giáo trình Thiet ke mach in bang maytinh

1 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp trình độ Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề, giáo trình Thiết kế mạch in máy tính giáo trình mơn học đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung Bộ Lao động Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logíc Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 75 gồm có: Bài MĐ23-1: Cài đặt phần mềm máy tính Bài MĐ23-2: Vẽ sơ đồ nguyên lý Bài MĐ23-3: Thiết kế mạch in máy tính Bài MĐ23-4: Mơ mạch điện Bài MĐ23-5: Bài tập ứng dụng Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Tuy nhiên, tùy theo điều kiện sở vật chất trang thiết bị, trường có thề sử dụng cho phù hợp Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hoàn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Trường Cao đẳng nghề Lilama 2, Long Thành Đồng Nai Đồng Nai, ngày 10 tháng 06 năm 2013 Tham gia biên soạn Chủ biên :Ts Lê Văn Hiền KS Lê Văn Hùng KS.Nguyễn Văn Tuấn MỤC LỤC TRANG Mạch ứng dụng IC số 178 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………… …183 MÔ ĐUN THIẾT KẾ MẠCH BẰNG MÁY TÍNH Mã mơ đun: MĐ23 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trò mơ đun: * Vị trí mơn học: Mơ đun bố trí dạy từ đầu khóa học, trước học mơ đun chun mơn * Tính chất môn học: Là mô đun bắt buộc * Ý nghĩa mô đun: mô đun giúp cho hoc sinh nắm bắt cấu tạo, nguyên lý làm việc mạch điện, thông số phạm vi ứng dụng mạch điện kỹ thuật * Vai trò mô đun: mô đun sở kỹ thuật Mục tiêu mô đun: Sau học xong mơ đun học viên có lực *Về kiến thức: - Hiểu phương pháp thiết kế mạch - Biết lựa chọn linh kiện thư viện để vẽ mạch điện *Về kỹ năng: - Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện theo yêu cầu kỹ thuật - Thiết kế sơ đồ mạch in theo sơ đồ nguyên lý - Mô mạch điện nâng cao * Về thái độ: - Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác học tập thực công việc Nội dung mô đun: Nội dung tổng quát phân bố thời gian: STT Tên mô đun Bài Cài đặt phần mềm máy tính Khái qt Chương trình Hướng dẫn cài đặt phần mềm thiết kế mạch Bài 2 Khởi động Chương trình Cài đặt thông số ban đầu Update linh kiên Vẽ sơ đồ nguyên lý Tạo file thiết kế Cửa sổ thiết kế Vẽ sơ đồ nguyên lý Tổng số Thời gian Lý Thực Kiểm tra thuyết hành 1 1 17 0,5 3,5 13 0,2 0,8 0,5 1,5 0,8 0,2 0 1 0 10 Bài 3 Bài Bài 5 Thiết kế mạch in máy tính 18 Tạo board thiết kế 0,5 0,5 Cửa sổ Layout 4,5 2,5 Thiết kế mạch in 13 5,5 6,5 Mô mạch điện 15 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện Mô mạch điện 10 Bài tập ứng dụng 17 10 Mạch chỉnh lưu cầu pha 1 Mạch khuếch đại đơn 1 Mạch khuếch đại công suất Mạch dao động Mạch ứng dụng IC tương tự Mạch ứng dụng IC số Cộng 75 30 40 Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết tính vào lý thuyết, kiểm tra thực hành tính vào thực hành 0 1 0 0 0 0 BÀI CÀI ĐẶT PHẦN MỀM TRÊN MÁY TÍNH Mã bài: MĐ23-1 Giới thiệu: Ngày nay, việc sử dụng máy tính để thiết kế mạch điện phổ biến, giúp cho cơng việc nhanh chóng độ xác cao; chỉnh sửa đến mạch điện tối ưu trước làm mạch thức Chính vậy, Bài này, bắt đầu cài đặt phần mềm thiết kế mạch điện dùng Orcad 9.2 Mục tiêu: - Cài đặt phần mềm thiết kế mạch máy tính - Khởi động Chương trình phần mềm thiết kế mạch sau cài đặt - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác tác phong cơng nghiệp Nội dung chính: Khái quát chương trình Mục tiêu: Biết chức phần mềm Orcad cấu hình máy tính mà phần mềm yêu cầu 1.1 Giới thiệu phần mềm thiết kế mạch Phần mềm thiết kế mạch điện tử Orcad tập đồn Cadence® chun viên đánh giá phần mềm thiết kế mạch mạnh Orcad có mặt hỗ trợ cho kỹ thuật viên thiết kế mạch từ sớm Từ Orcad phiên 3.2 chạy DOS phiên 4.0 có cập nhật đáng kể Tiếp phiên 7.0 chạy Window làm say mê người thiết kế mạch in chuyên nghiệp, sau có phiên 9.0, 9.2, 10.5 phiên 15.7 Orcad phần mềm chuyên dụng mạnh với giao diện thân thiện, cách sử dụng đơn giản Bạn vẽ mạch nguyên lý với Orcad Capture, chạy mô với Pspice, đặc biệt chức vẽ mạch in mạnh với Orcad layout, với thư viện linh kiện khổng lồ hầu hết nhà sản xuất linh kiện điên tử cung cấp cho Orcad Có lẽ khơng cần phải bàn tới sức mạnh mà phải quan tâm tới việc khai thác sử dụng Orcad hiệu việc thiết kế mạch Với mục đích hướng dẫn sử dụng giúp bạn thuận lợi việc thiết kế mạch, xây dựng nên tài liệu “Thiết kế mạch máy tính dùng phần mềm Orcad 9.2” Trong học, bạn thấy tiện lợi kết Chương trình Orcad 9.2 người thiết kế Giáo trình biên soạn theo cách hướng dẫn bước, dù bạn người bắt đầu hay nhà thiết kế mạch in kỳ cựu giáo trình điều giúp bạn làm quen với công việc vô phức tạp, lý thú thời gian thật ngắn Chúng nghĩ tài liệu kết hợp với thực hành giúp cho bạn thực hiệu nhanh chóng việc thiết kế mạch sử dụng phần mềm Orcad Các mạch điện giáo trình mang tính tham khảo minh hoạ để bạn làm quen với thao tác lấy gọi linh kiện thư viện đồ sộ Orcad mà người bắt đầu học khó lấy nhanh Các mạch in thiết kế giáo trình chưa phải tối ưu, mang tính ví dụ Ngay việc bố trí, xếp linh kiện, bạn phải tuân thủ theo nguyên lý thiết kế mạch in tối thiểu như: Các Transistor cơng suất nên bố trí gần biên mạch in để tiện việc lắp ráp sửa chữa sau này, tụ chống nhiễu nguồn cần bố trí cho gần nguồn cấp vào chân vi mạch v.v Orcad dù có mạnh công cụ hỗ trợ thiết kế mạch mà Muốn nhà thiết kế mạch in chuyên nghiệp bạn cần phải có kiến thức chun mơn thiết kế mạch in hồn chỉnh đưa vào sản xuất 1.2 Yêu cầu hệ thống Để cài đặt chạy Orcad hệ thống máy bạn phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Với 640KB nhớ - Bộ máy IBM Pentium máy tính cá nhân tương thích có đĩa chứa Chương trình cài đặt - Hệ điều hành Win9x, Winme NT,XP… - Khơng gian đĩa trống đủ cho trình ứng dụng mà bạn muốn cài đặt - Trước cài đặt phần mềm bạn cần biết loại Card hình mà bạn dùng, Orcad Capture tương thích với chuẩn VGA Hướng dẫn cài đặt phần mềm thiết kế mạch Mục tiêu: - Cài đặt phần mềm thiết kế mạch máy tính - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác tác phong công nghiệp 2.1 Các bước cài đặt phần mềm - Từ thư mục chứa phần mềm Orcad, nhấp đúp vào Chương trình tự động chạy Trên hình ta thấy bảng thơng báo Setup xuất (hình 1.1) để chuẩn bị cho việc cài đặt Hình 1.1 - Chương trình tự động chạy 100% cửa sổ Warning (hình 1.2) xuất hiện, nhấn nút OK để qua trang Hình 1.2 - Chương trình cài đặt yêu cầu tắt tất Chương trình diệt virus, sau ấn vào OK - Bảng Welcome (hình 1.3) xuất hiện, nhấn next để tiếp tục cài đặt Hình 1.3 - Chương trình bảng License Agreement (hình 1.4) thơng báo đăng ký quyền nhấn Yes để tiếp tục trình cài đặt Hình 1.4 10 - Chọn Next để tiếp tục cài đặt (hình 1.5) Hình 1.5 - Chọn Next (hình 2.6) Hình 1.6 - Khi Chương trình cài đặt hỏi Key Codes, tham khảo mã cài đặt chương trình bảng 170 Lấy điện trở, ta nhấn vào Place part nhập vào Part tên linh kiện sau nhấn OK (Hình 5.43) Sau lấy đủ số lượng điện trở ta tiến hành thay đổi thơng số diện trở phù hợp với sơ đồ nguyên lý Hình 5.43 Lấy tụ không phân cực, ta nhấn vào Place part nhập vào Part tên linh kiện sau nhấn OK O(hình 5.44) Sau lấy đủ số lượng tụ điện ta tiến hành thay đổi thơng số tụ điện phù hợp với sơ đồ nguyên lý Hình5.44 171 4.2 Thiết lập thông số mô Mô sau (Hình 5.45): Hình 5.45 4.3 Kết Nhấn OK để lưu thiết lập nhấn Play để chạy mô phỏng, cửa sổ mơ sau (Hình 5.46): Hình 5.46 172 Nhấp chuột vào Plot menu chọn thẻ Add Plot to Window (Hình 5.47) Hình 5.47 Màn hình xuất sau (Hình 5.48): Hình 5.48 Nhấp chọn vào phần hiển thị sóng phía dưới, sau nhấn chuột vào Trace menu chọn thẻ Add Trace (Hình 5.49) Hình 5.49 173 Hộp thoại Add Trace ra, ta chọn V(OUT1) để hiển thị (Hình 5.50) Hình 5.50 Kết hiển thị sau (Hình 5.51): Hình 5.51 Sau ta chọn khung hiển thị sóng phía trên, làm lại thao tác trên, phần Add Trace ta chọn V(OUT2) 174 Cuối ta có kết mơ cho mạch sau (Hình 5.52): Hình 5.52 Mạch ứng dụng IC tương tự - Thiết kế mạch diện dùng Ic LM741 để mô dạng sóng vào theo sơ đồ mạch sau (Hình 5.53) Hình 5.53 175 5.1 Lấy linh kiện Lấy nguồn V1như sau (Hình 5.54): Hình 5.54 Lấy nguồn 0V, ta nhấp vào GND hộp thoại Place Ground (Hình 5.55), nhấn để xóa thư viện cũ đi, sau nhấn để Add thư viện Pspice Hình 5.55 176 Lấy điện trở, ta nhấn vào Place part nhập vào ô Part tên linh kiện sau nhấn OK (Hình 5.56) Sau lấy đủ số lượng điện trở ta tiến hành thay đổi thông số diện trở phù hợp với sơ đồ nguyên lý Hình 5.56 Lấy nguồn V2, ta nhấn vào Place part nhập vào ô Part tên VSIN sau nhấn OK (Hình 5.57) Hình 5.57 177 - Nhấp đúp vào linh kiện nhập giá trị nguồn vào sau (Hình 5.58): Hình 5.58 - Kéo trượt ngang góc phải cuối hình nhập vào thơng số VAPML VOFF sau nhấn nút tắt để lưu lại (Hình 5.58) Lấy IC LM741 để thiết lập mạch số (hình 5.59) Hình 5.59 178 5.2 Thiết lập thơng số mơ Sau thiết lập Simulation sau (Hình 5.40): Hình 5.59 5.3 Kết Sau nhấn Play để mơ Kết mơ sau (Hình 5.60): Hình 5.60 179 Mạch ứng dụng IC số - Thực mô mạch giải mã sang sau (Hình 5.61): Hình 5.6.1 6.1 Lấy linh kiện đặt thông số - Để thực mô mạch IC số ta phải tiến hành lấy đủ IC số cho sơ đồ nguyên lý thư viện Pspice - Lấy IC giải mã 74LS04, ta vào thư viện Pspice nhấn vào Place part nhập vào ô Part tên linh kiện sau nhấn OK (hình 5.62) Sau lấy đủ số lượng cổng IC 74LS04 ta tiến hành thay đổi thông số IC phù hợp với sơ đồ nguyên lý 180 Hình 5.62 - Lấy IC giải mã 74LS11, ta vào thư viện Pspice nhấn vào Place part nhập vào Part tên linh kiện sau nhấn OK (hình 5.63) Sau lấy đủ số lượng cổng IC 74LS011 ta tiến hành thay đổi thơng số IC phù hợp với sơ đồ nguyên lý Hình 5.63 181 Lấy tín hiệu ngõ vào theo hình 5.64, sau nhấn OK Hình 5.64 6.2 Thiết lập thơng số mơ - Thiết lập simulation settings sau (Hình 5.65): Hình 5.65 182 6.3 Kết Kết mơ sau (Hình 5.66): Hình 5.66  Lưu ý: Các mơ hình hố xây dựng PSpice A/D khơng điện trở, điện cảm, điện dung mà có mơ hình sau: - Mơ hình dây dẫn, bao gồm độ trễ, độ dội, tổn hao, tán xạ tạp âm - Mơ hình cuộn dây từ phi tuyến, bao gồm độ bão hoà từ trễ - Sáu mơ hình transistor trường MOSFET - Mơ hình Transistor trường có cực điều khiển cách ly IGBT MOFET - Mơ hình thành phần số với vào tương tự  Chú ý: Ngoài ta tiến hành mơ theo bước sau Bước1: Thiết kế mạch CAPTURE - Tạo dự án Analog Or Mixed A/D - Đưa vào phần tử - Nối phần tử lại với Bước 2: Xác định kiểu mô - Tạo tệp tin mơ tả - Xác định kiểu phân tích: Một chiều, xoay chiều, độ, thời gian, tần số 183 - Chạy PSPICE Bước3: Quan sát kết - Thêm đường đồ thị - Sử dụng trỏ để phân tích dạng sóng - Kiểm tra tệp tin đầu cần - Lưu in ấn kết Ưu điểm lớn phương pháp tính trực quan Người dùng dễ dàng chuyển đổi từ sơ đồ mạch bình thường sang kiểu sơ đồ mạch dùng cho q trình mơ Với ưu điểm giao diện đồ họa, phương pháp giúp người dùng dễ dàng quan sát, xây dựng thiết lập giá trị cho thành phần xác định kiểu mô quan sát kết CÁC BÀI TẬP MỞ RỘNG, NÂNG CAO VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Thực vẽ mạch nguyên lý capture mô mạch điện mạch MĐ23-05 TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Gợi ý: Xem phần học MĐ23-05  ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI HỌC: Dụng cụ, Trang thiết bị: - Bảng, phấn bàn, ghế học tập - Các sơ đồ mạch điện mẫu, thực tế - PC, phần mềm chuyên dùng, Projector Yêu cầu đánh giá kết học tập 5: Nội dung: - Vẽ sơ đồ mạch điện thông số yêu cầu kỹ thuật - Thiết kế sơ đồ mạch in - Mô mạch điện phần mềm - Phân tích dạng sóng điện áp, dòng điện vào - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo chủ động học tập Phương pháp: - Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm - Về kỹ năng: Đánh giá kỹ thực hành lắp ráp, mạch điện theo yêu cầu - Thái độ: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác, ngăn nắp công việc 184 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Mạch điện tử Nguyễn Tấn Phước - NXB Tổng hợp TP HCM, công nghiệp 2003 [2] Kĩ thuật điện tử Lê Xuân Thế, Nguyễn Kim Giao - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 [3] Giáo trình kĩ thuật Đặng văn Chuyết - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 mạch điện tử [4] Điện tử cơng suất Nguyễn Bính - NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội, 1996 [5] Kĩ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005 [6] Phân tích mạch Đỗ Thanh Hải, Nguyễn Xuân Mai - NXB Thống tranzito kê, Hà Nội, 2002 ... soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử cơng nghiệp trình độ Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề, giáo trình Thiết kế mạch in máy tính giáo trình mơn học đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung chương trình. .. - Starting Name A, starting number 1, number of pins 3, shape đường vẽ chân linh kiện thường liên tục nên chọn line, type loại nhóm chân chọn Input - Increment tăng Starting Name Starting number... Các mạch điện giáo trình mang tính tham khảo minh hoạ để bạn làm quen với thao tác lấy gọi linh kiện thư viện đồ sộ Orcad mà người bắt đầu học khó lấy nhanh Các mạch in thiết kế giáo trình chưa