BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN THIẾT KẾ MẠCH IN SỬ DỤNG PHẦN MỀM ALTIUM THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ

Tạo thư viên nguyên lý thiết kế mạch Hình 4 : Giao diện tạo mới thư viện nguyên lý... Hình 5 : Giao diện tạo mới thư viện nguyên lýSao chép linh kiên nguyên lý từ các thư viện có sẵn Mở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ- TRUYỀN THÔNG

BÁO CÁO THỰC TẬP CƠ BẢN

THIẾT KẾ MẠCH IN SỬ DỤNG PHẦN MỀM ALTIUM

THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ

Giáo viên hướng dẫn : Thầy giáo Vũ Hồng Vinh

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Phi San

MSSV : 20203555

Lớp : Điện tử 04 – K65

HÀ NỘI, 2021

MỤC LỤC

I Gi i thi u m ch dao đ ng đa hài ớ ệ ạ ộ 2

1 Gi i thi u chung ớ ệ 3

2 Nguyên lý ho t đ ng c a m ch ạ ộ ủ ạ 3

II Thiêết kêế m ch nguyên lý ạ 3

1 T o Project ạ 4

2 T o th viên nguyên lý thiêết kêế m ch ạ ư ạ 5

3 T o th vi n footprint linh ki n ạ ự ệ ệ 7

4 T o liên kêết gi a 2 th viên linh kiên nguyên lý và m ch in v a t o ạ ữ ư ạ ừ ạ 10

5 Veẽ s đồồ nguyên lý ơ 11

III Thiêết kêế m ch in ạ 15

1 Thêm fle m ch in m i ạ ớ 15

2 C p nh t Netlist t m ch nguyên lý sang m ch in ậ ậ ừ ạ ạ 15

3 Ki m tra, xác nh n lồẽi nêếu có ể ậ 16

4 Sắếp xêếp linh ki n h p lý Kéo th linh ki n vêồ các v trí h p lý ệ ợ ả ệ ị ợ 16

5 (Th ườ ng theo sắếp xêếp m ch nguyên lý) ạ 17

6 M t sồế thiêết l p các quy tắếc thiêết kêế m ch in ộ ậ ạ 17

7 Đi dây m ch in ạ 19

8 Kêết qu sau khi đi dây ả 19

9 Cắết bo theo hình d ng yêu câồu ạ 20

10 Kêết qu thu đ ả ượ 21 c 11 Ph đồồng cho m ch ủ ạ 22

12 Kêết qu sau khi ph đồồng ả ủ 23

IV Kêết lu n ậ 24

I Giới thiệu mạch dao động đa hài

1 Giới thiệu chung

Mạch dao động đa hài là 1 mạch cơ bản,nó được dùng nhiều trong các thiết bị kỹ thuật số,trong máy thu hình,đầu đĩa,máy tính,trò chơi,đồng

hồ hay các thiết bị quảng cáo trang trí,…

Riêng lĩnh vực trang trí,có đến vài chục loại IC chuyên điều khiển cácđèn chớp sang hay các chữ chạy nhảy như AN6970,6877,6884,6888, các

IC này đều được cải tiến từ mạch dao động đa hài dùng Tranzcto

Mặc dù cấu tạo mạch đa hài rất đơn giản,chỉ có vài linh kiện với vài mối hàn là mạch hoạt động được ngay,nhưng mạch cơ bản này là một trong những mạch cơ bản có nguyên lý hoạt động phức tạp nhất.Hầu hết những người tiếp xúc mạch này chỉ biết 2 tranzicto thay nhau làm việc ,cái này dẫn thì cái kia ngắt điện để tạo ra xung vuông,Hiểu biết đơn giản như vậy không đủ để giảng dạy cho học sinh,vì học sinh chưa làm quen với lý thuyết mạch.Hiểu biết không đầy đủ cũng có thể làm cho giáo viên lên lớp lung túng và thiếu tự tin

2 Nguyên lý hoạt động của mạch

+ Bộ dao động đa hài tự ổn định là một bộ dao động số (0 và 1 ) bởi vì sóng vuông ở đầu ra chỉ nhận 2 giá trị (0 và 1) Nó có 2 tìn hiệu đầu ra ở mỗi chân C của 2 transitor và 2 tín hiệu đầu ra lệch pha nhau 180 độ

+ Nguyên lý : Giả sử tại thời điểm ban đầu Q1 đóng và Q2 mở bão hòa Do

đó bản cực phải của tụ C1 nối với điện thế Vbe bão hòa Điện thế ở bên bảncực trái sẽ tăng tới giá trị Vcc nhờ dòng điện áp nạo qua Rc1 Trong lúc nàybản cực trái của tụ điện C2 có điện thế -Vcc và bản cực phải có điện thế Vce bão hòa C2 bắt đầu nạp điện thông qua điện trở R2 từ điện áp - Vcc đến điện áp Vcc Do vậy điện áp Base của T1 trở thành dương Quá trình nạp điện cho tụ được tính bằng công thức và được tính bằng hằng số thời gian : ξ2 = C2.R2

Khi đạt tới giá trị điện áp ngưỡng của Q1 , Q1 bắt đầu mở và tiến tới bão hòa Tụ C2 ngưng nạp ngay lập tức bản cực phải nối với Base của Q2 hạ xuống -Vcc khiến cho Q2 đóng lại

Quá trình đóng mở cứ tiếp tực vơi vai trò của 2 transitor Q1 và Q2 được đổicho nhau

II Thiết kế mạch nguyên lý.

1 Tạo Project

Bước 1: Mở phần mềm Altium Designer

Hình 1: Giao diện chính của chương trình

Bước 2: Tạo Project mới File – New – Project – Project

Hình 2: Giao diện tạo Project mới từ Menu

Bước 3:Đặt tên và lưu project

Hình 3 : Giao diện New Project

2 Tạo thư viên nguyên lý thiết kế mạch

Hình 4 : Giao diện tạo mới thư viện nguyên lý

Hình 5 : Giao diện tạo mới thư viện nguyên lý

Sao chép linh kiên nguyên lý từ các thư viện có sẵn

Mở thư viện có sẵn: File – Open – Thư viện nguyên lý Altium.schlib – Extract Sources

Hình 6 : Giao diện sau khi mở thư viện có sẵn

Chọn linh kiên cần Copy – Chuột phải – Copy

Hình 7 : Giao diện chương trình để Copy linh kiện từ một thư viện có sẵn

Mở thư viện linh kiên đã tạo ở trên: SCH Library - Paste linh kiện vừa Copy

Hình 8 : Giao diện dán linh kiện đã Copy vào thự viện tự tạo của Project

Tiến hành tương tự để lấy các linh kiện sau:

3 Tạo thự viện footprint linh kiện

Tạo thư viện footprint linh kiện mới cho Project

Hình 9 : Giao diện chương trình tạo mới thư viện PCBLibrảy cho Project đã tạo

Sao chép thư viện footprint linh kiện

Mở thư viện chứa linh kiện cần sao chép File – Open – “thư viện footprint chứa linh kiện cần copy”.pcblib Chọn Extract Sources

Hình 10 : Giao diện thư viện cần sao chép

Tìm thư viện footprint cần sao chép Chuột phải – Copy.

Hình 11 : Giao diện thư viện cần sao chép

Mở thư viện footprint của Project PCB Library Chuột phải – Paste

Hình 12 : Giao diện thư viện cần dán linh kiện đã sao chép

Tiến hành tương tự để lấy các linh kiện sau:

b

Lưu lại (Ctrl S hoặc F S)

4 Tạo liên kết giữa 2 thư viên linh kiên nguyên lý và mạch in vừa tạo

Mở linh kiện trong thư viện mạch nguyên lý vừa tạo Chọn Properties – FootPrint – Add – Browser Chọn footprint tương ứng vừa tạo

Hình 13 : Giao diện Properties linh kiện cần tạo kết nối

Hình 14 : Giao diện linh kiện sau khi đã tạo kết nối

Tiến hành tương tự với các linh kiện còn lại

Lưu lại (Ctrl S hoặc F S)

5 Vẽ sơ đồ nguyên lý

a Thêm Schematic mới

Vào Project Project – Add New to Project – Schematic

Lưu lại (Ctrl S hoặc F S)

Hình 15 : Giao diện tạo mới mạch PCB

Lần lượt chọn các linh kiện theo thiết kế tính toán đưa vào mạch nguyên lý Nháy đúp vào thự viên nguyên lý của Project Chọn SCH Library – Chọn linh kiện cần cho mạch nguyên lý – Place

Hình 16 : Giao diện thư viện nguyên lý đã tạo

b Sắp xếp các linh kiện hợp lý

Hình 17 : Giao diện mạch nguyên lý sau khi sắp xếp linh kiện

c Kết nối các chân linh kiện theo thiết kế Sử dụng Wire để kết nối các chân linh kiện Place – Wire

Hình 18 : Giao diện kết nối các chân linh kiện

Kết nối các chân linh kiên sử dụng Port Connection Place – Power Port

Hình 19 : Giao diện tính năng Power Port

d Đánh số linh kiện Tools – Annotation – Annotate Schematics – Update Changes List –Accept Changes – OK (Hoặc sử dụng phím nóng T A N)

Hình 20 : Giao diện tính năng đánh số linh kiện

Hình 21 : Giao diện các thông số tính năng đánh số linh kiện

e Kết quả sau khi đánh số

Hình 22 : Giao diện mạch nguyên lý sau khi đánh số linh kiện

1 Thêm file mạch in mới

Vào Project Project – Add New to Project – PCB – Save

Hình 23 : Giao diện tạo mới PCB

2 Cập nhật Netlist từ mạch nguyên lý sang mạch in

Từ cửa sổ mạch nguyên lý, Design – Update Schematic Document

Hình 24 : Giao diện tính năng cập nhật netlist từ sơ đồ nguyên lý sang mạch in

3 Kiểm tra, xác nhận lỗi nếu có

Validate Changes – Execute Changes – Close

Hình 25 : Giao diện kiểm tra lỗi khi cập nhật netlist từ sơ đồ nguyên lý sang mạch in

4 Sắp xếp linh kiện hợp lý Kéo thả linh kiện về các vị trí hợp lý

5 (Thường theo sắp xếp mạch nguyên lý)

Hình 26 : Giao diện mạch in sau khi sắp xếp linh kiện

Hiển thị kết quả dưới dạng 3D Tại cửa sổ vẽ mạch in View – 3D Layout Model

Hình 27 : Giao diện 3D mạch in khi chưa đi dây

6 Một số thiết lập các quy tắc thiết kế mạch in

Từ cửa sổ thiết kế mạch in Chọn Design – Rules

Hình 28 : Giao diện tính năng thiết lập luật trong mạch in

Width: Thiết lập kích thước các đường dây mạch Thông thường, kích thước các đường dây mạch có độ rộng từ 6mil – 12mil Đường nguồn có kích thước 15mil – 30mil

Design Rules – Routing – Width – Width – Min Width: 6mil – Preferred Width: 12mil – Max Width: 30mil Apply

Hình 29 : Giao diện thiết lập luật độ rộng dây dẫn trong mạch in

Via : Thiết lập kích thước lỗ Via Thông thường lỗ Via có đường kính trong là

0.4mm, đường kính ngoài là 0.8mm Kích thước này có thể thay đổi to hơn hoặc nhỏ hơn tuỳ thuộc vào khả năng của nhà sản xuất bo mạch

Design Rules – Routing Via Styles – Routing Vias – Via Diametter: 0.8mm – Via Hole Size: 0.4mm – Apply

Hình 30 : Giao diện thiết lập kích thước Via trong mạch in

7 Đi dây mạch in

Chọn lớp linh kiện cần đi dây Chọn Bottom Layer hoặc Top Layer Place – Track (P T)

Di chuột đến các Pin của linh kiện và kết nối đến khi hết các Connection thì dừng lại Lưu ý khi đi dây mạch in, tránh đi dây tạo thành góc nhọn hoặc góc vuông

Hình 31 : Giao diện sử dụng công cụ đi dây trong mạch in

8 Kết quả sau khi đi dây

Hình 32 : Giao diện mạch in sau khi đi dây

9 Cắt bo theo hình dạng yêu cầu

Để có thể tạo hình dạng bo mạch bên ngoài,Altium hỗ trợ tính năng cắt bo theo đường bao ngoài mạch in

Chọn lớp KeepOutLayer trên thanh công cụ nằm ngang phía dưới của của sổ thiết kế mạch in

Vẽ đường bao bo mạch theo hình dạng mong muốn: Place – Keepout – Track

Hình 33 : Giao diện tính năng thiết lập hình dạng bo mạch

Cắt hình dạng bo mạch theo đường Keepout Chọn toàn bộ đường Keepout

Từ thanh công cụ trên cửa số màn hình thiết kế mạch in chọn Design – Board Shape – Define from selected objects

Hình 34 : Giao diện bo mạch sau khi thiết lập hình dạng

10.Kết quả thu được

Hình 35 : Giao diện bo mạch sau khi được cắt

Hình 36 : Giao diện 3D của bo mạch sau khi được cắt

11.Phủ đồng cho mạch

Dùng tổ hợp phím P+G – kéo chuột khu vực cần phủ

Hình 37: Giao diện tính năng phủ đồng bo mạch

Chọn Net: GND

Chọn Layer: Top Layer

Hình 38: Giao diện project phủ đồng bo mạch

12.Kết quả sau khi phủ đồng

Hình 39: Giao diện của bo mạch sau khi được phủ đồng

IV Kết luận

Qua bài thực hành này,em cũng hiểu hơn nhiều điều về cách sử dụng phần mềm Altium 20,cách làm mạch in và hiểu nhiều hơn về cách hoạt động của mạch điện.Từ đó em có thể thiết kế r 1 mạch điện.Em cảm ơn thầy đã hướng dẫn em trong quá trình dạy vừa qua để có thể hoàn thành bài thực hành này