Giáo trình Vẽ mạch điện tử (Nghề Điện tử công nghiệp)

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI GIÁO TRÌNH Tên mơ đun: Vẽ mạch điện tử NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG NGHỀ Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐCNPY, ngày tháng năm 2018 Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp Thương mại Vĩnh Phúc, năm 2018 MỤC LỤC Tên : Bài 1: Giới thiệu cài đặt phần mềm vẽ mạch điện tử Atium Trang 2.1 Giới thiệu phần mềm vẽ mạch điện tử atium 2.2 Cài đặt phần mềm Atium phiên 15.7 Bài 2: Giới thiệu giao diện vẽ mạch nguyên lý chức 15 công cụ giao diện 2.1 Giao diện người dùng 15 2.2 Thêm thư viện cho Atium 18 Tạo Project 21 Bài 3: Vẽ mạch điện tử với Atium 31 1.1 Trình tự bước vẽ mạch điện tử 31 Bài 4: Giới thiệu giao diện vẽ mạch in chức công cụ 41 Atium 4.1 Làm quen với cơng cụ 41 Bài : Vẽ mạch in mạch điện tử với Atium 52 5.1 Trình tự vẽ mạch in 52 Bài : Xuất file PDF để làm mạch in 76 6.1 Trình tự bước thực 76 BAI 1: GIỚI THIỆU VA CAI DẶT PHẦN MỀM VẼ MẠCH DIỆN TỬ ATIUM Mục tiêu: - Hiểu chức năng, nhiệm vụ quan trọng phần mềm lĩnh vực vẽ thiết kế mạch điện tử - Cài đặt thành thạo phần mềm vẽ mạch điện tử Atium - Cẩn thận, tỉ mỉ, tích cực, chủ động, sáng tạo, tinh thần đoàn kết học tập Nội dung chính: 1.1 Giới thiệu phần mềm vẽ mạch điện tử atium 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 hoàn chỉnh đưa vào sản xuất 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 1.2 Cài đặt phần mềm Atium phiên 15.7 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 - 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 Capture A CaptureCIS B LayoutStd E LayoutPlus F LayoutEngEd G PSpice H PSpiceAD I PSpiceADBasics J PSpiceOptimizer K - Hãy điền vào hộp thoại Key codes (hình 1.7) sau (Lưu ý nhớ xuống dịng) Sau chọn Next Hình 1.7 - Ở khung điền Authorization Codes (hình 1.8) nhập vào “LILAMA2” để xác nhận sau chọn Next Hình 1.8 - Tiếp theo điền tên người sử dụng (Name)và tên cơng ty(Company) vào hộp thoại User Information (Hình 1.9), sau nhấn Next Nhấn Yes để xác minh lại Hình 1.9 - Bảng Setup Type (Hình 1.10) chọn kiểu cài đặt đường dẫn chứa chương trình, kiểu cài đặt mặc định Typical đường dẫn mặc định chứa Chương trình C:\Program\Orcad Chọn next để tiếp tục Hình 1.10 - Chọn Next (hình 1.11) Hình 1.11 Chọn Next (hình 1.12) 72 Hình 3.48 - Sau thiết kế xong, ta mở lại đường dây nối để chuẫn bị cho việc dây 5.1.9 Xem 3D kiểm tra lỗi Chọn lớp mạch in - Tùy theo board mạch có độ phức tạp khác mà ta chọn lớp dây nhiều hay ít, cách làm board thủ cơng nên chọn board lớp, board lớp dây khó khăn lại dễ gia công giá thành hợp lý, cịn board nhiều lớp thường dành cho thiết kế phức tạp gia cơng máy nên tốn Trong Chương trình trình bày cách mạch in lớp lớp Chọn lớp mạch in cho board lớp - Từ Tool menu nhấp chọn Spreadsheet sau chọn thẻ Layers Bảng Layers sau (Hình 3.49) 73 Hình 3.49 - Sau ta nhấn vào Layer Type, ta thấy tồn cột Layer Type chọn, nhấn giữ phím CTRL nhấp chuột vào chữ Routing hàng TOP để bỏ chọn, sau nhấp phải chuột vào vùng bơi đen, chọn thẻ Propeties (Hình 3.50) 74 Hình 3.50 - Bảng Edit Layer ra, nhấp chọn vào ô Unused Routing để không sử dụng lớp giữ lại lớp Top Nhấn Ok để thoát nhấp vào nút Close hộp thoại Layers để kết thúc việc chọn lớp mạch in (Hình 3.51) Hình 3.51 Chọn lớp mạch in cho board lớp - Củng tương tự chọn lớp mạch in cho board lớp ta nhấn giữ phím CTRL nhấp chuột vào chữ Routing hàng TOP hàng BOTTOM để bỏ chọn, sau tiếp tục thao tác phần (Hình 3.52) 75 Hình 3.52 76 Bài XUẤT FILE PDF ĐỂ LÀM MẠCH IN Mục tiêu: - Hiểu trình tự xuất file PDF để làm mạch in - Xuất file mạch in sang file PDF để làm mạch in - Cẩn thận, tỉ mỉ, tích cực, chủ động, sáng tạo, tinh thần đoàn kết học tập Nội dung chính: 6.1 Trình tự bước thực 6.1.1 Chuyển sang trang cài đặt Để tạo Project mới, ta khởi động Chương trình Orcad Capture Trong cửa sổ Capture nhấp chọn New để tạo Project (Hình 4.1) Hình 4.1 Bạn chọn tên cho project, chọn Analog or Mixed A/D để định dạng file mô (nếu khơng chọn file tạo khơng mơ được), bấm OK (Hình 4.2) 77 Hình 4.2 Một hộp thoại khác (Hình 4.3), file mơ tạo hồn tồn khơng kèm theo hay thừa hưởng từ file có sẵn bạn chọn Create a blank project bấm OK Như bạn tạo file mơ Hình 4.3 6.1.2 Chọn kích cỡ trang cài đặt Ở phần này, ta tiến hành mô mạch khuếch đại sau (Hình 4.4): 78 Hình 4.4 6.1.3 Lựa chọn lớp in sang file PDF Bạn nhấn vào Place Part hộp thoại Place Part (Hình 4.5), ta nhấn vào nút để xóa thư viện cũ Capture, sau nhấn vào nút để lấy thư viện Orcad Pspice, thư viện nằm đường dẫn sau: C:\Program Files\Orcad\Capture\Library\Pspice Lưu ý rằng, lấy linh kiện thư viện Pspice mạch điện chạy mô Hình 4.5 79 Ta nhấn chọn tất thư viện (CTRL+A) sau nhấn OK Sau thêm linh kiện hộp thoại Place Part (Hình 4.6) nhấn R để lấy điện trở Hình 4.6 - Lấy Transistor Q2N2222 sau (Hình 4.7): Hình 4.7 - Tiếp theo ta lấy nguồn Vin V2 sau (Hình 4.8): 80 Hình 4.8 - Cuối lấy nguồn 0V, ta nhấp vào GND hộp thoại Place Ground (Hình 4.9), nhấn để xóa thư viện cũ đi, sau nhấn để Add thư viện Pspice Hình 4.9 Thư viện đường dẫn sau: 81 C:\Program Files\Orcad\Capture\Library\Pspice Nhấn chọn mục Source.olb Nhấn Open để Add thư viện (Hình 4.10) Hình 4.10 Sau ta lấy nguồn 0V sau (Hình 4.11): Hình 4.11 82 Sau lấy xong linh kiện, ta xếp chúng sau (Hình 4.12): Hình 4.12 6.1.4 Kiểm tra lại file in trước xuất file Đặt tên linh kiện Ta nhấp đúp chuột vào phần Name, sau hộp thoại Display Propeties (Hình 4.13), phần Value nhập tên thích hợp vào đó, nhấn OK để hồn thành việc đặt tên cho linh kiện Hình 4.13 Thay đổi thơng số kỹ thuật Để thay đổi giá trị ta nhấn đúp chuột vào phần Value, sau nhập giá trị vào Value nhấn OK để hồn tất Nếu điện trở mang giá trị OMĐ phần cuối giá trị ta thên R vào (330R) (Hình 4.14) 83 Hình 4.14 6.1.5 In file làm mạch in - Sau hoàn thành việc lấy, xếp, thay đổi thông số cho linh kiện, ta tiến hành việc nối dây cho mạch Nhấn vào biểu tượng sau nối chân linh kiện lại với mạch điện (Hình 4.15) Hình 4.15 - Nhấn Save để lưu lại trình làm 84 Lựa chọn thông số mô cho mạch điện - Để lựa chọn thông số mô cho mạch điện bạn nhấp vào biểu tượng từ Menu Simulation chọn tab Pspice >> New simulation profile để thiết lập thông số cho q trình mơ phỏng, hộp thoại sau (Hình 4.16): Hình 4.16 Điền tên file mô tạo, không sử dụng file đính kèm bạn chọn none hình, sử dụng file đính bạn nhấp chuột vào nút xổ xuống chọn SCHEMATICE1-pspice file Sau bạn chọn Create để tạo file mơ Hộp thoại sau (Hình 4.17), hộp thoại thiết lập thông số cho q trình mơ phỏng: Hình 4.17 Sau đó, bạn chọn Run từ menu Simulation để chạy file mô Để thiết lập lai thông số cho việc mô phỏng, bạn chọn Edit profile từ menu Simulation Hộp thoại Simulation settings cho phép bạn chọn lại dạng mô mong muốn mà không cần tạo lại file 85 Thiết lập mô DC sweep Để thiết lập mơ DC sweep phải dùng nguồn độc lập thiết lập mức điện áp dòng điện chiều cho nguồn Dùng thành phần sau: - Đối với đầu vào điện áp: + Dùng VDC Chỉ phân tích DC Sweep phân tích Bias point (hàm truyền đạt) + Dùng VSRC Phân tích nhiều thành phần lúc có phân tích DC Sweep Bias point (hàm truyền đạt) - Đối với đầu vào dòng điện: + Dùng IDC Chỉ phân tích DC Sweep phân tích Bias point (hàm truyền đạt) + Dùng ISRC Phân tích nhiều thành phần lúc có phân tích DC Sweep Bias point (hàm truyền đạt) Cách thiết lập hồn tồn giống cách thiết lập chung cho phân tích DC sweep (Hình 4.18): Hình 4.18 Yêu cầu đánh giá kết học tập 6: Nội dung: + Về kiến thức: - Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm - Các thông số phạm vi ứng dụng mạch điện kỹ thuật + Về kỹ năng: 86 - Kiểm tra kỹ thực hành vẽ mạch, phân tích sơ đồ mạch - Đánh giá tiêu chuẩn mạch in - Độ xác - Khả mở rộng kiến thức - Thời gian thực công việc + Thái độ: Đánh giá phong cách, thái độ 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 + Thái độ: Chăm chỉ, nghiêm túc, xác, cơng việc ... Bài 3: Vẽ mạch điện tử với Atium 31 1.1 Trình tự bước vẽ mạch điện tử 31 Bài 4: Giới thiệu giao diện vẽ mạch in chức công cụ 41 Atium 4.1 Làm quen với công cụ 41 Bài : Vẽ mạch in mạch điện tử với... đặt phần mềm vẽ mạch điện tử Atium Trang 2.1 Giới thiệu phần mềm vẽ mạch điện tử atium 2.2 Cài đặt phần mềm Atium phiên 15.7 Bài 2: Giới thiệu giao diện vẽ mạch nguyên lý chức 15 công cụ giao... Chăm chỉ, nghiêm túc, xác, cơng việc 31 BÀI 3: VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN VỚI ATIUM Mục tiêu: - Hiều ghi nhớ trình tự bước vẽ mạch nguyên lý - Vẽ mạch điện tử phần mềm Atium - Cẩn thận, tỉ mỉ, tích cực,