Giáo trình thiết kế mạch Nguyên lý Layout Orcad 9.2 ChipKool

OrCAD 9.2 là phiên bản được sử dụng thông dụng nhất, dễ dàng cài đặt, sẽ là công cụ đắc lực giúp các bạn vẽ mạch nguyên lý, tạo linh kiện, và đặc biệt là mạch in, biến thành mạch thật..

Lời nói đầu

Bạn đã từng lập trình và thiết kế mạch nguyên lý trên những phần mềm mô phỏng, nhưng bạn

muốn biết những mạch đó có đúng với thực tế hay không Orcad sẽ giúp bạn làm điều đó OrCAD 9.2

là phiên bản được sử dụng thông dụng nhất, dễ dàng cài đặt, sẽ là công cụ đắc lực giúp các bạn vẽ mạch nguyên lý, tạo linh kiện, và đặc biệt là mạch in, biến thành mạch thật

OrCAD - gói phần mềm dùng để tự động hóa thiết kế điện tử Được dùng chính trong chế tạo

các bản điện tử mạch in để chế tạo mạch in, cũng như để tạo các sơ đồ điện tử và các chế bản của chúng

Tên gọi OrCAD được tạo ra từ các từ Oregon và CAD Các sản phẩm của chuỗi OrCAD thuộc về công

ty Cadence Design Systems

Sau quá trình dài nghiên cứu, tìm tòi, ngày hôm nay, tôi mang đến cho các học viên Công ty Vietstar cuốn giáo trình bằng tất cả tâm huyết và kinh nghiệm bản thân về Orcad Hi vọng sẽ cung cấp cho các bạn những kiến thức chi tiết nhất về cách sử dụng phần mềm, giúp các bạn thành thạo vẽ mạch,

đi vào làm mạch thực tiễn

Nếu bạn có niềm đam mê và thái độ học tập nghiêm túc, tôi cam đoan bạn sẽ khai thác triệt để được những tri thức cung cấp trong giáo trình Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi những sai sót, mong được góp ý để giáo trình hoàn thiện hơn

ChipKool

Mục lục

Bài 1:Mở đầu Trang 1.1 Hướng dẫn cài đặt phần mềm Orcad 9.2 4 1.2 Làm quen giao diện Orcad Capture các công cụ chức năng,

vẽ mạch nguồn đơn giản 10

1.3 Làm quen giao diện Orcad Layout các công cụ chức năng,

vẽ mạch in tự đông (Mạch Nguồn đối xứng) 23

1.4 Tổng kết các bước vẽ mạch chính Thực hành Vẽ mạch VĐK 89C52

kết nối 8 led đơn tích cực dương nối Port 3 đi dây bằng tay 35

Bài 2: Kỹ năng sắp xếp linh kiện

2.1 Mạch Vi điều khiển sử dụng 32 led đơn xếp thành 2 hàng 48

- Mục tiêu: Nâng cao kỹ năng sắp xếp linh kiện, đánh label cho linh kiện,

đi dây bằng tay

- Yêu cầu cần đạt: Chọn chân linh kiện chuẩn, sắp xếp không được phép câu dây

2.2.Mạch Vi điều khiển sử dụng 32 led đơn xếp thành hình trái tim tích cực âm 57

-Mục tiêu: Nâng cao kỹ năng bố trí linh kiện, tính toán đi dây

-Yêu cầu cần đạt: Vẽ theo tỉ lệ kích thước 15x15cm,

vẽ đường mạch kích thước 50mil(0.127cm)

Bài 3: Kỹ năng tạo linh kiện mới

3.1.Tạo linh kiện mới, sửa linh kiện trong Orcad Capture (Led 7 đoạn,Tạo IC) 62

- Mục tiêu: Phát triển kỹ năng tạo những linh kiện không có sẵn trong thư viện,

sửa chân linh kiện trong Orcad Capture

-Yêu cầu cần đạt: Vẽ 1 số dòng IC TDA2030,IC RC4558 theo Datasheet

3.2 Tạo linh kiện mới trong Orcad Layout (Led 7 đoạn,Tạo IC) 70

-Mục Tiêu: Phát triển kỹ năng tạo chân linh kiện không có sẵn, sửa chữa khoảng cách

chân linh kiện có sẵn trong Orcad layout

-Yêu cầu cần đạt: Tạo chân 1 số dòng IC TDA 2003, IC RC4558

Bài 4: Kỹ năng đi dây

4.1 Vẽ mạch hiển thị 2 led 7 đoạn (đi dây tự động) 85 4.2 Vẽ mạch hiển thị 8 led 7 đoạn (đi dây bằng tay) 91

+ Xuất file mạch in các lớp (Top, Bottom)

Bài 1:Mở đầu

1.1:Hướng dẫn cài đặt phần mềm Orcad 9.2

Có 2 cách cài đặt: Dùng đĩa CD hoặc dùng file nén Sau đây sẽ hướng dẫn cài đặt bằng đĩa CD

Sau khi cho đĩa vào khởi động, trong tệp có 2 file chính là Setup và Crack

Chú ý:Tắt hết diệt viruts và các file PDF để tiến hành cài đặt

Click đúp vào biểu tượng Setup.exe Quá trình cài đặt sẽ bắt đầu

Sau đó, nhấn Next nhiều lần đến bảng Key Codes để chọn chương trình sử dụng Do ta chỉ dùng

2 phần chính là Orcad Capture và Orcad Layout nên bạn đánh số 2 và 5 nhấn Next

Một bảng hiện ra các bạn chọn đánh 17 lần số 1, tiếp tục nhấn Next

Một cửa sổ thông báo xác nhận thông tin đăng ký, nhấn Yes

Cửa sổ tiếp hiển thị chọn cài đặt mặc định hay cài đặt tùy chỉnh, nên chọn Custom (tùy chỉnh) Chọn

Typical chọn Next

Nhấn Next liên tiếp cho tới màn hình chạy cài đặt, chờ cho đến khi phần mềm được cài xong

Giờ là phá khóa cho phần mềm để sử dụng Vào ổ đĩa chọn mục Crack rồi copy hết 2 file

Install.nfo và PDXorcad

Tiếp đó cho vào C:\program files/orcad/ dán vào đó

Nếu windows 7 báo nhấn Skip để vượt qua và chèn file Sau đó mở chuột phải vào phần mềm chọn Run as administrator rồi nhấn (…) truy cập lại đường dẫn đến mục orcad rồi nhấn Apply Vậy là

Crack xong rồi

Đây là giao diện cửa sổ Orcad Capture

1.2.Làm quen giao diện Orcad Capture các công cụ chức năng,vẽ mạch nguồn đơn giản

- Khởi động Orcad Capture Start -> Program -> Orcad Family Release 9.2 -> Capture Cis

Cửa sổ Orcad hiện ra trình vẽ mạch nguyên lý

Trước khi tạo bản mạch mới, ta nên tạo 1 thư mục riêng chứa file mạch, dể dễ tìm kiếm, ở đây

tôi tạo thư mục MACH NGUON VIETSTAR

Chọn File -> New -> Project cửa sổ New Project hiện ra đặt tên mạch là Mach Nguon tại nút Browse chọn mục chứa file mạch chọn mục MACH NGUON VIETSTAR sau khi vẽ xong mạch sẽ

nằm trong đó

Nhấn OK Cửa sổ Orcad Capture hiện lên nơi vẽ mạch và các thanh công cụ chức năng vẽ, lấy

linh kiện nằm dọc góc phải màn hình

Tại mục Create a New

project Using chọn Schematic

1.2.1.Giới thiệu các thanh công cụ vẽ mạch nguyên lý

Các biểu tượng thanh công cụ thường dùng vẽ mạch

1.2.2.Cách lấy linh kiện:

Có 2 cách lấy linh kiện:

- Cách 1 nhấn nút P phím tắt lấy linh kiện

- Cách 2 nhấn vào biểu tượng Cổng logic

Cửa sổ chứa linh kiện hiện ra:

Trong mục chưa có đủ linh kiện để vẽ

mạch.Chọn Add Library

Ở bài 1, hướng dẫn các bạn vẽ thực hành mạch nguồn đối xứng dung IC LM7805 ( ổn định điện

áp dương +5V) và IC LM7905 ( Ổn định điện áp âm -5V)

Tương tự như vậy đối với những linh kiện khác các bạn gõ như sau:

- Lấy Header cắm 3 chân: Gõ Con3 sẽ ra

- Lấy IC ổn áp: Gõ LM7805 (Tương tụ với IC LM7905)

Nhấn Ctrl+A để chọn hết rồi nhấn

open

Bắt đầu lấy từng linh kiện cần thiết

Để lấy Led, nhấn P, bảng Place Part hiện ra,

gõ Led vào ô Part, thấy danh mục các Led

sẵn có

- Lấy điện trở: Gõ R

- Lấy diode: gõ Diode

- Lấy cầu diode: gõ Diode bridge

Tên các linh kiện khác sẽ được giới thiệu trong những bài học tiếp theo

Sau khi sắp xếp xong, ta được kết quả như sau:

1.2.4.Nối dây linh kiện:

Để nối dây, nhấn phím tắt W hoặc nhấn vào biểu tượng Place Wire trên thanh công cụ phía trên bên phải Click chuột trái để bắt đầu mối dây, rê chuột từ chân linh kiện này đến chân linh kiện khác

Edit Properties (có thể nháy đúp linh kiện

): Hiệu chỉnh thông số linh kiện

Edit Part dùng để sửa linh kiện (Mục này

dành cho bài tạo linh kiện)

Sau khi đi dây xong phần mạch nguồn đối xứng

Nếu muốn vẽ đường Bus, chọn biểu tượng Place Bus trên thanh công cụ Nhưng chỉ dùng khi vẽ

mạch có Label (nhãn) để gọn mạch và thẩm mĩ Đặc biệt trong các mạch VĐK khi có rất nhiều đường đi dây thì việc đánh nhãn, trình bày khoa học là cần thiết

Như trên hình có các chân P0.0 – P0.7 của VĐK sẽ nối với LCD theo các nhãn P0.0 – P0.7

Cách đánh nhãn như sau: nối đầu dây dài ra, nhấn chuột tại đó để đổi màu chân nối, nhấn phím tắt “N” một bảng hiện ra Đặt tên tương tự với đầu kia, đặt nhãn giống thế, như vậy mặc định 2 chân P0.0 của VĐK và P0.0 của LCD sẽ nối với nhau

1.2.5 Thay đổi giá trị linh kiện:

Muốn thay đổi giá trị linh kiện theo đúng sơ đồ nguyên lý, nhấp đúp vào linh kiện khi đó 1 cửa

sổ thuộc tính linh kiện hiện ra VD: muốn đổi giá trị điện trở theo đúng sơ đồ nguyên lý là 10k

Mạch nguồn sau khi thay đổi giá trị linh kiện phù hợp

1.2.6 Lưu và kiểm tra sơ đồ nguyên lý:

Sau khi vẽ hoàn chỉnh nguyên lý, để lưu lại

mạch đã vẽ, nhấn phím tắt Ctrl + S Sau đó, nhấp

vào nút Restore trên thanh công cụ để thu nhỏ cửa

sổ làm việc

Kiểm tra lỗi vẽ mạch, nhấn vào Page1 sau đó nhìn lên thành công cụ phía trên tìm nút

DRC (Designn Rules Check) để kiểm tra lỗi trong lúc vẽ mạch Điểm

này chứng tỏ Orcad mạnh hơn Protues

Nếu có lỗi sẽ hiện trong cửa sổ session log (Mạch không có lỗi nên không báo)

Kích hoạt cửa sổ quản lý mạch vẽ nhấn vào biểu

tượng dấu “+ “để mở Project

Hộp thoại Design Rules Check xuất

hiện, nhấp Ok để tiến hành kiểm tra

Tạo file chuyển sang mạch in Chọn giống như kiểm soát lỗi Page1 sau đó chọn biểu tượng

Creat netlist trên thanh công cụ

Để tạo file có đuôi MNL dùng vẽ mạch in File.MNL Một cửa sổ hiện ra Chọn như trong hình, rồi nhấn OK

Lúc này, 1 cửa sổ thông báo hiện ra, tiếp tục nhấn Ok

1.3 Làm quen giao diện Orcad Layout các công cụ chức năng,vẽ mạch in tự đông

Thực Hành: Vẽ Mạch Nguồn đối xứng

- Khời động Orcad Layout: Start –>AlL Program -> Orcad Family Realease 9.2 -> Layout

Trên màn hình xuất hiện cửa sổ Layout:

Từ Menu File -> New Xuất hiện cửa sổ Hộp thoại Load Template file, ta tìm đường dẫn đến file

DEFAULT.TCH trong ổ C:/Program files/Orcad/layout/data/ DEFAULT.TCH

File mạch ta cần chính là file MNL để

chuyển sang Layout vẽ mạch In

Nhấn Open để truy cập đến File mạch Nguồn đã xuất ra đuôi MNL

Một bảng hiện ra thông báo đang dò chân linh kiện trong thư viện phù hợp với mạch vẽ.Những linh kiện nào có chân sẽ chạy qua

Truy cập file đến Folder MACH

NGUON VIETSTAR trong ổ E:/

Bạn để thư mục nào, truy cập đến đó

tìm file MACH NGUON

Nhấn Open Một cửa sổ hiện ra yêu

cầu lưu file lại Nhấn Save

Một cửa sổ hiện ra Trên hộp Libraies Kéo chuột tìm thư viện TO (Thư viện 3 chân), còn thư viện 2 chân là “Jumper”

VD Nếu chưa có chân điện trở tìm Jumper rồi chọn Jumper 300 đối với trở Với tụ thì jumper 100 (tụ

1uF đến 47uF) còn tụ 1000uF đến 4700uF chọn jumper 200

Sau quá trình lấy chân linh kiện cửa sổ vẽ mạch in hiện lên

Khi bắt đầu thao tác với linh kiện,đường dây trong mạch tắt biểu tường trên thanh công cụ

Những linh kiện nào chưa có chân sẽ

hiện lên 1 bảng thông báo yêu cầu

chọn chân linh kiện.VD: linh kiện

7809 chưa có chân buộc chúng ta phải

chọn Nhấn vào Link existing

footprint component để tìm chân.

Để di chuyển sắp xếp linh kiện dùng công cụ COMPONENT TOOL sau đó nhấp chuột trái vào linh kiện kéo đến 1 vị trí rồi nhấp chuột lần nữa Mẹo nên thu nhỏ khung lưới trước để dễ di chuyển

linh kiện Chon Options – System settings (Phím tắt Ctrl + G), cửa sổ System settings hiện ra, thay

đổi 2 thông số như hình sau rồi nhấn OK Lưới mạch nhỏ đi nhiều khiến việc di chuyển linh kiện trở nên mượt mà

Để xóa các ký tự không cần thiết,

nhấn vào biểu tượng Text Tool ,

sau đó nhấp chuột vào chữ rồi nhấn

Delete mạch

Tiến hành sắp xếp linh kiện sao cho đường dây ít chéo nhau nhất, nhỏ gọn thẩm mỹ, điện trở nên

xếp thành 1 hàng nếu cùng giá trị, tụ thì đặt đối xứng Mẹo: nên sắp xếp theo sơ đồ nguyên lý tỉ lệ dây

câu là ít nhất, mạch đẹp

Mạch sau khi sắp xếp xong theo sơ đồ nguyên lý

Tiếp theo chọn lớp mạch đi dây Tôi hướng dẫn cách nhanh nhất, vào Menu Tool-> Layer –>

Select From Speadsheet Một cửa sổ hiện lên

Muốn xoay linh kiện nhấn

phím R, chú ý khi sắp xếp linh kiện

nên tắt đường dây nối tránh vướng

mắt, đây lại là 1 điểm mạnh nữa so

với Protues Nhấn biểu tượng để

tắt dây:

Nhấn Ctrl đồng thời dùng chuột

trái chọn các mục như mũi tên, sau đó nhấn

chuột phải vào những vùng màu đèn đó

chọn Properties Một cửa sổ nhỏ hiện ra

Chọn tiếp Unused Routing nhấn Ok

Đóng cửa sổ Layer lại

Chọn đơn vị , chọn Options – System

settings – bên ô Display Units tùy

biến

Chọn đường mạch in, là những nét dây nối những linh kiện với nhau, tôi thường dùng đơn vị Mil

Menu Tool – Net – Select From spreadsheet Một cửa sổ thông báo hiện lên

Tại cửa sổ này, Cột Net là tên các đường đi dây, cột Width điều chỉnh độ rộng dây, ta chỉ quan

tâm đến cột này Dùng chuột trái bôi đen kéo xuống tận cùng

Nhấn chuột phải vào vùng đen, chọn Properties Một cửa sổ hiện lên cho chúng ta chọn đường mạch Giá trị Min Width là đường mạch bé nhất lúc đi tự động, Max là đường mạch to nhất lúc đi tự động Còn đối với mạch đi dây bằng tay tôi sẽ giới thiệu sau Nhấn Ok để tiếp tục

Đối với những mạch nhỏ, có thể đi dây tự động, nhưng bạn nên đi dây bằng tay để hiểu đường

đi, nguyên lí của mạch, đi tự động máy cứ chạy miễn sao nối được các chân linh kiện với nhau

Để đi dây tự động, chọn Menu Auto – Auto Route, đợi 1 vài phút để nạp chương trình Đây là

mạch tôi vừa chạy tự động

Để phóng to mạch nhấn phím I, thu nhỏ mạch nhấn O, để căn giữa mạch nhấn C

Không câu dây nhưng đường mạch rối mắt, chính vì thế cần chỉnh cho đẹp và gọn hơn Chọn

công cụ Edit segment Mode , chấm chuột trái vào đường dây muốn di chuyển và kéo Đây chính là phần đi dây bằng tay

Sau khi vẽ xong cần tạo khung cho mạch Chọn công cụ Obstacle Tool sau đó trong menu

nhỏ chọn mũi tên Global Layer Tiếp nhấn chuột trái vào 1 góc của mạch, kéo tạo 1 khung màu vàng, kéo từng góc, nếu sai nhấn ESC

Viết chữ lên mạch chọn công cụ Text Tool sau đó nhấn chuột phải vào mạch chọn New nhấn chuột phải lần nữa chọn Properties một cửa sổ hiện ra

Sau khi viết chữ lên mạch, tiếp theo là phủ đồng cho mạch in Vẫn chọn công cụ Obstacle Tool, nhấn chuột phải vào trong mạch rồi chọn New, nhấn chuột phải lần nữa, chọn properties, một hộp thoại

xuất hiện

Chọn ở ô Obstacle type là Copper Pour ( Phủ đồng) ô Width chọn 50 Ở ô Obstacle Layer chọn lớp Bottom ở Clearance chọn 50 (là khoảng cách giữa lớp phủ đồng với đường dây cho dễ hàn mạch) nhấn Ok

Một con trỏ chuột hình dấu cộng bé hiện ra Chú ý, không được nhấp ở đâu, trừ nhấp vào góc trên bên trái trong khung vẽ mạch màu vàng, kéo 1 góc chéo xuống bên phải, sẽ hiện ra phủ đồng

Nhấp chuột trái vào cạnh khung mạch, nhấn giữ chuột, kéo thả sau đó nhấn nút delete để xóa lớp

phủ đồng

1.4 Vẽ mạch VĐK 89C52 với 8 led đơn tích cực dương nối Port 3 đi dây bằng tay

- Thiết kế mạch nguyên lý trên Orcad Capture

Bước 1: Xác định những Linh kiện cần thiết cho mạch:

+ Chip Atmega 89C52: Gõ AT89C52

+Header cắm nguồn gõ:Con2

Bước 2:Sắp xếp linh kiện cho mạch

Bước 3:Đi dây cho mạch nguyên lý:

Nhấn phím tắt W để bắt đầu nối các linh kiện với nhau theo sơ đồ nguyên lý, nhấn ESC để dừng

đi dây và bắt đầu chỉnh lại linh kiện, thay đổi giá trị, xoay linh kiện

Bước 4:Lấy nguồn cho mạch và kiểm tra mạch điền giá trị linh kiện

Lấy nguồn dương nhấn phím G sau đó nhấn V, lấy nguồn âm nhấn 2 lần phím G

Xoay nguồn sao cho phù hợp, nhấn phím R trong lúc đang di chuyên linh kiện

Thay đổi giá trị linh kiện.Chú ý: nếu là điện trở nhấn đúp vào chữ R để đổi giá trị (Chú R1, R2 không được phép đổi), tương tự với tụ hóa, tụ gốm…

Bước 5:Kiểm tra mạch, chuyển mạch sang đuôi MNL

- Thu nhỏ cửa sổ vẽ mạch

- Vào cửa sổ Project chọn Page1

- Chọn công cụ Design rules check - Ok

- Chọn công cụ Creat Netlist –Layout – Run ECO To Layout – Ok

Bước 6.chọn chân linh kiện cho mạch

- Khởi động Orcad Layout

- Tạo File mới Menu File – New

- Tìm truy cập file Default.TCH

,trong trường hợp không thấy truy

Xuất hiện cửa sổ chọn linh kiện

- Nếu là AT89C52 - 40 chân, tìm chọn thư viện DIP

- Những linh kiện 2 chân như điện trở, thạch anh, tụ, tìm đến thư viện Jumper

+ Linh kiện chân hẹp, như tụ gốm và tụ hoa chọn jumper 100

+ Linh kiện chân rộng hơn một chút, như thạch anh chọn Jumper 200

+ Linh kiện chân dài như điện trở chọn Jumper 300

+ Led chọn jumper 100

- Đối với linh kiện 3 chân như LM7805 chọn thư viện TO chọn TO22AB

Sau Khi chọn xong chân linh kiện sẽ được như sau

Cửa sổ lưu file hiện ra, nhấn Save

Bước 7:Sắp xếp linh kiện

- Trước hết tắt DRC

- Thu nhỏ kích thước lưới cho dễ di chuyển linh kiện Options – System Settings Chỉnh visible Grid là

100, chỉnh Place Grid là 25 ( đơn vị Mil)

- Tắt đường kết nối dây màu vàng chọn Reconnect Mode

- Chọn công cụ Component Tools để sắp xếp linh kiện.

Đối với mạch VĐK có nhiều cách sắp xếp khác nhau, nhưng điểm chung là những linh kiện khối

dao động và khố reset sẽ được bỏ vào bên trong Chip 89C52 còn điện trở của led sẽ xếp thành 1 hàng,

led xếp thành 1 hàng, khối nguồn xếp riêng