Giáo trình Thiết kế mạch bằng máy tính (Nghề Điện tử dân dụng Trình độ Cao đẳng)

- Vai trò và ý nghĩa của mô đun: + Là mô đun cơ sở hỗ trợ của nghề điê ôn tử công nghiê ôp Mục tiêu của mô đun: - Về kiến thức: + Hiểu được phương pháp thiết kế mạch; + Biết lựa chọn l

LỜI GIỚI THIỆU

Mô đun thiết kế mạch bằng máy tính là một trong những mô đun chuyên môn của nghề điê ên tử dân dụng được biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2017 của trường Cao đẳng nghề Cần Thơ dành cho nghề điê ên tử dân dụng trình đô ô cao đẳng.

Giáo trình được biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình đã đượcxây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu, trong mỗi bài học đều có thí dụ và bài tập tươngứng để áp dụng và làm sáng tỏ phần lý thuyết

Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã dựa trên kinh nghiệm thực tế giảng dạy, thamkhảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình hiện có và cập nhật những kiến thức mới cóliên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo,nội dung được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế

Nội dung giáo trình được biên soạn với lượng thời gian đào tạo 60 giờ gồm có:Bài 01 MĐ18-01: Giới thiệu phần mềm vẽ mạch điện tử Orcad và các phần mềm vẽ mạch điện tử khác

Bài 02 MĐ18-02: Cài đặt phần mềm vẽ mạch điện tử Orcad phiên bản 16.5

Bài 03 MĐ18-03: Vẽ mạch điện nguyên lý

Bài 04 MĐ18-04: Tạo mới và sửa đổi linh kiện

Bài 05 MĐ18-05: Tạo tập tin Netlist và vẽ mạch in

Bài 06 MĐ18-06: Gia công mạch in

Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưngkhông tránh được những thiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy,

cô, chúng ta đọc để nhóm biên soạn sẽ điều chỉnh hoàn thiện hơn

Cần Thơ, ngày tháng 8 năm 2018

Tham gia biên soạn

Chủ biên Nguyễn Thanh Nhàn

2

MỤC LỤC

TRANG

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN 1

LỜI GIỚI THIỆU 2

Tên các bài trong mô đun 6

BÀI 1 : GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ ORCAD VÀ CÁC PHẦN MỀM VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ KHÁC 7

1 Các phần mềm vẽ mạch điê ôn tử thông dụng 7

1.1 Phần mềm vẽ mạch Altium 8

1.2 Phần mềm vẽ mạch điê ôn tử Eagle 8

2 Phần mềm vẽ mạch điê ôn tử Orcad 10

2.1 Các chức năng của phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD 12

2.2 Các phiên bản của phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD 12

Câu hỏi và bài tâ ôp 18

BÀI 2: CÀI ĐẶT PHẦN MỀM VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ ORCAD PHIÊN BẢN 16.5 19

Yêu cầu chung về phần cứng máy tính 20

1.Cài đă ôt phần mềm Orcad 16.5 20

2 Đăng ký OrCad 16.5 và License Manager 22

Câu hỏi và bài tâ ôp 28

BÀI 3: VẼ MẠCH ĐIỆN NGUYÊN LÝ 29

1 Vẽ sơ đồ nguyên lý 29

2 Một số công cụ nâng cao 34

2.1 Đặt tên cho các đường dây (Naming nets) 35

2.2 Liên kết giữa các trang 35

3 Thực hành vẽ mạch nguyên lý 38

BÀI 4: TẠO MỚI VÀ SỬA ĐỔI LINH KIỆN 55

1 Tạo thư viện linh kiện mới trong Capture 55

2 Taôo PadStack 43

2.1 Padstack cho linh kiê ôn chân cắm 59

2.2 Padstack cho linh kiện chân dán 62

3 Tạo Footprint 62

3.1 Footprint cho linh kiện chân cắm 62

3.2 FootPrint cho linh kiê ôn hàn bề mă ôt 66

4 Thiết kế footprint bằng Symbol Wizard 67

Câu hỏi và bài tâ ôp 70

BÀI 5: TẠO TẬP TIN NETLIST VÀ VẼ MẠCH IN 71

1 Tạo khuôn mẫu 71

3 Thiết kế mạch in từ sơ đồ nguyên lý 78

Câu hỏi và bài tâ ôp 88

2.3 Xuất Gerber 93

3 Phương pháp gia công mạch in 94

3.1 Gia công mạch in bằng phương pháp ủi 94

3.2 Hoàn thiện mạch in 98

Câu hỏi và bài tâ ôp 99

Tài liê ôu tham khảo 99

4

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Giao diê ôn thiết kế mạch bằng phần mềm Eagle 10

Hình 1.2 Giao diê ôn thiết kế mạch bằng phần mềm Orcad 11

Hình 2.1 Giao diê ôn cài đặt Orcad 16.5 21

Hình 2.2 License Orcad trên windows 7 24

Hình 3.1 Nơi lưu mă ôc định sơ đồ nguyên lý 29

Hình 3.2 Cửa sổ vẽ sơ đồ nguyên lý 31

Hình 3.3 Nơi chứa thư viê ôn mă ôc định của Orcad 16.5 32

Hình 3.4 Giao diê ôn vẽ sơ đồ nguyên lý Orcad 16.5 33

Hình 3.5 Quá trình thiết lâ ôp máy in 53

Hình 3.6 Chọn toạ đô ô khi in 54

Hình 4.1 Giao diê ôn tạo linh kiê ôn để vẽ mạch nguyên lý của Orcad 16.5 56

Hình 4.2 Cửa sổ chỉ ra nơi chứa mă ôc định linh kiê ôn mới của Orcad 16.5 57

Hình 4.3 Hình ảnh Footprint tạo bởi Orcad Layout 16.5 66

Hình 4.4 Hình ảnh cho footprint IC hàn bề mă ôt tạo bởi Orcad 16.5 70

Hình 5.1 Cửa sổ tạo Netlist trên Orcad 16.5 80

Hình 5.2 Cửa sổ hiển thị thông số lưới 81

Hình 5.3 Cửa sổ chỉnh sửa linh kiê ôn theo vị trí phù hợp 83

Hình 5.4 Đường bao sau khi vẽ xong bằng công cụ Board Outline 88

Hình 6.1 Mạch in Layout đã được in ra thành bản cứng 90

Hình 6.3 Cửa sổ cài đă ôt xuất bản in 93

Hình 6.3 Mạch Layot đã được in ra giấy 94

Hình 6.4 Ngâm mạch trong xà phòng 95

Hình 6.5 Mạch sau khi ngâm xà phòng 96

Hình 6.6 Mạch sau khi gỡ giấy 96

Hình 6.7 Rửa mạch in 97

Hình 6.8 Mạch sau khi rửa Fe2Cl3 97

Hình 6.9 Mạch in đã được khoan lỗ 98

Tên mô đun: THIẾT KẾ MẠCH BẰNG MÁY TÍNH

Mã mô đun: MĐ18

Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun:

- Vị trí :

- Vị trí của môn học: Môn học được bố trí dạy ngay từ đầu khóa học, trước khi học

các mô đun chuyên môn

- Tính chất của môn học: Là môn học bắt buộc

- Vai trò và ý nghĩa của mô đun:

+ Là mô đun cơ sở hỗ trợ của nghề điê ôn tử công nghiê ôp

Mục tiêu của mô đun:

- Về kiến thức:

+ Hiểu được phương pháp thiết kế mạch;

+ Biết lựa chọn linh kiện trong thư viện để vẽ mạch điện;

- Về kỹ năng

+ Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện theo các yêu cầu kỹ thuật

+ Thiết kế sơ đồ mạch in theo sơ đồ nguyên lý

+ Mô phỏng các mạch điện cơ bản và nâng cao

+ Hoàn thiê ôn mạch in và gia công mạch in đúng tiêu chuẩn kỹ thuâ ôt

- Về thái đôô:

+ Cẩn thận, chủ động và sáng tạo trong học tập, an toàn cho người và thiết bị;

+ Tổ chức nơi làm việc gọn gàng, ngăn nắp và đúng các biện pháp an toàn;

+ Có tư thế tác phong công nghiệp, ý thức tổ chức kỷ luật, khả năng làm việc độc lậpcũng như khả năng phối hợp làm việc nhóm trong quá trình học tập và sản xuất

Nội dung mô đun:

6

TT

Tên các bài trong mô đun

Thời gian (giờ)

Tổng số

Lý thuyết

Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập

Kiểm tra

1 Bài 1 :Giới thiệu phần mềm vẽ

mạch điện tử Orcad và các phần

mềm vẽ mạch điện tử khác

2 Bài 2 :Cài đặt phần mềm vẽ mạch

1 Các yêu cầu tối thiểu của hệ thống

1 Các bước của qui trình vẽ mạch

3 Thực hành vẽ mô ôt số mạch điê ôn

4 Thực hành sửa đổi các linh kiện cũ 4 1 3

BÀI 1 : GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ ORCAD VÀ CÁC

PHẦN MỀM VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ KHÁC

Mã bài: MĐ18-01 Giới thiệu:

Khi đã hoàn thành việc thiết kế và tạo mẫu dự án của mình và muốn thực hiện tạomột PCB (bảng mạch in), chúng ta cần phải sử dụng một số loại phần mềm thiết kế PCB.Trong khi có rất nhiều các sản phẩm thương mại (hầu hết là rất đắt tiền), nhưng lại có rất

ít các phần mềm miễn phí cho các nhà thiết kế nguồn mở

Một số nhà sản xuất mạch PCB thương mại cung cấp các phần mềm trực tuyến miễn phí của riêng mình Mặc dù các sản phẩm này có khả năng sử dụng khá tốt, nhưng chúng cũng bị một nhược điểm rất lớn - đó là chúng ta sẽ bị phụ thuộc vào các dịch vụ của họ

Mục tiêu:

- Nhận diện chính xác các thiết bị chính của máy tính xách tay

- Trình bày được nguyên tắc khi tháo lắp máy tính xách tay

8

- Xác định các yếu tố hình thù của máy tính

- Rèn luyện khả năng nhìn nhận quan sát vấn đề

1 Các phần mềm vẽ mạch điê ên tử thông dụng

Bảng mạch điện tử là một bảng nền cách điện có lắp các linh kiện được hàn và kết nối với các đường mạch điện theo sơ đồ định sẵn để thực hiện chức năng xác định Để sản xuất hàng loạt, hoặc làm bảng mạch có nhiều linh kiện, hoặc phải bố trí lắp các linh kiện nhiều chân, người ta áp dụng công nghệ mạch in để tạo ra bảng mạch cách nhanh chóng và chính xác

Nội dung của công nghệ mạch in là tạo một tấm phim chứa hình ảnh các đường mạch, in hình này lên lớp mặt đồng của tấm nguyên liệu, sau đó khoan lỗ và ăn mòn đồng ở phần ngoài các đường mạch Tùy theo nhu cầu làm mạch mà hiện nay mạch in được đặc trung với số lớp khác nhau:

 Mạch in hai lớp có một mặt đồng, dùng phổ biến ở chuột máy tính, các thiết bị âmthanh dân dụng, các điều khiển quạt, lò vi sóng,

 Mạch in ba lớp có hai mặt đồng, dùng trong các thiết bị điện tử phức tạp như hệ thống đo lường,

 Mạch in năm lớp, tương đương với ép hai loại kể trên, có ba lớp đồng và hai lớp cách điện, dùng trong các hệ phức tạp cao như máy tính cá nhân,

 Mạch in nhiều lớp hơn, dùng trong thiết bị cần tiết kiệm không gian

Hầu hết các phần mềm thiết kế mạch in hiện làm việc trên máy tính cá nhân ở môi trường MS Windows Tại các hãng chế tạo máy lớn, như thiết kế bo mạch chủ cho máy điện toán, điện thoại thông minh, thì phần mềm này làm việc ở các máy tính trạm

Trước năm 1995 có dạng phần mềm thiết kế mạch in làm việc ở PC DOS, hỗ trợ người vẽ mạch gần thủ công, và sau đó xuất ra trên máy in laser thành bản ảnh để đưa lên phim Nó không liên thông với công đoạn vẽ sơ đồ mạch, và người vẽ mạch in phải tự nhớ sơ đồ mạch, kích cỡ các linh kiện dùng đến, và chọn đặt các đường mạch theo trực quan

Từ khi có MS Windows thì phần mềm thiết kế mạch in là thành phần của phần mềmthiết kế mạch điện tử Phần mềm này hỗ trợ thiết kế sơ đồ mạch điện, và nếu người vẽ sơ

đồ mạch tuân thủ đúng cú pháp vẽ, thì bản thiết kế sơ đồ mạch này có thể chuyển tới phầnmềm thiết kế mạch in để hỗ trợ vẽ ra bảng mạch in

Các phần mềm thiết kế mạch được dùng phổ biến có OrCad, ProtelSE99, DXP2004, Altium Designer, PowerPCB, Eagle, Trong đó có hai dòng sản phẩm là OrCad và Protel(gồm ProtelSE99, DXP2004, Altium Designer) được nhiều người biết nhất

1.1 Phần mềm vẽ mạch Altium

Altium ngày nay đang là một trong những phần mềm vẽ mạch điện tử mạnh và được

ưa chuộng ở Việt Nam.Ngoài việc hỗ trợ tốt cho hoạt động vẽ mạch, Altium còn hỗ trợ tốttrong việc quản lý mạch, trích xuất file thống kê linh kiện

Altium Designer cung cấp một ứng dụng kết hợp tất cả công nghệ và chức năng cần thiết cho việc phát triển sản phẩm điện tử hoàn chỉnh, như thiết kế hệ thống ở mức bo

Khả năng đó kết hợp với khả năng quản lý dữ liệu thiết kế hiện đại cho phép người sử dụng Altium Designer tạo ra nhiều hơn những sản phẩm điện tử thông minh, với chi phí sản phẩm thấp hơn và thời gian phát triển ngắn hơn Thực ra điều này khiến Altium khá nặng nề, nhiều chức năng người dùng không dùng đến.

Phần mềm thiết kế mạch tự động Altium Designer là một môi trường thiết kế điện

tử đồng nhất, tích hợp cả thiết kế nguyên lý, thiết kế mạch in PCB, lập trình hệ thống nhúng và FPGA

Các điểm đặc trưng của Altium Designer:

 Giao diện thiết kế, quản lý và chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên bản cho các tài liệu thiết kế

 Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, đi dây tự động theo thuật toán tối

ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm các giải pháp thiết kế hoặc chỉnhsửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo các tham số mới

 Mở, xem và in các file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ các thông tin linh kiện,netlist, dữ liệu bản vẽ, kích thước, số lượng…

 Hệ thống các thư viện linh kiện phong phú, chi tiết và hoàn chỉnh bao gồm tất

cả các linh kiện nhúng, số, tương tự…

 Đặt và sửa đối tượng trên các lớp cơ khí, định nghĩa các luật thiết kế, tùy chỉnhcác lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện trên PCB

 Mô phỏng mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực trong không gian 3 chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mô hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho cả 2D và 3D

 Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA và ngược lại

Có thể thấy rằng Altium Designer có nhiều điểm mạnh so với các phần mềm khác như đặt luật thiết kế, quản lý dự án dễ dàng, giao diện thân thiện …

Phiên bản mới nhất của Altium hiê ôn tại là 18

1.2 Phần mềm vẽ mạch điê ên tử Eagle

Chương trình này được phát triển và phân phối bởi công ty CadSoft Computer, Inc (Germany)

Điều đặc biệt đây là chương trình Freeware với đầy đủ các tính năng giống như bản shareware

EAGLE được chia ra làm ba phiên bản cho mỗi người dùng khác nhau

Bản Professional Edition

Bản này thường được dùng cho thương mại

Không giới hạn không gian thiết kế (lớn nhất là 64 x64 inches = khoảng 1m6 x 1m6)

Sơ đồ mạch điện up lên tới 999 sheet

Hỗ trợ toàn bộ linh kiện chíp dán SMD

Xuất dữ liệu data nhiều định dạng

Tạo thư viện linh kiện mới từ thư viện có sẵn bằng cách Kéo & Thả

Hộ trợ thao tác xoay các góc độ

 Thiết kế với mức layer tối đa là 16 lớp

các tính năng đầy đủ và không bị giới hạn

Bản Standard Edition

10

Bản này thường dùng cho cá nhân với không gian thiết kế không rộng lắm

 Một vài tính năng bị giới hạn

 Thiết kế board tối đa được 4 lớp (lớp Bottom, Top và 2 lớp bên trong)

 Sơ đồ mạch điện up tối đa tới 99 sheet

 Không gian thiết kế board tối đa là 16cm x 10cm

Bản Light Edition

Bản này thường được dùng trong giảng dạy… bản này thực chất là bản Freeware được càiđặt sẵn

 Không gian thiết kế tối đa là 10cm x 8cm

 Hỗ trợ thiết kế chỉ với hai lớp

 Mỗi sơ đồ mạch điện bao gồm 1 sheet

Với phiên bản Eagle 5x người sử dụng có thể thấy được hình dáng và các thông số kích thước của linh kiên rất có thuận lợi trong việc lựa chọn linh kiện khi thiết kế mạch điện.Chương trình Eagle cho phép người sử dụng vẽ sơ đồ nguyên l mạch điện trong cửa sổ soạn thảo Schematic và sau đó chuyển sang sơ đồ Board PCB một cách nhanh chóng và

vô cùng đơn giản chỉ với một thao tác chuột

Yêu cầu của hệ thống:

Windows 98 / WinNT / XP

Độ phân giải màn hình 800 x 600

Thiết bị ngoại vi: Máy in kim hoặc Laser

Máy khoan lỗ

Hình 1.1 Giao diê ên thiết kế mạch bằng phần mềm Eagle

2. Phần mềm vẽ mạch điê ên tử Orcad

Chúng ta đang sông trong thời đại mà sự tiến bộ của ky thuật điện tử tiến nhanhnhư ngựa phi nườc rút, môi ngày một khàc Càc thành tựu của nghành vi tính đa giúpchúng ta cô một công cụ rất manh đế làm việc đô là phần mềm ORCAD

Orcad là phần mềm thiết kế mạch điện của công ty Cadence, nói chính xác hơn Orcad

là một bộ phần mềm bao gồm nhiều phần mềm trợ giúp cho chúng ta trong quá trình thiết

kế mạch

Orcad Capture để vẽ sơ đồ nguyên lý, Layout để vẽ mạch in, Pspice để giả lập … Cũng vì tính phổ biến của Orcad mà người học có thể dễ dàng tìm được nhiều sự trợ giúp từ nhiều nguồn tài liê ôu tham khảo cũng như có thể học được kinh nghiê ôm của nhiều người khác cùng lĩnh vực

12

Như chúng ta biết công việc hàng ngày của mô ôt chuyên viện điện tự là phân tích các sơ đồ mach điện mỗi khi nó đang nằm trong đầu hay đang nằm trông mặt giấy Khi

có sơ đô trong tay thì việc trước tiên là tìm cách tính toán để biếtt cách vâ ôn hành của

mạch Trong thiêt kê, thì phải xác định điều kiện phân cực DC của mạch, rồi khảo sát

mạch với các dạng tín hiê ôu kích thích khác nhau, từ đó tìm ra chổ hư hỏng để khắc phục.Cuối cùng thực hiê ôn gia công mạch in để tạo ra sản phẩm mong muốn Tất cả công viê ôc

đó được thực hiê ôn trân phần mềm Orcad mô ôt cách tiê ôn lợi và nhanh chóng.

Hình 1.2 Giao diê ên thiết kế mạch bằng phần mềm Orcad

 Giới thiệu phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD

ORCAD là một công cụ thiết kế mạch điện tử đơn giản và phổ biến Cũng có rấtnhiều phần mềm thiết kế mạch điện tử khác, tuy nhiên, chúng tôi chọn sử dụng phầnmềm này, vì bộ công cụ này được đánh giá là khá mạnh Nhược điểm lớn nhất là phầnmềm ORCAD không cung cấp miễn phí, nhược điểm thứ hai là bộ phần mềm ORCAD

hỗ trợ quá nhiều, vì vậy nó khá nặng Tuy vậy, các thư viện linh kiện của ORCAD có thể

giản, để cung cấp miễn phí cho sinh viên Các sách dù có hướng dẫn tỉ mỉ tới đâu, thìcũng không thể giúp các bạn sinh viên nắm bắt toàn bộ các chức năng của ORCAD khi

mà sinh viên không thực sự đam mê đầu tư thời gian tìm hiểu và thực hành, sinh viênthực hành nhiều, mày mò nhiều, và hỏi han nhiều, sẽ tìm hiểu và nắm bắt về ORCAD rất

dễ dàng Trong tài liệu hướng dẫn này, chúng tôi sẽ đi từng bước đơn giản, để các bạnsinh viên có thể thực hiện một mạch nguyên lý bằng ORCAD, sau đó hướng dẫn các bạnsinh viên từng bước để xuất ra thành mạch in, chạy mạch in, điều chỉnh mạch in, cuốicùng là việc làm một mạch in điện tử tại nhà như thế nào

2.1 Các chức năng của phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD

Giáo trình này được chia làm các nô ôi dung: Phần thứ nhất hướng dẫn các bạn một

số thao tác để vẽ một mạch nguyên lý với ORCAD dùng CAPTURE, bên cạnh đó chúng

ta có thể sử dụng CAPTURE CIS để có thể vẽ phần mạch nguyên lý Phần thứ hai hướngdẫn các bạn sinh viên các thao tác để chuyển từ mạch nguyên sang mạch in dùngLAYOUT PLUS Phần thứ ba hướng dẫn các bạn sinh viên một số phương pháp điềuchỉnh mạch in, và tạo ra các file cần thiết để gia công mạch in công nghiệp, và xuất rafile pdf của mạch in Phần thứ tư là dùng file pdf để có thể làm ra mạch in 1 lớp để cóthể phục vụ nhu cầu của sinh viên trong viê ôc đáp ứng mô ôt số mạch điê ôn tử cơ bản vànâng cao

Có thể tổng kết nô ôi dung cơ bản theo tính năng như sau:

 Capture — biên tập các sơ đồ nguyên lý

 Capture CIS Option — điều hành các thư viện Active Parts

 PSpice Analog Didital — gói của chế bản tương tự-số

 Spice Аdvanced Аnalysis — gói của tối ưu tham số

 PSpice SLPS option — giao diện liên lạc với gói Matlab

 PCB Designer — biên tập các topo các mạch in

 SPECCTRA for OrCAD — chương trình của truy tìm tương tác và tự động

 Signal Explorer — module phân tích sự nguyên vẹn của các tín hiệu và của các biến dạng giao

2.2 Các phiên bản của phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD

2.2.1 Orcad phiên bản 9.2

 Mô êt số hình ảnh, giao diê ên phần mềm Orcad 9.2

Việc cài đặt orcad 9.2 cũng không có gì là khó khăn và phức tạp Các bạn làm theo các thứ tự như sau

14

Mở bộ cài ra chạy file setup.exe, với các máy dùng từ win7 trở lên các bạn

chọn setup.exe -> chuột phải -> Run as administrator.

Khi bắt đầu vào môi trường cài đặt orcad sẽ báo cho chúng ta rằng hãy tắt các phầnmềm diệt virus đi để tránh trường hợp bị lỗi file trong quá trình cài đặt Chúng ta nhấn

OK rồi tiếp tục nhấn NEXT, OKđến khi hiện cửa sổ sau thì ta chọn standard licesing như

hình vẽ

Nhấn NEXT tiếp sẽ hiện ra tiếp cửa sổ.

Các bạn điền vào đó các chữ cái từ A đến H, khi điền xong mỗi chữ cái phải nhớ nhấn

Enter để xuống dòng Thực ra đây là phần Option giúp chúng ta chọn lựa những ứng dụngcần thiết trong orcad, mình sẽ nói rõ hơn vào các phần sau

Ở bước này với những bạn mới bắt đầu nên chọ Typical, sau này ta biết nhiều rồi thì có thể chọn Custom để lựa chọn các cài đặt hợp lý.

Nhấn NEXT tiếp và nhấn NEXT thêm một lần nữa và đợi cho nó copy file cài đặt xong Nhấn Finish là xong.

Sau khi cài đặt xong, các bạn mở folder Crack trong đó có file PDXOrCAD thì nhấn

chuột phải - > chọn Run as Administrator để khởi động

Cửa sổ sau sẽ xuất hiện

 TẠO PROJECT MỚI TRONG CAPTURE

Để tạo một Project mới các bạn khởi động Capture, nhấn FILE -> NEW -

> PROJECT một cửa sổ sẽ hiện ra.

Name là tên của project chúng ta định làm, ví dụ donhietdo, khuechdai

Có 4 radio button cho ta lựa chọn, các bạn chọn như hình vẽ là schematic

Location là đường dẫn lưu file của project, mặc định orcad sẽ để các file của bạn nằm

cùng trong ổ cài đặt, vì vậy các bạn có thể thay đổi đường dẫn này bằng cách nhấn

vào Browse để thay đổi đường dẫn.

Sau khi xong chúng ta nhấn OK và môi trường schematic hiện ra cho chúng ta làm việc.

18

Để vẽ được mạch nguyên lý bắt buộc phải có linh kiện, các nhận chọn Place rồi Part, có thể dùng phím tắt là Shift+P để thao tác Cửa sổ lựa chọn linh kiện sẽ hiện ngay ra cho

các bạn Thông thường với lần làm việc đầu tiên Orcad chưa có thư viện nào trong đó,

muốn add thư viện vào chúng ta phải nhấn chọn Add library Sau đó chọn các thư viện

cần thiết chúng ta cần Như ngày đầu mới học để chắc ăn mình chọn tất cả các thư viện có

sẵn mà thằng Orcad hỗ trợ bằng cách nhấn Ctrl+A rồi nhấn OK.

Ô Part để chúng ta đánh tên linh kiện cần lấy vào đó, nó cũng giống như một ô

search, bạn chỉ cần gõ Resistor (điện trở) thì tất cả các loại trở có trong thư viện nó sẽ

hiện ngay bên dưới cho các bạn lựa chọn, đánh tên càng chính xác thì linh kiện hiện ra sẽ chính xác cho ta lựa chọn

Đến đây các bạn chỉ việc nhặt linh kiện và đưa ra ghép nối để tạo sơ đồ nguyên lý mà bạn định vẽ.

Một số thư viện thông dụng như sau:

- Discrete: R, C, Tran, Triac, Diode, Led các linh kiện cơ bản.

- Transistor: Hầu hết các loại tran

- Conecter: Các đầu kết nối, Jac cắm

- Microcontroller: Các dòng vi điều khiển và orcad hỗ trợ.

- Gate: Các cổng IC logic như 4048,4049, 40107

- Amplifier: Các loại khuếch đại thuật toán như LM324, LM741

- Regulator: Các loại ổn áp nguồn như 78xx, Lm337,317, Lm2576, A8178

2.2.2 Orcad phiên bản 10.5

Như đã giới thiê ôu Orcad xuất hiê ôn từ rất sớm là công cụ hỗ trợ đắt lực cho các chuyên gia thiết kế đễn những bạn mới vào nghề thiết kế mạch Từ khi xuất hiê ôn đến nay Orcad đã trải qua nhiều phiên bản cũng như sự cải tiến đáng kể

 Phiên bản 3.2 xuất hiê ôn lần đầu tiên chạy trên nền DOS và sau đó tiếp tục cải tiến

đến phiên bản

 Phiên bản 7.0 ở phiên bản này Orcad chạy trên nền windows đã làm cho giới thiết

kế mạch thâ ôt sự ấn tượng và thích thú

 Phiên bản 9.0 phiên bản này cũng chạy trên nền windows với những cải tiến rất

đáng kể

 Phiên bản 9.2 là trong những phiên bản rất ổn định của Orcad và tồn tại thời gian

rất lâu

 Phiên bản 10.5 là phiên bản xuất hiê ôn gần đây với cải tiến mới cho người dùng

 Phiên bản 16.5 là phiên bản mới nhất cho đến thời điểm hiê ôn tại

Câu hỏi và bài tâ êp

1/ Cho đến nay phiên bản Orcad nào chạy ổn định nhất?

2/ So sánh ưu nhược điểm của phần mềm Orcad với các phần mềm vẽ mạch điê ôn tử khác như Eagle, Altium, …

BÀI 2: CÀI ĐẶT PHẦN MỀM VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ

ORCAD PHIÊN BẢN 16.5

Mã bài: MĐ18-02 Giới thiệu:

20

ORCAD là một công cụ thiết kế mạch điện tử đơn giản và phổ biến Cũng có rấtnhiều phần mềm thiết kế mạch điện tử khác, tuy nhiên chúng ta chọn giới thiệu sử dụngphần mềm này, vì bộ công cụ này được đánh giá là khá mạnh

Nhược điểm lớn nhất là phần mềm ORCAD không cung cấp miễn phí, nhược điểm thứhai là bộ phần mềm ORCAD hỗ trợ quá nhiều, vì vậy nó khá nặng

Tuy vậy, các thư viện linh kiện của ORCAD có thể coi là mạnh nhất cho đến nay, và hầuhết các nhà sản xuất linh kiện điện tử đều cung cấp các add-in thư viện linh kiện choORCAD

Trong tài liệu hướng dẫn này, chúng ta sẽ đi từng bước đơn giản, để các bạn sinh viên có thể thực hiện một mạch nguyên lý bằng ORCAD, sau đó hướng dẫn các bạn từng bước đểxuất ra thành mạch in, chạy mạch in, điều chỉnh mạch in, cuối cùng là việc làm một mạch

in điện tử tại nhà như thế nào

Mục tiêu:

 Trình bày đúng các yêu cầu tối thiểu của hệ thống máy tính trong cài đặt phần mềm.

 Trình bày chính xác qui trình cài đặt phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD 16.5.

 Thực hiện cài đặt được phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD 16.5

 Yêu cầu chung về phần cứng máy tính

Phần cứng tối thiểu

 Tốc đô ô CPU 2.0 GHz

 RAM 512 MB

 VGA Graphic

 Bô ô nhớ cài că ôt trống tối thiểu 1.5 GB

 Có thể cài đă ôt trên nền windows 7 trở về sau

1 Cài đă êt phần mềm Orcad 16.5

Đầu tiên download bản 16.5 về máy tính (link tham khảo, nguồn: truongtandl

http://www.mediafire.com/?7hk873uem6rd0#6y7via4m2sjx6)

Vào link trên rồi vào thư mục Cadence SPB 16.5 tải 11 file trong đó về

Sau khi tải về, ghép các file lại rồi ta được 1 cái file ISO có tên

Cadence_SPB_165.iso Chúng ta có thể sử dụng UltraISO mount file tạo

ổ DVD ảo, hoặc giải nén ra Các file bao gồm:

22

Chạy file Setup.exe

Chọn License Manager

Hình 2.1 Giao diê ên cài đặt Orcad 16.5.

Lưu ý: Khi chương trình báo nhập file license thì bỏ trống (nhấn Cancel)

Chương trình hỏi Restart hay không thì chọn không Restart Tiếp tục cài Orcad 16.5 Quá trình cài đặt bình thường như các phần mềm khác (Cài hơi lâu khoảng 30’ do phần mềm khá nă ông)

2. Đăng ký OrCad 16.5 và License Manager

Sau khi cài đă ôt xong Orcad thì làm tiếp các bước sau:

1 Copy các files trong thư mục \aspirin\Cadence\LicenseManager (nó nằm trong ổ CD

ảo hoặc thư mục bạn vừa giải nén) vào C:\Cadence\LicenseManager sau đó run file LicenseManager.cmd

2 Copy các files trong thư mục \aspirin\Cadence\SPB_16.5\ vào thư mục

C:\Cadence\SPB_16.5\tools sau đó chạy file Tools.cmd

Tiếp theo là tạo file License.lic

Chúng ta có thể sửa thành tên máy tính của người dùng LBK-PC, xong save lại.

(Xem tên máy tính bằng cách Click phải vào My Computer -> Properties)

a Tiếp theo bạn run file LicGen.cmd file này ở cùng với file src.lic bạn vừa sửa đó Trong chốc lát nó sẽ tạo ra file License.lic

b Mở file License Server Configuration Utility bằng cách vào Start -> Programs -> Cadence -> License Manager -> License Server Configuration Utility

Hình 2.2 License Orcad trên windows 7

26

Ấn next chờ tí rồi nhấn Finish.

*** Bước cuối cùng:

Vào Control Panel -> System -> Advanced -> Environment Variables, hoặc làm theo hình:

Hộp thoại hiện ra và nhấn nút trong hình:

28

Nhập các thông số sau:

variable name: CDS_LIC_FILE

variable value: C:\Cadence\LicenseManager\license.dat

Tất cả đã xong cuối cùng ta đã có OrCad 16.5 Full

Hình 2.3 Phầm mềm Orcad đã được cài đă êt thành công

Câu hỏi và bài tâ êp

1/ Trình bày các bước quan trọng trong quá trình cài đă ôt phần mềm Orcad sử dụng máy tính có hê ô điều hành windows 8?

2/ Thực hành cài phần mềm trên windows 8 và windows 10

30

BÀI 3: VẼ MẠCH ĐIỆN NGUYÊN LÝ

Mã bài: MĐ18-03 Giới thiệu:

OrCAD Capture là phần mềm vẽ mạch nguyên lý rất mạnh, với thư viện phong phú, thao tác đơn giản, dễ chỉnh sửa và tìm kiếm Trong phần này tôi sẽ hướng dẫn khái quát để mọi người có thể tiếp cận và sử dụng phần mềm này Từ khởi động, tạo một bản thiết kế, lấy linh kiện, thay đổi thông số linh kiện, đi dây, hoàn thành mạch nguyên lí đến việc tạo thư viện linh kiện cá nhân để tiện cho việc sử dụng về sau

Mục tiêu:

- Trình bày đúng qui trình vẽ và lưu trữ một bản vẽ mạch điện tử

- Vẽ và lưu trữ được các bản vẽ mạch điện tử đảm bảo tính chính xác, thẩm mỹ và đúngtiến độ

- Rèn luyện tính kiên nhẫn, cẩn thận Chủ động và sáng tạo trong học tập

1 Vẽ sơ đồ nguyên lý

- Chọn File > New > Project, hộp thoại New Project mở ra, đặt tên cho project, ở đây

là “project1”, nhấn Browse > Create Directory để tạo thư mục my_schematic trong ổ C

và lưu project vào đó > OK

Hình 3.1 Nơi lưu mă êc định sơ đồ nguyên ly

- Tiếp theo hộp thoại PCB Project Wizard mở ra, hiện tại chúng ta chưa thực hiên mô phỏng nên bỏ không check vào Enable project simulation > Next, tại đây ta chọn một sốthư viện thêm vào project ở cửa sổ bên trái, nhấn Add > Finish, ở đây ta thêm thư viện Discrete.olb vào project

- Cửa số thiết kế Schematic hiện ra, bao gồm cây thư mục quản lí project và page 1 là trang thiết kế đầu tiên tự động mở ra, nếu các đường lưới bị tắt chọn View > Grid để bật chế độ lưới

- Phóng to cửa sổ thiết kế Page 1, chọn Place > Part để mở cửa sổ các thư viện và linh kiện capture ở bên phải giao diện chương trình như hình vẽ

32

Hình 3.2 Cửa sổ vẽ sơ đồ nguyên ly

- Trước hết ta chọn khổ giấy và thiết lập các thông số ban đầu cho bản vẽ, chọn Options > Schematic Page Properties, hộp thoại sau mở ra:

- Ta chọn khổ giấy, đơn vịthiết kế (Inches hoặc Milimeters) trong tabPage Size

- Thiết lập các thông số cho đường lưới ở tabGrid Reference

- Sau khi thiết lập xong nhấn OK

viện có sẵn của Orcad Capture hoặc tìm đường dẫn đến thư viện ta tự tạo, sau đó nhấnOpen để thêm thư viện Như hình vẽ ta thêm thư viện ATOD.olb có sẵn vào project

Hình 3.3 Nơi chứa thư viê ên mă êc định của Orcad 16.5

- Muốn lấy linh kiện từ thư viện nào, ta click chuột chọn thư viện đó trong danh sáchcủa tab Libraries, trên tab Part List hiện ra danh sách các linh kiện có trong thư viện

đó (có thể bôi đen toàn bộ thư viện để hiện tất cả các linh kiện có thể thêm vào

project)

- Click đúp chuột vào linh kiện cần dung, rê chuột ra bản vẽ, click chuột trái vào vị trícần đặt linh kiện sau đó click chuột phải > End Module (hoặc nhấn phím Esc) Tacũng có thể click chuột vào nhiều vị trí trong bản vẽ để thêm nhiều linh kiện giốngnhau

- Như hình vẽ ta thêm 3 điện trở (Resistor) từ thư viện Descrete vào bản thiết kế

34

Hình 3.4 Giao diê ên vẽ sơ đồ nguyên ly Orcad 16.5

- Sau khi đặt đầy đủ các linh kiện cần dùng vào bản vẽ, chúng ta nối mạch lại với nhau

- Để nối các đường mạch, chọn Place > Wire, bấm chuột trái vào chân linh kiện này,

và nối vào chân linh kiện khác Ngoài ra cũng có thể nối dây nối từ chân linh kiện vàomột đường dây nối đã có sẵn, hoặc nối giữa các chân linh kiện với nhau

- Để bản vẽ được đẹp và thuận lợi khi thiết kế ta có thể click chuột vào linh kiện và dichuyển đến vị trí thích hợp, có thể khoanh chọn linh kiện, click chuột phải và có cáctùy chọn để xoay, lật linh kiện, …

- Các chân linh kiện nào không nối dây mạch, ta phải đánh dấu X vào chân linh kiện

đó, đối với các chân linh kiện nào nối với nguồn hoặc đất, ta cũng phải gắn nguồn vàđất vào cho chúng

- Để thêm chân nguồn, vàoPlace > Power, trong cửa sổSymbol bên trái chọn dạng

chân nguồn thích hợp

- Tương tự vào Place > Ground

để thêm chân đất

- Vào Place > No connect

để đánh dấu X vào các chân khôngnối dây mạch

- Ta có hình ảnh minh họa của một sơ đồ mạch nguyên lí như hình vẽ (dạng đơn giản và chỉ mang tính minh họa cho các kết nối)

2 Một số công cụ nâng cao

2.1 Đặt tên cho các đường dây (Naming nets)

- Trong sơ đồ nguyên lý, ta có thể đặt tên cho các đường dây, đặc biệt là các đường dây quan trọng Các đường dây được đặt cùng tên sẽ tự động kết nối với nhau Điều này thật

sự hữu ích đối với các sơ đồ nguyên lí phực tạp có nhiều kết nối và cũng rất thuận tiện khilayout

- Chọn Place > Net Alias, hộp thoại Place Net Alias mở ra:

36

- Trong mục Alias đặt tên cho kết nối (ví dụ tên là net1), ngoài ra có thể tùy chỉnh cácthông số về màu sắc, font chữ, sau đó nhấn OK

- Click chuột lên một đường dây muốn đặt tên, sau đó làm tương tự với các đường dâymuốn kết nối với đường dây đó (đặt tên giống nhau), như vậy ta đã tạo xong kết nốigiữa các đường dây đó

- Ta có thể thấy các đường dâyđược đặt tên chung là “net1”,các đường dây này sẽ tự độngkết nối với nhau khi layout

- Chọn Place > Off-Page Connector

- Trong hộp thoại mở ra, tại cửa sổ Symbol bên trái, ta chọn kiểu kết nối thích hợp

OFFPAGELEFT-L hoặc OFPAGERIGHT-R (bên trái hoặc bên phải), nhấp OK rồi

đặt lên bản vẽ giống như đặt các linh kiện Chọn Place > Line để liên kết các kết nốinày với các chân linh kiện hoặc các đường dây Các chân linh kiện, các đường dây

trong cùng một trang hoặc trên nhiều trang nếu được liên kết với các off-page

connector cùng tên thì chúng sẽ được liên kết với nhau

- Click đúp chuột vàooffpage connector, tại mụcValue, ta đổi tên cho kếtnối, giả sử ta đặt tên là

“multi net”

- Ta thấy trên hình vẽ, 2 đường dây của PAGE1 được kết nối với nhau và kết nối với chân

1 của IC trong PAGE2 thông qua kết nối “multi net” Như vậy ta có 2 trang

PAGE1 và PAGE2 trong cùng 1 project (project 1) được liên kết với nhau

38

3. Thực hành vẽ mạch nguyên lý

 Mạch đếm xung

- Mở chương trình như hình vẽ sau: Start/Programs/ và chọn đến chương trình Capture.(Thuật ngữ này không có từ thuần Việt nó có nghĩa là"Sao chép và ghép nối các phần tử

để được một thành phần thống nhất và lưu chúng dưới dạng một file")

- Màn hình làm việc được chỉ ra như hình sau:

- Cửa sổ làm việc của chương trình cũng giống như một ứng dụng bất kỳ nào củaWindows nào mà bạn đã biết, có các menu lựa chọn như File, Edit, Windows, Help.Chúng không có gì đặc biệt chức năng giống như các chương trình Word hay Exel mà bạnđã biết Duy chỉ có các menu sau là chúng ta cân quan tâm: Place, Macro, và Option

- Để bắt đầu một bản vẽ bạn vào File/ New/ Project Sau đó là đến tiêt mục lựa chọn kiểuthực hiện và tên của bản vẽ

Các nút radio tròn mà bạn thấy chính là các lựa chọn mà phần mềm cho phép:

- Analog or Mixed A/D: ý nói Bản vẽ chỉ thuần là tương tự hay kết hợp cả với mạch biếnđổi tương tự số

- PC Board Wizard (vẽ theo chỉ dẫn)

- Schematic: theo kiểu giản đồ, tuỳ ý bạn (thông thường ta hay chọn kiểu này)

- Bước tiếp theo ta thấy cửa sổ làm việc như hình vẽ

40