Giải tích mạch trên máy tính

Nội dung: Giải tích mạch: (Mạch điện 1,2; Điện tử cơ bản 1,2; Kỹ thuật số; Vi xử lý 1) ‡ Tương tự, số, Số + điều khiển bằng chương trình (VXL). Trên máy tính: Phần mềm có sẵn. ‡ Phần mềm: 1. ORCAD – PSPICE (9.2) 2. PROTEUS – ISIS (7.0 > ; 7.4 SP3) 3. MULTISIM (Electronic Workbench 5.12) – 8 ‡ 1,2,3 ‡ Tương tự (1), số (2) ‡ 2 ‡ Vi xử lý, vi điều khiển Thi (1,2) · VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ (Sơ đồ nguyên có sẵn trên giấy do ta thiết kế sơ bộ). · PHÂN TÍCH MẠCH ‡ Quan sát được kết quả ‡ Hiệu chỉnh thiết kế theo yêu cầu.

GIẢI TÍCH MẠCH TRÊN MÁY TÍNH GV: Trương Ngọc nh anhtnspkt@gmail.com Thi: Thi giấy Thời gian: 60ph Trình bày thao tác thực máy * Nội dung: - Giải tích mạch: (Mạch ñiện 1,2; Điện tử 1,2; Kỹ thuật số; Vi xử lý 1) Tương tự, số, Số + ñiều khiển chương trình (VXL) - Trên máy tính: Phần mềm có sẵn Phần mềm: ORCAD – PSPICE (9.2) PROTEUS – ISIS (7.0 > ; SP3) MULTISIM (Electronic Workbench 5.12) – 1,2,3 Tương tự (1), số (2) Vi xử lý, vi ñiều khiển Thi (1,2) • VẼ SƠ NGUYÊN LÝ (Sơ ñồ nguyên có s n giấy ta thiết kế sơ bộ) • PH N TÍCH MẠCH Quan sát ñược kết Hiệu chỉnh thiết kế theo yêu c u B I 1: NGUYÊN LÝ ORC D – VẼ SƠ CÓ H TR PH N TÍCH (PSPICE) I II VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: PHÂN TÍCH MẠCH: I VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: - Yêu cầu: Vẽ mạch ñiện sau tính toán giá trị dòng áp nhánh nút R1 1k R2 R6 R3 R4 220 330 R5 3.5K 2K 100 R7 R8 680 5K V1 12Vdc * Trình tự thao tác: Tạo file sơ ñồ nguyên lý có hỗ trợ phân tích (PSPICE) Analog or Mixed A/D (Chọn chế ñộ) Lấy linh kiện – có hỗ trợ phân tích (chọn thư viện thư mục PSPICE) Place Part Phím tắt: “P” hay “Shift + P” Biểu tượng: Một số thư viện bản: (1) LOG: R, C, L … (2) SOURCE: (NGUỒN TÍN HIỆU) a VDC: Nguồn chiều 3 b V : xoay chiều c VSIN: Nguồn tín hiệu sin Sắp xếp linh kiện Di chuyển (Drag & Grop – Kéo thả) + Công cụ là: Select Xoay – Rotate – “R” Nối dây ire – “ ” Chọn chân linh kiện chân linh kiện dùng chuột trái Đặt thông số cho linh kiện R3 Nguyên tắc bản: Cần chọn ñó Double click chuột trái 220 * Một số nguyên tắc: - m,M: mili - k,K: kilo - Meg: Mega - u,U: micro - µ - p: pico - n: nano Ứng với linh kiện ta có ñơn vị chuẩn mà không cần ghi VD: R (Ω-ohm) 100 100 ohm C (F – Farad) 10u 10uF Chọn chế ñộ phân tích (nhập thông số phân tích có) Trong VD tính toán dòng áp ta chọn chế ñộ phân tích BI POINT Chọn “New Simulation Profile” Trong tr ng h p c n o d ng són c a c c nối mạch th ta l m theo bước sau: iểm (1) Ch n ñiểm ño (2) Thực chọn chế ñộ nhập thông số phân tích Cho chạy phân tích Thực phân tích Chọn Run PSPICE Dùng que ño Quan sát kết phân tích Chế ñộ BI POINT Xem kết trang vẽ sơ ñồ nguyên lý Còn chế ñộ khác quan sát cửa sổ dạng ñồ thị • TRONG BẤT CỨ MẠCH ĐIỆN PHÂN TÍCH NÀO THÌ CHƯƠNG TRÌNH PSPICE LUÔN YÊU CẦU PHẢI CÓ MASS CỦA TÍN HIỆU GROUND “G” 0/SOURCE Ví dụ: Khảo sát mạch khuếch ñại ghép trực tiếp (Trang 15) Mạch nguyên lý ñã có thông số cho s n Phân cực cho transistor làm việc chế ñộ khuếch ñại - nối B-E phân cực thuận - nối B-C phân cực nghịch Phân tích Bias Point * Một số lưu ý vẽ mạch: Tụ ñiện: C nalog Nguồn sin: VSIN Source Transistor: Q2SC1815 Jbipolar Tụ ñiện có cực tính: C_… nalog * Tìm kiếm linh kiện (chưa biết tên xác ñã biết): Chọn Place Part (cửa sổ chọn linh kiện) Part Search (Tìm kiếm linh kiện) TH1: Nhập tên linh kiện xác Begin Search có kết VD: Transistor 2SC1815 Tên xác theo phần mềm Q2SC1815 TH2: Nhập tên linh kiện phối hợp với dấu “*” ñể tìm kiếm linh kiện liên quan VD: 2SC1815 Tên thường sử dụng là: C1815 Thêm dấu “*”: *C1815: Tìm tất linh kiện có chứa chuỗi ký tự C1815 phía sau *C1815*: Tìm tất linh kiện có chứa chuỗi ký tự C1815 Thay ñổi nguồn ñiện cung cấp cho mạch khuếch ñại ñể xác ñịnh ñiện áp mạch bắt ñầu làm việc (có nghĩa mạch bắt ñầu khuếch ñại) Thay ñổi hàng loạt giá trị nguồn VDC ñể tìm giá trị Từ 0V 20V Phân tích DC Sweep Để biết mạch bắt ñầu khuếch ñại Đo ñiện áp chân B chân C c a transistor (1) (2) Ch n ch ñộ Đặt ñầu dò Khi ñặt ñầu dò ta nên ñặt ñầu dò chân linh kiện mà ta cần ño ñể kết hiển thị ñúng tên chân linh kiện Điện áp VC > VB Để quan sát giá trị xác ñồ thị ta dùng công cụ Toggle Cursor Quan sát bảng tọa ñộ dòng theo nguyên tắc tọa ñộ (x,y) Tìm vùng tần số mà mạch hoạt ñộng tốt Thay ñổi tần số ngõ vào ño tín hiệu ngõ (biên ñộ) Tần số: 10 Hz Mega Hz Ngõ Giá trị ñiện áp ño ñiện trở tải Chọn chế ñộ phân tích là: AC Sweep Nguồn tín hiệu cung cấp cho mạch dạng VAC Biên tần Pha tần (góc pha tín hiệu ngõ so với tín hiệu ngõ vào thay ñổi tần số sớm trễ pha cách ño Đặt que ño góc pha Thêm ñồ thị vào hệ tọa ñộ Để xác ñịnh xác tên tín hiệu ta ñặt tên cho ñường tín hiệu ñó Công cụ : Net Alias N1 4 Đo hiển thị dạng sóng ngõ ra sin) chưa (vào sin Kiểm tra tín hiệu có chuẩn Cho mạch hoạt ñộng bình thường theo thời gian cố ñịnh hiệu ngõ Cung cấp tín hiệu cho mạch hoạt ñộng Đo dạng sóng ngõ Đo tín Nguồn tín hiệu VSIN ng với số giá trị c a ñiện tr tải VD: 5k 10k Chọn chế ñộ phân tích Time Domain Kết hợp thêm thông số phân tích Parametric Sweep * Qui trình: Thế giá trị linh kiện biến số Có dạng: {tên biến} Khai báo thông số cho biến ñặt Chọn chế ñộ phân tích nhập thông số theo yêu cầu Đặt ñầu dò (que ño) vào ñiểm cần ño Thực phân tích * Parametric Sweep: Start Value: PM vẽ (phân tích) ñường ñồ thị ứng với giá trị Cộng Start Value + Increment Vẽ ñường ñồ thị theo giá trị sau cộng Nếu giá trị sau cộng > End Value dừng lại * Chú thích cho ñồ thị: Menu Plot Label 5.0V R_Tai = 5k R_Tai = 10k 0V -5.0V 0s 0.5ms V(NGO_RA) 1.0ms 1.5ms 2.0ms Time 2.5ms 3.0ms 3.5ms 4.0ms Kiểm tra tính ổn ñịnh c a mạch nhiệt ñộ thay ñổi ñộ 30 ñộ 100 ñộ Chế ñộ phân tích Time Domain Thêm thông số phân tích Temperature * M t số qui trình vẽ mạch Lấy linh kiện - Menu Library ph n mềm ISIS Pick Device… - Hoặc chọn biểu tượng Component Mode Sau ñó chọn P cửa sổ Trong cửa sổ linh kiện ta nhập tên linh kiện cần tìm kiếm vào ô Keywords Quan sát ô Result ñể xem kết tìm kiếm Giảm số lượng kết cách chọn thêm cột phân loại (Category) VD: Mô mạch ñếm BCD (0-9) dùng IC 74LS90 IC tạo xung 555 - Một số linh kiện: 555 – “555” – Analog IC (Phân loại – Category) Điện trở - “RES…” – Resistors Tụ ñiện – “CAP…” – Capacitors IC ñếm 74LS90 – “74LS90” Led ñoạn ñã giải mã – “7seg” + “BCD” – Optoelectronics (các linh kiện phát quang) Sắp xếp linh kiện - Di chuyển - - Select Mode Chọn linh kiện Drag & Drop - Xoay Rotate… , Mirror… Nối dây - Di chuyển chuột ñến chân linh kiện phần mềm chuyển sang chế ñộ nối dây * Nối nguồn Mass cho mạch: - Biểu tượng - Terminal Mode - Nguồn: “Power” - Mass: “Ground” Đặt thông số cho kinh kiện - Nhấp lần chuột trái vào giá trị linh kiện ký hiệu linh kiện (hiệu chỉnh tên giá trị lúc – thay ñổi dòng ñầu tiên hộp thoại – Component Reference (D.1) dòng giá trị c a linh kiện - Các dạng giá trị tương tự Orcad Thực mô ph ng mạch RUN STEP P USE STOP * M t số công cụ hỗ trợ phân tích: - Phân loại: SIMUL TOR PRIMITIVES Các công cụ hỗ trợ mô phỏng: - CLOCK: Tạo nguồn cung clock … - Phân loại: DEBUGGING TOOLS Tạo mức logic “0”, “1” Công cụ: LOGICST TE Đo mức logic Công cụ: LOGICPROBE * VI ĐIỀU KHIỂN: Vẽ sơ ñồ nguyên lý (phần cứng) Phần mềm - Menu Source (1) Nhập, tạo file chương trình Add/Remove Source file… * Chương trình viết cho vi ñiều khiển dùng phần mềm Sao cho kết cuối file mã HEX Khi ñưa chương trình vào cho Vi ñiều khiển ta chọn mục Program Files chọn file HEX vừa tạo * KHI THIẾT KẾ M CH VI ĐIỀU KHIỂN T NÊN LƯU FILE SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ V CHƯƠNG TRÌNH TRONG CÙNG THƯ MỤC * Gợi ý tham khảo tài liệu datasheet: Tên (chức n ng) IC VD: LS – Decade Counter Bộ ñếm 10 (số trạng thái) Mô tả ngắn gọn linh kiện Description - bit (ñếm nhị phân) - 0000 1111 (16 trạng thái) - Đếm 10 trạng thái: 0000 1001 (0- IC ñếm chia làm ph n - Divide-by-two: Mạch chia (2 trạng thái) trạng thái 0,1 Mạch chia tương ñương mạch ñếm bit - Divice-by-five: Mạch chia (5 trạng thái) 000 – 100 (0-4) (chỉ cần bit) Tương ñương mạch ñếm bit - HIGH-to-L cạnh xuống 74LS90 có ñếm ñộc lập: - ñếm - bit (2 trạng thái) - ñếm – bit (5 trạng thái) Ta nối mạch ñếm ñếm lại với thành ñếm 10 (0000 – 1001), 10 trạng thái, hay gọi ñếm BCD (0-9) Nối lại cách ngõ ñếm nối với ngõ vào chân cấp xung clock (CP – Clock Pulse) ñếm * Một số thông số kỹ thuật cần quan tâm: - Điệp áp cung cấp - Công suất tiêu thụ - T n số làm việc Điện áp công suất Thiết kế nguồn Sơ ñồ chân (Logic Symbol) tên chân (Pin Name) Bảng trạng thái, bảng thật, bảng chế ñộ - State Table, Truth Table, Mode Table, Functions Table (bảng ch c năng) Quan hệ c a ngõ vào * M T S T KHÓ ĐIỀU KHIỂN: CHO LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH VI Led ñơn - Từ khóa: “LED” - Phân loại: Optoelectronics (tất linh kiện phát quang) - Led ñơn dùng ñể phân tích có khả n ng thay ñổi trạng thái nimated… (linh kiện c khả chuyển ñộng, thay ñổi trạng th ) - Ph n c c cho led ( iện trở ph n cực, ñiện trở hạn d ng) (Vngõ c❬a IC - Vled)/Iled (4,6V – 1,6V)/10m 300 ohm - Chọn 330 Rhd Led ñoạn - Từ khóa: seg” - Phân loại: Optoelectronics - Phân loại led: node chung Cathode chung Common Anode – Common Cathode - Led ñã giải mã led chưa giải mã Led ñã giải mã có ngõ vào ứng với bit nhị phân (led dùng mã BCD) Cách kết nối: 0001 – số 1000 – số 2 2 Led chưa giải mã (có ngõ vào ứng với ñoạn a,b,c,d,e,f,g) + Chân chung (Anode hay Cathode) Anode Cathode * Led ñoạn có hỗ trợ phương pháp quét Phần thông số led: - Trigger Time: (thời gian kích – sáng tắt – khả n ng ñáp ứng led) VD: Trigger time = 1ms ñiều khiển led chớp tắt 1000 lần/1s Phân cực cho led Led ma trận – “Matrix” + “Led” Xác ñịnh chân c a led cách dùng nguyên tắc ño theo ñồng hồ VOM (Power + Ground) LCD – “LCD” + “Alphanumeric” - ASCII Nút nhấn, công tắc, bàn phím - Nút nhấn: Button - Công tắc: Switch “S -SPST” - Bàn phím: Keypad Động bước – “Stepper” + “Motor” ADC cảm biến: - ADC: ADC - Cảm biến: “Sensor” - Cảm biến nhiệt ñộ: “LM35” ( gi tr ng cảm biến thường ñiện áp, dòng ñiện, ñiện trở nên trường hợp cảm biến ta dùng biến trở ñể tạo giá trịñiện áp hay ñiện trở tương ñương với cảm biến ñó) * Ví dụ: - Ta thay ñiện trở mạch tạo xung dùng IC 555 biến trở - Biến trở có khả thay ñổi giá trị mạch ñang hoạt ñộng (có khả tương tác – interacvite) Biến trở: Varistor Potentiometer (POT) Quan sát hình vẽ c a linh ki n, v i thông tin: VSM… (V: Virtual) Linh ki n có dòng chữ trực quan tương tác ñược Bất c linh kiện nào, hình vẽ có thông tin: Linh kiện không h tr phân tích “NO Simulator… ” ... mạch ñếm bit - Divice-by-five: Mạch chia (5 trạng thái) 000 – 100 ( 0-4 ) (chỉ cần bit) Tương ñương mạch ñếm bit - HIGH-to-L cạnh xuống 74LS90 có ñếm ñộc lập: - ñếm - bit (2 trạng thái) - ñếm – bit... trái 220 * Một số nguyên tắc: - m,M: mili - k,K: kilo - Meg: Mega - u,U: micro - µ - p: pico - n: nano Ứng với linh kiện ta có ñơn vị chuẩn mà không cần ghi VD: R (Ω-ohm) 100 100 ohm C (F – Farad)... “Alphanumeric” - ASCII Nút nhấn, công tắc, bàn phím - Nút nhấn: Button - Công tắc: Switch “S -SPST” - Bàn phím: Keypad Động bước – “Stepper” + “Motor” ADC cảm biến: - ADC: ADC - Cảm biến: “Sensor” - Cảm