Bài giảng thiết kế mạch điện tử phần 1 trường đại học thái bình

Để thiết kế một mạch nguyên lý trên ORCAD chúng ta có thể thực hiện bằng Orcad Capture 2.2 Vẽ mạch nguyên lý bằng Orcad Capture 2.2.1 Khởi động Orcad Capture Start→ Programs→ Orcad Famil

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI BÌNH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BÀI GIẢNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ

Thái Bình, tháng 6 năm 2019

Mục lục

Chương 1: Cài đặt phần mềm ORCAD 9.2

Chương 2: Vẽ mạch nguyên lí bằng ORCAD CAPTURE CIS

2.1 Tổng quan về Orcad Capture

2.2 Vẽ mạch nguyên lý bằng Orcad Capture

2.2.1 Khởi động Orcad Capture

2.2.2 Tạo một project mới

2.2.2.1 Tạo Project mới

2.2.2.2 Thiết lập kích thước và cài đặt ban đầu cho bản vẽ

2.2.2.3 Các đối tượng làm việc

2.2.3 Các phím tắt và từ khóa trong OrCAD Capture

2.2.5 Kiểm tra lỗi sơ đồ nguyên lý

2.2.6 Tạo file netlist

2.3.2.2 Tiến hành tạo linh kiện

2.3.2 Vẽ đường bao và lưu linh kiện

2.4 Chỉnh sửa linh kiện

3.1 Tổng quan về phần mềm OrCAD Layout

3.2 Vẽ mạch in với OrCAD Layout

3.2.1 Khởi động OrCAD Layout

3.2.4.2 Tạo mới chân linh kiện

3.2.4.3 Những chú ý khi tạo mới chân linh kiện

62

63 3.2.5 Một số thao tác cần thiết trước khi vẽ Layout

3.2.6 Thiết lập môi trường thiết kế

3.2.7 Sắp xếp linh kiện trên board

3.2.7.1 Sắp xếp linh kiện bằng tay

4.1 Tổng quan về phần mêm mô phỏng Pspice

4.1.1 Giới thiệu về Pspice

4.1.2 Các tính năng của Pspice

4.2 Các bước tiến hành mô phỏng và phân tích mạch điện

5.5.2.1 Sắp xếp linh kiện

5.5.2.2 Vẽ mạch

113

114 5.6 Mạch dùng Relay bảo vệ dòng một pha

CHƯƠNG I: CÀI ĐẶT ORCAD VÀ GIỚI THIỆU VỀ CAPTURE

$1.1 Cách cài đặt phần mềm Orcad

Chạy trực tiếp file Setup.exe trong computer của bạn hoặc từ đĩa CDROM, ấn

NEXT liên tục đến đoạn:

Chọn như hình vẽ rồi chọn NEXT, tiếp tục màn hình xuất hiện:

Gõ chữ cái từ bàn phím theo bảng chữ cái từ a đến j

Màn hình xuất hiện:

Sau khi cài xong, bạn nhớ copy các file trong thư mục Crack vào C:\Program

Files\Orcad Rồi chạy file PDXOrCAD.exe

CHƯƠNG 2: VẼ MẠCH NGUYÊN LÝ BẰNG ORCAD CAPTURE CIS

2.1 Tổng quan về Orcad Capture

Dưới sự hỗ trợ của máy tính, công việc thiết kế mạch ngày càng trở nên dễ dàng hơn Để thiết kế một mạch nguyên lý trên ORCAD chúng ta có thể thực hiện bằng Orcad Capture

2.2 Vẽ mạch nguyên lý bằng Orcad Capture

2.2.1 Khởi động Orcad Capture

Start→ Programs→ Orcad Family Release 9.2→ Capture

Vào vùng làm việc của Capture chọn File/New hoặc Open

Nếu chọn:

Project: dùng liên thông với các phần mềm điện tử khác

Design: dùng vẽ các sơ đồ mạch điện

Library: dùng mở trang biên soạn các thư viện

Lúc này sẽ có trang làm việc như hình sau:

Khởi động Orcad Capture :

Chạy file: Capture.exe hoặc nhấp double click chuột vào biểu tượng Capture trên Desktop của Window (Start →All Programs →Orcad Family

tính tuỳ chọn riêng cho

người thiết kế về màu sắc

hiển thị của Wire, Pin toạ

độ lưới vẽ trong trang thiết

gam màu để gán cho các ừng

dối tượng trong trang sơ đồ

của background, pin linh kiện, Bus, đường kết nối các thành phần, lưới vẽ, DRC maker, giá trị linh kiện, wire, text

Chọn lớp Grid Display: Cho hiện hoặc không cho hiện thị các ô lưới được thể hiện bằng

những dấu chấm trong các

rang thiết kế mạch nguyên lý hoặc sửa đổi linh kiện Mục đích của lưới để cho

chúng ta đặt linh kiện cũng như sắp xếp chúng sao cho hợp lý và chính xác nhất

phải ghi tên của Project

vào trong Name và phải

b Giao diện chính của Orcad Capture

Sau khi chúng ta tạo một Project mới (hoặc mở một Project đã tồn tại) thì chúng ta sẽ thấy một giao diện của OrCad Capture như sau:

Do OrCad là phần mềm chạy trên hệ điều hành Window giống như các phần mềm ứng dụng khác Để học nhanh chương trình ứng dụng này đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức vể tin học mà đặc biệt là hệ điều hành Window Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu về chương trình ứng dụng này Cũng giống như các chương trình ứng dụng

khác chạy trên hệ điều hành Window, nên chúng

ta có thể nhấp chuột phải là chúng ta có thể thực hiện hầu hết các đặc tính cơ bản, các chức năng cơ bản của chúng và chúng ta đã thấy ở trên

Ý nghĩa của các tiêu hình trên thanh công cụ chính 1:

Create: dùng tạo ra các trang vẽ mới

Open: Mở lại các trang vẽ đã có trên đĩa

Save: Cho chép lại trang vẽ hiện dùng vào đĩa

Redo: Chọn lại thao tác sau cùng

Undo: Cho lấy lại các thao tác trước nó

Cache: Các linh kiện có lưu trong vùng nhớ tạm Zoom in: Phóng lớn các trang vẽ

Zoom out: Thu nhỏ các trang vẽ

Zoom to region: Chỉ phóng to vùng được chọn

Zoom to all: Cho hiện hết các thành phần có trên trang vẽ

Annotate: Ghi mã số thứ tự lên các linh kiện

Back Annotate : Tái ghi lại các mã số trên linh kiện

Design Rule Check: Mở lại chức năng kiểm tra lỗi trên các trang vẽ

Create Netlist: Cho tạo tập tin trong đó khai báo các đặc tính của mạch

Cross Reference: Tạo các thông báo về mạch điện

Bill of Material: Tạo các bảng kê khai báo các linh kiện dùng trong mạch điện

Snap to Grid: Tắt hay mở tính năng dính hay không dính trên các điểm lưới

Project Manager: Trở lại trang quản lý các tập tin của bản vẽ

Help Topics: Cho gọi phần trợ giúp

Ý nghĩa của các tiêu hình trên thanh công cụ chính 2:

Select: Vào mode chọn, nháy chuột lên các linh kiện để chọn

Place Part: Cho mở cửa sổ để chọn linh kiện có trong thư viện

Wire: Chọn nối mạch, đặt đường nối qua các chân của linh kiện

Place Net alias: đặt nhãn cho đường dây nối vào các bó nối

Place bus: vẽ các bó nối

Place Junction: đặt điểm giao nhau của các dây nối

Đặt đường xiên 450 so với đường Bus (đường dẫn vào và ra các bó nối)

Place Power: đặt đường nguồn

Place Ground: Đặt đường nối đất

Place Hierarchical: đặt khối chữ nhật thay thế cho một sơ đồ mạch điện

Place Port: Đặt các cổng vào hay ra trên các khối chữ nhật

Place Pin: Đặt các chân trên các khối chữ nhật

Place Off page connection: đặt các ký hiệu nối mạch bên ngoài trang vẽ

Place No Connect: Xác định các chân linh kiện bỏ trống

Place Line: Dùng vẽ hình dạng đường thẳng

Place Polyline: Dùng vẽ các hình đóng kín tạo bởi nhiều đoạn thẳng

Place Rectangle: Dùng vẽ các hình chữ nhật hay hình vuông

Place Ellipse: Dùng vẽ các hình tròn hay hình tròn dẹp

Place Art: Dùng vẽ các cung tròn

Place Text: Dùng nhập văn bản vào trang vẽ (thêm phần chú thích vào trang vẽ)

Cách thực hiện các tiêu hình trên thanh công cụ chính 2:

Place Part: Cho mở cửa sổ để chọn linh kiện có trong thư viện

Place Ground: Đặt đường nối đất

2.2.2 Tạo một project mới

2.2.2.1 Tạo Project mới

Chọn theo đường dẫn: File/New/Project

2.2.2.2 Thiết lập kích thước và cài đặt ban đầu cho bản vẽ

Hình dưới đây cho bạn xem qua các khổ giấy để bạn chọn lựa Công việc này

có thể thay đổi song song trong quá trình vẽ mạch Nghĩa là khi vẽ mạch nguyên lý, nếu cần chọn khổ giấy lớn hơn thì ta chọn lại mà vẫn không ảnh hưởng đến trang vẽ

P

2.2.3 Các phím tắt và từ khóa trong OrCAD Capture

2.2.3.1 Phím tắt

Đối với phần Capture các phím tắt để tìm đến Menu Tool Bar tương tự như những chương trình phần mềm khác

Ví dụ Menu File: Alt + F

Trong khi thiết kế mạch có các phím tắt sau để xoay linh kiện theo đúng yêu cầu thực tế:

Ký tự H (Horizontal) để lật ngang ký hiệu linh kiện

Ký tự V (Vertical) để lật dọc ký hiệu linh kiện

Ký tự R (Rotate) để quay ký hiệu linh kiện

2.2.3.2 Từ khóa tìm kiếm nhanh linh kiện

Muốn tìm kiếm nhanh linh kiện phải nhớ được tên và ký hiệu theo Tiếng Anh của linh kiện đó:

Ví dụ: Điện trở: R (Resistor)

Bước 1: Dùng lệnh Place Part để lấy các linh kiện đặt lên trang vẽ

Bước 2: Dùng chuột rời các mã số linh kiện và trị số riêng đến vị trí gần ký hiệu

Bước 3: Dùng lệnh Place Wire để đặt các đường nối mạch qua các chân của linh kiện

Bước 4: Biên soạn lại các trị số của linh kiện

Bước 5: Trang trí bản vẽ với các hình vẽ minh hoạ hay đặt vào các văn bản

Sử dụng các đường vẽ và dạng vẽ

Bước 1: Dùng lệnh Place Part để lấy các linh kiện đặt lên trang vẽ

Nhấp chuột trên tiêu hình hay gõ ký tự P, sẽ thấy hiện ra một cửa sổ (Place Part)

Trong đó:

 Part: nhập tên linh kiện cần tìm

 Libraries: các thư viện hiện đang được dùng

 Thêm thư viện mới vào chọn nút <Add Library>

- hay bỏ bớt thư viện chọn <Remove Library>

- Part Search được dùng để tra tìm tên một linh kiện trong các thư viện khác

- Có thể dùng dấu * để thay thế các ký tự không nhớ, đặt trước hay sau tên linh kiện muốn tìm cũng được

Sau khi chọn được linh kiện ưng ý, nhấn OK để lấy Linh kiện này sẽ gắn trên dấu con trỏ, tìm vị trí thích hợp để đặt linh kiện lên bản vẽ bằng cách nháy chuột Lúc này có thể gõ phím:

Ký tự H (Horizontal) để lật ngang ký hiệu linh kiện

Ký tự V (Vertical) để lật dọc ký hiệu linh kiện

Ký tự R (Rotate) để quay ký hiệu linh kiện

Bước 2: Dùng chuột dời các mã số linh kiện và trị riêng đến vị trí gần ký hiệu

Đặt con trỏ ở vị trí thích hợp nhất

Nếu nhiều linh kiện cùng loại thì sẽ nhấp chuột nhiều lần

Bước 3: Dùng lệnh Place Wire để đặt các đường nối mạch qua các chân của linh kiện

Nhấp chuột trên tiêu hình hay gõ ký tự W

Lúc này con trỏ sẽ có dạng hình chữ thập Hãy đặt con trỏ ngay lên các chân linh kiện, nhấn chuột kéo dây nối qua các chân linh kiện để nối mạch Nhấn chuột trên

các chân nối để kết thúc một đường nối Nhấn phím ESC để thoát ra mode nối mạch Sau khi nối xong các chân của các linh kiện, tiếp tục thực hiện bước 3

Bước 4: Biên soạn lại trị số của các linh kiện

Nháy đúp chuột trên mã số thứ tự hay trên trị số của một linh kiện, sẽ thấy hiện ra cửa sổ giao diện như sau:

Nhập vào ô Value chọn trị số cho linh kiện

Ở mục Display Format chọn cách cho hiện tên của giá trị

Nếu chọn Value Only thì chỉ có tên của trị số hiện ra mà thôi

Con chữ tên của trị số có thể quay hay chọn kiểu Font chữ khác (chọn ở mục Change)

Sau khi chọn xong nhấn OK

Bước 5: Trang trí bản vẽ với các hình vẽ minh hoạ hay đặt vào các văn bản

Nhấp chuột trên tiêu hình hay gõ ký tự T

Trong khung chữ nhật nhập vào văn bản Ở đây có thể gõ vào dạng chữ Việt

có dấu Để thay đổi kiểu chữ chọn mục (Change) Để quay chữ chọn góc quay ở mục (Rotation) Gõ xong văn bản nhấn OK

2.2.4.3 Sắp xếp linh kiện

Sắp xếp theo mục đích sử dụng và yêu cầu cho phù hợp

2.2.5 Kiểm tra lỗi sơ đồ nguyên lý

 Click chuột chọn biểu tượng ‘DRC’ (xem hình vẽ), cửa sổ Design Rules Check hiện ra Các khai báo theo mặc định như trên hình  Click chuột chọn OK Bước này hòan tất Trong trường hợp này, mạch in không có lỗi nên ở ngõ ra (Output) trong cửa sổ Project Manager cho ra một file ‘Ve Mach Nguon.drc’

2.2.6 Tạo file netlist

Mục đích của dịch netlist là liên kêt đường dây nối với chân linh kiện

Trong bước này, bạn phải nhớ đường dẫn nơi chứa file mnl để dùng trong phần vẽ mạch in (Trong ví dụ này file 've mach nguon.mnl' nằm theo đường dẫn D:\thay khai\day orcad\ve mach nguon.mnl)

2.3 Tạo thư viện linh kiện mới trong OrCAD Capture

2.3.1 Giới thiệu

Tài nguyên phong phú của Capture chính là các ký hiệu linh kiện cất trong các tập tin thư viện có họ là.olb Muốn vẽ một sơ đổ mạch điện phải sử dụng đến các ký hiệu có trong thư viện này Ngoài ra có thể tự tạo các ký hiệu hoàn mới và cất trong thư viện của riêng mình

2.3.2 Các bước tạo linh kiện mới

Sau khi cài đặt thành công chương trình Orcad, trên ổ cứng sẽ có các thư mục Library dung lưu trữ các loại tập tin thư viện Có 4 loại thư viện:

1 Thư viện vốn có của Capture có họ là olb

2 Thư viện cất giữ các footprint dùng cho vẽ mạch in Layout có họ là llb

3 Thư viện khai báo các tham số của linh kiện dùng với trinh Pspice có họ là lib

4 Thư viện cất các IC EPROM dùng cho trình PLD có họ là vhd

Vào trình Capture/Library: hiện ra bảng thông báo sau:

Để khảo sát các ký hiệu vốn có trong thư viện làm như sau:

1 Vào trình Capture

2 Chọn file/Open/Library Lúc này trên màn hình sẽ hiện ra cửa sổ, hãy tìm tập tin thư viện mà mình muốn mở ra để xem, nháy đúp chuột lên tập tin đó

Ví dụ: Mở tập tin Discrete

Muốn xem ký hiệu nào cho chuột nháy nhanh hai nhịp trên tên ký hiệu đó:

VD: Xem ký hiệu 10CQT150/TO thì nháy đúp chuột lên đó

Khi đã ở trong trang Edit Part có thể thấy được hình dạng của ký hiệu, hiểu được các thuộc tính của tất cả các chân của ký hiệu Có thể sửa đổi ký hiệu này và cập nhật vào thư viện để sau này lấy ra sử dụng

Ngoài ra có thể tạo một thư viện mới, cách làm như sau:

1 Vào trình Capture

2 Chọn File/New/ Library, lúc này giao diện xuất hiện như sau:

Chọn library olb, nhấp phải chuột chọn (New Part) hiện ra cửa sổ:

2.3.2.1 Tìm datasheet

2.3.2.2 Tiến hành tạo linh kiện

2.3.2.3 Vẽ đường bao và lưu linh kiện

Nhập tên vào mục Name rồi chọn OK (Ví dụ nhập vào là LINHKIEN)

Trên màn hình chỉ xuất hiện một khung hình chữ nhật không liền nét ở giữa màn hình, bên phải là các tiêu hình có hình dạng như sau:

Ví dụ tạo hình dạng led 7 đoạn:

Chọn đường thẳng định dạng cho led:

Chọn đường thẳng, nháy chuột phải, chọn Edit Properties: hiện ra bảng thông báo sau:

Place Rectangle Đặt đường bao ngoài

Place line Đặt các đoạn thẳng bên trong

Place Pin Đặt chân linh kiện Place Elipse Đặt dấu chấm

Chọn OK

Đóng cửa sổ phần tạo linh kiện sẽ gặp thông báo:

Chọn Yes

Lúc này trong thư viện đã xuất hiện một linh kiện mới có tên là LINHKIEN

2.4 Chỉnh sửa linh kiện

2.4.1 Đặt vấn đề

Khi sử dụng linh kiện trong mạch điện, điện tử đôi khi giá trị và đặc điểm không phù hợp với thực tế, khi đó ta cần tiến hành chỉnh sửa linh kiện để được như mong muốn

2.4.2 Tiến hành chỉnh sửa

Sử dụng lệnh Edit Part

Lưu ý:

Đối với các IC thì

ta chỉ cần đặt đường bao ngoài

và đặt chân IC

mà thôi

2.4.3 Lưu linh kiện vừa chỉnh sửa

Sau khi chỉnh sửa như mong muốn chọn: