Schematic Window Analysis Window Ngoài thành phần tồn hầu hết ứng dụng đồ họa Title Bar, Menu Bar, Status Bar thành phần cịn lại có ý nghĩa sau: • Panel gồm ba tab Browse, Search, Digital dùng để tìm kiếm thiết bị phục vụ cho việc ráp mạch mô phỏng, thiết lập thông số cho mơ số, • Schematic Window cửa sổ soạn thảo, ta thực vẽ mạch, • Analysis Window cửa sổ hiển thị kết đo đạc áp, dịng, dạng sóng… Hai cửa sổ Schematic Analysis có khơng tùy theo ta thay đổi, cụ thể trình bày phần mô mạch số Các linh kiện sau đặt vị trí kết nối với dây nối Mạch sau nối dây cho phép mô phỏng, kiểm tra công cụ mô CircuitMaker 1.2 Quy trình sử dụng CircuitMaker Việc sử dụng CircuitMaker chia làm sáu bước sau: Chọn thiết bị cần thiết (điện trở, tụ, IC …) đưa lên vẽ, Sắp xếp thiết bị cho hợp lý, Thiết lập thông số thiết bị (độ trễ, nội dung ROM…), Xóa thêm thiết bị tùy theo yêu cầu, Nối dây, Mô kiểm tra mạch vẽ GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý Thực hành với Circuit Maker 1.3 Bắt đầu mô mạch số Để chọn chế độ mô mạch số ta làm sau: chọn menu Simulation|Digital Mode; chọn Simulation|Analog Mode chọn chế độ mô mạch tương tự Thực Simulation|Check Pin Connections để kiểm tra thiết bị có chân chưa nối dây hay không Thực Simulation|Check Wire Connections để kiểm tra có đường dây nối nối đầu hay không Các công cụ mô mạch số Đây công cụ phục vụ cho việc mô mạch số Những công cụ khác chọn chế độ mô tương tự Công cụ mô số GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý Thực hành với Circuit Maker Bài 2: Mạch đa hợp giải đa hợp 2.1 Mạch dồn kênh sang A, Bảng hoạt động Ngõ vào chọn Dữ liệu S1 S2 Y 0 I0 I1 I2 1 I3 Từ bảng hoạt động, dùng phương pháp rút gọn bìa Các-nơ ta có biểu thức đầu ra: _ _ _ _ Y = S1S2 + S1S2 + S1S2 + S1S2 B, Sơ đồ mạch V1 0V U1A U1B V2 0V U1C U1D Nhom thuc hanh lop 2DT-K7 U2A U3A U2B L1 U4A U2C U3B U2D 2.2 Mạch tách kênh sang GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý Thực hành với Circuit Maker A, Bảng hoạt động Ngõ vào chọn S A B ngõ 0 Y0 Y1 Y2 1 Y3 Từ bảng thật, dùng phương pháp rút gọn bìa Các-nơ ta có biểu thức đầu sau: Y0 = AB _ Y2 = AB _ Y1 = AB Y3 = AB B, Sơ đồ mạch V1 0V V2 0V U2A U2B U2C U2D L1 U1A L2 U1B L3 U1C L4 Nhom thuc hanh lop 2DT-K7 GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý U1D Thực hành với Circuit Maker Bài 3: Mạch so sánh Giả sử tín hiệu đưa A, có mức logic cao thấp (tín hiệu số bit) Tín hiệu đem so sánh B (tín hiệu cài đặt) Sẽ có trường hợp xảy cho ngõ : A > B A = B = A < B A = B = A = B A = = B hay A = = B Từ xây dựng bảng thật cho trường hợp ngõ từ tổ hợp trạng thái ngõ vào sau : Bảng hoạt động so sánh số bit Ngõ vào Ngõ so sánh A B A>B A=B A B ngõ cổng AND ngõ vàoĠ B Đây gọi mạch so sánh độ lớn bit Cấu trúc mạch sau : U2A L1 U1A V1 0V L2 U4A V2 5V L3 U1B U2B Bài 4: Mạch cộng đủ Giả sử mạch thực phép cộng lần đầu nên tổng S0 số nhớ C0, tiếp tục cộng lần trạng thái logic A B thay đổi S khơng tổng A B mà gồm C0 trước Khi ta có mạch cộng đủ: full adder (FA) GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý Thực hành với Circuit Maker A B Ci S (L1) C0 (L2) 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Rút gọn biểu thức ta _ _ S = C0 A (A A B) _ C = AB + (A A B) Cấu trúc mạch logic : L1 V1 0V V2 0V U1A U1B U4A V3 0V L2 U4B U2A Sơ đồ mạch cộng đủ GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý Thực hành với Circuit Maker Nhận thấy : FA thực bao gồm HA cổng OR ngõ cho số nhớ C Cả mạch HA FA làm phép cộng bit Bây số cộng có nhiều bit cách cộng tương tự : trước hết cộng bit LSB bit tổng (LSB) Số nhớ đưa tới để cộng chung với bit bit LSB bit tổng hàng phép cộng cuối bit MSB để bit tổng hàng đó, số nhớ trở thành bit LSB tổng V7 5V V6 0V V8 5V V5 0V V1 0V V3 5V U3C U1B U3B U4D U4C U2A U2B U4A U4B U3D U5B U5A U3A U5C L4 L3 V2 0V L2 U1A L1 Sơ đồ mạch cộng hai số ba bit GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý Thực hành với Circuit Maker Bài 5: Mạch hiển thị led đoạn A, Bảng hoạt động Đầu vào B C 0 0 1 1 1 1 0 0 A 0 0 0 0 1 D 1 1 a 0 1 0 b 0 0 0 0 Phân đoạn đầu c d e 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 f 1 1 1 0 g 1 0 0 0 Hiển Thị B, Sơ đồ mạch V1 0V V2 5V V3 5V U1 74LS47 A3 A2 A1 A0 g f e d c b a V+ DISP1 abcdefg test RBI RBO V4 5V GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý Thực hành với Orcad Phần hai: THỰC HÀNH VỚI ORCAD Bài 1: THIẾT KẾ MẠCH IN MẠCH ĐIỀU CHỈNH ĐỘ SÁNG CỦA ĐÈN Vẽ Schematic Orcad Capture 1.1 Khởi động chương trình Orcad Capture Nhấp chọn Start > Programs > OrCAD Release > Capture 1.2 Tạo New File → New → Project Khi tạo Project bắt buột phải ghi tên Project vào Name phải chọn thư mục để lưu Project Cịn muốn mở Project thiết kế rổi vào : File → Open → Project thấy hộp hội thoại xuất chọn file cần mở GVHD: Hồng Đình Chiến 10 Thực hành với Orcad 1.3 Lấy linh kiện Chọn File > New > Project Hộp thoại New Project xuất Tại khung Name nhập tên mạch vào, khung Location nhấp chuột vào nút Browse đẻ chọn đường dẫn cho mạch Chọn xong nhấp OK Trong mạch gồm có : CẦU DIODE, RẮC CẮM CHÂN, TỤ PHÂN CỰC, DIODE ZENER, ĐIỆN TRỞ,1 QUANG TRỞ, BIẾN TRỞ, TRANSISTOR, TRIAC, CHÂN MASS Để lấy linh kiện từ thư viện, nhấp chọn Place > Part… hay nhấn tổ hợp Phím Shift + P bàn phím Hộp thoại Place Part xuất hiện, tiến hành lấy linh kiện từ thư viện ra, nhấp chuột vào nút Add Library… GVHD: Hồng Đình Chiến 11 Thực hành với Orcad - Hộp thoại Browse File xuất hiện, khung Look in nhấp chuột vào mũi tên hướng xuống để chọn thư mục Library Orcad Tại khung bên nhấp chọn mục Discrete Chọn xong nhấp Open - Hộp thoại Place Part lại xuất hiện, khung Libraries thấy xuất mục DISCRETE, nhấp chọn mục Tại khung Part nhấp chuột vào cuộn bên phải, nhấp chọn tên R Chọn xong nhấp OK di chuyển trỏ hình làm việc nhấp chuột vị trí khác để chọn vị trí, số lượng linh kiện GVHD: Hồng Đình Chiến 12 Thực hành với Orcad - Tương tự, để lấy quang trở chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất hiện, nhấp chọn R2, chọn xong nhấp OK di chuyển trỏ hình làm việc để nhấp chọn vị trí quang trở - Để lấy biến trở chọn Place > Part… Hộp thoại Place part xuất hiện, nhấp chọn RESISTOR VAR 2, chọn xong nhấp OK di chuyển trỏ 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 di chuyển trỏ 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 di chuyển trỏ hình làm việc để nhấp chọn vị trí tụ - Hộp thoại Footprint for R2 xuất hiện, khung Libraries nhấp chọn mục JUMPER Tại khung Footprints nhấp chọn mục JUMPER200 để chọn chân mạch in cho quang trở Chọn xong nhấp Ok - Trong hộp thoại Link Footprint to Component có thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in Q3 có tên 2N3904 Vì nên cần tìm chân cho linh kiện cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component… - Hộp thoại Footprint for 2N3904 xuất hiện, khung Libraries nhấp chọn mục TO Tại khung Footprints nhấp chọn mục TO202AB để chọn chân mạch in cho Transistor Chọn xong nhấp Ok - Để lấy chân Mass cho mạch, nhấp chuột vào biểu tượng Place ground công cụ Hộp thoại Place Ground xuất hiện, khung Symbol nhấp chọn tên GND_POWER/CAPSYM Chọn xong nhấp OK di chuyển trỏ hình làm GVHD: Hồng Đình Chiến 13 Thực hành với Orcad việc nhấp chọn vị trí, số lượng chân Mass cần cho mạch 1.4 Kết nối linh kiện Sau tất linh kiện lấy hình làm việc, để hình dạng linh kiện không xuất trỏ chuột nữa, nhấp chuột vào biểu tượng Select công cụ Tất linh kiện lấy hình làm việc ta xếp linh kiện sau: Tiến hành nối chân linh kiện theo sơ đồ nguyên lý Nhấp chọn Place > Wire cơng cụ Con trỏ chuột thay đổi thành hình chữ thập, nhấp chuột chân linhkiện cần nối di chuyển trỏ đến chân linh kiện cần nối với nhấp chuột Cứ tiếp tục tất linh kiện nối theo sơ đồ ngun lý sau: GVHD: Hồng Đình Chiến 14 Thực hành với Orcad 1.5 Kiểm tra lỗi Để kiểm tra lỗi cho sơ đồ nguyên lý chuyển sang sơ đồ mạch in, nhấp chuột vào biểu tượng Minimize góc phải phía hình Màn sau xuất hiện, khung bên trái nhấp chọn trang PAGE1 Sau nhấp chuột vào biểu tượng Design rules check 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 nghĩa mạch khơng có lỗi Tiếp tục tạo tập tin có mnl để thiết kế mạch in Nhấp chuột vào biểu tượng Create netlist công cụ GVHD: Hồng Đình Chiến 15 Thực hành với Orcad Hộp thoại Create netlist xuất hiện, nhấp chuột vào Layout, khung Netlist File nhấp chuột vào nút Browse để chọn đường dẫn cho tập tin gửi vào Chọn xong nhấp OK 2.Vẽ mạch in Orcad Layout 2.1 Khởi động chương trình: Ta chuyển sang chế độ thiết kế mạch in cách chọn Start > Programs > OrCAD Release > Layuot Plus 2.2 Tạo Project Màn hình thiết kế mạch in xuất hiện, nhấp chuột vào File > New để mở File Hộp thoại Load Template File xuất hiện, nhấp chuột vào nút Open Hộp thoại Load Netlist Source xuất hiện, nhấp chọn tên mạch cần thiết kế mạch in Chọn xong nhấp Open Hộp thoại Save File As xuất hiện, khung File name, nhập tên cần đặt cho mạch in (tùy chọn) Nhập xong nhấp chuột vào nút Save 2.3 Liên kết đến footprint Sau thời gian chờ đợi, hộp thoại sau xuất Trong hộp thoại Link Footprint to Component có thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in R7 có tên RESISTOR_VAR_2 Vì nên tìm chân cho linh kiện cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component… GVHD: Hồng Đình Chiến 16 Thực hành với Orcad Hộp thoại Footprint for RESISTOR_VAR_2 xuất hiện, khung Libraries nhấp chọn mục JUMPER Tại khung Footprints nhấp chọn mục JUMPER 300 để chọn chân mạch in cho biến trở Chọn xong nhấp Ok Hộp thoại Link Footprint to Component xuất với thông báo tìm thấy chân mạch in Q1 có tên T2323 Vì thế, cần tìm chân cho linh kiện cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component… GVHD: Hồng Đình Chiến 17 Thực hành với Orcad Hộp thoại Footprint for T2323 xuất hiện, khung Libraries nhấp chọn mục TO Tại khung Footprints nhấp chọn mục TO126 để chọn chân mạch in cho IC Chọn xong nhấp Ok Hộp thoại Link Footprint to Component lại xuất hiện, ta thấy thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in D2 có tên DIODE_ZENER Vì nên ta tìm chân cho linh kiện cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component… Hộp thoại Footprint for DIODE_ZENER xuất hiện, 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 thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in C1 có tên CAPACITOR_POL Vì nên phải tìm chân cho linh kiện cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component… Hộp thoại Footprint for CAPACITOR_POL xuất hiện, 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 thông báo khơng thể tìm thấy chân mạch in D1 có tên RB152 Vì nên tìm chân cho linh kiện cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component… Hộp thoại Footprint for RB152 xuất hiện, khung Libraries nhấp chọn mục BCON100T Tại khung Footprints nhấp chọn mục 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 thông báo tìm thấy chân mạch in R8 có tên R2 Vì nên phải tìm chân cho linh kiện cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component… Hộp thoại Footprint for R2 xuất hiện, khung Libraries nhấp chọn mục JUMPER Tại khung Footprints nhấp chọn mục JUMPER200 để chọn chân mạch in cho quang trở Chọn xong nhấp Ok GVHD: Hồng Đình Chiến 18 Thực hành với Orcad Trong hộp thoại Link Footprint to Component có thơng báo khơng thể tìm thấy chân mạch in Q3 có tên 2N3904 Vì nên cần tìm chân cho linh kiện cách nhấp chuột vào nút Link existing footprint to component… Hộp thoại Footprint for 2N3904 xuất hiện, 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 chọn chân cho linh kiện, linh kiện sơ đồ mạch in sau: 2.4 Sắp xếp linh kiện, chọn số lớp vẽ mạch in Tiến hành xếp linh kiện Để khơng bị giới hạn khung mạch in có sẵn, nhấp chuột vào biểu tượng Reconnect Mode công cụ Tiếp tục nhấp chuột vào biểu tượng linh kiện rê chuột đến vị trí cần đặt linh kiện nhấp chuột Muốn quay linh kiện góc 90o nhấp chọn biểu tượng linh kiện nhấp phải chuột, cửa sổ xuất hiện, nhấp chuột vào Rotate hay nhấn phím R bàn phím Sau xếp xong ta có linh kiện xếp mạch sau: Để vẽ khung giới hạn cho mạch in, nhấp chuột vào biểu tượng Obstacle Tool cơng cụ GVHD: Hồng Đình Chiến 19 Thực hành với Orcad Con trỏ chuột thay đổi hình dạng, nhấp chuột điểm cần đặt cho khung giới hạn, di chuyển trỏ đến điểm cần đặt khác nhấp chuột Cứ tiếp tục khung mạch in hoàn chỉnh sau: Sau khung giới hạn mạch in hồn thành, để khỏi lệnh này, nhấp phải chuột, cửa sổ xuất hiện, nhấp chuột vào End Command Để chọn lớp cho chương trình chạy mạch in, nhấp chuột vào biểu tượng hình carơ (View Spreadsheet) công cụ Một cửa sổ xuất hiện, nhấp chọn Strategy… > Route Layer Hộp thoại Route Layer xuất hiện, nhấp chọn tất ô cột Enable, dòng BOTTOM, INNER1, INNER2 Chọn xong nhấp phải chuột, cửa sổ xuất hiện, nhấp chọn Properties Hộp thoại Edit Layer Strategy xuất hiện, nhấp bỏ mục Routing Enabled Xong nhấp OK Hộp thoại Route Layer xuất hiện, nhấp chuột vào biểu tượng Close góc phải phía hộp thoại Ta cho chương trình tự động chạy mạch in cách chọn Auto > Autoroute > Board Sau lúc chờ chương trình chạy mạch in, thơng báo sau xuất hiện, nhấp OK để thấy sơ đồ mạch in GVHD: Hồng Đình Chiến 20 .. .Thực hành với Circuit Maker 1.3 Bắt đầu mô mạch số Để chọn chế độ mô mạch số ta làm sau: chọn menu Simulation|Digital Mode; chọn Simulation|Analog Mode chọn chế độ mô mạch tương tự Thực. .. V2 0V U1A U1B U4A V3 0V L2 U4B U2A Sơ đồ mạch cộng đủ GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý Thực hành với Circuit Maker Nhận thấy : FA thực bao gồm HA cổng OR ngõ cho số nhớ C Cả mạch HA FA làm phép cộng bit Bây... A0 g f e d c b a V+ DISP1 abcdefg test RBI RBO V4 5V GVHD: Vũ Thị Ngọc Quý Thực hành với Orcad Phần hai: THỰC HÀNH VỚI ORCAD Bài 1: THIẾT KẾ MẠCH IN MẠCH ĐIỀU CHỈNH ĐỘ SÁNG CỦA ĐÈN Vẽ Schematic