Chương 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.4. Thiết kế mạch in trên phần mềm mô phỏng Altium
2.4.1 Thiết kế mạch schematic
Đầu tiên ta cần thiết kế mạch schematic:
Sử dụng các linh kiện: Transistor 2n222; Resistor: 120k𝛺, 4.8k𝛺, 1.2k𝛺; Tụ hoá: 10𝜇𝐹,100 𝜇𝐹; Biến trở: 1M𝛺; Header 2. Thiết kế PCB
Để thiết kế PCB thích hợp thì cần chú ý theo một vài nguyên tắc bên dưới: Quy tắc thiết kế và bố trí linh kiện
- Khoảng cách đường dây với viền mạch lớn hơn 5mm. - Ưu tiên đặt linh kiện chính hay có diện tích lớn làm tâm. - Linh kiện có cơng suất lớn thì đặt tại vị trí dễ tản nhiệt. - Đầu ra và đầu vào cần đặt cách xa nhau.
- Cần đặt linh kiện có cơng suất cao tại vị trí khó chạm vào để tránh gây hại. - Linh kiện nhạy cảm với nhiệt đặt xa linh kiện phát nhiệt.
- Bố cục cân bằng, đồng đều, theo sát nhau. - Tụ lọc nên đặt gần vị trí đầu ra.
- Linh kiện có kích thước nhỏ nhưng nhiệt lượng cao cần bổ sung thiết bị tản nhiệt.
Quy tắc thiết kế dây
- Dây nên tránh góc nhọn, vng. Nên đi dây với góc 45 độ - Tín hiệu cao tần nên đi dây ngắn nhất có thể
- Hướng đi dây nguồn và dây tiếp đất mạch 2 lớp nên thống nhất với hướng dữ liệu
- Dây tiếp đất kỹ thuật và dây tiếp đất mô phỏng cần tách riêng - Bố trí dây trên toàn mạch, khoan lỗ cần phải đồng đều
- Dây nguồn và dây tiếp đất nên ngắn và dày, đoạn vòng giữa nguồn và tiếp đất nên thiết kế ngắn nhất
2.4.3 Các bước thiết kế mạch in trên Altium
Update PCB Document: Sau khi thiết kế trên schematic, ta cần tạo một chương trình PCB, đổi tên, và chuyển đổi từ schematic sang PCB.
Hình 46: Giao diện PCB và các linh kiện được chuyển từ schematic
Kéo mạch vào trong bảng đen và sắp xếp vị trí thích hợp. Chú ý theo các nguyên tắc đã được nêu ở phía bên trên.
Hình 47: Sắp xếp linh kiện theo các nhìn của bản thân. (Chú ý: sắp xếp sao cho các đường
dây đi không trồng chéo lên nhau).
Ta bao quanh mạch bằng lớp Keep- Out Layer (Place Keepout ấn Tap chọn Keep-Out Layer tại Restricted for Layer). Nhấn vào đường kẻ rồi ấn Tab để chọn toàn bộ đường Keep-Out Layer.
Chọn Design Board Shape Define Board Shape from Selected Objects, để thu gọn mặt phẳng.
Hình 48: Bao quanh mạch Đi dây và chú ý các nguyên tắc bên trên. Đi dây và chú ý các nguyên tắc bên trên.
Phủ đồng để bảo vệ mạch khi dịng q cao.
Hình 50: Mạch in sau khi được phủ đồng. Mạch in sau khi thiết kế: Mạch in sau khi thiết kế:
Hình 52: Mạch 3D được mơ phỏng trong Altium.
Xuất thành file PDF để dễ dàng trong việc in mạch thực tế (chọn File> Fabrication Outputs> Final> Chọn file cần in rồi chọn Print (Trước đó cần vào Print setup để thay đổi các thơng số).)
2.5 Thiết kế mạch in
Thiết kế mạch in và bước cuối cùng để hoàn thiện thành một mạch điện hồn chỉnh và có thể sử dụng. Các bước làm:
Bước 1: In mạch ra giấy bóng và áp vào miếng board đồng. Là trong vòng
khoảng 5’ và để nguội. Sau khi là xong ta dùng bút long khơng xố được tơ lại nét bị đứt
Hình 54: Thực hiện là in mực và tơ lại mạch sau khi là
Bước 2: Pha bột sắt vào nước và thả miếng Board đồng để ăn mòn khoảng 30- 45’. Để đẩy nhanh q trình ăn mịn của dung dịch với phíp đồng ta có thể dùng nước ấm kết hợp với việc lắc đều dung dịch thì tốc độ ăn mịn sẽ nhanh hơn (Như ở trên phòng A4-501 có máy lắc để làm việc này thay cho iệc lắc thử cơng).
Hình 55: Q trình pha dung dịch Fe+ để ngâm phíp đồng đã in mạch
Bước 3: Sau khi ăn mịn hết phần đồng khơng cần thiết ta sẽ đem mạch điện đi rửa sạch bằng nước và chà qua lớp mực bên trên (Chà bằng một lực vừa phải). Nếu có thể thì nên sử dụng dung dịch nhựa thông, xăng thơm để phủ lên mạch nhằm bảo vệ sự Oxi hóa của mơi trường lên mạch điện của mình.
Bước 4: Khoan mạch và thực hiện hàn gắn linh kiện vào Board mạch.
Chương 3. Kết quả thực hiện và kết luận
3.1 Kết quả mơ phỏng trên Oscilloscope
Hình 57: Mạch điện hồn chỉnh sau các bước làm ở trên.
Sau khi lắp hoàn thiện mạch, ta đem đi chạ thử ở phòng A4-504 bằng cách cấp đầu vào nguồn AC (Máy tạo xung); nguồn DC.
Đầu vào.
- Cấp nguồn AC (Hình 60) với điện áp 200mVrms với tần số 1Khz. - Cấp nguồn DC (Hình 59) với điện áp 9V và cường độ dòng điện 0.2A.
Đầu ra: được đo bởi máy Oscilloscope như hình 61 ta thực hiện kẹp đo như sau:
- Đầu đo 1: Dùng để đo đầu vào (Input). - Đầu đo 2: Dùng để đo đầu ra (Output).
Để đảm bảo cho việc dễ hình dung cách cấp đầu vào và đầu ra cho mạch thì bạn có thể nhìn sơ đồ khối dưới đây.
Hình 58: Sơ đồ khối kết nối đầu vào và đầu ra cho mạch.
Hình 60: Thơng số được Setup trên máy cấp nguồn AC (Máy AFG 1022)
3.2 Kết quả thực nghiệm
Mạch được hoàn thiện và đưa ra được kết quả khuếch đại theo như lý thuyết được tính tốn ra.
Ta so sánh hình ảnh của hai mạch với mỗi khoảng cách ô nhỏ của Input (Đường màu vàng) bằng với khoảng cách ô nhỏ của Output. Từ đây có thể dễ dàng tính tốn được giá trị khuếch đại qua mạch.
3.2.1 Các tham số chính Nguồn cung cấp Nguồn cung cấp Điện áp
Peak to Peak Tần số
3.2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch
Tín hiệu xoay chiều được đưa vào trong mạch, được lọc bởi tụ. Nguồn DC cấp vào trong mạch qua Transistor cấp năng lượng cho mạch và khiến cho tín hiệu được khuếch đại. Tín hiệu được lọc bởi tụ và được đưa ra ngoài.
3.3 Kết luận và hướng phát triển đề tài
- Về kiến thức: Đã nghiên cứu về mạch khuếch đại đơn giản - Về thực nghiệm:
+ Biết cách thiết kế mạch trên phần mềm Eagle và Altium + Chế tạo thành công mạch khuếch đại Darlington
+ Nâng cao kỹ năng vận hành thiết bị đo, dụng cụ điện tử, máy khoan, hàn… - Hướng phát triển:
+ Phát triển thành mạch khuếch đại phức tạp. + Vận dụng mạch vào các thiết bị điện tử.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] “Introduction to the Amplifier an Amplifier Tutorial,” Basic Electronics
Tutorials, Jul. 16, 2013. https://www.electronics-
tutorials.ws/amplifier/amp_1.html (accessed Jun. 25, 2022).
[2] Supplyframe, “Altium Designer Loader Download,” Component Search
Engine.
https://componentsearchengine.com/library/altium?gclid=CjwKCAjwwdWVBh A4EiwAjcYJEEss89lJ81hjpOeAHqQa1P_FV5vwJFMaMuU4_hkO2xCsRYL3 YEcLdBoC3uMQAvD_BwE (accessed Jun. 25, 2022).
[3] “Giới thiệu phần mềm thiết kế mạch in Altium Design.”
http://webcongnghiep.com/threads/1224-Gioi-thieu-phan-mem-thiet-ke-mach- in-Altium-Design (accessed Jun. 25, 2022).
[4] Thànhh Lộcc, Altium Bài 1 Hướng dẫn tạo project trên altium designer 20, (2020). Accessed: Jun. 25, 2022. [Online Video]. Available:
https://www.youtube.com/watch?v=-ezcYIBnfNw
[5] “Class A Amplifier - Class-A Transistor Amplifier Tutorial,” Basic Electronics
Tutorials, Jul. 25, 2013. https://www.electronics-
tutorials.ws/amplifier/amp_5.html (accessed Jun. 25, 2022). [6] “How does an Amplifier Work? (Class-A) - YouTube.”
https://www.youtube.com/watch?v=dKTbrZMscpM&list=PLOZELxMOYNN6 NHwKRXjOLmH3sofjIviiN&index=1 (accessed Jun. 25, 2022).
[7] C. ty C. phần T. G. D. Động, “Tổng hợp các phím tắt trong Altium Designer thiết kế mạch nhanh chóng,” Thegioididong.com.
https://www.thegioididong.com/game-app/tong-hop-cac-phim-tat-trong-altium- designer-thiet-ke-mach-1316346 (accessed Jun. 25, 2022).
[8] “Basic Amplifier.”
https://www.tutorialspoint.com/amplifiers/amplifier_basic.htm (accessed Jun. 25, 2022).
[9]chromeextension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/http://mientayvn.com/Bo _suu_tap_ky_thuat_cong_nghe/Giao_trinh_thiet_ke_mach_dien_tu_thong_dun g/mientayvn.com.giao_trinh_moi_eagle_5_6_vutbay_net_3191.pdf
[10] “EAGLE (program),” Wikipedia. Feb. 01, 2022. Accessed: Jun. 25, 2022. [Online]. Available:
https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=EAGLE_(program)&oldid=1069304 290