Xây dựng bộ bài thí nghiệm mô phỏng cho môn học Cấu kiện điện tử

Nếu nút lệnh này được chọn, chương trình sẽ cho phép hiển thị trình trạng lỗi của linh kiện, người dùng có thể thay đổi tình trạng lỗi của từng linh kiện trong bản Thuộc tính

MỞ ĐẦU

Hiện nay các khoa Điện tử - Viễn thông, Điện - Điện tử của các trườngđại học và học viện trong nước giảng dạy môn Cấu kiện điện tử đều có các bàithí nghiệm xây dựng trên các kít thí nghiệm có sẵn Một số trường cũng đã chútrọng đến việc xây dựng các bài thí nghiệm mô phỏng dựa trên các phần mềmthiết kế điện tử tự động

Đối với các trường đại học ở nước ngoài, việc kết hợp các bài thí nghiệmdựa trên các kít thí nghiệm có sẵn và các bài thí nghiệm mô phỏng dựa trêncác phần mềm thiết kế điện tử tự động trong việc giảng dạy một môn học đượcthực hiện rất tốt Qua đó các sinh viên vừa có thể nắm vững được các kiếnthức lý thuyết để có thể áp dụng được vào thực tế, vừa nâng cao được khảnăng thiết kế mạch bằng phần mềm

Trong 10 năm gần đây, trên thị trường thế giới cũng đã xuất hiện rấtnhiều phần mềm Thiết kế - Mô phỏng mạch điện tử và các phần mềm Vẽmạch in Có thể kể ra các phần mềm tên tuổi như : Circuit Marker 2000,OrCard, Multisim, Proteus, Tina… Các phần mềm này chính là công cụ đểgiúp các kỹ sư, các nhà sản xuất tối ưu hóa công việc của mình, từ đó tạo ranhững sản phẩm điện tử chính xác, đáng tin cậy và giá thành thấp

Trong các phần mềm kể trên thì phần mềm TINA 8 do nhà sản xuấtDesignSoft phát hành năm 2008 là một trong số các phần mềm Thiết kế - Môphỏng mạch điện tử và Vẽ mạch in nổi tiếng nhất hiện nay TINA 8 là mộttrong những gói phần mềm mạnh nhất hiện nay dùng để phân tích, thiết kế, môphỏng tín hiệu số, tín hiệu tương tự, VHDL và kết hợp các mạch điện tử haycác mạch in của chúng

Do đó đề tài “Xây dựng bộ bài thí nghiệm mô phỏng cho môn học Cấukiện điện tử” dựa trên công cụ mô phỏng là phần mềm TINA được đưa ranhằm mục đích giới thiệu cho các sinh viên ngành ĐT-VT và ngành Điện –

Tài liệu gồm 4 chương :

Chương 1: Giới thiệu phần mềm TINA 8.

Chương 2: Hướng dẫn cơ bản sử dụng phần mềm.

Chương 3: Giới thiệu các máy đo ảo.

Chương 4: Các bài thí nghiệm mô phỏng.

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp đã đóng góp các ýkiến quý báu; xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Học viện, lãnh đạo Khoa Kỹthuật Điện tử 1 đã tạo điều kiện để chúng tôi hoàn thành đề tài này

Hà Nội, ngày 18 tháng 12 năm 2010

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TINA 8 4

1.1 Giới thiệu tổng quan phần mềm 4

1.2 Các đối tượng của phần mềm 7

1.3 Cấu hình máy tính yêu cầu 7

CHƯƠNG 2 HƯỚNG DẪN CƠ BẢN SỬ DỤNG PHẦN MỀM 9

2.1 Giao diện chính của phần mềm 9

2.2 Sử dụng chuột 14

2.2.1 Sử dụng chuột phải 14

2.2.2 Sử dụng chuột trái 15

2.3 Các đơn vị đo 15

2.4 Cách nối dây – Đặt các linh kiện 16

2.4.1 Cách đặt các linh kiện vào mạch 16

2.4.2 Cách nối dây 17

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU CÁC MÁY ĐO ẢO 18

3.1 Giới thiệu các loại máy đo ảo 18

3.1.1 Máy tạo sóng chức năng (Function Generator): 18

3.1.2 Máy đo đa năng số (Digital Multimeter - DMM) 19

3.1.3 Máy ghi dạng sóng XY (XY Recorder) 20

3.1.4 Máy hiện sóng ảo ( Oscilloscope) 22

3.1.5 Máy phân tích tín hiệu (Signal Analyzer) 24

3.1.6 Máy phân tích phổ (Spectrum Analyzer) 26

3.1.7 Máy phân tích mạng (Network Analyzer) 27

3.1.8 Máy phân tích logic (Logic Analyzer) 28

3.1.9 Máy tạo tín hiệu số (Digital Signal Generator) 29

3.2 Nguồn tương tự và nguồn số 31

3.2.1 Nguồn tương tự 31

3.2.2 Nguồn số 37

CHƯƠNG 4 CÁC BÀI THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG 44

BÀI SỐ 1: ĐIỐT 44

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM TINA 8

1.1 Giới thiệu tổng quan phần mềm

Bộ thiết kế TINA 8 (TINA Design Suite) là một trong những gói phần mềmmạnh nhất hiện nay để phân tích, thiết kế, mô phỏng tín hiệu số, tương tự, VHDL vàkết hợp các mạch điện tử hay các mạch in của chúng Phần mềm TINA cũng cungcấp các chức năng phân tích RF, các mạch quang điện, kiểm tra và gỡ lỗi các ứngdụng vi điều khiển và vi xử lý Một tính năng đặc biệt của phần mềm là cho phépngười sử dụng đưa mạch ra thực tế thông qua cổng USB được điều khiển bởi phầncứng TINALab II TINALab II biến một máy tính thành một thiết bị đo T&M đanăng mạnh, có thể thay thế hoàn toàn một tổ hợp các máy đo như máy hiện sóng,máy đo dòng điện, đo điện áp, đo điện trở; máy đo tần số, máy phân tích phổ, …(Hình 1.1) Các kỹ sư điện tử nhận thấy rằng phần mềm TINA có nhiều ưu điểmnhư: dễ sử dụng và là một công cụ hiệu quả cao, trong khi các giảng viên thì đánggiá cao những tính năng của phần mềm trong môi trường đào tạo

Hình 1.1 – Phần cứng TINALab II

TINA được chia thành hai phiên bản chính là TINA và Bộ thiết kế TINA(TINA Design Suite) TINA chỉ có phần mô phỏng mạch trong khi đó Bộ thiết kếTINA còn có thêm tính năng thiết kế PCB tiên tiến Modun thiết kế mạch in tíchhợp đầy đủ này có tất cả các đặc điểm cần thiết cho việc thiết kế PCB tiên tiến, baogồm các PCB linh hoạt nhiều lớp với các tấm nguồn tách rời, tự động đặt và tự

Phần mềm TINA 8 được xây dựng với nhiều Phần tương tác với nhau, ngườithiết kế có thể vẽ mạch bằng sơ đồ nguyên lý và chuyển sang dạng mạch in, quansát mạch in dưới dạng 3D và xuất ra tập tin hình ảnh để gửi đến nhà sản xuất…Ngoài ra,TINA còn cung cấp các công cụ phân tích khác nhau như:

 Phân tích DC: tính toán điểm làm việc một chiều và đặc tuyến truyền đạtcủa các mạch tương tự Người sử dụng có thể hiển thị các điện áp đo đượchoặc tính toán được điện áp tại bất kỳ nút nào bằng cách lựa chọn nút bằngcon trỏ Đối với các mạch số, chương trình sẽ giải phương trình trạng tháilogic và hiển thị các kết quả tại mỗi nút theo từng bước một

 Phân tích quá độ (Transient analysis): trong chế độ transient và chế độ hỗnhợp của TINA, đáp ứng của mạch theo các dạng sóng đầu vào có thể tính toánđược Các dạng sóng đầu vào có thể được lựa chọn từ vài tùy chọn (xung,bước đơn vị, sóng hình sin, sóng tam giác, sóng vuông, sóng hình thang, vàdạng sóng kích thích mà người dùng có thể tự định nghĩa) và được tham sốhóa theo yêu cầu Đối với các mạch số, các xung đồng hồ được lập trình vàcác máy phát tín hiệu số đều có sẵn

 Phân tích Fourier: Ngoài việc tính toán và hiển thị đáp ứng thì các hệ sốcủa dãy Fourier, méo hài đối với các tín hiệu tuần hoàn và phổ Fourier của cáctín hiệu không tuần hoàn cũng có thể được tính toán

 Mô phỏng số: TINA cũng bao gồm mô phỏng rất nhanh và mạnh cho cácmạch số Ta có thể theo dấu hoạt động của mạch từng bước một, tiến về phíatrước hoặc lùi lại phía sau, hoặc xem sơ đồ thời gian hoàn chỉnh trong một cửa

sổ phân tích logic đặc biệt Ngoài các cổng logic, thư viện linh kiện lớn củaTINA còn có các IC và các phần tử số khác

 Mô phỏng VHDL: TINA cũng bao gồm một bộ mô phỏng VHDL để kiểmtra các thiết kế VHDL cả trong môi trường số và môi trường tín hiệu hỗn hợptượng tự - số Nó hỗ trợ các tiêu chuẩn ngôn ngữ IEEE 1076-1987 và 1076-

1993 và các tiêu chuẩn IEEE 1164 (tiêu chuẩn logic) Các mạch có thể chứacác khối VHDL có thể chỉnh sửa được từ thư viện của TINA, các cấu kiệnFPGAs & CPLDs, hoặc VHDL do người dùng tự tạo ra hoặc tải về từ Internet.Người dùng có thể chỉnh sửa các nguồn VHDL của bất cứ cấu kiện VHDL nào

và xem kết quả ngay Với tùy chọn bộ mô phỏng VHDL tùy chọn, người dùng

cách tương tác Kết hợp với Trình biên dịch hợp ngữ (assembler) cho phépngười dùng sửa đổi code hợp ngữ và xem kết quả ngay lập tức.

 Phân tích AC: cho phép tính toán điện áp, dòng điện, trở kháng, và côngsuất Thêm vào đó, phần mềm cho phép vẽ các đồ thị biên độ, đồ thị phaNyquist và Bode và các đặc tính trễ nhóm của các mạch tương tự Đối với cácmạng phi tuyến thì việc tuyến tính điểm làm việc được thực hiện một cách tựđộng

 Ngoài ra TINA còn cung cấp các tính năng như Biên tập và gỡ lỗi theobiểu đồ tiến trình (flowchart), Phân tích mạng, Phân tích nhiễu, Phân tích kýhiệu, Phân tích “tình huống xấu nhất” và Monte-Carlo, Tối ưu hóa, Tiền xử lý

 Các thiết bị đo ảo: đặc điểm nổi bật của TINA mà các phần mềm Thiết kế

- Mô phỏng mạch điện tử khác không có, đó là nó hỗ trợ nhiều thiết bị đo ảo,bao gồm máy tạo sóng chức năng, máy đo đa năng số, máy ghi dạng sóng trục

XY, máy hiện sóng, máy phân tích tín hiệu, máy phân tích phổ, máy phân tíchlogic, máy phân tích mạng, …

 Các đo lường và kiểm tra thời gian thực: TINA có thể đi xa hơn việc môphỏng khi phần cứng phụ trợ được lắp đặt tại máy chủ Với phần cứng này,các công cụ mạnh của TINA có thể thực hiện các phép đo thời gian thực tạicác mạch thực và hiển thị các kết quả trên các thiết bị đo ảo

Một đặc điểm nổi bật khác của TINA đó là chức năng bo mạch 3D như thật,cho phép tự động xây dựng giống như một ảnh 3D sống động của một bo mạch

mà không phải hàn Khi TINA được chạy trong chế độ tương tác, các linh kiệnnhư các chuyển mạch, các LED, các thiết bị,… trở thành “như thật” và sẽ làm việctrên bo mạch ảo như các linh kiện thật ở mạch thực tế Chức năng này của TINA

có thể được sử dụng để chuẩn bị và xây dựng các bài thí nghiệm Chú ý, điệndung cao tương đối tồn tại giữa các hàng chân kề nhau Đối với các mạch tần sốcao (trên 100kHz), điện dung này có thể dẫn đến hoạt động không như mongmuốn Ta có thể lắp ráp mạch từng bước hoặc bằng cách tạo ra toàn bộ mạch trên

bo mạch Nhặt và di chuyển các phần trên bo mạch sử dụng chuột và TINA sẽ tựđộng sắp xếp lại việc đi dây một cách tự động trong khi vẫn duy trì kết nối Công

cụ bo mạch này chủ yếu là dành cho các mục đích giáo dục để chuẩn bị các bài thínghiệm trong một môi trường 3D an toàn Công cụ bo mạch này cũng có thể được

sử dụng để hướng dẫn cách đi dây thực tế một bo mạch đối với việc kiểm tra ởphòng thí nghiệm

Cách sử dụng chức năng bo mạch 3D: từ menu View, chọn Live 3D

cho phép xem cả cửa sổ thiết kế mạch nguyên lý và cửa sổ bo mạch cùng một lúc.Sau đó người sử dụng có thể lắp mạch theo sơ đồ nguyên lý như thông thường vàhình ảnh của linh kiện cùng các dây nối sẽ được hiển thị một cách đồng thời trên

bo mạch (hình 1.2)

Hình 1.2 - Chức năng bo mạch 3D như thật

Tóm lại, sự tương tác cao, đầy đủ tính năng và dễ sử dụng đã làm cho phầnmềm TINA 8 chiếm ưu thế hơn các phần mềm Thiết kế mạch khác hiện nay…

1.2 Các đối tượng của phần mềm

 Với những ưu điểm trên, phần mềm TINA 8 là một công cụ vô cùng đắclực hỗ trợ cho các kỹ sư thiết kế mạch điện tử, và các nhà sản xuất mạch

1.3 Cấu hình máy tính yêu cầu

Để sử dụng được phần mềm TINA, người sử dụng phải có cấu hình máy tính tốithiểu như sau:

 CPU Pentium II hoặc cao hơn

 64 MB bộ nhớ (RAM)

 Ổ cứng còn trống ít nhất 100 MB

 Màn hình màu SVGA

 Hệ điều hành: Windows 9x, Windows NT/ME/XP, Windows 2000

Để bắt đầu chương trình TINA, người dùng có thể làm theo các cách sau:

 Từ thanh Start lần lượt chọn: Start -> Programs -> Tina -> Tina.exe

 Bấm vào Biểu tượng trên Desktop:

Lưu ý: Sử dụng phím F1 để có thể xem Hướng dẫn theo các chủ đề.

CHƯƠNG 2 HƯỚNG DẪN CƠ BẢN SỬ DỤNG PHẦN MỀM

Trong chương này, chúng ta sẽ tìm hiểu các Giao diện và Cấu trúc tổ chứcphần mềm Từ đó từng bước làm quen với việc sử dụng phần mềm

2.1 Giao diện chính của phần mềm

Sau khi khởi động, giao diện chính của chương trình sẽ xuất hiện:

Hình 2.1 – Giao diện chính của chương trình

1 Menu Bar: Trình đơn hiển thị danh sách các lệnh

 hình cây bút khi ta thực hiện nối dây.

 hình bàn tay khi ta trỏ vào linh kiện hoặc đang đưa linh kiện vàocửa sổ chính

3 The Schematic window: cửa sổ làm việc chính của chương trình, chophép chỉnh sửa, mô phỏng sơ đồ nguyên lý của mạch trực tiếp Cửa sổnày thực tế là một bản vẽ lớn Ta có thể di chuyển thanh cuộn nếu vùngsoạn thảo vượt quá màn hình chính

4 The Toolbar: Thanh công cụ

Người dùng có thể chọn hầu hết các lệnh để chỉnh sửa mạch trên Thanhcông cụ này Lưu ý rằng các lệnh trên Thanh công cụ cũng nằm trong Trìnhđơn hoặc có thể sử dụng bằng các phím tắt Sau đây là chi tiết các lệnh trênThanh công cụ

Mở một tập tin sơ đồ nguyên lý sẵn có trong máy tính (.TSChoặc SCH), mở một Marco (.TSM)

Lưu sơ đồ nguyên lý đang sử dụng Người dùng sẽ thuận lợi hơnnếu thường xuyên lưu trữ lại mạch đang làm nhằm tránh tình trạngmất dữ liệu khi máy tính tắt đột xuất

Đóng sơ đồ nguyên lý đang sử dụng

Sao chép các linh kiện hoặc các chữ được lựa chọn

Dán các linh kiện hoặc chữ đã sao chép vào nơi cần dùng

Khi nút này được nhấn vào, người dùng có thể sử dụng con trỏ để

di chuyển các linh kiện, dây nối hoặc các chữ, thuận lợi trong việcsắp xếp lại sơ đồ nguyên lý theo ý muốn

Lấy thêm 1 bản sao của linh kiện trước đó mà bạn đã chọn với cùngcác tham số

3

4

Thêm các chú thích vào sơ đồ nguyên lý hay kết quả phân tích Cho phép cắt 2 dây dẫn chéo qua hoặc nối với nhau.

Đảo chiều một góc 900 các linh kiện được lựa chọn

Lấy đối xứng các linh kiện được lựa chọn Phím tắt: [CTRL-L]hoặc [*]

Hiển thị cửa sổ chính ở dạng lưới hoặc không

Phóng to sơ đồ nguyên lý để có thể nhìn rõ các linh kiện

cho phép thay đổi tỷ lệ phóng to theo ý muốn từ 10% đến200%

Lựa chọn danh sách các Chế độ Mô phỏng:

Chế độ DC

Chế độ AC

Chế độ mô phỏng tức thời lặp lại liên tục

Chế độ mô phỏng tức thời không lặp lại Người dùng có thể điềuchỉnh thời gian mô phỏng trong phần Analysis Transient

Chế độ Số

Chuyển đổi sơ đồ nguyên lý sang dạng 3 chiều hoặc 2 chiều Phímnóng: [F6] Đây là một đặc điểm nổi bật ở phần mềm TINA có từphiên bản 7 mà các phiên bản cũ hay các phần mềm khác không thểthực hiện được Ở chế độ này, các linh kiện được hiển thị một cáchsống động, giúp người sử dụng quan sát mạch trực quan hơn.

Hình 2.2 – Chuyển đổi giữa dạng 2D hoặc 3D

Chuyển sơ đồ nguyên lý trực tiếp sang mạch in

Tìm kiếm các linh kiện Một hộp thoại Tìm kiếm sẽ hiện lên chophép người dùng tìm các linh kiện theo tên như mong muốn Tuynhiên chương trình có hạn chế là không thể hiện trước hình dạnglinh kiện mà ta lựa chọn nên gây rất nhiều khó khăn cho người sửdụng

Hình 2.3 – Cửa sổ tìm kiếm các linh kiện

Người dùng cũng có thể lựa chọn các linhkiện trong danh sách này Đây là danh sách các linh kiện đầy đủ nhất củachương trình

5 The Component Bar - Thanh Linh kiện: Các linh kiện được sắp xếp thànhcác nhóm Mỗi khi 1 nhóm được lựa chọn, các linh kiện trong nhóm đó sẽxuất hiện trên thanh công cụ Khi nhấn chuột trái vào linh kiện mongmuốn, con trỏ đổi sang hình bàn tay và ta có thể bỏ linh kiện đó vàomạch Các linh kiện có thể được quay hoặc đảo chiều trước khi đưa vàomạch bằng cách sử dụng các phím [+/-] : quay 90o và phím [*]: lấy đốixứng Khi đã hiệu chỉnh xong vị trí cũng như hướng của linh kiện, nhấn

5

chuyển đổi giữa các tập tin đã được mở Chỉ cần nhấn chuột vào Thẻ đểchuyển đến mạch ta cần.

8 The TINA Task bar - Thanh tác vụ: nằm ở phía dưới của màn hình, cóchức năng cung cấp nút tắt cho các dụng cụ đo khác nhau hay các máy ảo

sử dụng trong chương trình Khi các máy ảo được kích hoạt (trong phầnT&M) thì sẽ xuất hiện 1 cửa sổ mới tương ứng với mỗi loại Người sửdụng chọn nút LOCK (Khóa) để đặt cửa sổ chính của chương trình luônnằm phía dưới các cửa sổ của máy ảo khác Điều này thuận lợi cho việcquan sát mô phỏng Tuy nhiên người sử dụng cũng có thể làm ngược lạibằng các chọn UNLOCK (Không khóa)

9 The Help line - Dòng trợ giúp: nằm ở phía dưới cùng của cửa sổ có chứcnăng cung cấp những dòng giải thích ngắn gọn hoặc các phím tắt khingười dùng di chuyển con trỏ qua các nút lệnh

2.2 Sử dụng chuột

Đây là một số phương pháp sử dụng chuột cơ bản để chỉnh sửa sơ đồ

Hình 2.4 – Các lệnh khi nhấn chuột phải vào cửa sổ soạn thảo

 Wire: Chuyển sang chế độ Nối dây Trong chế độ này, con trỏ có hìnhdạng cây viết và ta có thể vẽ dây nối.

 Delete: Xóa linh kiện được lựa chọn

 Rotate Left, Rotate Right, Mirror: Quay hoặc đảo chiều linh kiện đangđược lựa chọn Ta có thể sử dụng tổ hợp phím [CTRL-L] hoặc [CTRL-R]

để quay các linh kiện

 Properties: Sử dụng lệnh này ta có thể hiệu chỉnh các thuộc tính của linhkiện như giá trị, nhãn… và có thể thiết lập các tham số cho linh kiện Khihộp thoại Properties xuất hiện ta có thể dùng phím F9 để sao chép các giátrị đặt làm Tên của linh kiện

1 lúc sẽ thuận lợi trong việc nhóm các linh kiện và di chuyển chúng…

 Selection of all objects: Dùng tổ hợp phím CTRL-A để lựa chọn tất cảcác linh kiện trong mạch

 Moving objects: các linh kiện có thể được di chuyển bằng cách nhấnchuột trái vào linh kiện đó và kéo thả đến nơi mong muốn

 Parameter modification: Khi bấm 2 lần vào linh kiện hộp thoại thay đổithông số của linh kiện sẽ xuất hiện, cho phép thay đổi các thông số mongmuốn

 Crossing wires: Nối các dây chéo nhau

 Block : Đặt linh kiện vào mạch

2.3 Các đơn vị đo

Khi thay đổi các tham số hay các giá trị cho một linh kiện, các chữ viết tắt cóđịnh dạng như sau có thể sử dụng:

Ví dụ: người sử dụng có thể nhập giá trị 1 điện trở là: 1M (ohm) thay vì phải nhập1.000.000 (ohm).

Lưu ý: khi nhập giá trị sử dụng các chữ viết tắt cần phải phân biệt chữ hoa và chữ

thường, đồng thời không có khoảng trống giữa chữ và số trước đó

2.4 Cách nối dây – Đặt các linh kiện

2.4.1 Cách đặt các linh kiện vào mạch

Các linh kiện được lấy ra từ Thanh Linh kiện và biểu tượng của chúng được dichuyển bởi con trỏ đến nơi cần đặt Khi nhấn chuột trái, chương trình sẽ tự động đặtlinh kiện vào bản mạch chính

Các linh kiện có thể được định vị thẳng đứng hoặc nằm ngang hoặc có thểquay một góc 900 theo chiều kim đồng hồ bằng cách bấm phím [+] hoặc tổ hợpphím [Ctrl-R], hay quay ngược chiều kim đồng hồ bằng cách bấm phím [-] hoặc tổhợp phím [Ctrl-L] Hơn nữa, một số linh kiện (như Transitor) có thể đảo chiều bằngcách sử dụng phím [*] Một cách khác là sử dụng các nút hoặc nhấn chuộtphải vào linh kiện và chọn Rotate Left/Rotate Right/Mirror

Hình 2.5 – Bảng thiết lập các thuộc tính cho linh kiện

Sau khi các linh kiện đã được định vị và đặt vào mạch, nếu nhấp đôi chuột tráivào linh kiện, một hộp thoại sẽ hiện lên cho phép thay đổi các tham số, các giá trịcủa linh kiện (Hình 2.5)

2.4.2 Cách nối dây

Để vẽ một dây nối, chuột được di chuyển vào điểm cuối cùng của linh kiện,nơi sẽ bắt đầu 1 dây nối Khi đó con trỏ sẽ biến đổi thành hình cây viết Tùy thuộcvào việc tùy chọn của chương trình mà có 2 cách nối dây như sau:

 Từ điểm bắt đầu nối dây, ta nhấn chuột trái, sau đó di chuyển cây bút vàchương trình sẽ tự động vẽ dây theo hướng đi Trong khi vẽ dây, ta có thể

di chuyển bất cứ hướng nào và dây nối cũng sẽ tự động đi theo Để kếtthúc việc nối dây, ta bấm chuột trái một lần nữa Đây là chế độ nối dâymặc định trong các phiên bản TINA từ trước tới nay và nó có ưu điểm làtương đối dễ sử dụng, tạo ra đường nối dây đẹp

 Chọn chế độ nối dây: hoặc bấm phím tắt [SHIFT], sau đó nhấn chuộttrái vào điểm cần nối và di chuyển cây bút Để kết thúc việc nối dây, tabấm chuột trái một lần nữa

Nếu muốn hủy bỏ dây nối khi đang di chuyển cây bút thì chỉ cần bấm nút[ESC]

Khi đang nối dây, nếu ta nhấn và giữ phím [CTRL] thì con trỏ di chuyển đếnđâu, dây nối sẽ tự động vẽ trực tiếp vào mạch đến vị trí của con trỏ

Đoạn dây nối được tạo ra luôn nằm ngang hoặc thẳng đứng Tuy nhiên ta cũng

có thể có được những đoạn dây nối nằm nghiêng khi việc sử dụng các linh kiện tạo

ra mạch cầu trong Thanh linh kiện đặc biệt

CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU CÁC MÁY ĐO ẢO

VÀ CÁC LOẠI NGUỒN MÔ PHỎNG

3.1 Giới thiệu các loại máy đo ảo

3.1.1 Máy tạo sóng chức năng (Function Generator):

Hình 3.1 – Máy tạo sóng chức năng

Máy tạo sóng chức năng (function generator): là một máy đa năng và có thểđược sử dụng làm:

 Một nguồn tham chiếu: tạo ra một sóng hình sin có biên độ, tần số, pha

và điện áp một chiều (DC offset ) cụ thể

 Một máy tạo sóng chức năng: tạo ra nhiều dạng sóng với biên độ, tần

số, pha, và điện áp một chiều (DC offset ) nào đó

 Một máy quét (sweep generator): tạo ra sự quét tần số lôga và tuyếntính

: Nút tăng, giảm

:Nút chọn lựa hàng giá trị

: Nút này cho phép xác lập những giá trị, dạng sóng đã chọn lựa chonguồn (source).

: Chọn dạng sóng (since ,cosine, xung…) : Bật hoặc tắt chế độ sweep

: Những phím này cho phép xem, hay thay đổi tần sốbắt đầu, tần số kết thúc, thời gian quét …

: Thiết lập mode quét là đơn hay liên tục

: Chọn lựa mode quét là tuyến tính hay logarithmic

Parameters: Các phím này cho phép xem, thay đổi các thông số của nguồn

: Tần số, biên độ, DC, pha của nguồn

: Nút start và stop

: Nút chọn lựa kênh ra (output channel)

3.1.2 Máy đo đa năng số (Digital Multimeter - DMM)

Chức năng: cho phép đo điện áp và dòng điện DC, AC, điện trở, hoặc tần sốtrên mạch điện giữa đầu vào và ra (input và output)

Hình 3.2 – Máy đo đa năng số

Chức năng:

: đo điện áp một chiều DC: đo điện áp xoay chiều AC: đo dòng điện một chiều DC: đo dòng điện xoay chiều AC: đo điện trở

: đo tần số

Input: được sử dụng để kết nối với DMM để đo dòng, áp, điện trở, tần số.Đầu vào HI thì dương hơn đầu cuốI LO, và LO thì cách ly so với đất

3.1.3 Máy ghi dạng sóng XY (XY Recorder)

Chức năng: dùng để hiển thị dạng của một hay nhiều dạng sóng

: thay đổi tỷ lệ trục X theo thứ tự 1-2-5.

: dịch chuyển tín hiệu theo trục X

 Các thiết lập cho trục tung (Y):

: chọn kênh nguồn cho trục Y là output Nếu đặt một Vôn mét

trong mạch thì ta có thể đo được điện áp nhánh của nó

: tắt hoặc mở kênh

: thay đổi tỷ lệ trục Y theo thứ tự 1-2-5

: dịch chuyển tín hiệu theo trục Y

 Các phím điều khiển:

: bắt đầu hiển thị

: ngừng hiển thị

: xóa màng hình hiển thị

: tự động thiết lập tỷ lệ trục XY để hiển thị tốt nhất tín hiệu vào

3.1.4 Máy hiện sóng ảo ( Oscilloscope)

Chức năng: dùng để hiển thị dạng sóng trên màn hình

Hình 3.4 – Máy hiện sóng Oscilloscope

3.1.5 Máy phân tích tín hiệu (Signal Analyzer)

Chức năng: phân tích tín hiệu ở miền tần số

: thay đổi tỷ lệ chiều dọc theo hệ số 1-2-5, di chuyển tínhiệu theo chiều dọc

Trigger : cho phép chọn lựa chế độ kích khởi hoặc nguồn,thay đổi mức kích khởi, và chọn lựa sườn lên, xuống củatín hiệu đối với kích khởi

Hình 3.5 – Máy phân tích tín hiệu

Thiết lập kênh đầu vào (input channel):

: các nút này cho phép chọn lựa kênh đầu vào, kếthợp các tín hiệu khác với dạng sóng ra, và bật, tắt kênh

Để hiển thị dạng sóng ở đầu ra (output) thì ta đặt một điểm kiểm tra (Test point)tại một điểm tương ứng trên mạch

: tăng, giảm biên độ đầu vào (input amplitude) theo hệ số 1-2-5.Đơn vị biên độ có thể chuyển đổi qua lại giữa dB và Volts bằng nút

: các nút này dùng để thiết lập tần số bắt đầu, tần số kết thúc.

: độ phân giải (X/log -nếu nút được chọn

X/linear -nếu nút được chọn)

: chọn lựa kiểu phân tích (Lin magnitude,Log magnitude, dBmagnitude, phase, Bode<độ lợi và phase>, biểu đồ Nyquist và Group Delay)

: cho phép xác định tỷ lệ chiều dọc theo dB

: cho phép chọn lựa các mode đo như: quét sin (Swept-sine), phổbiên độ (Amplitude spectrum), mật độ phổ biên độ (Amplitude spectral density),phổ công suất (Power spectrum) và mật độ phổ công suất (Power spectral density).Trong chế độ quét sin (Swept-sine), máy tạo sóng chức năng (function generator) cóthể tạo ra các dạng quét loga hoặc tuyến tính với việc chọn lựa tần số bắt đầu, tần sốkết thúc và độ phân giải (resolution)

: chọn lựa hàm cho window như: uniform, Flat top…

3.1.6 Máy phân tích phổ (Spectrum Analyzer)

Chức năng: phân tích phổ của tín hiệu

: cho phép chọn mode kích khởi hoặc nguồn, thay đổi mức kíchkhởi và chọn sườn lên hoặc xuống để bắt đầu cho máy phân tíchtín hiệu

: cho phép thay đổi mức tham chiếu, mức tham chiếu là biên độcông suất hoặc biên độ điện áp bởi đường thẳng 0 dB

Hình 3.6 – Máy phân tích phổ

Các nút chức năng giống như máy phân tích tín hiệu (signal analyzer) ngoại trừ cácnút

: có đơn vị đo là vôn (còn máy phân tích tín hiệu là dB)

3.1.7 Máy phân tích mạng (Network Analyzer)

Chức năng: dùng để đo hiệu suất điện của các thiết bị, các mạch được sửdụng trong các hệ thống phức tạp Dựa trên sự phản xạ sóng trở về của các cácthiết bị đo đặt trong máy phân tích khi có một tín hiệu chuẩn gửi đến chúng

mà ta có thể biết được chúng là các phần tử thụ động hay tích cực, và cả cácthông số S (S-parameter)

Hình 3.7 – Máy phân tích mạng

: để hiển thị đầu ra của một mạch, ta cần phảicác port 1,2 đến các điểm tương ứng.

: dùng để khởi tạo tần số bắt đầu, tần số kết thúc và độ phân giải

: dùng để tăng hoặc giảm biên độ theo Vôn hoặc dB

: cho phép chọn lựa kiểu phân tích để hiển thị như: Linmagnitude, log magnitude, dB magnitude, phase, Bode, polar, smith and groupdelay

: cho phép chọn chế độ đo như: hệ số truyền đạt, hệ số phản xạ,trở kháng, các thông số S, Z,Y,H

3.1.8 Máy phân tích logic (Logic Analyzer)

Chức năng: dùng cho các mạch tín hiệu số

: cho phép chọn nguồn xung clock trong hoặc bên ngoài.

: cho phép xác định chu kỳ clock

: cho phép xác định nhanh chóng vị trí bắt đầu trong bộ nhớ

: cho phép chon lựa mode kích khởi hoặc nguồn

: cho phép chọn lựa chế độ hiển thị, cho phép điều chỉnh tỷ lệtrục tung và dịch chuyển hệ trục toạ độ thông qua các nút

: cho phép kết hợp các kênh thành một nhóm và được phân biệtvới nhau bởi các nhãn

3.1.9 Máy tạo tín hiệu số (Digital Signal Generator)

Chức năng: tạo ra các mẫu kiểm tra số cho việc mô phỏng các mạch số

: cho phép chèn, lặp lại, và xoá một mẫu các bítgiữa vị trí của con trỏ A và B.

: chọn lựa nhóm kênh để soạn thảo

: cho phép thiết lập chu kỳ đồng hồ (clock) và chiều dài của nó

: cho phép chuyển đổi giữa thời gian tuyệt đối và tỷ lệ chu kỳđồng hồ

: cho phép chọn lựa chế độ đầu ra của dữ liệu (data output mode)theo các bước riêng rẽ, đồng loạt, hay liên tục

: nguồn clock, trigger có thể là máy phân tích Logic bên tronghoặc bên ngoài

3.2 Nguồn tương tự và nguồn số

Trên thanh linh kiện sẽ hiển thị ra các loại nguồn khi ta nhấn chuột trực tiếp lên thẻSources:

Hình 3.10 – Thanh linh kiện gồm các nguồn mô phỏng

3.2.1 Nguồn tương tự

Được sử dụng để mô phỏng trong các mạch tương tự

voltage source : là nguồn điện áp một chiều.

Sau khi lấy linh kiện ra ta nhấp đúp vào linh kiện, bảng sau sẽ hiện ra:

Hình 3.11 – Bảng thiết lập thuộc tính cho nguồn điện áp 1 chiều

 Label: là tên kí hiệu của linh kiện sẽ hiện ra trên giao diện

 Footprint name: là tên của linh kiện khi ta vẽ mạch in

 Voltage[V] ta chỉnh mức điện áp một chiều nếu không ghi đơn vị thìđơn vị mặc định là vôn Ngoài ra còn có các bội số khác: m (milivôn), k(kilo vôn)… Nếu muốn cho hiển thị ra ngoài thì ta dánh dấuvào ô vuông bên cạnh

 Internal resistance: là điện trở trong của nguồn

 IO state : cho phép xác định nguồn hoặc bộ tạo sóng một cách trựctiếp như đầu vào

Sau khi chọn xong nhấn OK

current source: là nguồn dòng một chiều.

Sau khi lấy linh kiện ra ta nhấp đôi vào linh kiện bảng sau sẽ hiện ra:

Các thông số cũng tương tự như nguồn áp ở trên Chỉ khác ở chỗ thông số ở Current

là ta phải ghi giá trị cho dòng điện

battery: đây là nguồn pin một chiều.

Sau khi lấy linh kiện ra ta nhấp đôi vào linh kiện bảng sau sẽ hiện ra:

Hình 3.13 – Bảng thiết lập thuộc tính cho nguồn pin 1 chiều

Ta phải chỉnh các thông số tương tự như trên nguồn áp

voltage generator: là một nguồn áp.

Với linh kiện này ta có thể tạo được một nguồn tín hiệu bất kì như mongmuốn

Sau khi lấy linh kiện ra ta nhấp đôi vào linh kiện bảng sau sẽ hiện ra:

Hình 3.14 – Bảng thiết lập thuộc tính cho nguồn áp

 Dc level [v] :là mức điện áp một chiều

 Signal : cho phép xác định được dạng của tín hiệu Nhấn chuột tráivào phần chữ màu xanh của ô này thì sẽ xuất hiện ,ta nhấn vào nútnày sẽ hiện ra bảng sau:

Hình 3.15 – Bảng thiết lập dạng tín hiệu

Dựa vào bảng này ta xác định được dạng của tín hiệu

 pulse: tín hiệu dạng xung

 unit step: tín hiệu dạng bước nhảy

 sinusodial: tín hiệu dạng hình sin

 cosinusodial: tín hiệu dang cosin

 square: tín hiệu dạng xung vuông

 triangle: tín hiệu dạng xung tam giác

 general: tín hiệu dạng hình thang

 User defined: tín hiệu theo một hàm nào đó do người dùng tạo ra.Khi nhấn vào thẻ này sẽ xuất hiện cửa sổ sau: