Tên đề tài: Mô phỏng mạch điện tử tương tự sử dụng CircuitMaker

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Mô phỏng mạch điện tử tương tự sử dụng CircuitMaker LỜI MỞ ĐẦU Trong thực tế, khi thử nghiệm các mạch điện tử và điều chỉnh các trị số của linh kiện điện tử. Nếu ta tiến hành bằng linh kiện thật thì đôi khi không tiện lợi, tốn kém, việc điều chỉnh thông số của một số linh kiện sẽ rất khó khăn, phức tạp. Để khắc phục nhược điểm này ta có thể sử dụng phần mềm vẽ và mô phỏng mạch điện tử. Phần mềm CircuitMaker là một phần mềm có giao diện dễ sử dụng, dung dượng cài đặt nhỏ (khoảng 60MB), linh hoạt được tích hợp tương đối đầy đủ các linh kiện điện tử. Circuit Maker là phần mềm được sử dụng rất phổ biến trong các trường đại học kỹ thuật, trung cấp nghề. Ngày nay, với sự phát triển mạnh của công nghệ thông tin, nhiều phần mềm vẽ và mô phỏng mạch điện được ra đời như: Orcad, CircuitMaker, Proteus, Electronics Workbench… Mỗi một phần mềm thì có ưu, nhược điểm riêng biệt. Nhưng trong đề tài khóa luận tốt nghiệp này, tôi chọn phần mềm CircuitMaker với nội dung: “Mô phỏng hoạt động của mạch điện tử tương tự dùng CircuiMaker” nhằm mục tiêu sử dụng phần mềm CircuitMaker để mô phỏng hoạt động của mạch điện tử tương tự.

ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CĐ-CT

BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

tử tương tự sử dụng CircuitMaker

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện: Lê Văn Dũng

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thực tế, khi thử nghiệm các mạch điện tử và điều chỉnh các trị số của linhkiện điện tử Nếu ta tiến hành bằng linh kiện thật thì đôi khi không tiện lợi, tốn kém, việcđiều chỉnh thông số của một số linh kiện sẽ rất khó khăn, phức tạp Để khắc phục nhượcđiểm này ta có thể sử dụng phần mềm vẽ và mô phỏng mạch điện tử

Phần mềm CircuitMaker là một phần mềm có giao diện dễ sử dụng, dung dượng

cài đặt nhỏ (khoảng 60MB), linh hoạt được tích hợp tương đối đầy đủ các linh kiện điệntử

Circuit Maker là phần mềm được sử dụng rất phổ biến trong các trường đại học kỹthuật, trung cấp nghề

Ngày nay, với sự phát triển mạnh của công nghệ thông tin, nhiều phần mềm vẽ và

mô phỏng mạch điện được ra đời như: Orcad, CircuitMaker, Proteus, Electronics

Workbench… Mỗi một phần mềm thì có ưu, nhược điểm riêng biệt Nhưng trong đề tài

khóa luận tốt nghiệp này, tôi chọn phần mềm CircuitMaker với nội dung: “Mô phỏng hoạt động của mạch điện tử tương tự dùng CircuiMaker” nhằm mục tiêu sử dụng phần mềm CircuitMaker để mô phỏng hoạt động của mạch điện tử tương tự.

Bố cục của khóa luận bao gồm 03 chương:

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ CIRCUITMAKER

Nội dung của chương bao gồm các phần: giới thiệu về phần mềm CircuitMaker,

quy trình cài đặt phần mềm và các thao tác cơ bản để sử dụng phần mềm như: lựa chọnlinh kiện, cách đi dây, cách thay đổi thông số cho linh kiện

Chương 2: MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ DÙNG CIRCUITMAKER

Nội dung chương này bao gồm các phần: chức năng mô phỏng mạch điện tử của

CircuitMaker, quy trình mô phỏng, minh họa mô phỏng một số mạch điện tử tương tự và

một số lỗi thường gặp trong quá trình mô phỏng

Chương 3: MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN TỬ TƯƠNG

TỰ CỤ THỂ

Mô phỏng một số mạch như: mạch chỉnh lưu cả chu kì, mạch khuếch đại dùng

transistor mắc EC, mạch khuếch đại thuật toán dùng OA, mạch khuếch đại dùng

transistor trường mắc SC, mạch khuếch đại gồm hai tầng khuếch đại mắc liên tiếp vàmạch dao động cầu viên

Do thời gian làm khóa luận ngắn và kinh ngiệm bản thân còn hạn chế, nên đề tàikhông tránh khỏi những khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được những ý kiến đónggóp quý báu của các thầy, cô và bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện: Lê Văn Dũng

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

Họ tên sinh viên: Lê Văn Dũng

Mã Sinh viên: 1351082083

Lớp: K58_CĐT

Sinh viên Lê Văn Dũng đã hoàn thành báo cáo khóa luận tốt nghiệp đúng theo quyđịnh và đúng theo tiến độ kế hoạch do Bộ môn và Khoa đề ra

- Về nội dung: Báo cáo khóa luận gồm 3 chương:

Chương 1: Giới thiệu về phần mềm Circuit Maker

Chương 2: Mô phỏng mạch điện tử dùng Circuit Maker

Chương 3: Mô phỏng hoạt động của một số mạch điện tử tương tự cụ thể

Nội dung báo cáo khóa luận hợp lý, đầy đủ bảng biểu, hình vẽ minh họa, bố cụcchặt chẽ, văn phong mạch lạc, trình bày theo đúng mẫu quy định Làm rõ được trình tự

mô phỏng mạch điện tử cũng như nêu được vị trí của khâu mô phỏng trong trình tự thiết

kế mạch

- Về ý thức: Trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp, sinh viên Lê Văn Dũng cótinh thần thái độ làm việc tích cực; tác phong công nghiệp trong giờ giấc; đã có cố gắngthực sự để tìm hiểu và thực hiện nội dung khóa luận; có sự liên hệ tốt giữa lý thuyết vàthực tiễn; cầu tiến trong học tập

Kết luận: Đồng ý cho sinh viên Lê Văn Dũng nộp báo cáo khóa luận và bảo vệ khóa luận

tốt nghiệp

Hà Nội, ngày…… tháng……năm ………

Giảng viên hướng dẫn

ThS Lê Minh Đức

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện: Lê Văn Dũng

NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện)

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

(Chữ ký, họ tên)

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện: Lê Văn Dũng

MỤC LỤC

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ CIRCUITMAKER 1

1.1 Tổng quan về CircuitMaker 1

1.2 Cài đặt phần mềm CircuitMaker 1

1.3 Sử dụng cơ bản phần mềm Circuit Maker 3

1.3.1 Giao diện của CircuitMaker 3

1.3.2 Toolbar của CircuitMaker 4

1.3.3 Các phím nóng (hotkey), thiết lập và gỡ bỏ phím nóng 5

1.3.4 Các file của CircuitMaker 8

1.3.5 Khái niệm sơ đồ (mạch) nguyên lý 8

1.3.6 Quy trình sử dụng CircuitMaker 8

1.3.7 Tìm và lấy các linh kiện 10

1.3.8 Đặt linh kiện trong bản vẽ 11

1.3.9 Di chuyển, sao chép, xóa và xoay linh kiện 12

1.3.10 Đi dây cho mạch 13

1.4 Ví dụ minh họa quy trình vẽ mạch điện nguyên lý 15

1.4.1 Lựa chọn và lấy linh kiện 16

1.4.2 Nối dây và vẽ mạch 19

Chương 2 MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ DÙNG CIRCUITMAKER 21

2.1 Chức năng mô phỏng mạch điện tử của Circuit Maker 21

2.1.1 Thanh công cụ của Circuit Maker 21

2.1.2 Menu mô phỏng 22

2.1.3 Một số thiết bị dùng cho mô phỏng mạch điện tử 23

2.2 Quy trình mô phỏng mạch điện tử tương tự 25

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện: Lê Văn Dũng

2.2.2 Thiết lập các thông số mô phỏng 26

2.3 Minh họa mô phỏng một số mạch điện tử tương tự 30

2.4 Một số lỗi thường gặp trong quá trình mô phỏng 34

Chương 3 MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ MẠCH ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ CỤ THỂ 37

3.1 Mạch chỉnh lưu cả chu kì 37

3.2 Mạch khuếch đại dùng transistors mắc EC 39

3.3 Mạch khuếch đại thuật toán dùng OA (mạch vi phân) 41

3.4 Mạch khuếch đại dùng transistors trường mắc SC 42

3.5 Mạch khuếch đại gồm hai tầng khuếch đại mắc liên tiếp (Mạch ghép tầng RC) 44

3.6 Mạch tạo dao động cầu viên 47

KẾT LUẬN 49

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện: Lê Văn Dũng

DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH

Bảng 1.1: Chức năng của Toolbar 4

Bảng 1.2: Các phím nóng của CircuitMaker 5

YHình 1.1: Thư mục cài đặt của file Proffesional (chuyên nghiệp) 1

Hình 1.2: Nhập thông tin người dùng 2

Hình 1.3: Nhập mã truy cập (CDkey) 2

Hình 1.4: Lựa chọn các thành phần cài đặt 2

Hình 1.5: Màn hình kết thúc cài đặt 3

Hình 1.6: Giao diện của CircuitMaker 3

Hình 1.7: Toolbar của CirucuitMaker 4

Hình 1.8: Minh họa thiết lập phím nóng cho cổng logic 7

Hình 1.9: a) Tab Browse: b) Tab Search 11

Hình 1.10: Minh họa đặt linh kiện vào bản vẽ 12

Hình 1.11: Hộp thoại thay đổi thông số linh kiện 13

Hình 1.12: Thông số Label-Value của linh kiện thụ động (a) và linh kiện tích cực (b) .14

Hình 1.13: Mạch điện minh họa cho quy trình vẽ mạch nguyên lý 15

Hình 1.14: Lựa chọn linh kiện sử dụng hộp thoại Device Selection 16

Hình 1.15: Sử dụng hộp thoại Device Properties thay đổi thông số linh kiện 18

Hình 1.16: Các linh kiện đã được lấy và sắp xếp 19

Hình 1.17: Mạch nguyên lý của mạch khuếch đại mắc EC dùng transistor 20

Hình 2.1: Thanh công cụ 21

Hình 2.2: Trình đơn mô phỏng 22

Hình 2.3: Đồng hồ vạn năng 23

Hình 2.4: Bộ phát tín hiệu đa chức năng 24

Hình 2.5: Hộp thoại thay đổi dạng sóng 24

Hình 2.6: Thông số mô phỏng 26

Hình 2.7: Thông số DC 27

Hình 2.8: Thông số AC 28

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Minh Đức Sinh viên thực hiện: Lê Văn Dũng

Hình 2.10: Hộp thoại Transient/Fourier 29

Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu nửa chu kì 30

Hình 2.12: Dạng sóng đầu vào tại điểm A diode chỉnh lưu 31

Hình 2.13: Dạng điện áp đầu ra tại điểm B diode chỉnh lưu 31

Hình 2.14: Mạch điện DC 32

Hình 2.15: Kết quả mô phỏng mạch DC dùng đồng hồ vạn năng (Multimeter) 34

Hình 2.16: Hộp thoại báo lỗi chưa đặt đúng chế độ mô phỏng 34

Hình 2.17: Hộp thoại báo lỗi mạch chưa nối nguồn đất GND 35

Hình 2.18: Hộp thoại báo lỗi mô phỏng 35

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu cả chu kì 37

Hình 3.2: Dạng sóng ở tại điểm A ngõ vào biến áp 38

Hình 3.3: Dạng sóng tại điểm B ngõ ra biến áp 38

Hình 3.4: Dạng sóng tại điểm C ngõ ra biến áp 38

Hình 3.5: Dạng sóng tại điểm D đầu ra của diode 38

Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại dùng transistors mắc EC 39

Hình 3.7: Dạng sóng đầu vào của mạch khuếch đại E chung 40

Hình 3.8: Dạng sóng đầu ra của mạch khuếch đại E chung 40

Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý mạch vi phân 41

Hình 3.10: Dạng sóng đầu vào tại điểm A của mạch vi phân 42

Hình 3.11: Dạng sóng đầu ra tại điểm B của mạch vi phân 42

Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại dùng tranzito trường mắc SC 43

Hình 3.13: Dạng sóng đầu vào tại điểm A của mạch khuếch đại 44

Hình 3.14: Dạng sóng đầu vào tại điểm B của mạch khuếch đại 44

Hình 3.15: Sơ đồ nguyên lý mạch ghép RC 45

Hình 3.16: Dạng sóng đầu vào tại điểm A của mạch khuếch đại 46

Hình 3.17: Dạng sóng tại điểm B qua tầng khuếch đại Q1 46

Hình 3.18: Dạng sóng đầu ra tại điểm C qua tầng khuếch đại Q2 46

Hình 3.19: Mạch tạo dao động cầu viên 47

NỘI DUNG Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ CIRCUITMAKER 1.1 Tổng quan về CircuitMaker

CircuitMaker là phần mềm hữu dụng cho việc thiết kế về Điện-Điện tử Nó hỗ

trợ thiết kế mạch và chạy mô phỏng mạch điện tử ở dạng mạch số hoặc dạng mạch tương

tự để tìm lỗi và sửa chữa lỗi phát sinh Đồng thời, cũng hỗ trợ việc xuất ra file netlist để

vẽ mạch in

Với thư viện có hàng nghìn linh kiện được tích hợp trong phần mềm cho phép

thay đổi linh kiện dễ dàng và có thể tạo nhanh với phím tắt lựa chọn linh kiện (Hotkey)

được đặt sẵn giúp cho việc thiết kế được nhanh chóng hơn

Chương trình CircuitMaker là một sở hữu của công ty Micro Engineering.

1.2 Cài đặt phần mềm CircuitMaker

Tải phần mềm từ địa chỉ:

http://www.mediafire.com/file/6uqjd00m8csk93d/Circuit+Maker+2000+%28Full%29.rar

Sau khi tải xong ta phải giải nén file CircuitMaker 2000 (Full)

và bắt đầu tiến hành cài đặt như sau:

- Lựa chọn bản cài đặt: Proffesional (chuyên nghiệp) hoặc Standard (chuẩn) ta

chọn Proffesional

- Mở file “Setup” và nhấn “Yes” để chạy file “Setup”:

Hình 1.1: Thư mục cài đặt của file Proffesional (chuyên nghiệp)

- Tiến hành cài đặt khi hiện hộp thoại như hình 1.2 ta nhấn “Next” :

Hình 1.2: Nhập thông tin người dùng

- Khi hiện hộp thoại như hình 1.3 ta nhập CDkey cài đặt: EHH6 BM6W JZH6 P97F và nhấn “Next”:

Hình 1.3: Nhập mã truy cập (CDkey)

- Tiếp tục nhấn “Next” khi hộp thoại ở hình 1.4 hiện lên

Hình 1.4: Lựa chọn các thành phần cài đặt

- Đợi máy tính tiến hành cài đặt phần mềm Cuối cùng ta nhấn “Finish” kết thúc

quá trình cài đặt

Hình 1.5: Màn hình kết thúc cài đặt

1.3 Sử dụng cơ bản phần mềm Circuit Maker

Khởi động phần mềm bằng cách nháy đúp vào biểu tượng trên màn hình

1.3.1 Giao diện của CircuitMaker

Cửa sổ làm việc của CircuitMaker bao gồm:

- Các menu căn bản: Thanh tiêu đề (Title Bar), thanh thực đơn (Menu Bar), thanh

công cụ (Toolbar), thanh trạng thái (Status Bar).

- Các thành phần khác: Điều khiển (Panel), cửa sổ mạch vẽ (Schematic Window)

và cửa sổ phân tích (Analysis Window) như hình 1.6.

Hình 1.6: Giao diện của CircuitMaker

Menu Bar Schematic Window Title Bar Toolbar

Analysis

Window

Status Bar

Panel

- Panel: Gồm ba tab là Browse, Search, Digital dùng để tìm kiếm các thiết bị phục

vụ cho việc vẽ và mô phỏng mạch điện, thiết lập các thông số cho mô phỏng số

- Schematic Window: Cửa sổ soạn thảo, trên đó ta sẽ thực hiện vẽ mạch.

- Analysis Window: Cửa sổ hiển thị các kết quả đo đạc như áp, dòng, dạng sóng…

Hai cửa sổ Schematic và Analysis có thể có hoặc không tùy theo ta thay đổi (thuộc phần

mô phỏng mạch số)

1.3.2 Toolbar của CircuitMaker

Có thể thực hiện các chức năng của CircuitMaker bằng các nút nhấn trên thanh

Toolbar nằm phía trên của Schematic Window Toolbar gồm có các thành phần được trình

bày ở hình 1.7

3 Tên công

Tên công

Panel Bật tắt cửa sổ panel Rotate Xoay thiết bị

New Tạo bản vẽ mới Mirror Lật thiết bị đối xứng qua trục

đứng

Open Mở bản vẽ đã lưu Traxmaker Tạo netlist và chạy traxmaker

Print In bản vẽ Reset Khởi động lại quá trình mô

phỏng

Arrow

tool

Chọn, di chuyển các thànhphần

Analyses setup Thiết lập thông số mô phỏngWire tool Vẽ dây nối, bus Run

windows Chọn cách hiển thị các cửa sổFit to

Ctrl + C Copy F4 Hiển thị toàn bộ bản vẽ

Ctrl + D Nhân đôi thiết bị F5 Thay đổi thông số bản vẽ

Ctrl + F Tìm thành phần F7 Vẽ lại màn hình

Ctrl + K Hiển thị thông số thiết bị F8 Thiết lập thông số phân tích

Ctrl + L Hiển thị thông số bản vẽ F9 Mô phỏng số từng bước

Ctrl + M Lật thiết bị F10 Chạy/dừng mô phỏng

Ctrl + N Tạo bản vẽ mới F11 Hiển thị giá trị số

Ctrl + O Mở bản vẽ đã lưu Esc Bỏ qua thao tác đang làm

Ctrl + P In bản vẽ Page Up Phóng to bản vẽ

Ctrl +Q Khởi động lại mô phỏng Page Down Thu nhỏ bản vẽ

Ctrl + R Xoay thiết bị Delete Xóa thành phần đang chọn

Ctrl + S Lưu bản vẽ Home Vị trí trung tâm là vị trí con

trỏ

Ctrl + V Paste Arrow Keys Di chuyển thiết bị đang chọn

Ctrl + Z Phục hồi lại thao tác Shitft +

Insert Di chuyển một nhóm thiết bịF1 Trợ giúp F2 Thay đổi tỷ lệ hiển thị

Hình 1.7: Minh họa thiết lập phím nóng cho cổng logic

Hình 1.8 mô tả việc gán phím nóng cho cổng logic AND 2 đầu vào Sau khi chọn

Browse, nhấp chọn linh kiện, nhấn nút Hotkey…Sau đó nhấn phím “a” gán cho cổng

AND 2 đầu vào và nhấn Assign để hoàn tất việc gán phím nóng cho linh kiện Sau này khi

cần dùng tới linh kiện AND 2 đầu vào ta chỉ việc nhấn phím “a” để lựa chọn linh kiện

Để thay đổi phím nóng đã gán cho linh kiện ta thực hiện bước 1 và bước 2 giốngnhư thao tác gán phím nóng cho linh kiện Sau đó ở bước 3 ta nhấn chọn phím gán cholinh kiện Lưu ý phím nóng mới được gán phải khác với phím nóng đã gán

 Gỡ bỏ phím nóng

Thực hiện 3 bước như ở phần thiết lập phím nóng, cửa sổ Device HotKey

Assignments sẽ đóng lại Sau đó chọn lại Hotkey… nhấn none ở trên cùng danh sách để

gỡ bỏ phím nóng đã thiết lập cho linh kiện

1.3.4 Các file của CircuitMaker

CircuitMaker gồm nhiều file sử dụng cho các mục đích riêng với các phần mởrộng như sau:

.CKT: Mạch nguyên lý

.DAT: File dữ liệu (phím nóng; đặc tả kỹ thuật của các thiết bị)

.MOD: File lưu trữ chế độ hoạt động

.LIB: Thư viện các thiết bị

.SUB: File các mạch con

.SDF: Dạng sóng mô tả file setup

1.3.5 Khái niệm sơ đồ (mạch) nguyên lý

Sơ đồ nguyên lý (schematic) cho thấy các thành phần mạch và các đường nốigiữa chúng Các sơ đồ sử dụng đường thẳng để biểu thị các đường nối (dây) và các kýhiệu tiêu chuẩn để biểu thị các thành phần mạch như điện trở, transistor và các mạch tíchhợp

Người ta thường biểu diễn sơ đồ nguyên lý (schematic) một mạch điện tử theocác khối chức năng với mục đích sao cho người không trực tiếp thiết kế mạch điện tử đókhi đọc dễ dàng nắm bắt được nguyên tắc làm việc của mạch, giúp cho công tác bảo trì,bảo dưỡng mạch nhanh chóng, chính xác

Sơ đồ nguyên lý trong CircuitMaker bao gồm các ký hiệu linh kiện được dùngtrong thư viện các linh kiện, các dây nối và khung bản vẽ Các ký hiệu linh kiện có ýnghĩa rất quan trọng, nó có kích thước thật của một thiết bị trong thực tế và nó chứanhững dữ liệu để chạy mô phỏng khi ta chạy chương trình mạch điện

+ Bước 1: Tìm và đặt các linh kiện lên bản vẽ:

Các linh kiện trình bày trong sơ đồ được biểu diễn bởi những ký hiệu đặc biệt mà

ta lấy ra từ một thư viện có trong chương trình

+ Bước 2:Sắp xếp các linh kiện:

Để cho việc sắp xếp các linh kiện trên bản vẽ được dễ dàng ta có thể hiển thị lướivẽ.

Chú ý: Việc sắp xếp các linh kiện cần lưu ý tới tính thẩm mỹ, bố cục khoa học.+ Bước 3:Thiết lập các thông số của linh kiện (giá trị, tên,…)

+ Bước 4:Xóa hoặc thêm linh kiện

+ Bước 5:Nối dây và kiểm tra các dây dẫn, nút của mạch

b) Quy trình mô phỏng mạch điện tử

Quy trình này sẽ giới thiệu các bước để thực hiện mô phỏng một mạch điện(tương tự hoặc số) Sau khi cho chạy mô phỏng, nếu có sự không phù hợp về các thông sốcủa linh kiện, cấu trúc mạch hoặc gặp lỗi ta có thể dừng chế độ mô phỏng và quay lại màn

hình thiết kế mạch để chỉnh sửa Chi tiết về quy trình này sẽ được trình bày ở chương 2.

1.3.7 Tìm và lấy các linh kiện

CircuitMaker cung cấp thư viện hàng ngàn các thiết bị (có thể tham khảo hướng

dẫn sử dụng các thiết bị để có thêm thông tin) Có thể lấy các thiết bị bằng cách dùng tab

Browse hay tab Search trong cửa sổ Panel hay sử dụng phím nóng

a) Tab Browse (hình 1.9a)

Người sử dụng có thể lựa chọn các thiết bị thông qua tab Browse Các thiết bị

được chia theo dạng cây phân cấp (hình 1.8a) Để tìm một thiết bị cần thực hiện các bướcsau:

+ Bước 1:Chọn tab Browse trong Panel.

+ Bước 2:Lựa chọn các thiết bị bằng cách chọn theo cây phân cấp (có thể chọn theotên, theo chức năng…)

+ Bước 3:Nhấn đúp chuột để chọn thiết bị đưa vào vùng vẽ Thiết bị sẽ theo con trỏchuột cho đến khi nào nhấn chuột trái Trong khi đang kéo thiết bị có thể quay (nhấnphím R) hay lật ngược (nhấn phím M) thiết bị

Hình 1.8: a) Tab Browse: b) Tab Search

b) Tab Search (hình 1.9b)

Tab này cho phép tìm kiếm các thiết bị thỏa mãn điều kiện tìm kiếm Điều kiệnnày có thể là tên thiết bị hoặc phần mô tả chức năng thiết bị có chứa các kí tự tìm kiếm

Có thể dùng các kí tự đại diện như * Ví dụ tìm kiếm mosfet là tìm các linh kiện

transistor trường kênh cảm ứng.

Lưu ý: Vị trí của một linh kiện trong thư viện được chỉ định bởi lớp linh kiện lớn và nhỏ

và phím nóng mặc định của nó (nếu có) bằng cách sử dụng đường dẫn:

(lớp linh kiện lớn/lớp linh kiện nhỏ/tên linh kiện] (phím nóng hoặc tổ hợp phím nóng).

Ví dụ: nguồn điện một chiều dùng pin có thể được lấy ra bằng cách truy cập theo

đường dẫn [Analog/Power/Battery] (b) Trong trường hợp này bằng việc nhấn phím “b”

giúp ta nhanh chóng lựa chọn linh kiện và chèn nó vào bản vẽ

1.3.8 Đặt linh kiện trong bản vẽ

Sau khi đã tìm thấy linh kiện, có thể đặt chúng vào trong bản vẽ Để đặt một linhkiện thực hiện theo các bước sau:

+ Bước 1: Lựa chọn linh kiện bằng các phương pháp đã nêu ở trên

+ Bước 2: Nhắp đúp vào tên linh kiện ở Tab Browse hoặc nhấn nút Place để đặt linh

kiện vào bản vẽ

Sau khi đặt linh kiện vào bản vẽ ta có thể xoay, lật ngược hoặc di chuyển linhkiện tùy thuộc vào yêu cầu của mạch điện cụ thể

Hình 1.9: Minh họa đặt linh kiện vào bản vẽ 1.3.9 Di chuyển, sao chép, xóa và xoay linh kiện

a) Di chuyển (Arrow Tool )

Công cụ Arrow cho phép lựa chọn và di chuyển các thành phần của sơ đồ, kích

công tắc… Ngoài ra còn có thể nhấn đúp chuột lên một thiết bị để thực hiện một số thaotác như thay đổi thông số thiết bị

b) Sao chép (Coppy)

Để sao chép một linh kiện ta kích vào linh kiện đó rồi dùng tổ hợp phím Ctrl+C

để coppy và dán lên bản vẽ ta dùng tổ hợp phím Ctrl+V để paste linh kiện đó

c) Xóa (Delete tool )

Sử dụng công cụ xóa ta có thể xóa các thành phần (dây dẫn, linh kiện…) trên bản

vẽ Chọn Delete Tool sau đó nhấn vào thành phần nào muốn xóa Ngoài ra có thể xóa bằng cách chọn thành phần muốn xóa bằng công cụ mũi tên rồi bấm phím Delete trên bàn

phím

d) Xoay linh kiện (Rotate 90 Tool )

Sử dụng Rotate 90 Button để xoay linh kiện ngược chiều kim đồng hồ 900 Ngoài

ra có thể xoay các linh kiện sau khi đã chọn chúng trong thư viện bằng cách nhấn phím R

hoặc nhấp chuột phải lên linh kiện và chọn Rotate 90

Lưu ý khi xoay linh kiện thì các phần còn lại như tên chân linh kiện, nhãn và giátrị không bị lật ngược

1.3.10 Đi dây cho mạch

Nhấn phím phải chuột chọn Wire hiện dấu Có 2 cách đi dây:

- Cách 1: Đi dây thủ công

Di chuyển dấu chữ thập đến chân linh kiện, hiện ô vuông đỏ, nháy trái để đặtđiểm đầu Di chuyển đến chân linh kiện khác, nháy trái để đặt điểm cuối Trên đường đidây, nháy trái tại bất kì điểm nào ( không phải chân linh kiện) để đổi chiều.

- Cách 2: Đi dây tự động

Di chuột đến chân linh kiện, nháy tại điểm đầu đồng thời giữ phím trái chuột kéođến điểm cuối

1.3.11 Thông số của các linh kiện

Người sử dụng có thể chỉnh thông số, thông tin liên quan đến bản vẽ, mô phỏng,

netlist và các thông số khác một cách dễ dàng Ở trong mục này, chỉ giới thiệu những

thông số có liên quan đến việc vẽ mạch và sử dụng trong mô phỏng

Để có thể điều chỉnh các thông số ta nhấn đúp chuột vào linh kiện hoặc nhấn

chuột phải và chọn Device Properties.

Hình 1.10: Hộp thoại thay đổi thông số linh kiện

Các thuộc tính của linh kiện :

1 Device: tên của linh kiện được lưu trong thư viện.

2 Label-Value: Nếu là linh kiện thụ động sẽ hiển thị giá trị của linh kiện, nếu là

linh kiện tích cực hoặc tích hợp sẽ hiển thị tên hoặc thuộc tính của linh kiện (hình

1.12) Quy ước bội số hoặc ước số đơn vị của linh kiện thụ động dùng trong

CircuitMaker được cho ở bảng 1.3.

`

Hình 1.11: Thông số Label-Value của linh kiện thụ

động (a) và linh kiện tích cực (b)

Bảng 1.2: Biểu diễn bội số và ước số đơn vị đo linh kiện thụ động

Ký hiệu Giá trị Ký hiệu Giá trị

p 10-12

3 Designation: dùng để phân biệt các thiết bị trong bản vẽ, như U1, U2…

4 Description: thông tin thêm, chỉ có ý nghĩa tham khảo trong bản vẽ, không ảnh

hưởng mô phỏng

Lưu ý: bốn thuộc tính trên có thể cho hiển thị hay không bằng cách chọn hay bỏchọn Visible tương ứng

5 Package: cách đóng gói của thiết bị ( DIP, TO…), có ý nghĩa khi vẽ mạch in.

6 Auto Designation Prefix: tiền tố tự động thêm vào phần Designation mỗi khi tạo

linh kiện mới

7 Spice Prefix Character, Parameters, Spice Data: có ý nghĩa khi chạy Spice.

8 Bus Data: mô tả chân nào của thiết bị sẽ nối với nguồn, đất.

9 Exclude From PCB: không đưa vào netlist, thường dùng cho các thiết bị chỉ

phục vụ mô phỏng (tạo xung…)

11 Pin: nhấn vào sẽ hiện số thứ tự chân của thiết bị.

1.4 Ví dụ minh họa quy trình vẽ mạch điện nguyên lý

Xét một mạch điện được trình bày như hình 1.13

Đây là mạch khuếch đại mắc EC dùng transistor Gồm có các linh kiện như: + Bốn điện trở ( R1: 10k Ω , R2: 100k Ω , RE: 1k Ω , RC:

gồm có một transistor, bốn điện trở, hai nguồn điện áp một chiều và đất.

+ Bước 1: Khởi động chương trình CircuitMaker, tạo file mới bằng cách chọn

File/New hoặc nhấn nút vào New trên thanh công cụ

+ Bước 2: Nhấn vào biểu tượng Show or hide the panel, chọn Browse để làm xuất

hiện hộp thoại lựa chọn linh kiện thể hiện ở hình 1.14

New Button

Hình 1.14 mô tả việc lựa chọn linh kiện transistor bằng cách sử dụng hộp thoại lựa chọn linh kiện với linh kiện được chọn là transistor loại NPN 2N.

Hình 1.13: Lựa chọn linh kiện sử dụng hộp thoại Device Selection

a) Chọn một transistor

Bắt đầu bằng việc chọn transistor 2N2218A [Active

Components/BJTs]:

+ Bước 1: Chọn Active Components/BJTs, sau đó chọn NPN Trans:B trong mục

Device Symbol list và chọn loại 2N2218A transistor trong danh sách Model/Subcircuit.

+ Bước 2: Nhấn Place để lấy lựa chọn linh kiện này từ thư viện.

Ta có thể nhấp vào nút Search trên thanh công cụ, gõ 2n2218a, và bấm Find để nhanh chóng tìm thấy linh kiện mong muốn

b) Chọn các điện trở

Tiếp theo ta lựa chọn 4 điện trở R1, R2,RC và RE.

+ Bước 1: Chọn 1 điện trở [Passive Components/Resistors] (r) bằng cách nhấn phím

“r” Lưu ý là điện trở có vị trí ngầm định theo chiều ngang.

+ Bước 2: Nhấp chọn vào điện trở vừa chọn, nhấn chuột phải,

chọn Rotate 90 để xoay dọc điện trở.

+ Bước 3: Kéo điện trở lên phía trên bên trái của transistor và

nhấn chuột trái 1 lần Đây sẽ là điện trở RB.

Các điện trở còn lại ta dùng tổ hợp phím Ctrl+C và Ctrl+V để

Coppy và Paste.

c) Chọn linh kiện nguồn một chiều, đất

Tiếp theo ta lựa chọn 1 nguồn điện áp:

+ Bước 1: Chọn 1 nguồn +V theo đường dẫn Analog/Power/+V hoặc bấm phím “1” Đặt nó bên trên điện trở RC.

+ Bước 2: Chọn 1 nguồn đất GND theo đường dẫn Analog/Power/Ground hoặc bấm phím “0” Đặt nó bên dưới transistor.

+ Bước 3: Nhắp đúp chuột trái vào linh kiện nguồn +V để mở hộp thoại Edit Device

Data (hình 1.15).

Hình 1.14: Sử dụng hộp thoại Device Properties thay đổi thông số linh

kiện

+ Bước 4:Trong khung Label-Value nhập giá trị +12V Nhấp

chuột vào ô Visible ở bên phải làm thay đổi màu đánh dấu từ màu đen sang màu xám Điều này có nghĩa là giá trị +12V thay thế giá trị +V trong sơ đồ mạch

+ Bước 5:Nhập Vin vào ô Designation sau đó nhấp chuột vào ô Visible bên phải tương ứng Nhấn OK.

d) Thay đổi giá trị, nhãn của điện trở và transistor

Tiếp theo ta tiến hành chỉnh sửa tương tự trên điện trở và transistor.

+ Bước 1: Nhấp đúp chuột vào điện trở R1.

+ Bước 2: Trong ô Label-Value nhập vào giá trị 10k, trong ô Designation nhập R1, nhấp chọn ô Visible tương ứng và nhấn OK.

+ Bước 3: Nhấp đúp chuột vào điện trở R2.

+ Bước 4: Trong ô Label-Value nhập vào giá trị 100k, trong ô Designation nhập R2, nhấp chọn ô Visible tương ứng và nhấn OK.

+ Bước 5: Tương tự với điện trở RC và RE đều nhập vào giá trị 1k, trong ô

Designation nhập RC và RE, nhấp chọn ô Visible tương ứng và nhấn OK.

+ Bước 6: Nhấp đúp vào transistor để làm xuất hiện hộp thoại Model Selections Vì ta

đã lựa chọn loại transistor là 2N2218A nên nhấn chọn tên linh kiện, nhấn Properties để

mở hộp thoại Edit Device Data

+ Bước 7: Nhập T trong ô Designation và chọn Visible tương ứng Nhấn OK, sau đó nhấn Exit để quay trở về màn hình thiết kế sơ đồ nguyên lý.

+ Bước 8: Nếu cần thiết, dùng chuột kéo linh kiện và nhãn xung quanh chúng để sắpxếp vào vị trí thuận tiện

Sau khi lấy linh kiện, đặt các linh kiện vào bản vẽ và ấn định các thông số ta được cáclinh kiện như hình 1.16

+ Bước 3: Nhấn và giữ chuột trái, sau đó kéo dây tới chân trên của RE.

+ Bước 4: Nhả chuột để thực hiện kết nối Nếu tùy chọn Options/Show Pin Dots được

bật, một dấu chấm nhỏ sẽ được đặt tại mỗi điểm kết nối để kiểm tra kết nối

+ Bước 5: Đặt con trỏ vào chân dưới của RE nối với chân của nguồn đất (GND)

+ Bước 6: Thực hiện tương tự cho các mối nối còn lại ta

Hình 1.16: Mạch nguyên lý của mạch khuếch đại mắc EC dùng transistor

Mạch nguyên lý hoàn thành được mô tả ở hình 1.17

Chương 2 MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ DÙNG CIRCUITMAKER

2.1 Chức năng mô phỏng mạch điện tử của Circuit Maker

Một trong những tính năng mạnh mẽ nhất của phần mềm CircuitMaker là mô

phỏng mạch điện, cho phép ta được thử thay đổi một vài thiết kế cũng như khắc phục nótrước khi ta đầu tư thời gian và tiền bạc để làm ra mạch thực tế Chế độ mô phỏng của

CircuitMaker cung cấp 2 chế độ mô phỏng: chế độ mô phỏng mạch tương tự (Analog Simulation Mode) và chế độ mô phỏng mạch số (Digital Simulation Mode) Điều này

mang đến cho ta sự linh hoạt và kiểm soát tốt hơn cho một mạch điện trước khi ta làmmạch thực tế, và mỗi chế độ có lợi thế tùy thuộc vào loại mô phỏng mà ta cần

Ở đây ta tìm hiểu chi tiết hơn chức năng mô phỏng trong mạch tương tự

2.1.1 Thanh công cụ của Circuit Maker

 Đây là các công cụ phục vụ cho việc mô phỏng tương tự:

Hình 2.17: Thanh công cụ

 Nút Probe Tool:

Là công cụ dò tìm các tín hiệu, ta có thể chọn nút này bằng cách nhấn Alt + P,cho phép ta nhanh chóng dò bất kỳ điểm nào trong mạch trong mô phỏng và xem kết quảdạng sóng hoặc dữ liệu trong cửa sổ phân tích đã chọn Để thêm hoặc loại bỏ các điểm

kiểm tra Run-Time, ta có thể nhấp chuột trái vào công cụ Probe Tool (hoặc nhấp chuột trái trong khi giữ phím Ctrl).

 Nút Reset:

Dùng để khởi động lại quá trình mô phỏng Reset Analog Simulation cũng có thể

được chọn từ trình đơn hoặc bằng cách nhấn Ctrl + Q

 Nút Analyses Setup:

Dùng để thiết lập các chế độ mô phỏng khác nhau về AC, DC…Analyses Setup

cũng có thể được chọn từ trình đơn hoặc phím F8

 Nút Run/Stop Analog Simulation: /

Cũng có thể được chọn từ trình đơn hoặc phím F10 Nhấn Run để khởi động chế

độ mô phỏng Biểu tượng Run được thay thế bởi một dấu hiệu Stop, việc nhấn nút Stop sẽ

dừng quá trình mô phỏng, đóng tất cả cửa sổ phân tích và trở về chế độ chỉnh sửa

 Nút View Schematic

Là công cụ dùng để xem sơ đồ nguyên lý mạch điện

 Nút Split Schematic/ waveforms vertically

Dùng để chia sơ đồ/ Tách sóng theo chiều dọc

 Nút View Schematic

Dùng để xem toàn bộ dạng sóng

 Nút Split Schematic/ waveforms horizontally

Dùng để chia sơ đồ/Tách sóng theo chiều ngang

2.1.2 Menu mô phỏng

Trên Menu Bar chọn Simulation:

Hình 2.18: Trình đơn mô phỏng

Trong đó:

- Anolog Mode: Chế độ mô phỏng mạch tương tự.

- Digital Mode: Chế độ mô phỏng mạch số.

- Analyses Setup (hay nhấn F8): Thiết lập các giá trị mô phỏng.