2.2. Cửa sổ thiết kế mạch in 68
2.2.13. Đặt luật chạy mạch (Rule) 135
Luật (Rule) quy định tồn bộ các thơng số như: Độ rộng đường mạch,
Khoảng cách giữa các đường mạch Khoảng cách giữa các linh kiện Khoảng bẻ góc đường mạch Độ rộng, vị trí đặt lỗ Via Lớp chạy đường mạch Độ ưu tiên của đường mạch ……
Các vấn đề trong việc sắp xếp, đi dây đường mạch nằm ngoài khoảng quy định của luật tương ứng sẽ được máy báo lỗi
Các chức năng, nhiệm vụ, và ý nghĩa của các luật sẽ được nói rõ trong phụ lục
Các bước đặt luật cho mạch
Bước 1: Chọn menu Design > Rules (Phím tắt D R) để mở bảng các thơng số luật
Bước 2: Đặt luật về khoảng cách giữa các đường mạch
Vào mục Design Rules > Electrical > Clearance > Clearance
Đặt thông số khoảng cách nhỏ nhất giữa các đường mạch là : 0.6mm Nhấn Apply để hoàn thành
Bước 3: Đặt luật về độ rộng của đường mạch
Vào mục Design Rules > Routing > Width > Width Đánh vào trường Name :Duong nguon
Chọn bề rộng của đường nguồn
Bề rộng nhỏ nhất (Min Width): 1 mm
Bề rộng tham chiếu ( Preferrend Width): 1 mm
Bề rộng lớn nhất (Max Width): 1 mm
Nhấn vào nút Query Builder….
Nhấn chuột vào vùng 1, chọn Belong To Net
Nhấn chuột vào vùng 2, chọn +5V
Nhấn chuột vào vùng 3, chọn Belong To Net
Nhấn chuột vào vùng 4, chọn GND
Nhấn chuột vào vùng 5, chọn điều kiện OR
Các thiết lập sẽ được xem trước ở vùng 6 Nhấn OK để hoàn thành
Kiểm tra lại bảng thông số cuối cùng của đường nguồn
Nhấn chuột phảivào mục Width, chọn New Rule… để thêm luật cho các đường mạch khác
Trường Name (vùng 2): Tin hieu
Chữ Width mới được tạo ở vùng 1sẽ trở thành Tin hieu
Vùng 3 Chọn Min: 0.5 mm, Pref: 0.8 mm, Max: 1 mm
Nhấn Apply để hoàn thành
Bước 4: Thiết lập cấu trúc chạy đường mạch (có tác dụng trong đi mạch tự
động - Auto route)
Chọn Routing Topology > Routing ToPology
Trong trường Topology, chọn Shortest (ngắn nhất) Nhấn Apply để hoàn thành
Bước 5: Thiết lập quyền ưu tiên chạy đường mạch
Vào mục Routing Priority > Routing Priority Đánh vào trường Name : Uu tien nguon
Trường Routing Priority chọn 1
Nhấn vào nút Query Builder…
+ Nhấn chuột vào vùng 1, chọn Belong To Net
Nhấn chuột vào vùng 2, chọn +5V
Nhấn chuột vào vùng 3, chọn Belong To Net
Nhấn chuột vào vùng 4, chọn GND
Nhấn chuột vào vùng 5, chọn điều kiện OR
Các thiết lập sẽ được xem trước ở vùng 6 Nhấn OK để hoàn thành
Kiểm tra lại bảng thông số cuối cùng về chế độ ưu tiên của đường nguồn
Nhấn chuột phải vào mục Routing Priority, chọn New Rule… để thêm luật cho các đường mạch khác
Trường Name (vùng 2): uu tien tin hieu
Chữ Routing Priority mới được tạo ở vùng 1sẽ trở thành uu tien tin hieu
Vùng 3 Chọn Routing Priority: 2
Nhấn Apply để hoàn thành.
Bước 6: Thiết lập lớp chạy đường mạch
Vào mục Routing Layer > Routing Layer
Trong trường Enabled Layer, tích chọn Bottom Layer, bỏ chọn Top Layer trong cột Allow Routing
Như vậy là trong bài này, ta chỉ cho đường mạch chạy ở lớp dưới (Bottom Layer)
Bước 7: Thiết lập kích thước lỗ Via
Vào mục Routing Via Style > Routingvias Trong trường Via Diameter (đường kính Via) :
Min = Max = Pref = 1.5 mm
Trong trường Via Hole Size (kích thước lỗ Via) :
Min = Max = Pref = 0.8 mm
Nhấn Apply để hoàn thành
Bước 8: Thiết lập độ rộng của đường kết nối giữa lớp phủ đồng đến chân linh
kiện có cùng Net
Vào mục Design Rules > Plane > Polygon Connect Style > Polygon Connect (vùng 1, hình 1.99)
Vùng 2: Kiểu kết nối: Relief Connect
Vùng 3: Số mối nối: 4
Vùng 4: Góc nối: 90 độ Vùng 5: Bề rộng : 0.5 mm
Bước 9: Thiết lập các điều kiện về quá trình sản xuất
Vào mục Design Rules > manufacturing
Tích chọn vào NetAntennae ở cột Enabled, còn tất cả những luật khác đều bỏ chọn
Bước 10: Thiết lập về khoảng cách sắp xếp linh kiện
Vào mục Design Rules > Placement > Component Clearance > ComponentClearance (vùng 1, hình 1.101)
Vùng 2: Chọn Specified
Vùng 3: Khoảng cách nhỏ nhất theo chiều ngang: 0.2 mm
Vùng 4: Khoảng cách nhỏ nhất theo chiều dọc: 0.2 mm
Nhấn Apply để hoàn thành
Bước 12: Nhấn OK để hoàn thành bước đặt luật 2.2.14. Đi đường mạch
a. Đi đường mạch tự động
Bước 1: Chọn menu Auto Route > All…(Phím tắt Alt A A)
Vùng 1: Thơng báo có xung đột gì về luật hay khơng. Nếu màu xanh thì luật được đặt là đúng, khơng có xung đột gì
Vùng 2: Điều chỉnh hướng đi đường mạch
Vùng 3: Sửa lại luật nếu có thơng báo xung đột từ vùng 1 Vùng 4: Các chế độ chạy tự động mặc định
Vùng 5: Tiến hành chạy tự động nếu tất cả các điều kiện đều thỏa mãn
Routing finished : Đã đi dây xong
0 Contentions: Số đoạn có đường đè lên nhau (chập mạch) : 0
Failed to complete 0 connections: Số đường không được đi mạch (đứt mạch): 0
Bước 4: Chọn chuột vào đường mạch, chỉnh lại đường mạch cho đẹp
2.2.15. Đi đường mạch thủ công
Bước 1: Chọn lớp Bottom Layer
Cách 1: Chọn vào thẻ Bottom Layer trong thanh công cụ Manage Layer Sets
Cách 2: Nhấn tổ hợp phím Ctrl Shift và cuộn chuột Cách 3: Nhấn phím dấu sao (*) bên bàn phím số
Bước 2: Làm tối đi các lớp khơng cần thiết, tránh rối mắt trong quá trình đi
đường mạch
Nhấn vào biều tượng DXP > Preferences …(phím tắt T P)
Vào PCB Editor > Board Insight Display
Tích chọn vào 3 lựa chọn như vùng 3 Nhấn OK để hồn thành
Trong mơi trường vẽ mạch in (PCB), ta nhấn Shift S để làm tối các lớp khơng cần thiết.
Có thể nhấn Shift S nhiều lần để làm tối như mong muốn. Có 4 mức tối:
Mức 1: Không tối Mức 2: Tối xám Mức 3: Tối đen Mức 4: Tối hoàn toàn
Bước 3: Gọi chức năng đi đường mạch thủ công
Cách 1: Vào menu Place > Interactive Routing (phím tắt P T)
Cách 2: Chọn vào biểu tượng Interactively Route Connections trên thanh công cụ Writing
Bước 4: Đưa chuột vào chân linh kiện và bắt đầu đi đường mạch theo các
2.3. Thiết kế mạch khuếch đại âm tần2.3.1. Sơ đồ nguyên lý 2.3.1. Sơ đồ nguyên lý
2.3.2. Tác dụng của các linh kiện trong mạch:
- Tụ C1 : Dẫn tín hiệu vào bộ khuếch đại.
- C6 : Tụ lọc nguồn chính, giá trị của C6 phụ thuộc vào dịng tải, nói cách khác phụ thuộc vào công suất hoạt động của mạch. Mạch có cơng suất càng lớn, ăn dịng càng lớn thì C6 phải có giá trị càng cao. Nếu khơng, sẽ gây hiện tượng “đập mạch” có nghĩa là điện áp trên C6 bị nhấp nhô và loa sẽ phát sinh tiếng ù gọi là ù xoay chiều. Nếu điện áp nuôi mạch được cấp bởi biến áp 50Hz sẽ nghe tiếng ù (như tiếng còi cỡ nhỏ), nếu cấp bằng biến áp xung tần số cao sẽ nghe tiếng rít.
- R5 - C3 : Hợp thành mạch lọc RC ổn định nguồn cấp và chống tự kích cho tầng khuếch đại 2, 1. Tuy nhiên nếu mắc ở đây thì tác dụng của R5 - C3 khơng cao. Muốn nâng cao tác dụng của nó thì ta cần phải mắc mắt lọc này về phía cực (+) của tụ điện C6.
- R3 - C2 : Mạch lọc RC ổn định nguồn, chống tự kích cho khuếch đại 1 (khuếch đại cửa vào).
- R1 - R2 : Định thiên, phân áp để ổn định phân cực tĩnh cho Q1, để Q1 ko gây méo tuyến tính khi khuếch đại thì R1 phải được chỉnh để Q1 làm việc ở chế độ A (tương
trở kháng ra của mạch đằng trước. Nếu tín hiệu vào là micro thì R2 có giá trị chính bằng trở kháng của micro. Và trong mạch ở đây nhóm dùng tín hiệu micro cho vào thực hiện khuếch đại.
- R4 : Tải Q1, định thiên cho Q2. Trong mạch này Q1 và Q2 được ghép trực tiếp để tăng hệ số khuếch đại dịng điện trước khi cơng suất (Q2 đóng vai trị tiền k/đ cơng suất). Mặt khác cũng để giảm méo biên độ và méo tần số khi tần số, biên độ của tín hiệu vào thay đổi.
- R7-C4 : Hợp thành mạch hồi tiếp âm dịng điện có tác dụng ổn định hệ số khuếch đại dòng điện cho Q1, giảm nhỏ hiện tượng méo biên độ. Khi điều chỉnh giá trị của C4 sẽ thay đổi hệ số khuếch đại của Q1, nói cách khác điều chỉnh C4 sẽ làm mạch kêu to, kêu nhỏ.
- Q1: Khuếch đại tín hiệu vào, được mắc theo kiểu E chung.
- Q2 : Đóng vai trị khuếch đại tiền cơng suất được mắc kiểu C chung. Tín hiệu ra ở chân E cấp cho 2 BJT công suất. Ở đây, thực chất ko có tín hiệu xoay chiều nào hết, chỉ có điện áp một chiều thay đổi (lên xuống) quanh mức tĩnh ban đầu. Tín hiệu ra ở chân E của transistor Q2 được dùng kích thích (thơng qua thay đổi điện áp) cho Q3, Q4. - Q3, Q3 : Cặp BJT công suất được mắc theo kiểu “đẩy kéo nối tiếp“. Hai BJT này
thay nhau đóng/mở ở từng nửa chu kỳ của tín hiệu đặt vào. Lưu ý là Q3 dùng PNP, Q4 dùng NPN nhưng phải có thơng số tương đương nhau. Kiểu mắc Q2, Q3, Q4 như trên gọi là “đẩy kéo nối tiếp tự đảo pha”
- R9, R10 : Điện trở cầu chì, bảo vệ Q3, Q4 khỏi bị chết khi có 1 trong 2 BJT bị chập. - D1, D2 : Ổn định nhiệt, điện áp, bảo vệ tránh cho Q3, Q4 bị nóng.
- PR1 : Điều chỉnh phân cực Q4, thơng qua đó chỉnh cân bằng cho “điện áp trung điểm”
2.3.3. Sơ đồ mạch in2.4. Thiết kế mạch đếm 2.4. Thiết kế mạch đếm
2.4.1.Giới thiệu về mạch đếm thuận nghịch
a. Tìm hiểu về khái niệm .
- Chúng ta hiểu một cách rất đơn giản ,ban đầu nó là một mạch đếm ,đếm nghĩa là sao ? đơn giản là nó biết đếm như chúng ta,ví dụ đếm từ 1 đến 10 ,hay như một cái đồng hồ đếm giây khi chúng ta chạy hay tập nín thở chẳng hạn .
- Thế cịn “thuận nghịch” đơn giản chỉ là khả năng của nó ,tức là nó có thể đếm xi hoặc ngược . ví dụ đếm từ 1 đến 100 hoặc đếm từ 100 về 1 .
b. Mục tiêu thiết kế:
- Với mạch này ,khơng sử dụng vi điều khiển vì dùng vi điều khiển chúng ta chỉ cần viết một đoạn code là đơn giản .vấn đề là chúng ta không sử dụng vi điều khiển mà tạo được một mạch đếm tiện lợi và hoạt động tốt .
- Sử dụng những linh kiện đơn giản ,dễ tìm kiếm và thịnh hành trên thị trường cũng những tiện cho việc nghiên cứu phân tích mạch .
- Mạch thiết kế tối ưu đơn giản để các bạn sinh viên đều có thể làm được ,khi thiết kế xong thì đảm bảo tính ổn định chạy bền bỉ lâu dài .
c. Ứng dụng thực tế :
Mạch đếm thuận nghịch ứng dụng rất tốt trong thực tế ,Đơn giản nhất như là việc các bạn làm một đồng hồ bấm giờ ,
Hay ví dụ đếm sản phẩm ,ví dụ chúng ta biết được chu kỳ của sản phẩm được đưa vào thì chúng ta có thể xây dựng một mạch đếm thuận nghịch để ứng dụng cho công việc này .Khả năng ứng dụng còn tuỳ thuộc sự sáng tạo và khả năng thiết kế cũng như ý tưởng độc đáo của các bạn sinh viên .
2.4.2. Mạch đếm thuận nghịch
a. Linh kiện trong mạch :
- IC NE 5555. Dùng tạo dao động . -Điện trở 10k,100 Ω.
-Tụ điện (0.1 u. tụ thường) ,(100u .phân cực )
-LED , Vônkế (ko nhất thiết , sử dụng một cái dạng đồng hồ nhỏ chuyên dùng để đo vonkế). -Biến trở 10k -Button, SEG 7Vạch , - Ic 4510:4511. - Switch (Chuyển mạch 2 cổng , SW.) b. Sơ đồ nguyên lý
Mạch nguyên lý được vẽ trên Protues nên khi thiết kế mạch cần cấp nguồn vào các IC do nhiều IC trong Protues đã mặc định cấp nguồn nên khi thiết kế mạch cần chú ý điều này nhưng khi sang PCB trong Protues lại đầy đủ.
c. Phân tích mạch
- Để tiện cho q trình nghiên cứu chúng ta sẽ phân tích theo từng khối một .
- Khối tạo xung vuông – IC 555 .
- IC 555 là một Ic tạo xung rất đanăng. Tạo xung vuông rất đơn giản.
+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung.
+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.
+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V) .
+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC.
+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân này có thể khơng nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.
và cũng được dùng như 1 chân chốt.
+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động .
+ Chân số 8 (Vcc): Khơng cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dịng cho IC hoạt động. Khơng có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V -->18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555)
• Tần số được tính như sau :
f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))
C2 là tụ nối với chân số 5. R2 là chân giữa chân 7 và chân R1 là biến trở .
- Vậy đến đây chúng ta hiểu là tại chân số 3 của NE 555 là tạo ra một xung dạng vuông .
- Đèn Led đấu song song với chân số 3 của 555 nó sẽ nhấp nháy lên dùng để báo hiệu . - Vôn kế dùng để đo giá trị điến áp tại đầu ra của 5555 .(có thể khơng cần hoặc chỉ cần như một thao tác tức thời ).
- Khối giải mã – IC 4511
- Đây là một IC giải mã , nó làm nhiệm vụ giải mã từ mã nhị phân logic (dạng 0,1) sang mã của led 7 vạch để xuất ra led 7 vạch .về cấu tạo nó là một tập hợp các mạch tổ hợp gồm cách linh kiện số logic như các cổng and , or ,..việc thiết kế một mạch như vậy khơng hẳn là q khó ,chỉ cần xây dựng mạch tổ hợp lả chúng ta hồn tồn có thể làm được ,nhưng điều đó khiến chúng ta mất thời gian ,không đảm bảo chất lượng sử dụng , =>dùng IC tích hợp cho tiện .
- Chúng ta tìm hiểu sơ đồ chân của nó như sau :
-Chú ý là loại này dùng cho seg 7 vạch loại cathot chung có nghĩa là tất cả cathot của