›
›

Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch in

pdf 108 trang hapham 2730
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch in", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_huong_dan_thiet_ke_mach_in.pdf

Nội dung text: Giáo trình hướng dẫn thiết kế mạch in

  1. GIÁO TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ MẠCH IN
  2. Chương 1: MỞ ĐẦU Chương 1: MỞ ĐẦU Mục tiêu cần đạt được: Sinh viên biết cách setup được chương trình MultiSim 6.20 và OrCAD 9.2 Kiến thức cơ bản: Nắm cơ bản về cách cài đặt các chương trình ứng dụng trên hệ điều hành Windows Tài liệu tham khảo: [1] Trần Hữu Danh – Bài Giảng OrCAD 9.2 – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin và Truyền Thơng – Đại học Cần Thơ. [2] Trần Hữu Danh – Bài Giảng MultiSim 6.20 – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin và Truyền Thơng – Đại học Cần Thơ. Nội dung chính: Cài đặt MultiSim 6.20 Vấn đề này thật đơn giản, chúng ta chỉ cần đưa đĩa CD-ROM MultiSim-Workbench 6.20 vào ổ đĩa CD-ROM của máy tính của bạn, sau đĩ chọn file setup.exe trong đĩa CD này và nhấp double click chuột vào file setup.exe chúng ta sẽ thấy và lần lượt làm theo các bước sau đây: Nếu muốn setup chúng ta click chuột vào Next để tiếp tục và chúng ta sẽ thấy: Nếu muốn setup MultiSim thi chúng ta chọn Yes để tiếp tục Chọn Next để tiếp tục update các file system cần thiết để cài đặt chương trình. Cơng đoạn này chỉ được thưc hiện với máy tính cài MultiSim lần đầu tiên. Các lần cài đặt tiếp theo cơng đoạn này sẽ được bỏ qua. Sau khi chọn Next để tiếp tục chúng ta sẽ thấy như sau: Chọn Next để cập nhật hệ thống (điều này Trần Hữu Danh Trang 1
  3. Chương 1: MỞ ĐẦU chỉ xãy ra khi chúng ta setup MultiSim lần đầu tiên trên máy tính của bạn) Chúng ta đợi và sẽ thấy hộp thoại sau đây xuất hiện: Nếu ta check Yes, I want to restart thi máy tính sẽ khởi động trở lại để cập nhật lại hệ thống. Nếu check vào No, I will restart later, thì máy tính sẽ khơng khởi động lại và chúng ta sẽ khởi động lại khi setup xong MultiSim. Chúng ta nên check vào Yes để cho hệ thống cập nhật lại hệ thống. Sau khi máy tính tự khởi động lại xong, file setup.exe tự động kích hoạt trở lại và chúng ta tiếp tục cài đặt chương trình. (nễu file setup.exe khơng tự động kích hoạt – khi máy tính khơng cĩ chế độ Auto Play – chúng ta phải chọn lại file setup.exe trong đĩa CD-ROM và nhấp double click lên nĩ). Chúng ta đợi một vài giây và chúng ta sẽ thấy hộp hội thoại xuất hiện như hình bên. Sau đĩ chúng ta chọn Next để tiếp tục. Chọn Yes để tiếp tục Trần Hữu Danh Trang 2
  4. Chương 1: MỞ ĐẦU Chúng ta mở file readme.txt trong file seriel_number.zip để chép serial number vào, nhìn hình bên dưới. Sau đĩ Copy rồi Paste vào Serial trong hộp thoại User Information Sau khi nhập vào Serial xong, chọn Next để tiếp tục. PE-5501-04510- Chúng ta chờ vài giây để kiểm tra xem Serial number for MultiSim Personal cĩ đúng khơng. Sau khi kiểm tra đúng, để tiếp tục chúng ta chọn Next và sẽ thấy hộp thoại xuất hiện bên phải. Tại đây chúng ta phải đánh vào Feature Code để Crack chương trình nếu chúng ta biết CODE này, cịn nếu khơng thì chúng ta chỉ cần chọn Next bỏ qua bước này để tiếp tục.(Dĩ nhiên, sau khi setup xong chương trình, chúng ta mới tiến hành crack để chạy chương trình). Sau khi nhấp chuột vào Next chúng ta thấy. Chọn đường dẫn tùy ý - thích hợp để cài đặt chương trình, sau đĩ chọn Next để tiếp tục. Nếu chúng ta muốn setup theo mặc định của MultiSim thì ta chọn Typical, cịn nếu chúng ta muốn Trần Hữu Danh Trang 3
  5. Chương 1: MỞ ĐẦU setup chương trình tùy theo mục đích sử dụng của ngườI dùng thì chúng ta chọn Custom. Chúng ta nên chọn Typical rồI sau đĩ chọn Next để tiếp tục. Từ đây chúng ta cĩ thể chọn Program Folder hay Existing Folder, cĩ thể thay đổI Icon cho chương trình. Sau đĩ chọn Next để tiếp tục và chúng ta sẽ thấy như hình bên dưới Sau khi hồn thành giai đoạn này, một hộp thoại mới xuất hiện để chúng ta setup các chương trình liên quan để cĩ thể đọc được các hướng dẫn sử dụng và các tài liệu liên quan đến MultiSim sau khi setup, mà cụ thể là chương trình Adobe Acrobat version 4.0. Nếu máy chưa cĩ chương trình Adobe Acrobat version 4.0 hoặc đã setup chương trình này rồi nhưng với version thấp hơn thì chúng ta nên setup chúng để người sử dụng cĩ thể đọc được các file Acrobat và dĩ nhiên chúng ta cĩ thể khơng setup chương trình này nếu người dùng cảm thấy khơng cần thiết hoặc khi máy chúng ta đã setup Adobe Acrobat với version mới hơn. Nếu chúng ta khơng cần setup Adobe Acrobat thì chúng ta chon No và ngược lại. Giả sử, chúng ta chọn No thì sẽ cĩ một cảnh báo xuất hiện như bên dưới Chọn OK để chấp nhận. Hộp thoại information xuất hiên, tiếp tục chọn OK. Trần Hữu Danh Trang 4
  6. Chương 1: MỞ ĐẦU Và chúng ta đã setup xong chương trình MultiSim 6.20. Tuy nhiên chương trình này chúng ta chưa sử dụng được, muốn sử dụng chúng ta cịn phải trải qua một số bước bên dưới. Chưa làm gì được hết mà sao khĩ khăn quá vây ?!?! Chúng ta thử mở MultiSim lên vào Start/programs/multisim 6/multisim Trần Hữu Danh Trang 5
  7. Chương 1: MỞ ĐẦU Chúng ta thấy một giao diện xuất hiện bên dưới. Do chúng ta chưa Crack nên ta thấy “You have 0 days left”. Để sử dụng được, chúng ta nên làm theo các bước sau: Chúng ta ghi lại Serial Number và Signature trong hình trên vào giấy, sau đĩ chọn Skip để bỏ qua chương trình ứng dụng này. Tiếp theo chúng ta tiến hành chạy file crack trong dĩa CD- ROM. MultiSim KeyGen/ MultiSim KeyGenerator để tìm ra Release Code. Để Crack chương trình này chúng ta làm như sau: Trần Hữu Danh Trang 6
  8. Chương 1: MỞ ĐẦU 1. Bước thứ nhất: Chọn file MultiSim KeyGen.exe trên đĩa CD-ROM, sau đĩ cho chạy file này để lấy Code (code này chúng ta đã bỏ qua trong lúc setup chương trình - do chúng ta chưa biết code này là gì). PE-5501-04510-0045-25698 87464-95790 Lấy serial number trong file readme.txt hoặc lấy serial number và Signature trong giao diện của MultiSim để ghi vào KeyGenerator, sau đĩ nhấp chuột Generate để tạo ra Replease Code. Ta sẽ lấy dược Replease Code là:313645180659. 2. Bước thứ hai: Sau đĩ ta lấy Replease Code này để Crack MultiSim. Cách Crack được thực hiên như sau: Mở MultiSim từ menu Start của Window để chạy hay từ Icon trên desktop của màn hình, ta thấy một giao diện như sau xuất hiện Sau đĩ nhấp chuột vào nút Getting a release code để tếin hành ghi Replease code là:313645180659 vào Release Code. Sau khi ta nhập code vào Release Code ta tiếp tục nhấp chuột vào Register release code để crack. Trần Hữu Danh Trang 7
  9. Chương 1: MỞ ĐẦU Sau đĩ ta cĩ thể vào MultiSim để vẽ mạch mơ phỏng và ta sẽ thấy giao diện thiết kế của MultiSim như sau: Các dụng cụ đo - cơng cụ quan sát Thư viện Switch kinh kiện On/Off Giao diện thiết kế mạch điện mơ phỏng Good Luck ! Trần Hữu Danh Trang 8
  10. Chương 1: MỞ ĐẦU Cách cài đặt OrCAD 9.2 Để setup OrCad 9.2 chúng ta hãy làm theo các bước sau đây: Chọn file setup.exe từ đĩa CD-ROM, double click vào và thấy như hình bên dưới. Đợi vài giây chúng ta sẽ thấy hộp thoại mới xuất hiện như hình bên dưới, đây chỉ là lời cảnh báo khuyên chúng ta nên exit các phần mềm diệt virus đang chạy hay đang ở chế độ Enable Auto – Protect, nếu chúng ta khơng thực hiện đúng như lời cảnh báo thì trong khi setup chương trình OrCad cĩ thể xảy ra lỗi khơng mong muốn. Click vào OK để thực hiện tiếp tục cơng việc setup. Chọn Next để tiếp tục Chọn Yes để tiếp tục Nếu sử dụng cho Personal Computer thì chọn là Stadalone Licensing và ngược lại. Trần Hữu Danh Trang 9
  11. Chương 1: MỞ ĐẦU Chọn Next để tiếp tục Đánh Key Code vào và chọn Next Đánh Authorization Code và chọn Next Điền v a b 17 con e f số 1 g h i 111111111111111 j k Chọn Yes để tiếp tục Chọ Nếu chúng ta chọn Typical thì chúng ta xem như setup các thành phần chung của OrCad, tuy nhiên chúng ta cĩ thể chọn Custom để setup vừa đủ các ứng dụng cần dùng (điều này sẽ làm ít tốn kém dung lượng đĩa cũng như bộ nhớ), bên cạnh đĩ chúng ta cũng cĩ thể thay đổi đường dẫn hoặc Destination Folder Chọn Next để tiếp tục Chọn Next để tiếp tục Trần Hữu Danh Trang 10
  12. Chương 1: MỞ ĐẦU Chọn Yes để tiếp tục Sau khi chọn Yes thì một thơng báo yêu cầu setup Adobe Acrobat version 4.05 để cĩ thể đọc được các file Acrobat sau khi setup OrCad sinh ra. Nếu máy chúng ta đã cĩ setup Acrobat với version mới hơn hoặc chúng ta khơng qua tâm đến vấn đề này thì chúng ta khơng cần phải setup. Để bỏ qua khơng setup Acrobat, chúng ta đĩng thơng báo đĩ lại, nếu chọn OK cĩ nghĩa là chọn setup Acrobat. Vf cuối cùng là chúng ta đã setup xong OrCad 9.2. Để sử dụng được phần mềm này chúng ta phải Crack, điều này thì rất đơn giản hơn nhiều so với OrCad 9.1, Chúng ta hãy tiến hành tuần tự theo các bước bên dưới Chọn Finish để hồn thành 9 Chọn file crack PDXOrcad.exe trong đĩa CD-ROM để crack chương trình Trần Hữu Danh Trang 11
  13. Chương 1: MỞ ĐẦU 9 Chọn Directory chứa thư mục OrCad trong ổ đĩa cứng sau đĩ chọn Apply Khi chúng ta chọn Directory đúng với thư mục chúng ta đã cài đặt OrCad thì sau khi chúng ta chọn Apply xong sẽ xuất hiện câu thơng báo “Fixed Patch Finish – Success: All patches applied” như hình bên là chúng ta đã setup thành cơng chương trình OrCad 9.2. Trần Hữu Danh Trang 12
  14. Chương 1: MỞ ĐẦU Chưa học mà cảm thấy rắc rối quá ?!?! Trần Hữu Danh Trang 13
  15. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Chương 2: MULTISIM 6.20 VÀ ỨNG DỤNG VÀO MƠ PHỎNG MẠCH ĐIỆN Mục tiêu cần đạt được: MultiSim 6.20 và ứng dụng vào mơ phỏng mạch điện. Giới thiệu tổng quan cho sinh viên về phần mềm MultiSim và hướng dẫn cho sinh viên vẽ các mạch điện ứng để mơ phỏng và cách sử dụng các cơng cụ hổ trợ Instruments của MultiSim. Kiến thức cơ bản: Sinh viên phái cĩ kiến thức về các mơn chuyên ngành như sau: -Kỹ Thuật xung -Kỹ thuật số -Lý thuyết mạch -Link kiện điện tử -Mạch điện tử (1 +2) -Kỹ thuật vi xử lý và điều khiển 1. Cĩ kiến thức cơ bản về tin học, đặc biệt là hệ điều hành Windows Tài liệu tham khảo: [1] Nguyễn Minh Luân, Nguyễn Trung Lập – Giáo trình Thực tập Kỹ Thuật Số – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin và Truyền Thơng – Đại học Cần Thơ – 2003 [2] Trần Hữu Danh – Bài Giảng OrCAD 9.2 – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin và Truyền Thơng – Đại học Cần Thơ – 2003 [3] Trần Hữu Danh – Bài Giảng MultiSim 6.20 – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin và Truyền Thơng – Đại học Cần Thơ – 2003 Nội dung chính: Trần Hữu Danh Trang 14
  16. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện I) Giới thiệu giao diện MultiSim I.1. Các phần tử cơ bản Giao diện người sử dụng của MultiSim bao gồm các phần tử cơ bản sau: Menu Thiết kế mơ phỏng Thanh cơng cụ hệ thống Các Switch Mơ linh Phỏng kiện mẫu Cửa sổ làm việc của MultiSim Cơng cụ mơ phỏng Lựa chọn cơ sở dữ liệu Thanh trạng thái ™ Menu: gồm các cử sổ ứng dụng, ở đĩ bạn cĩ thể tìm thấy các lệnh của tất cả các hàm ™ Thanh cơng cụ hệ thống (System toolbar): cĩ các nút thực hiện các chức năng chung như tạo một mạch điện mơ phỏng mới, mở một mạch điện mơ phỏng đã tạo trước đĩ cĩ trên đĩa Thanh thiết kê mơ phỏng (MultiSim Design Bar): là một phần tích hợp của MultiSim, chi tiết được giải thích rõ hơn ở phần bên dưới. ™ “In Use” list liệt kê tất cả các linh kiện được sử dụng trong mạch hiện tại, điều này giúp chúng ta cĩ thể dễ dàng sử dụng lại các linh kiện. ™ Các linh kiện mẫu (Component toolbar) gồm các mẫu linh kiện, ta cĩ thể mở các nút để lấy các linh kiện cùng họ được liệt kê trong bảng. Trần Hữu Danh Trang 15
  17. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện ™ Cửa sổ làm việc hay cửa sổ thiết kế (Circuit windows) nơi đặt các linh kiện của mạch thiết kế. ™ Thanh trạng thái (Status line) hiển thị trạng thái hoạt động của mạch và mơ tả linh kiện mà con trỏ chỉ đến. I.2. Thanh thiết kế (Multisim Design Bar) Thanh thiết kế là phần trung tâm của Multisim, nĩ cho phép ta dễ dàng thâm nhập vào các hàm phức tạp được cung cấp bởi chương trình. Nút Component Design Bar được chọn mặc nhiên, dùng để chọn các linh kiện đặt vào cửa sổ mạch thiết kế. Nút Component Editing Design Bar cho phép chúng ta định nghĩa các linh kiện trong Multisim hoặc thêm vào các phần tử. Nút Instrument Design Bar dùng để đưa vào mạch mơ phỏng các máy đo và ta cĩ thể xem các kết quả mơ phỏng trên chúng. Nút Simulate Design Bar cho phép bắt đầu, kết thúc và tạm dừng việc mơ phỏng. Nút Analysis Design Bar chọn các cơng cụ phân tích mạch. Nút Postprocessor Design Bar dùng thực hiện các tính tĩan xa hơn dựa trên các kết quả của quá trình mơ phỏng. Nút VHDL/Verilog HDL Design Bar cho phép làm việc với mơ hình VHDL (Khơng cĩ trên tất cả các version). Nút Reports Design Bar dùng để in các báo cáo về mạch điện đang mơ phỏng (giá thành linh kiện, danh sách các phần tử, chi tiết về các linh kiện. Nút Transfer Design Bar dùng để giao tiếp và xuất ra các chương trình khác, như Ultiboar, cũng như từ Electronics Workbench. Chúng ta cũng cĩ thể xuất các kết quả mơ phỏng đến các chương trình như MathCAD và Excel. II. Điều chỉnh giao diện của MultiSim Chúng ta cĩ thể điều chỉnh bất cứ các tùy chọn của giao diện Multisim bao gồm các thanh cơng cụ, màu trên mạch mơ phỏng, kích thước giấy, hệ số phĩng đại, thời gian ghi tự động, tập ký hiệu (dạng ANSI hoặc DIN) và cài đặt máy in. Ta cĩ thể đặt tùy chọn và các tùy chọn này được ghi lại cho từng mạch riêng lẻ, chẳng hạn như màu của mạch này khác với mạch kia. Ta cũng cĩ thể cĩ quyền đặt các phần tử một cách riêng biệt ( ví dụ như thay đổi màu của linh kiện từ đỏ sang cam). Để thay đổi mạch hiện tại, ta click chuột phải trên của sổ mạch điện và chọn mục nào cần thay đổi từ menu kéo xuống. Trần Hữu Danh Trang 16
  18. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện II.1. Điều khiển việc hiển thị mạch hiện hành Ta cĩ thể điều khiển cách hiển thị mạch và các phần tử xuất hiện trên màn hình. Để điều khiển hiển thị mạch hiện hành click chuột phải trên cửa sổ mạch và chọn từ menu kéo xuống những chi tiết sau: ™ Grid Visible (click để tắt hoặc mở) ™ Show Title Block and Border (click để tắt hoặc mở). ™ Color ™ Show hiển thị các chi tiết của linh kiện, ví dụ như hiển thị nhãn, tên của nút, giá trị của linh kiện II.2. Cài đặt mặc nhiên cho người sử dụng Ta cĩ thể đặt cấu hình mặc nhiên để hiển thị cửa sổ mạch mơ phỏng theo ý muốn . Để đặt cấu hình mặc nhiên của người sử dụng ta chọn Edit/User Preferences. Màn hình User Preference cĩ dạng Hình II.1: Trong cửa sổ này, chọn phím mong muốn. Chẳng hạn, để đặt nhãn và màu được sử dụng click Circuit tab. Để định nghĩa lưới, viền giấy và tên khối được hiển thị click Workspace tab. Chú ý chúng ta sẽ khơng thấy kết quả của sự lựa chọn này cho đến khi bạn tạo một file mạch mới. II.3. Các tuỳ chọn khác Ta cũng cĩ thể đặt giao diện bằng cách biểu diễn hoặc dấu, di chuyển đến một vị trí mới. System toolbar Zoom toolbar Design Bar “in use” list Hình II.1 Database selector Những thay đổi này tác động lên tất cả các mạch ta đang làm việc. Sự di chuyển hay sửa đổi kích thước các phần tử sẽ trở lại vị trí và kích thước ban đầu khi ta mở một mạch mới. Cuối cùng, ta cĩ thể sử dụng menu View để hiển thị hoặc dấu các phần tử khác nhau trên giao diện. III. Thiết kế mạch mơ phỏng Trong phần này mơ tả cách đặt và nối các phần tử trong mạch mơ phỏng. Bước đầu tiên là chọn các linh kiện mà ta sử dụng, đặt chúng vào cửa sổ mạch thiết kế ở những vị trí và hướng mong muốn, nối dây chúng lại với nhau, và chuẩn bị những thứ khác cho việc thiết kế. Trần Hữu Danh Trang 17
  19. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Để đơn giản, ta sẽ thiết kế mạch Schmitt Trigger đơn giản. Sau khi thực hiện xong các bước ta sẽ cĩ mạch điện như Hình II.2 III.1. Tạo tập tin mạch mơ phỏng Để thiết kế một mạch điện mơ phỏng, ta chạy chương trình Multisim (click double click chuột vào biểu tượng Multisim trên desktop của màn hình window hay vào Menu Start). Multisim sẽ tự động mở một file mạch trống để ta thiết kế. Cửa sổ mạch thiết kế sẽ Hình II.2 cĩ màu, kích thước và các tuỳ chọn hiển thị dựa sự trên cài đặt user preference của lần trước đĩ. Ta cĩ thể thay đổi các tuỳ chọn này cho thích hợp bằng cách vào menu kéo xuống như được mơ tả ở phần trước III.2. Đặt các linh kiện vào mạch Bây giờ ta đã sẵn sàng đặt các linh kiện vào mạch thiết kế. Multisim cung cấp cho ta 3 lớp cơ sở dữ liệu của các linh kiện (‘Multisim master’, ‘user’, và ở một vài version là ‘corporate libray’). Với mục đích hướng dẫn sử dụng, chúng ta chỉ quan tâm đến lớp ‘multisim’ là lớp các linh kiện đi cùng với Multisim. Muốn rõ hơn ta cĩ thể tham khảo Multisim User Guide. III.2.1. Thanh cơng cụ linh kiện Mặc nhiên ta cĩ thể thấy thanh cơng cụ (Component Design Bar) ở giao diện của Multisim. Nếu khơng thấy, click vào nút Component từ Design Bar. Trần Hữu Danh Trang 18
  20. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Các linh kiện ta cần sử dụng để thiết kế được phân loại trong các nhĩm logic đặc trưng cho tính chất của loại linh kiện, mỗi nhĩm được ký hiệu bởi một nút trên thanh linh kiện. Khi ta click vào các nút này, họ các linh kiện sẽ xuất hiện để ta chọn như Hình II.3. Hình II.3 Chú ý: Nếu ta click chuột vào nút linh kiện, nhĩm các linh kiện này sẽ hiển thị và giữ ở đĩ cho đến khi ta đĩng lại. Trong khi nhĩm các linh kiện được hiển thị ta cĩ thể di chuyển nĩ đến bất nơi đẩu trên màn hình bằng cách click và giữ trên đầu thanh và kéo đến vị trí mới cho tiện sử dụng. III.2.2. Đặt linh kiện đầu tiên Phần này giải thích cách đặt linh kiện bằng thanh linh kiện. Mặc khác ta cĩ thể sử dụng menu Edit/Place Component khi chúng ta khơng chắc chắn nĩ nằm ở khay linh kiện nào. III.2.2.1. Đặt linh kiện đầu tiên Bước 1: đặt nguồn pin (nguồn pin 12Volt) ™ Click vào khay linh kiện chứa nguồn. Một nhĩm các nguồn xuất hiện như Hình II.4 Chú ý: Di chuyển con trỏ trên khay linh kiện để xem tên của nĩ. Click chuột vào nút DC Voltage Source. Con trỏ sẽ thay đổi biểu tượng để chỉ ra phần tử vừa được chọn đã sẵn sàng để đặt vào trong cửa sổ vẽ mạch mơ phỏng giống Hình II.4 Hình II.5. Hình II.5 Trần Hữu Danh Trang 19
  21. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện ™ Di chuyển đến gĩc trên bên trái của cửa sổ mạch thiết kế, nơi ta muốn đặt nguồn. Click chuột vào nơi ta cần đặt bộ Hình II.6 nguồn sẽ xuất hiện như Hình II.6. Hình II.7 Chú ý: Các ký tự mơ tả linh kiện xuất hiện kèm theo. Ta cĩ thể dấu chúng bằng tuỳ chọn Show từ menu kéo xuống khi click phím phải chuột vào màn hình thiết kế. Bước 2: Thay đổi giá trị của nguồn pin Mặc nhiên, nguồn Pin là 12V, tùy theo mạch điện thiết kế cần các nguồn khác nhau, ta cĩ thể dễ dàng thay đổi giá trị này. ™ Click double click vào pin. Màn hình hiển thị các tính chất của pin xuất hiện, với phím Value cĩ dạng Hình II.7. Chú ý: Để biết thêm chi tiết về các phím này ta tham khảo ở Multisim User Guide. III.2.2.2. Đặt phần tử kế tiếp Bước 1: đặt điện trở đầu tiên Click con trỏ vào nút khay linh kiện Basic, ta click điện trở (Resistor) khi nhĩm các linh kiện xuất hiện. Màn hình hiển thị các loại điện trở xuất hiện như Hình II.8 Màn hình này hiển thị bởi vì Hình II.8 nhĩm các điện trở chọn cĩ chứa nhiều các linh kiện thực, các linh kiện mà ta cĩ thể mua được. Nĩ hiển thị tất cả các điện trở cĩ thể cĩ từ cấp cở sở dữ liệu “Multisim master”. Chú ý: Browser khơng xuất hiện như khi ta chọn pin ở bước trước, bởi vì nguồn thế DC là linh kiện ảo (ta cĩ thể đặt một giá trị bất Trần Hữu Danh Trang 20
  22. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện kỳ), vì thế khơng cần phải chọn từ Browser. ™ Kéo chuột vào thanh cuộn của Component List để tìm điển trở 1.0 kohm. Chú ý: Để thực hiện nhanh hơn thay vì phải kéo rê chuột, ta cĩ thể đánh vào tên của linh kiện. ™ Chọn điện trở 1.0 kohm và click OK hoặc click double click trên giá trị linh kiện. Con trỏ sẽ xuất hiện ở cửa sổ thiết kế với bĩng của điện trở. Di chuyển điện trở đến nới cần đặt và click chuột. Chú ý rằng màu ký hiệu điện trở khác với nguồn pin giúp ta phân biệt linh kiện thực. Bước 2: Xoay điện trở Để thuận tiện trong việc nối dây ta cần xoay điện trở với chiều R4 1.0kohm thích hợp. Click nút phải chuột trên điện trở. Menu kéo lên xuất hiện. ™ Chọn 90 CounterCW từ menu. Ta cĩ kết quả như hình bên Nếu muốn ta cĩ thể di chuyển nhãn bằng cách click giữ và kéo nĩ đến vị trí thích hợp, hoặc ta cĩ thể sử dụng các phím mũi tên trên bàn phím để di chuyển nhãn trên từng ơ lưới. Bước 3: Thêm vào các điện trở khác Thêm vào điện trở 30 kohm như cách trên, ta chú ý điện trở này cĩ ký hiệu nhận dạng là “R3” để chỉ ra điện trở thứ ba được đặt. Tiếp tục dặt điện trở và các tụ điện khác và quay nĩ. Bây giờ ta nhìn vào mục “In Use” nĩ sẽ liệt kê tất cả các linh kiện ta đã sử dụng. Vì vậy ta cĩ thể sử dụng lại các linh kiện này bằng cách click chuột vào nĩ. Ta cĩ mạch như Hình II.9 Trần Hữu Danh Hình II.9 Trang 21
  23. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Bước 4: Ghi lại sự thay đổi Để ghi lại sự thay đổi cũng như tập tin đang sử dụng, ta chọn File/Save As . III.2.3. Đặt các phần tử khác Ta tiếp tục đặt các linh kiện khác Oscilloscope từ nhĩm Instrument IC555 từ thư viện linh kiện trong nhĩm MIXED. Các tụ 10nF, 2μF từ thư viện linh kiện trong nhĩm Basic. Mass dùng cho các linh kiện như tụ, IC, Một nguồn xoay chiều dạng hình Sin cĩ biên độ 12 Volt/1Khz từ thư viện linh kiện trong trong nhĩm VCC. Chú ý: Ở mạch chứa linh kiện số phải cĩ nguồn VCC và một mass số đặt trong cửa sổ mạch thiết kế. Multisim sẽ sử dụng hai linh kiện này để tạo nguồn cung cấp cho các linh kiện số. Sau khi lấy các linh kiện ta cĩ mạch như Hình II.10 Hình II.10 Chú ý: Đừng quên save lại sự thay đổi bằng File/Save hay dùng tổ hợp phím Ctrl+S III.3. Thay đổi nhãn và màu của các linh kiện và các nút Để thay đổi nhãn của bất kỳ linh kiện cho riêng mình ta thực hiện như sau: Click double_click trên linh kiện. Màn hình đặc tính của linh kiện xuất hiện. Click chuột vào lớp Label và nhập vào hay định nghĩa nhãn (nhãn được nhập vào là các ký tự và số, khơng cĩ Hình II.11 ký tự đặc biệt hay khoảng trống). Để xĩa sự thay đổi này, click Cancel. Để đổi màu click phím phải chuột trên linh kiện muốn đổi và chọn Color từ menu Pop up như Hình Trần Hữu Danh Trang 22
  24. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện II.11. Chọn màu mong muốn từ màn hình hiện ra cho chúng ta lựa chọn tùy thích III.4. Nối dây các linh kiên Tất cả các chân linh kiện đều cĩ nối đến chân các linh kiện khác. Trong Multisim, chúng ta cĩ thể chọn cách nối dây tự động hay bằng tay. Nối dây tự động nghĩa là Multisim tự động đi dây và nối bằng đường dẫn tốt nhất giữa các chân mà ta đã chọn. Nối dây bằng tay cĩ nghĩa là ta điều khiển đường dẫn dây nối trên mạch điện. Chúng ta cĩ thể kết hợp cả hai phương pháp trong việc đi dây, ví dụ bắt đầu nối dây bằng tay và để cho Multisim tự nối nối phần cịn lại. III.4.1. Nối dây tự động Chúng ta bắt đầu nối để liên kết các thành phần của linh kiện lại với nhau thành một mạch kín. Cơng việc này rất đơn giản, chúng ta chỉ cần Click chuột vào chân của linh kiện và giữ chuột rồi kéo rê chuột đi đến điểm chân linh kiện cần liên kiết và cứ thế chúng ta lần lượt nối các điểm lại với nhau cho hết và thành một mạch điện hồn chỉnh cần mơ phỏng. Và một điều đáng nĩi ở đây là chúng ta cĩ thể thay đổi màu sắc của các đường dây nối vào các thành phần linh kiện khác nhau nhằm phân biệt các đường cắt giao nhau cũng như màu sắc của tín hiệu ngõ vào ngõ ra hiển thị lên các thiết bị quan sát như Oscilloscope, Multimeter, LogicAnalyzer để cho chúng ta dễ quan sát và phân biệt chúng. Chú ý: Mặc nhiên dây nối cĩ màu đỏ, ta cũng cĩ thể đổi màu dây giống như đổi màu linh kiện. Để xĩa một dây, ta click chuột phải vào nĩ và chọn Delete từ menu kéo lên, hoặc chọn nĩ rồi ấn phím DELETE. III.4.2. Nối dây bằng tay: Multisim khơng cho ta nối 2 dây vào một chân để tránh lỗi cĩ thể xảy ra. Vì vậy chúng ta cần phải bắt đầu khơng phải từ chân 2 hoặc 6 của U1 nhưng từ dây nối giữa chúng. Để nối dây từ giữa dây này với dây kia, ta phải thêm vào một mối nối. Chọn Edit/Place Junction. Chuyển nối đến vị trí mong muốn và nối dây giữa ngõ vào của U1 và click chuột. Điểm nối xuất hiện cĩ dạng sau: Trong quá trình đi dây, ta muốn dây dừng và cố định ở một điểm nào ta click chuột. Cứ như thế dây nối sẽ đi theo đường ta muốn. Trần Hữu Danh Trang 23
  25. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Kết quả cĩ mạch điện cần vẽ như Hình II.12 Hình II.12 III.5. Thêm chữ cho mạch điện thiết kế Multisim cho phép ta thêm vào một khối nhãn và Text để chú thích cho mạch. ™ Để thêm vào nhãn, ta chọn View/Show Title Block and Border. Nhãn khối sẽ xuất hiện ở đầu trên bên phải của mạch. ™ Để soạn thảo nhãn, chọn Edit/Set Title Block. Nhập vào đoạn ký tự và click OK. Để thêm vào ký tự: • Chọn Edit/Place Text. Click chuột vào nơi cần đặt đoạn text. Hộp chứa đoạn text xuất hiện. Đánh vào đoạn text, ví dụ “My tutorial circuit” Click bất cứ nơi đâu trên mạch, đoạn text sẽ xuất hiện. ™ Để xố đoạn text bằng cách chọn đoạn text cần xĩa và ấn phím DELETE hoặc click phím phải chuột vào đoạn text cần xĩa và chọn Delete từ menu kéo lên và click DELETE. Tương tự ta cĩ thể chọn màu cho đoạn text. Để sửa đổi nội dung đoạn text, click double-click vào hộp text và thay đổi nội dung. Click bất kỳ nơi đâu trên mạch để ngưng soạn thảo. Để di chuyển ta click chuột vào hộp text và kéo nĩ đến vị trí mới. IV. Các chức năng và cách sử dụng cơng cụ mơ phỏng Multisim cung cấp một số các cơng cụ ảo. Chúng ta sử dụng các cơng cụ này để đo lường các thơng số của mạch. Các cơng cụ này gần tương ứng với các cơng cụ trong phịng thí nghiệm. Chúng thật sự là một phương tiện tốt và dễ dàng nhất để ta cĩ thể quan sát đo lường và xem kết quả mơ phỏng. Trần Hữu Danh Trang 24
  26. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Các cơng cụ này nằm ở nút Instruments ở thanh Design Bar. Khi bạn click chuột vào nút này, thanh các cơng cụ này xuất hiện như Hình II.13. Mỗi một nút là một cơng cụ. Bode Plotter Logic Analyzer Multimeter Wattmeter Hình II.15. Function Generator Logic Converter Oscilloscope Word Generator Các cơng cụ ảo này cĩ hai chức năng: cĩ thể xem như là một máy phát hoặc cĩ thể xem như dụng cụ đo / quan sát / hiển thị. IV.1. Thêm các cơng cụ vào mạch ™ Click vào nút Instrument ở thanh Design Bar. Thanh các cơng cụ xuất hiện. ™ Click chọn một trong các cơng cụ mà bạn cần dùng. Con trỏ sẽ xuất hiện với bĩng của cơng cụ tương ứng. ™ Di chuyển con trỏ đến nơi cần đặt và click chuột. ™ Biểu tượng của cơng cụ xuất hiện trên mạch. ™ Nối dây của cơng cụ vào mạch điện cần mơ phỏng. ™ Nếu cần thiết, kéo biểu tượng và đặt lại cho đúng vị trí cần đặt. ™ Điều chỉnh lại các thơng số trên các nút điều khiển của cơng cụ ™ Để loại bỏ một cơng cụ bất kỳ nào đĩ, ta chỉ cần chọn cơng cụ cần Delete tương ứng và ấn phím Delete, mọi đường kết nối giữa Instrument và mạch điện cần mơ phỏng sẽ bị xĩa. ™ Sau khi chỉnh sửa các thơng số của các cơng cụ quan sát như Oscilloscope, Voltmet ., các giá trị của linh kiện trong mạch điện bây giờ chúng ta tiến hành mơ phỏng mạch điện chúng ta đã thiết kế. Giả sử chúng ta cĩ một ví dụ mà trong đĩ chúng ta cần thêm một máy hiện sĩng - Oscilloscope vào một mạch điện để quan sát dạng sĩng ngõ ra của mạch. (chúng ta cũng làm tương tự với các cơng cụ khác). Trần Hữu Danh Trang 25
  27. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Bước 1: Thêm vào máy hiện sĩng. ™ Click vào nút Instrument ở thanh Design Bar. Thanh các cơng cụ xuất hiện. Click vào nút oscilloscope. Con trỏ sẽ xuất hiện với bĩng của máy hiện sĩng. Di chuyển con trỏ đến nơi cần đặt và click chuột. Biểu tượng của máy hiện sĩng xuất hiện trên mạch. Bây giờ ta nối dây của máy hiện sĩng vào mạch. Bước 2: Nối dây máy hiện sĩng đến mạch Click chuột vào điểm A trên biểu tượng oscilloscope và kéo dây nối đến điểm mong muốn. ™ Click chuột vào điểm B trên biểu tượng oscilloscope và kéo dây nối đến điểm mong muốn. Giả sử chúng ta thiết kế để mơ phỏng đèn LED on/off liên tục với mạch điện đơn giản như Hình II.16. Chúng ta hãy thử mơ phỏng mạch điện trên để quan sát LED và xem dạng sĩng ngõ vào ra thơng qua Oscilloscope. VCC 5V 470ohm R3 7 XSC2 V1 5V 6 LED1 G LED_red T 10kohm AB 0 R2 Hình II.16. Q2 1 8 2N2222A U1A 1 2N2222A R1 Q1 2 5 2 3 120ohm C1 74LS00D 130nF 0 0 0 IV.2. Cài đặt cấu hình cơng cụ Trần Hữu Danh Trang 26
  28. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Mỗi cơng cụ ảo của Multisim bao gồm một số tuỳ chọn của riêng nĩ dùng để điều khiển và hiển thị. Hình II.17 IV.2.1. Oscilloscpoe (Dao động nghiệm) Để mở oscilloscope, double-click vào biểu tượng oscilloscope. Nĩ cĩ dạng Hình II.17 Phần time base trên màn hình điều khiển tỉ lệ của chiều ngang oscilloscope hay trục x khi so sánh biên độ đối với thời gian (Y/T) Ground terminal: Mass đầu cuối Trigger terminal: Trigger đầu cuối A channel terminal: Kênh A đầu cuối B channel terminal: Kênh B đầu cuối Graphic display: Hiển thị đồ họa Reverse: Đảo màu nền của màn hình hiển thị đồ họa Save: Lưu kết quả dưới dạng file Ascii Để cĩ thể xem được kết quả hiển thị, chúng ta nên chú ý một điều là chỉnh timebase tỉ lệ ngược với tần số, tần số càng cao thì timebase càng thấp. Để đặt timebase cho mạch đèn LED on/off liên tục ở mạch điện ví dụ ở Hình II.16. Chúng ta nên đặt các giá trị cho Oscilloscope như sau hay như trên Hình II.18 Đặt scale là 20μs/Div để cĩ thể hiển thị tần số tốt nhất. ™ Đặt scale kênh A là 5V/Div và click DC. ™ Đặt scale kênh B là 5mV/Div và click DC. Trần Hữu Danh Trang 27
  29. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Bây giờ cơng cụ đã được đặt đúng cấu hình với mạch thí dụ, ta cĩ thể mơ phỏng và quan sát kết quả trên Oscilloscope. Hình II.18 Để mơ phỏng mạch, click vào nút Simulate trong thanh Design Bar, từ menu kéo lên ta chọn Run/Stop. Để thấy kết quả từ oscilloscope, nếu cần thiết double-click vào biểu tượng của oscilloscope để mở cơng cụ hiển thị. Nếu ta thay đổi những cài đặt như đã được nĩi ở phần trước, ta cĩ thể cĩ kết quả như sau: Để dừng mơ phỏng, click vào nút Simulate ở thanh Design Bar, và từ menu kéo lên ta chọn Run/Stop một lần nữa. Hoặc chúng ta cĩ thể click chuột vào biểu tượng hình bên để điều khiển việc mơ phỏng Chú ý: Nếu kết quả khơng hiển thị giống như trên. Để sửa lại ta chọn Simulate/ Default Instrument Setting . Click Maximum Time Step (TMAX) và nhập vào 1e –4. chọn Accept. IV.2.2. Bode plotter (máy phân tích tần số cộng hưởng) Hình II.19 Trần Hữu Danh Trang 28
  30. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Bode plotter dùng để phân tích tần số cộng hưởng của mạch điện, tạo ra một đồ thị cho đáp ứng tần số của mạch điện và được dùng rất hiệu quả trong việc phân tích các mạch lọc. Máy cĩ thể dùng để đo tỷ lệ biên độ tín hiệu (độ lợi tín hiệu tính bằng dB) hoặc độ dịch pha (tính theo độ). Khi sử dụng trong mạch điện thiết kế thì máy đo sẽ tự kích hoạt tần phổ, tạo ra một dãy tần số trên một phổ tần đặc biệt. Tấn số của bất kỳ nguồn AC trong mạch đều khơng ảnh hưởng đến Bode plotter, nhưng trong mạch vẫn phải cĩ nguồn AC cung cấp ở một vài chổ. Tuy nhiên, các tín hiệu AC được tạo ra thì cĩ ảnh hưởng nhiều đến Bode plotter. ™ Magnitude or Phase (độ lớn hoặc pha) • Dùng thiết lập để đo tỷ lệ biên độ giữa hai điểm đo thử (lợi suất điện áp theo dB) hoặc độ dịch pha (tính theo độ) tương ứng với tần số ( tính theo Hz) • Đo độ lớn là đo tỷ lệ độ lớn giữa hai điểm V+ và V-. Cả độ lớn và độ dịch pha sẽ được vẽ tương ứng với tần số. Nếu V+ và V- là những điểm riêng lẻ trên mạch thì: - Kết nối ngõ vào và ngõ ra dương của đường tín hiệu trên mạch vào V+ và V- của máy Bode plotter - Kết nối Mass của ngõ vào và ngõ ra của đường tín hiệu trên mạch điện vào Mass của máy Bode plotter. ™ Vertical and Horizontal Axis Setting ( thiết lập tục dọc và ngang) • Chọn Log và Lin để quan sát thang đo trên trục x và y theo Log10 hoặc tuyến tính. Khi giá trị được so sánh cĩ khoảng quá lớn thì người ta sử dụng Log ( tổng quát khi nhân 2 tần số). Chẳng hạn, khi đo độ lợi điện thế của một tín hiệu thì giá tri dB được tính như sau: dB = 20*log(Vout/Vin). • Cĩ thể chuyển từ Log sang Lin (tuyến tính) khi mạch khơng được kích hoạt độ lợi ™ Horizontal Axis Scale (tỷ lệ trục dọc). • Trục ngang (trục x) luơn luơn hiển thị tần số. Tỷ lệ của nĩ được xác định bởi việc thiết lập I (bắt đầu) và F (kết thúc). Khi phân tích kết quả tần số địi hỏi một dãy tần số lớn, người ta thường sử dụng Log. • Chú ý: Khi thiết lập tỷ lệ trục ngang, tần số bắt đầu I phải lớn hơn tấn số kết thúc F. MultiSim sẽ khơng cho phép bạn đặt I nhỏ hơn F. ™ Vertical Axis Scale (tỷ lệ trục dọc) • Đơn vị và tỷ lệ trục dọc (trục y) tùy thuộc vào việc đo cái gì và Log hay Lin được sử dụng, ta cĩ bảng như sau: Đo Sử dụng I nhỏ nhất F lớn nhất Độ lớn (độ lợi) Log -20dB 200dB Độ lớn (độ lợi) Lin 0 10e+09 Pha Lin 7200 7200 • Khi đo độ lợi điện thế, trục dọc hiển thị độ lợi điện thế ngõ ra của mạch là mức điện thế. Khi dùng Log thì đơn vị là dB. Khi Lin được dùng thì trục dọc hiển thị tỷ lệ Vout/Vin. Khi đo Pha, trục dọc luơn hiển thị gĩc Pha theo độ. Bất chấp đơn vị, chúng ta cĩ thể đặt giá trị của I và F cho trục ngang. ™ Readouts (quan sát giá trị đạt được) Trần Hữu Danh Trang 29
  31. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện • Di chuyển con trỏ dọc để quan sát giá trị về tần số và biên độ hoặc pha tại bất kỳ điểm nào trên đồ thị. Con trỏ dọc nằm ở cạnh bên trái màn hình hiển thị Bode plotter. • Để di chuyển con trỏ dọc: Click chuột vào các mũi tên gần phía dưới của Bode plotter hoặc click giữ chuột vào con trỏ dọc, sau đĩ di chuyển đến điểm trên đồ thị mà chúng ta muốn đo. Biên độ (hoặc pha) và tần số là điểm giao nhau giữa con trỏ dọc và đồ thị được hiển thị trong khung cạnh các mũi tên. IV.2.3. Distortion Analyzer (máy phân tích độ méo) Hình II.20 Đặc trưng của máy này là cung cấp việc đo độ méo trong dãy tấn số từ 20 Hz đến 100 KHz, bao gồm tín hiệu âm thanh (hạ tần). Các phương pháp thực hiện việc đo này là Total Harmonic Distortion (THD: hồn tồn điều hịa độ méo) hoặc Signal Plus Noise and Distor tion (SINAD: cộng nhiễu và méo vào tín hiệu). Để thiết lập ta click vào Settings, xem Hình II.20 Harmonic Distortion (điều hịa độ méo) Harmonic Distortion phát ra những tín hiệu điều hịa của tần số kiểm tra. Chẳng hạn, tín hiệu cĩ tần số là 1Khz, Harmonic cĩ thể là 2khz, 3Khz, 4Khz Một mức nhọn đột ngột cĩ thể điều hịa, được yêu cầu điều hịa độ méo. Mạch lọc được điều chỉnh đến tần số kiểm tra như là 1Khz, nĩ sẽ loại bỏ tín hiệu cĩ tần số 1 Khz, chỉ laọi bỏ tần số cần điều hịa hoặc độ méo. Việc điều hịa độ méo được đo và giá trị kết quả được so sánh với biên độ của tín hiệu kiểm tra. SINAD: Phương pháp đo này dùng để đo tỷ lệ của tín hiệu (tín hiệu thêm nhiễu và méo)/(mức nhiễu và méo) IV.2.4. Function generator (máy phát sĩng) Hình II.21 Trần Hữu Danh Trang 30
  32. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Máy phát sĩng dùng để tạo ra tín hiệu điện thế dạng sin, tam giác và vuơng. Đĩ là một phương pháp thực tế và tiện lợi để cung cấp những tín hiệu kích thích cho một mạch điện. Chúng ta cĩ thể thay đổi dạng sĩng và điều chỉnh tấn số, biên độ và chu kỳ thao tác. Dãy tần số của máy phát sĩng là đủ lớn để tạo tín hiệu tần số âm thanh và vơ tuyến. Máy phát sĩng cĩ 3 nút +, common và – dùng để cung cấp dạng sĩng cho mạch điện. ™ Để khảo sát một tín hiệu ta nối kết Common của máy phát với GND của mạch điện. Nút + cung cấp dạng sĩng cĩ biên độ dương, nút – cung cấp dạng sĩng cĩ biên độ âm. Waveform (dạng sĩng): Bạn dùng chuột chọn 1 trong 3 dạng sĩng Sin, tam giac và vuơng mà chúng ta muốn phát. Signal Options ( những tùy chọn của tín hiệu) Frequency (1 Hz đến 999 MHz): dùng để thiết lập tần số để phát. Duty cycle (1% đến 99%): chu kỳ thao tác, dùng đẻ thiết lập độ rộng xung trong một chu kỳ. Nĩ chỉ tác động lên dạng sĩng tam giác và vuơng, khơng thao tác động lên dạng sĩng Sin. Với giá trị 50%, biên độ trên và dưới của dạng sĩng sẽ bằng nhau Amplitude (0 đến 999Kv): dùng để thiết lập biên độ điện thế của tín hiệu, chúng được tính từ giá trị DC đến đỉnh của tín hiệu. Nếu kết nối đến Commmon và + (hoặc -), giá trị đỉnh đối đỉnh của tín hiệu đo được sẽ bằng 2 lần biên độ của tín hiệu. Nếu kết nối đến + và -, giá trị đỉnh đối đỉnh sẽ gấp 4 lần giá trị biên độ. Offset (-999 đến 999Kv): điều khiển tín hiệu DC theo giá trị thay đổi của tín hiệu AC. Giá trị 0 (zero) đặt dạng sĩng của tín hiệu theo trục x của máy hiện sĩng. Một giá trị dương sẽ định mức DC lên, một giá trị âm sẽ dịch mức DC xuống. Những tham số thiết lập cho biên độ sẽ xác định đơn vị cho Offset. Rise time: thiết lập thời gian kết thúc, chỉ sẵn cĩ ở dạng xung vuơng. IV.2.5. Logic Converter (máy chuyển đổi logic) Hình II.22 ™ Đây là một thiết bị dùng để thực hiện các việc chuyển đổi của mạch điện, nĩ cĩ 8 ngõ vào và 1 ngõ ra. Nĩ cĩ thể chuyển đổi mạch điện sang bảng sự thật hoặc biểu thức Boolean và tạo ra một mạch điện từ bảng sự thật hoặc biểu thức Boolean: ™ Click vào các nút trịn hoặc các nhãn dưới chúng (A,B, ,H) để hiển thị các ngõ vào ™ Nhận bảng sự thật từ mạch nguyên lý: Trần Hữu Danh Trang 31
  33. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện • Kết nối các ngõ vào của mạch điện đến các ngõ vào của máy chuyển đổi Logic. • Kết nối ngõ ra của mạch điện với ngõ ra của may chuyển đổi Logic. • Click vào nút Circuit to Truth Table . Bảng sự thật của mạch điện sẽ xuất hiện ở màn hình hiển thị của máy chuyển đổi mức Logic. ™ Tạo và chuyển đổi bảng sự thật: Để tạo và chuyển đổi bảng sự thật ta làm như sau: • Click chọn số ngõ vào mà chúng ta cần (AỴH). vùng hiển thị dưới các ngõ vào sẽ hiển thị đầy đủ các trường hợp của các ngõ vào với 0 và 1 thích hợp. Giá trị ban đầu đặt là 0. • Thiết lập ngõ ra ứng với từng trường hợp các ngcx vào. Để thay đổi giá trị của ngoc ra, click lên nĩ để chọn lại giá trị cần thiết:0, 1, x. • Để chuyển đổi bảng sự thật thành biểu thức Boolean, click vào nút Truth Table to Boolean Expression . Biểu thức Boolean được hiển thị ở phía dưới của mayc huyển đổi Logic. • Để chuyển đổi bảng sự thật thành biểu thức Boolean đơn giản hoặc đơn giản một biểu thức Boolean đang tồn tại. Click vào nút Simplify . Việc đơn giản này chiếm nhiều dung lượng bộ nhớ, nếu bộ nhớ khơng đủ, MultiSim sẽ khơng kết thúc tác vụ và cĩ thể bị treo máy. ™ Tạo và chuyển đổi một biểu thức Boolean: • Nhập biểu thức Boolean vào khung dưới của máy chuyển đổi Logic, sữ dụng các ký hiệu qui ước: A, B, , H. Muốn lấy đảo các ký hiệu này ta thêm dấu nháy đơn sau mỗi ký hiệu, ví dụ A’ là đảo của A. • Để chuyển đổi Boolean thành bảng sự thật, click vào nút Boolean Expression to Truth Table. • Để chuyển đổi Boolean thành một mạch điện, click vào nút Boolean Expression to Circuit. • Những cổng logic minh hoạ cho biểu thức Boolean sẽ xuất hiện trong cửa sổ thiết kế mạch. Những thành phần đều được chọn nên bạn cĩ thể di chuyển chúng đến những vị trí khác hoặc đặt chúng vào những mạch điện phụ. • Để tạo một mạch điện bao gồm mọi điều kiện của biểu thức Boolean bằng cách dùng tồn cổng NAND, click vào nút Boolean Expression to NAND. Trần Hữu Danh Trang 32
  34. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện IV.2.6. Logic Analyzer (máy phân tích mức logic) Logic Analyzer hiển thị các mức của 16 tín hiệu số trong mạch điện. Nĩ được dùng để nhận dữ Hình II.23 liệu trạng thái logic và đưa ra thời gian phân tích giúp cho việc thiết kế các hệ thống lớn và chống xung đột. ™ 16 nút trịn cạnh trái của biểu tượng ứng với những dịng ngang trên màn hiển thị của máy. Khi ngõ ra của mạch điện được kết nối với các nút này, nút trịn được kết nối sẽ hiễn thị với một chấm đen, tên và màu của nĩ cũng được hiển thị. ™ Khi một mạch điện được kích hoạt, máy logic Analyzer ghi những giá trị ngõ vào và hiển thị dữ liệu dưới dạng sĩng vuơng theo thời gian. Dịng trên cùng hiển thị giá trị cho kênh 0 (thơng thường là bit đầu tiên trong một từ số), dịng kế tiếp hiển thị giá trị kênh 1, . Giá trị nhị phân của mỗi bit trong một từ hiện tại được hiển thị ở cạnh trái của thiết bị, trục thời gian được hiển thị trên màn hình tín hiệu. Ngồi ra, màn hình cịn hiển thị tín hiệu xung clock nội và xung clock ngoại, Hai con trỏ T1 và T2 dùng để xác định tại thời điểm t1 và t2 (bằng cách di chuyển con trỏ T1 và T2). ™ T1-T2 là khoảng cách thời gian mơ phỏng giữa t1 và t2. ™ Trong ơ Clocks/Div tăng hoặc giảm giá trị để cĩ dạng sĩng dễ quan sát. IV.2.7. Word generator (máy phát từ) Trần Hữu Danh Trang 33
  35. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Hình II.24 ™ Sử dụng để gởi các từ số hoặc mẫu bit vào trong mạch điện để cung cấp sự kích thích đến mạch số. Nhập các từ số: Cạnh bên trái của máy phát từ hiển thị các dịng 8 bit các số hex, từ 00000000 đến FFFFFFFF. Mỗi hàng trình bày một từ nhị phân 32 bit. Khi máy phát từ được kích hoạt, một dịng các bít gởi song song đến các thiết bị đầu cuối tương ứng ở các nút của cơng cụ. Để thay đổi một giá trị bit trong máy phát từ, chọn số mà bạn muốn thay đổi và sau đĩ vào khung edit tại một trong các ơ Hex, Ascii hoặc Binảy điều chỉnh lại số cần phát. Edit bắt đầu từ địa chỉ 0000 đến FFFF, địa chỉ của từ cĩ vệt sáng. Current là địa chỉ của từ hiện tại. Initial dùng để đặt địa chỉ của từ đầu tiên được phát Final dùng để đặt địa chỉ của từ cuối cùng được phát. Frequency dùng để xác định tần số phát • Nếu chọn Internal thì máy phát sẽ tự phát với tần số đã đặt • Nếu chọn External thì bạn phải cung cấp xung clock ở bên ngồi cho máy. • Cycle dùng để phát tất cả các từ, sau khi phát xong nĩ sẽ tiếp tục phát lại • Burst dùng để phát tất cả các từ, sau khi phát xong thì dừng. • Step dùng để phát từng từ • Breakpoint dùng để tạm dừng và khởi động lại các dịng từ tại một từ đặt biệt. - Để chèn một điểm Breakpoint, trong danh sách chọn từ mà chúng ta muốn dừng, sau đĩ Click Breakpoint. Trần Hữu Danh Trang 34
  36. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện - Để loại bỏ một điểm Breakpoint, trong danh sách, chúng ta click vào điểm Breakpoint cần loại bỏ đang tồn tại (cĩ dấu *), sau đĩ sau đĩ Click Breakpoint một lần nửa. - Việc sử dụng điểm Breakpoint sẽ cĩ ảnh hưởng đến Cycle và Burst • Pattern dùng để ghi lại những từ mẫu hoặc phát ra những từ mẫu đã đặt trước. IV.2.8. Multimeter (đồng hồ vạn năng) Hình II.25 ™ Multimeter dùng để đo điện áp, cường độ dịng điện hoặc cường độ suy hao âm thanh trở kháng giữa các điểm đo thử trong mạch điện (kết nối đến nut + và - của máy đo) ™ Bạn cĩ thể hiệu chỉnh lại các nút điều khiẻn của máy để đo Ampere(A), Volt (V), Ohm, dB, tín hiệu AC hoặc DC. Điều chỉnh các giá trị cần thiết với nút lệnh Set như trở kháng nội vi của Volt kế và Ampere kế, riêng cường độ nội vi của Ohm kế và giá trị dB được áp dụng theo tiêu chuẩn. ™ Những giá trị thể hiện trên biểu tượng của máy đo trong chương trình đều đã được ấn định theo tiêu chuẩn của các máy đo thực tế, cho nên những giá trị đo được trong mạch điện khơng cĩ ảnh hưởng nào đáng kể đối với mạch đang được đo thử. V. Các ví dụ về mơ phỏng mạch điện V.1. Mạch mơ phỏng thanh ghi dùng IC 74164 V.1.1. Mạch ghi dịch các bit sáng dần lên và tắt hết Bước 1: Sinh viên hãy vẽ mạch như Hình II.26 Bước 2: Đĩng cơng tắc S1 vào nguồn 5V, cơng tắc S5 sang vị trí phía dưới. Bước 3: Bậc cơng tắc nguồn (Simulate Switch) và quan sát các đèn hiển thị V.1.2. Mạch ghi dịch các bit sáng dần lên và tắt dần Bước 1: Sinh viên vẫn sử dụng Hình II.26 Bước 2: đĩng cơng tắc S1 sang vị trí bên dưới, cơng tắc S2 sang v ị trí phía dưới, cơng tắc S3 sang vị trí phía trên, cơng tắc S5 nối vào nguồn 5V. ™ Bước 3: Bật cơng tắc nguồn. quan sát ngõ ra. V.1.3. Mạch ghi dịch một điểm tối và một điểm sáng sang kẽ Bước 1: Sinh viên vẫn sử dụng Hình II.26 để thực hiện mơ phỏng Trần Hữu Danh Trang 35
  37. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Bước 2: Cơng tắc S1, S2 ở vị trí phía dưới, cơng tắc S3 sang vị trí phía trên, cơng tắc S5 nối vào nguồn 5V. ™ Bước 3: Bật cơng tắc nguồn và quan sát đèn hiển thị. Hình II.26 V.1.4. M ạch ghi dịch hai điểm sáng và hai điểm tối xen kẽ nhau. Bước 1: Sinh viên vẫn sử dụng Hình II.26 để thực hiện mơ phỏng Bước 2: Cơng tắc S1, S2 sang vị trí phía dưới, cơng tắc S3 sang vị trí phía trên, cơng tắc S4 sang vị trí phía dưới, cơng t ắc S5 nối vào nguồn 5V. ™ Bước 3: Bật cơng tắc nguồn và quan sát đèn hiển thị. Trần Hữu Danh Trang 36
  38. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Hình II.27 V.2. Mạch mơ phỏng mạch đếm dùng IC 7493 IC 7493 là IC đếm bốn bit nhị phân từ 0000 đến 1111, nghĩa là đếm 0 đến F đối với số Hex V.2.1. Mạch đếm từ 00 đến FF dùng IC 7493 Bước 1: Hãy vẽ mạch điện như Hình II.27 Bước 2: Đĩng cơng tắc A, B sang vị trí phía dướI bằng cách click phím A, B trên bàn phím. Bước 3: Đĩng các cơng tắc P, C, D ở vị trí hở mạch. Trần Hữu Danh Trang 37
  39. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện ™ Bước 4: Bật cơng tắc nguồn (Simulate Switch), quan sát trên đèn hiển thị xem mạch đếm từ 00 đến FF V.2.2. Mạch đếm từ 00 đến 99 dùng IC 7493 Bước 1: Sinh viên vẫn sử dụng Hình II.27 để mơ phỏng Bước 2: Đĩng cơng tắc A, B sang vị trí phía trên. Bước 3: Đĩng cơng tắc P và D sang vị trí đĩng mạch. Cơng tắc C ở vị trí hở mạch. ™ Bước 4: Bật cơng tắc nguồn (Simulate Switch) và quan sát các đèn. V.2.3. Mạch đếm từ 00 đến 59 dùng IC 7493 Sinh viên hãy thử tìm cách thực hiện để mạch Hình II.27 để mạch cĩ thể hoạt động ở chế độ đếm từ 00 đến 59. V.3. Mơ phỏng mạch mạch chọn kênh V.3.1. Mạch chọn kênh dữ liệu số 0 điều khiển bằng cơng tắc ™ Bước 1: Sinh viên vẽ mạch điện mơ phỏng như Hình II.28 ™ Bước 2: Đĩng cơng tắc S1 vào nguồn 5V, các cơng tắc từ S2 đến S8 nối xuống mass, bằng cách click các phím A, B , H. ™ Bước 3: Đĩng cơng tắc S9, S10, S11 sang vị trí phía dưới bằng cách click các phím I, J, K trên bàn phím. ™ Bước 4: Đĩng cơng tắc S12, S13, S14 xuống mass. ™ Bước 5: Bật cơng tắc nguồn, quan sát trên đèn hiển thị xem kênh nào được chọn và quan sát dữ liệu ngõ ra ở mức logic nào ? Tương tự các kênh 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7 được chọn thì ta chỉ cần thay đổi trạng thái logic của các cơng tắc S12, S13 và S14 theo bảng sau: S12 S13 S14 Kênh được chọn 1 0 0 1 0 1 0 2 1 1 0 3 0 0 1 4 1 0 1 5 0 1 1 6 1 1 1 7 Để nhận biết dữ kiện ra của các kênh tương ứng với các trạng thái logic của cơng tắc S12, S13 và S14 khi chọn kênh nào thì sinh viên cho dữ liệu vào của kênh đĩ ở mức 1. Trần Hữu Danh Trang 38
  40. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Chú ý: trong quá trình mơ phỏng (đã bật nguồn) ta cĩ thể đĩng mở các cơng tắc để thấy được sự thay đổi. Hình II.28 V.3.2. Mạch chọn kênh dữ liệu thứ tự từ 0 đến 7 một cách tự động. Sinh viên sử dụng IC đếm 74190 để chọn kênh dữ liệu tự động. Bằng cách thay đổi mạch điện trên Hình II.28 Trần Hữu Danh Trang 39
  41. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Để chọn kênh dữ liệu theo thứ tự ngược lại từ 7 đến 0 ta phải làm gì ? Hãy thay đổi mạch điện nếu cần thiết để thực hiện được yêu cầu trên. V.4. Mơ phỏng mạch giải mã V.4.1. Mạch giải mã số nhị phân 000 được điều khiển bằng cơng tắc. ™ Bước 1: Sinh viên hãy vẽ mạch Hình II.29 ™ Bước 2: Đĩng các cơng tắc S8, S9, S10 sang vị trí phía dưới. ™ Bước 3: Đĩng các cơng tắc S5, S6, S7 xuống mass. ™ Bước 4: Bật cơng tắc nguồn, quan sát trên đèn hiển thị xem số nhị phân nào ứng với số thập phân trên đèn hiển thị và quan sát ngõ ra dữ liệu từ Y0 đến Y7 xem mức logic là bao nhiêu ? Sinh viên thực hiện tương tự cho các mạch giải mã từ 001 đến 111. V.4.1. Mạch giải mã số nhị phân từ 000 đến 111 một cách tự động. Hình II.29 Trần Hữu Danh Trang 40
  42. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Tương tự như mạch chọn kênh sinh viên thực hiện việc thay đổi mạch điện trên Hình II.29 để thực hiện được yêu cầu đặt ra. V.5. Ứng dụng của MultiSim trong việc thiết kế các mạch số đơn giản V.5.1. Thiết kế mạch điện và chuyển đổi ™ Đây là mạch điện đơn giản hồn tồn dùng cổng Logic và cơng cụ được dùng cho việc mơ phỏng này là Logic Converter U1A 1 1 U5A VCC 1 2 1 U6A 2 2 5V 8 2 7400N 7432N 7486N 7 U3A 144 U5B 1 13 5 7405N 7432N U2B 4 U2A 2 U4A 15 1 5 3 32 12 7408N 5 7402N 7408N 16 4 Hình II.30 A : B XLC1 Double click vào biểu tượng của máy Logic Converter. ™ Click nút và chờ cho đến khi cột cĩ dấu ? hiển thị kết quả đầy đủ (0 hoặc 1) ta sẽ được bảng sự thật. ™ Click vào nút ta sẽ được biểu thức Boolean chưa đơn giản , hiển thị phía bên dưới máy Logic Converter ta cĩ kết quả sau: Hình II.31 Trần Hữu Danh Trang 41
  43. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện ™ Tiếp tục click vào nút ta sẽ được biểu thúc Boolean đơn giản hiển thị phía dưới máy Logic Converter là A'B+B'C'+B'D'. ™ Click nút ta sẽ được mạch điện của biểu thức Boolean đơn giản tương đương với mạch điện ban đầu. 0 1 2 3 A B C D A 2 1 34 Hình II.32 B 5 10 6 7 9 8 11 C 12 ™ Click vào nút ta sẽ được mạch điện dùng tồn cổng NAND hai ngõ vào tương úng với mạch điện trên. Các bạn hãy thử xem. Điều này rất hữu ích cho sinh viên khi học mơn Kỹ thuật số và thiết kế các mạch điện dùng IC số. V.5.2. Tạo bảng sự thật và chuyển đổi Đây là một trong phần quan trong giúp sinh viên làm quen với việc thiết kế mạch số cũng như kiểm tra bảng sự thật của các mạch số. Bây giờ chúng ta hãy thử làm quen với cách làm mới này từ phần mềm mơ phỏng MultiSim này. ™ Mở file mới (File/Open) ™ Từ menu Simulate/Instruments/Logic Converter đặt vào cửa sổ thiết kế mạch ™ Double click vào biểu tượng của Logic Converter vừa lấy ra. Trần Hữu Danh Trang 42
  44. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện ™ Click vào A, B, A để tạo 3 ngõ vào, các trường hợp cĩ thể cĩ của 3 ngõ vào sẽ được hiển thị phía dưới nĩ. Ở cột cĩ dấu ? cho phép chúng ta tạo giá trị ngõ ra mà chúng ta muốn thiết kế, chúng ta chỉ cần click chuột vào để thay đổi thành giá trị 0 hoặc 1 hoặc x. Sau khi chúng ta tạo xong bảng sự thật cho mạch số mà chúng ta cần thiết kế. Bây giờ chúng ta sẽ thực hiện việc chuyển đổi. ™ Click chuột vào nút , ta sẽ được biểu thức Boolean hiển thị phía dưới máy Logic Converter là: A'B'C+A'BC'+ABC'+ABC ™ Tiếp tục Click vào nút , ta sẽ được biểu thức Boolean đơn giản hiển thị phía dưới máy Logic Converter là: A'B'C+BC'+AB ™ Tiếp tục Click vào nút , ta sẽ được mạch điện của biểu thức Boolean đơn giản như sau: A B C ™ Click chuột vào nút ta sẽ được mạch điện dùng tồn cổng NAND hai ngõ vào tương đương với mạch điện trên. A B C Trần Hữu Danh Trang 43
  45. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện ™ Tương tự, chúng ta cĩ thể thiết kế các mạch đếm từ đơn giản đến phức tạp dùng cổng logic. Sinh viên hãy tự khảo sát cho các trường hợp cịn lại. V.5.3. Mạch dùng máy phát từ ™ Mục đích của ứng dụng này là để biết cách vận dụng máy phát từ vào trong các mạch số. Máy phát từ trong trường hợp này được dùng như bộ nhớ và led 7 đoạn được nối kết như hình sau: ™ Chúng ta hãy vẽ mạch số như Hình II.33 ™ Sau đĩ double click vào biểu tượng của máy phát từ để đặt các giá trị cần mơ phỏng như hình bên dưới (dĩ nhiên chúng ta cĩ thể đặt nhiều hơn và tùy ý theo riêng mình ) Hình II.33 ™ Tiến hành mơ phỏng click chuột vào RUN, ta cĩ kết quả như : Led tắt 0000, 1111, 2222, ., 9999, 2004, good, bye (Xem hình V.5.3). Chúng ta cĩ thể đặt các giá trị khác theo ý muốn để hiểu kỹ hơn về cách ứng dụng của Word Generator vào trong mơ phỏng mạch số. Hãy thử xem để thấy được sự hữu dụng của phần mềm này trong giảng dạy cho sinh viên ngành Điện – Điện Tử. Trần Hữu Danh Trang 44
  46. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện Hình II.34 VCC XFG1 5V 18 V5 5V 0 0 4 A1 V6 5V 17 D0 D0 +-VDAC 8 VIN D1 D1 9 V1 D2 D2 2 10 5V VREF+ D3 D3 VDAC 11 VREF- D4 D4 0 12 V2 D5 D5 13 5V 1 SOC D6 D6 14 OE D7 D7 6 15 EOC V3 7 A2 V4 ADC C F 30kHz 5V 1 5V Q XSC1 0 T 0 G XLA1 T AB Hình II.35 16 Trần Hữu Danh Trang 45
  47. Chương 2: MultiSim 6.20 và Ứng Dụng Vào Trong Mơ Phỏng Mạch Điện V.5.4. Mạch biến đổi ADC và DAC ™ Sinh viên hãy thử vẽ một mạch điện cần mơ phỏng như Hình II.35 ™ Mạch này dùng máy Function Generator để phát sĩng để phát sĩng Sin chuẩn và được biến đổi thành tín hiệu số bởi bộ ADC với tần số lấy mẫu được xác định bởi nguồn phát xung vuơng. Led dùng để hiển thị giá trị của tín hiệu số ở mỗi lần lấy mẫu và dạng sĩng vuơng của tín hiệu số được hiển thị ở máy phân tích Logic. Sau đĩ, tín hiệu số được bộ DAC phục hồi lại dạng tín hiệu ban đầu. Tín hiệu ban đầu và tín hiệu phục hồi được hiển thị trên Oscilloscope. ™ Sinh viên hãy đặt lại các thơng số thích hợp và tiến hành mơ phỏng và quan sát các trạng thái trên Oscilloscope, Logic Analyzer, trên Led 7 đoạn, sau đĩ hãy thử thay đổi lại dạng sĩng trên Function Generator thành dạng xung vuơng và xung tam giác. Sinh viên hãy quan sát các trạng thái trên Oscilloscope, Logic Analyzer. Trần Hữu Danh Trang 46
  48. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Chương 3: OrCAD Capture9.2 ™ Mục tiêu cần đạt được: Sinh viên cĩ thể thiết kế một mạch điện từ đơn giản đến phức tạp thơng qua các mơn học chuyên ngành đã biết. Sinh viên cĩ thể mơ phỏng mạch điện vừa thiết kế để kiểm chứng. Vẽ được mạch điện nguyên lý Capture hồn chỉnh, cách tạo ra một Netlist để chuyển từ mạch nguyên lý (capture) sang Layout. ™ Kiến thức cơ bản: Sinh viên cần phải cĩ kiến thức cơ bản về các mơn học liên quan như: Kỹ Thuật Xung, Linh Kiện Điện Tử, Mạch Điện Tử, Kỹ Thuật Số, Kỹ Thuật Vi Xử Lý và phải sử dụng máy vi tính mà cơ bản là hệ điều hành Window. ™ Tài liệu tham khảo: [1] Đặng Hồng Tuấn – OrCAD Capture Vẽ mạch Điện và Điên Tử - NXB Thống kê –2002. [2] Nguyễn Khắc Nguyên – Bài giảng Chuyên Đề Thiết Kế Mạch In – Khoa Cơng Nghệ thơng Tin – ĐH Cần Thơ - 2002 [3] Nguyễn Chí Ngơn – Bài giảng OrCAD – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin, Đại học Cần Thơ – 2002. [4] Nguyễn Việt Hùng & Nhĩm cộng tác – Vẽ và Thiết kế mạch in OrCAD – Nhà xuất bản Đà Nẵng – 2004. [5] Trần Hữu Danh – Bài giảng OrCAD 9.2 – Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin, Đại học Cần Thơ – 2003 [6] Short Lectures on Internet (các bài giảng về OrCAD trên Internet) ™ Phần nội dung: Vẽ Schematic bằng Orcad Capture Khởi động Orcad Capture Tạo project mới Đặt linh kiện Đặt nguồn/mass Kết nối các linh kiện Chỉnh sửa Kiểm tra mạch, hồn tất mạch và Tạo Netlist I. 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 Release 9.2 → Capture ) Trần Hữu Danh Trang 46
  49. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Khi bắt đầu vẽ một Schematic chúng ta nên chọn menu Options/Preference đặc các thuộc tính tuỳ chọn riêng cho người thiết kế về màu sắc hiển thị của Wire, Pin toạ độ lưới vẽ trong trang thiết kế mạch nguyên lý. Khi chúng ta chọn Options/Preference từ menu lệnh chúng ta sẽ thấy hộp hội thoại như sau xuất hiện Preperence với mục đích cài đặt các thành phần thiết yếu chương trình Capture. Những thành phần mà chúng ta cài đặt sẽ ảnh hưởng đến cách xử lý của những chương trình và được lưu trong tập tin CAPTURE.INI I.1. Chọn lớp Colors/Print: Hiện những gam màu để gán cho các từng dối tượng trong trang sơ đồ mạch nguyên lý như: màu nền của background, pin linh kiện, tên linh kiện, Bus, đường kết nối các thành phần, lưới vẽ, DRC maker, giá trị linh kiện, wire, text I.2. Chọn lớp Grid Display: Cho hiện hoặc khơng cho hiện thị các ơ lưới được thể hiện bằng những dấu chấm trong các trang 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. Trần Hữu Danh Trang 47
  50. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 I.3. Chọn lớp Pan and Zoom: Hiện khung thoại chứa các giả trị để thay đổi tỷ lệ phĩng to hay thu nhỏ các đối tượng nẳmtong trang thiết kế sơ đồ mạch. I.4. Chọn lớp Select: Hiện thị khung thoại liên quan đến việc lựa chọn các thành phần trong trang sơ đồ nguyên lý. I.5. Lớp Miscellaneuos: Chứa những thành phần hổ trợ cho việc gán các thuộc tính các đối tượng trong trang thiết kế. Ngồi ra nĩ cịn cĩ chức năng rất quan trọng là tự động hiển thị số thứ tự của loại linh kiện được lấy ra (Automation reference place parts) và bắt tay chéo với Layout (Intertool Communication) rất hữu dụng tron việc sắp đặt các các footprint linh kiện theo tuỳ thích của người thiết kế nhằm tránh trường hợp các kiện được sắp đặt khơng theo ý muốn. Chức năng này chỉ cĩ tác dụng khi chúng ta cùng mở cả Capture và Layout và dĩ nhiên là chúng phải đang cùng xử lý chung một thiết kế. Trần Hữu Danh Trang 48
  51. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 I.6. Design Template Gán các tham số mặc định cho những bản thiết kê và các trang sơ đồ mạch nguyên lý mới. Những giá trị được gán theo khung tham số này khơng ảnh hưởng đến những thiết kế của các mạch điện cũ. Từ Design Template cho phép ta chọn Fonts như kiểu hiển thị các ký tự, size các của các ký tự hiện thị tên, giá trị, pin của linh kiện. Ngồi ra, nĩ cịn cho chúng ta đặt tên của thiết kế, size của thiết kế, đơn vị đo, hiển thị lưới vẽ cho thiết kế I.7. Design Properties: Chứa các thước lệnh liên quan đến việc thiết kế các thuộc tính cho các đối trong trang sơ đồ thiết kế mạch. II. Tạo một New Trần Hữu Danh Trang 49
  52. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Project: File → New → Project Tên Project Thư mục để lưu Project Khi tạo một Project mới chúng ta bắt buột phải ghi tên của Project vào trong Name và phải chọn thư mục để lưu Project đĩ. Cịn nếu muốn mở một Project đã thiết kế rổi chúng ta vào : File → Open → Project chúng ta sẽ thấy một hộp hội thoại xuất hiện để cho chúng ta chọn file cần mở. Chọn Up để tìm file cần mở ở Capture III. 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: Trần Hữu Danh Trang 50
  53. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Vùng vẽ mạch điện Cửa sổ quản lý Các thanh Project cộng cụ vẽ Thanh cơng cụ đặt nhãn đường mạch Chọn đối tượng Nguồn và GND Các cơng cụ hổ trợ vẽ mạch vẽ đường nối kết đặt linh kiện vẽ bus và đường nối từ bus 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 địi hỏi sinh viên phải cĩ 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 cĩ thể nhấp chuột phải là chúng ta cĩ thể thực hiện hầu hết các đặc tính cơ bản, các chức năng cơ bản của chúng và chúng ta đã thấy ở trên. Trần Hữu Danh Trang 51
  54. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Schematic folder Schematic page Part folder Chỉ cần click chuột phải là sẽ thấy và làm đượcnhư bên dưới III.1. Design Manager: Quản lý các sơ đồ thiết kế mạch điện và các thư viện trong hung cửa sổ Design Manager. Chúng ta dùng các cửa sổ này để tạo các sơ đồ nguyên lý mạch điện, các trang sơ đồ mạch trong bản thiết kế mới, thiết kế các linh kiện và các ký hiệu trong thư viện và sao chép hoặc di chuyển các linh kiện, ký hiệu, mạch điện và các trang sơ đồ nguyên lý mạch giữa các bản thiết kế và thư viện. Trong khung cửa sổ Logical, Design Manager trình bài các sơ đồ mạch điện và các trang mạchnguyên lý mẫu. Tên của sơ đồ mạch và linh kiện được liệt kê theo thứ tự mẫu tự trong các thư viện, nhưng tên sơ đồ nguyên Hình III.1 lý luơn luơn được đặt trước các tên linh kiện. Đối với ví dụ về mạch điện nguồn tuyến tính thì Design manager cĩ như hình III.1 Trần Hữu Danh Trang 52
  55. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Chúng ta cĩ thể mở các trang sơ đồ nguyên lý mạch và các linh kiện trong Design Manager bằng cách nhấp double click chuột lên chúng. Mặc khác chúng ta cũng cĩ thể trích duyệt bản thiết kế bằng cách chọn các văn kiện và kích nút lệnh Browser từ menu Edit sau: Chúng ta cĩ thể thay đổi giá trị linh kiện, tên của các thành phần linh kiên, Flat Netlist, DRC Markers, TitleBlocks III.2. Part Editor: Chức năng này dùng để sửa đổi linh kiện theo ý riêng của người thiết kế. Để thực hiện được chức năng này chúng ta làm như sau: Nhìn vào hình III.1 ở trang phía trên, chúng ta chọn thiết kế cần chỉnh sửa linh kiện, sau đĩ vào menu Edit → Browse → Parts để chọn linh kiện cần Edit. Sau khi xác định đựoc linh kiện cần chỉnh sửa chúng ta chỉ cần click chuột phải vào linh kiện đĩ và chúng ta sẽ thấy một menu xuất hiện, sau đĩ chọn Edit Part. Sau đĩ một giao diện xuất hiện như hình III.2 Hay chúng ta cĩ thể thực hiện điều này bằng cách khác, chúng ta chọn linh kiện cần sử chửa ta cần sửa đổi trên Page cĩ chứa sơ đồ mạch điện và sau đĩ vào menu Edit→Part hoặc chúng ta cĩ thể click chuột phải rồi chọn Edit Part. Chúng ta quan sát hình bên dưới. Hình III.2 Nhấp double click vào nơi cần edit, sau đĩ thấy một hộp thoại xuất hiện và tiến hành thay đổi như hình III.3. Trần Hữu Danh Trang 53
  56. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Chẳn hạn như chúng ta muốn cho chân số 2 của IC ổn áp 7805 xuất hiện, chúng ta chọn shape là line, click chuột vào Pin Visible và chọn OK, lúc này ta thấy hình dạng của IC ổn áp 7805 cĩ dạnh như sau: Chúng ta sẽ thấy khung cửa sổ con xuất hiện. Nếu chúng ta muốn thay đổi chân linh kiện thì chúng ta chỉ cần chọn chân link kiên muốn thay đổi sau đĩ click chuột phải và chọn Edit Properties. Cịn nếu muốn thay đổi độ rộng cũng như vị trí các chân thì chúng ta chỉ cần giữ chuột và kéo đến vị trí mong muốn. Và tương tự cho các chân và thuộc tính khác. Sau khi đã sửa chửa theo ý muốn của mình xong, chúng ta click chuột vào nút close để đĩng giao diện edit linh kiện lại và một hộp thoại thơng báo xuất hiện như hình bên dưới. Nếu chúng ta chọn Update Current thì linh kiện mà chúng ta đã sửa đổi sẽ chỉ cập nhật lại những gì đã thay đổi vào ngay chính linh kiện đĩ. Cịn nếu chọn Update All thì những linh kiện cùng loại sẽ được thay dổi tất cả. Cịn nếu chọn Discard thì chúng ta sẽ bỏ qua tất cả các cơng việc edit linh kiện mà chúng ta đã thực hiện và quay trở lại giao diện thiết kế và nếu chọn Cancel thì ta sẽ quay lại khung cửa sổ con của Part View (cửa sổ dùng để edit linh kiện) để tiếp tục edit linh kiện. Trần Hữu Danh Trang 54
  57. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 III.3. Session Frame Khung này chứa các thành phần của Capture như: session log, Design managers, schematic page editors, Part editors. Cũng như các trình ứng dụng khác hoạt động trong mơi trường Window, bạn cĩ thể giảm, tăng hoặc chỉnh các khung cửa sổ theo ý muốn, cĩ thể Cut, Copy, Past III.4. Session Log Khung cửa sổ Session Log chứa các thơng tin về những sự kiện xảy ra trong quá trình thiết kế mạch điện như lỗi, cá cảnh báo, các thơng tin về linh kiện Để xố nội dung trong khung cửa sổ này vào bất kỳ thời điểm nào với lệnh Clear Session Log từ menu Edit hoặc dùng phím nĩng Ctrl+Del. IV. Tìm hiểu các thanh menu lệnh Thanh menu trong Capture thay đổi tuỳ theo cách thực hiện của chúng ta. Menu FILE Hiện menu xổ chứa các lệnh liên quan đến việc tạo mới bản thiết kế sơ đồ mạch nguyên lý, quản lý và in bản thiết kế. New Mở bản thiết kế hoặc thu viện mới. Sau khi kích chọn. Lệnh hiện các lệnh con gồm cĩ như hình bên Design Mở trang sơ đồ nguyên lý mới trong khung cửa sổ Design Manager. Đây là mơi trường mà chúng ta đang quản lý các sơ đồ mạch nguyên lý vá các trang thiết kế. Do bản thiết kế sơ đồ mạch nguyên lý mới kế thừa các đặc tính từ sơ đồ mạch mẫu, chúng ta nên kiểm tra lại kỹ trước khi thiết kế sơ đồ mạch. Nếu như chúng ta lưu sơ đồ mạch nguyên lý lần đầu thì khung hội thoại Save As hiện ra cho phép cho chúng ta đặt đường dẫn và thay thế tên tập tin mà hệ thống đã kích hoạt. Trần Hữu Danh Trang 55
  58. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Library Dùng để mở linh kiện hoặc ký hiệu linh kiện mới trong khung cử sổ Part Editor. Để tạo một linh kiện chúng ta nên chọn một linh kiện sẳn cĩ sau đĩ chúng ta edit lại chúng là nhanh nhất. Cách làm này được thực hiện như sau: menu File→ Open→ Library để chọn một linh kiện (dĩ nhiên linh kiện này phải nằm trong thư viện của Capture). Ví dụ: ta muốn tạo một vi điều khiển họ AVR là AT90LS8535, trong OrCad 9.2 khơng cĩ AT90LS8535 mà chỉ cĩ AT90S8515, do đĩ chúng ta phải tạo ra nĩ từ AT90S8515 cĩ sẳn. Sau đĩ chúng ta thấy một hộp hội thoại xuất hiện. Chọn MicroController trong thư viện Library của Capture, chọn và double click chuột vào loại MicroController AT90S8515 và chúng ta sẽ thấy giao diện như hình III.3. Bây giờ vấn đề cịn lại là chúng ta sửa chửa linh kiện giống như đã trình bài ở phần đầu. Sau khi tạo thành một linh kiện chúng ta phải Save As vào một thư viện riêng (thư viện riêng do người dùng tạo ra) để linh kiện này khơng bị thay đổi trong thư viện ban đầu của chúng. Trần Hữu Danh Trang 56
  59. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Do trong thư viện của Capture chỉ cĩ các linh kiện thơng dụng, do đĩ đối với các linh kiện chuyên dụng đặc biệt thì hầu như ít thấy trong thư viện của Capture. Do đĩ, để vẽ được mạch nguyên lý đĩ chúng ta phải tạo một linh kiện mới hồn tồn, chúng ta làm như hình bên dưới. Hình III.3 Sau đĩ chúng ta sẽ thấy khung cửa sổ mới sẽ xuất hiện. Chọn library1.olb, click chuột phải chúng ta sẽ thấy hộp hội thoại xuất hiện bên dưới. Chọn New Part để tạo một linh kiện mới nằm trong thư viện library1.olb, một khung thoại như hình III.4 xuất hiện để cho phép chúng ta điền các thơng tin như Name, Part Preference Prefix, PCB footprint .và các tùy chọn khác. Sau khi điền đầy đủ vào Name, Part Preference Prefix, PCB footprint và chọn OK ta sẽ thấy một giao diện như hình III.5 để cho chúng ta tự thiết kế một linh kiện theo ý muốn như hình III.6. Sau khi làm xong chúng ta lưu linh kiện vừa tạo mới vào trong thư viện đã tạo lúc ban đầu bằng cách vào menu File chọn Save As / Save (hoặc củng cĩ thể Trần Hữu Danh Trang 57
  60. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 click chuột phải để chọn Save hay save As) và chọn thư viện để lưu linh kiện vừa tạo với một tên mới và click OK là xong. Cơng cụ để tạo linh kiện Tên của linh Số hiệu bắt Số chân của đầu của linh linh kiện tạo kiện kiện lấy ra ra Hình III.4 Hình III.5 Hình III.6 Ngồi ra các menu lệnh như Save, Save As, Print, Print Preview, Print setup, Close, Exit cũng giống như các trình ứng dụng khác chạy trên hệ điều hành Window. Menu EDIT Chứa các lệnh con liên quan đến việc xử lý các đối tượng trong trang thiết kế mạch nguyên lý hiện hành. Các menu lệnh như Undo, Redo, Repeat, Cut, Copy, Paste, Delete, Edit Part, Mirror, Rotate nĩ cĩ ý nghĩa giống như nghĩa tiếng anh của chúng. Chúng hồn tồn giống như các trình ứng dụng khác chạy trên hệ điều hành Window khác như Office Trần Hữu Danh Trang 58
  61. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Menu VIEW Menu View chứa các lệnh cĩ chức năng hỗ trợ trong việc quan sát các đối tượng trong trang thiết kế mạch nguyên lý. Lệnh thay đổi tuỳ theo chế độ thực hiện với các khung màn hình thiết kế. Menu PLACE Đây chính thanh cơng cụ hỗ trợ trong việc thiết kế mạch nguyên lý. Nĩ chứa các lệnh liên quan đến việc đặt các link kiện trong trang thiết kế sơ đồ mạch điện cũng như nối nhiều trang sơ đồ mạch nguyên lý từ những trang rời nhau kết thành một bản thiết kế hồn chỉnh. Part Menu lệnh con Part hiện danh mục linh kiện muốn đặt trong trang thiết kế mạch nguyên lý hiện hành. Cĩ thể kích cơng cụ Part từ thanh cơng cụ để hiện ra khung danh sách các linh kiện trong Place Part. Trong Place Part này chúng ta cũng cĩ thể Add các thư viện linh kiện khác nhau nằm trong Capture, hoặc cũng cĩ thể Remove chúng ra khỏi Place Part, và chúng ta cũng lưu ý rằng khi chúng ta Remove các thư viện khơng cần thiết ra khỏi Place Part thì chúng sẽ khơng bị Delete, do đĩ chúng ta hồn tồn an tâm. Hoặc chúng ta cĩ thể tìm kiêm bất kỳ một linh kiện nào mà chúng ta đã quên hay thậm chí khơng biết chúng cĩ tồn tại trong thư viện của Capture hay khơng, chúng ta chỉ cần đánh từ khố cần tìm (giống như tìm một file trong Window mà thơi) sau đĩ chúng ta chọn Part Seach để tìm linh kiện đĩ. Tên của LK cần tìm trong Part List của thư viện Danh sách các LK cĩ trong các thư viện được Add Đánh từ khĩa để tìm LK Hình dạng của LK được chọn V. Đặt Linh liện Từ menu Place → Part (Shift+P) hay nhấp chuột vào biểu tượng Chúng ta sẽ thấy và lần lượt làm theo các bước sau đây: Trần Hữu Danh Trang 59
  62. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Khi chúng ta bắt đầu vẽ một schematic mới, sau khi click chuột vào biểu tượng Place Part trên thanh cơng cụ vẽ, chúng ta sẽ thấy khung thoại xuất hiệnnhư hình III.7, để lấy được thư viện các linh kiện cần thiết cho schematic cần vẽ, chúng ta click chuột vào Add Library để chọn các thư viện cần add vào cho bảng thiết kế, khung thoại mới sẽ xuất hiện như hình III.8. Hình III.7 Hình III.8 Từ khung thoại như hình III.8 chúng ta cĩ thể chọn tất cả các thư viện cĩ trong Folder Library của OrCad Capture (lưu ý: chỉ các thư viện trong Capture) hay chúng ta cĩ thể chọn vừa đủ các thư viện cần dùng (giữ phím Ctrl + click chuột vào các thư viện cần chọn). Sau đĩ click chuột vào Open để add vào và chúng ta thấy như hình III.9 Hình III.9 Hình III.10 Trần Hữu Danh Trang 60
  63. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Từ hình III.9 - Place Part, chúng ta chỉ cần đánh tên linh kiện cần lấy ra vào Part (chỉ cần đánh chử cái đầu tiên của từ viết tắt từ tiếng Anh, ví dụ như điện trở cĩ tên tiếng Anh là resistor, chúng ta chỉ cần đánh là R/r vào Part, cũng tượng tự cho tụ điện là capacitor – chỉ cần đánh là C/c vào Part .như hình III.10. Chú ý là các linh kiện này phải đảm bảo cĩ trong các thư viện đã được add vào, nếu chúng ta chưa add hay chúng ta khơng biết chúng nằm trong thư viện nào, chúng ta cĩ thể tìm nĩ bằng cách click chuột vào Part Search trong khung thoại Place Part. Ví dụ như tìm IC số họ 74, chúng ta chỉ cần đánh 74* vào Part Name như hình III.11 và sau đĩ click chuột vào Begin Search để tìm, nếu cĩ chúng sẽ hiển thị tất cả các linh kiện họ 74 và cho biết chúng được nằm trong thư viện nào, ở đây là thư viện cĩ tên là Gate.olb , cách tìm này hồn tồn giống như tìm một file trong window. Sau đĩ lấy các linh kiện cần thiết cho sơ đồ nguyên lý và đặc chúng vào vị trí thích hợp, sửa chửa lại cho phù hợp với yêu cầu thực tế cần sử dụng như đổi tên, đổi giá trị, quay trái phải linh kiện như hình III.12 Trong menu Place của OrCad Capture, nĩ cịn hỗ trợ các chức năng khác nửa như: Wire dùng để nối các chân linh kiện lại trong sơ đồ mạch nguyên lý, đặt Bus, đặt Net Alias, Text, đặt Power, GND, ngắt trang khi sơ đồ mạch nguyên lý cĩ kích thước lớn Hình III.12 Trần Hữu Danh Trang 61
  64. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 -Xoa y linh kiện: Chọn linh kiện, ấn phím R - Đổ i giá trị linh kiện: Nhấp đúp vào tên linh kiện, đổi tên trong bảng ‘Display Properties’ - Di chuyển linh kiện: Nhấp và giữ phím trái chuột trên linh kiện, di chuyển đến vị trí mong muốn và nhả V. Đặt nguồn/mass và kết nối các linh kiện V.1. Đặt nguồn/mass - Nhấp chuột vào biểu tượng cơng cụ Place power và Place ground. - Lấy Vcc/GND đặt vào vị trí thích hợp. Khi chúng ta click chuột chọn Vcc/GND, một giao diện xuất hiện để cho chúng ta chọn kiểu nguồn/mass như hình sau. V.2. Kết nối các linh kiện - Nhấp chuột vào biểu tượng con trỏ xuất hiện dấu ‘+’ - Di chuyển đến vị trí muốn nối, nhấp chuột, 1 đường kẻ sẽ xuất hiện theo hướng di chuyển của chuột, đến ví trí kết nối khác, nhấp chuột lần nữa, một kết nối sẽ được thiết lập. - Chỉnh sửa kết nối dễ dàng bằng cách nhấp chuột vào đường nối. - Tiến hành nối các đường wire với các chân cịn lai trong sơ đồ nguyên lý mạch điện. Cơng việc này rất dễ để thực hiện. Tuy nhiên chúng ta nên chú ý đến tính thẩm mỹ của sơ đồ mạch. Trần Hữu Danh Trang 62
  65. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 V.3. Hồn tất sơ đồ mạch Bây giờ chúng ta cĩ một sơ đồ nguyên lý đã được vẽ hồn chỉnh như hình bên dưới. VI. Kiểm tra mạch - Orcad Capture cho phép kiểm tra nhiều yếu tố: Hở mạch, nối tắt, - Vào ‘Window’ → ‘NguonTT’ (tức chọn tên Project), đến khi cửa sổ ‘Schematic1: Page1’ đĩng lại và cĩ dạng như hình III.13 hay click Hình III.13 - Chọn DRC check trên menu Tool hay click chuột vào biểu tượng DRC để kiểm tra lỗi trong quá trình vẽ mạch, một hộp thoại Design Rules Check xuất hiện như hình III.14 cho phép chúng ta chọn các chế độ kiểm tra lỗi bằng cách check vào các qui luật kiểm tra. Trần Hữu Danh Trang 63
  66. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 - Nếu chúng ta muốn kiểm tra lỗi trong quá trình vẽ mạch thì chúng ta check vào Report của Design Rules Check. Nếu muốn xuất thơng tin về lỗi trong mạch điện ra một file, chúng ta checktiếp vào View output trong Report file của Design Rules Check. Tuy nhiên, chúng ta cĩ thể chọn một vài qui luật kiểm tra nào Hình III.14 mà cĩ áp dụng trong sơ đồ mạch chúng ta đang vẽ, cịn các qui luật nào khơng cĩ dùng trong thiết kế của mình thì khơng nên check vào nĩ nhằm tránh xuất hiện các cảnh báo ngồi ý muốn xuất hiện. VII. Tạo Netlist (danh sách các kết nối) - Vào ‘Window’ → chọn Project: ‘NguonTT’ Click chuột vào Menu Tool→ Create Netlist hay nhấp chuột vào biểu tượng ‘Create Netlist’: Trần Hữu Danh Trang 64
  67. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Chúng ta cĩ thể check vào Run ECO to Layout, mục đích của việc chọn này là sau khi Load file.MNL ở Layout, nĩ sẽ cho phép load tự động các footprint trong Layout vào. Tuy nhiên, khi chúng ta mới vẽ OrCad lần đầu tiên trên máy thì tính năng này cũng chưa cĩ tác dụng, chỉ từ mạch thứ hai về sau thì chúng ta mới thấy được tính năng này. Mặt khác, Run ECO to Layout nĩ Chọn Tab sẽ load các footprint cĩ thể cĩ vào khi Layout và chạy ở Layout, điều này sẽ cĩ và chắc User inches chắn rằng cĩ một vài footprint khơng đúng với kích thước của linh kiên trong thực tế, do đĩ để tiết kiệm thời gian phải chọn lại các footprint khơng mong muốn đĩ, chúng ta khơng cần phải check vào Run ECO to Layout khi tạo ra file.MNL. Khi đĩ khi file.MNL được load ở Layout, các footprint sẽ được chọn bằng tay và chúng ta chọn các footprint phù hợp với kích cỡ của linh kiện thực tế. Như vậy chúng ta đã hồn tất cơng việc vẽ một sơ đồ nguyên lý trong OrCad Capture. Chú ý là Create Netlist tạo filename.MNL chỉ khi sơ đồ mạch điện được vẽ khơng cĩ bất kỳ lỗi nào. Trần Hữu Danh Trang 65
  68. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 X. Các mạch điện ví dụ Nguồn ổn áp dùng IC ổn áp LM7805 Bây giờ chúng ta tập làm quen với mạch điện đơn giản sau: D1 D2 J1 1N4007 1N4007 U2 J2 1 1 3 2 2 IN OUT 1 D3 D4 AC in TL780-05/TO DC out 1N4007 1N4007 C3 C1 C2 1000 .1 100 Để vẽ sơ đồ nguyên lý này chúng ta làm như sau: 0 Chúng ta chọn Start → Programs → OrCAD Family Release 9.2 →Capture Cis. Biểu tượng của chương trình OrCAD xuất hiện như hình bên dưới: Khi đĩ cửa sổ OrCAD Capture xuất hiện, trong cửa sổ này chúng ta chọn File→New→Project để tạo sơ đồ nguyên lý mới. (được minh họa bởi hình bên dưới) Sau đĩ hộp thoại New Project xuất hiện, tại mục Name nhập vào tên sơ đồ nguyên lý mới, tại mục Create a New Project Using nhấp chọn Schematic. Nhấp vào nút Browse hoặc nhấp vào mục Location tên đường dẫn chứa tập tin mới sau đĩ nhấp chuột vào nút OK. Trần Hữu Danh Trang 65
  69. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Sau đĩ cửa sổ OrCAD Capture dùng để vẽ sơ đồ nguyên lý xuất hiện, trong cửa sổ này chúng ta thấy thanh cơng cụ dùng để vẽ sơ đồ nguyên lý nằm dọc ở gĩc phải màn hình làm việc, nhấp chuột vào chọn thanh cơng cụ, giữ và di chuyển chuột đến vị trí thích hợp để đặt thanh cơng cụ vào vị trí mà chúng ta thích nếu như chúng ta thích thao tác này, nếu khơng thích thì chúng ta để cho thanh cơng cụ nằm ở vị trí mặc nhiên của OrCAD Capture. Trong cửa sổ này chúng ta chọn Place → Part hoặc nhấp chuột vào biểu tượng Place Part trên thanh cơng cụ để bắt đầu đặt linh kiện. Nhấp chuột vào đây Khi nhấp chuột vào Place part, hộp thoại Place Part xuất hiện, vì trong khung Libraries chưa cĩ các mục chứa linh kiện cần nên hãy nhấp chuột vào nút Add Library để chọn các thư viện chứa linh kiện ta cần. Các thư viện chứa linh kiện ta cần là Discrete, Connector, Regulator vì các thư Trần Hữu Danh Trang 66
  70. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 viện này chứa các điện trở, biến trở, tụ cĩ cực tính, diode thường SCR, Port, IC ổn áp . Ta cĩ hộp thoại như sau: Nếu chúng ta click chuột vào Add Library, chúng ta sẽ thêm vào các thư viện linh kiện cần thiết cho việc thiết kế mạch. Chúng ta cĩ thể Add tất cả các thư viện linh kiện cĩ thể cĩ trong OrCAD Capture (trường hợp này thường thấy đối với những người mới sử dụng OrCAD. Tuy nhiên, nếu chúng ta đã quen với vẽ mạch thì chúng ta nên Add những thư viện cần thiết cho thiết kế mà thơi) Nếu chúng ta muốn bỏ một thư viện linh kiện nào đĩ, chúng ta chỉ cần chọn thư viện linh kiện cần bỏ trong Libraries sau đĩ click chuột vào Remove Library. Nếu chúng ta khơng biết linh kiện cần trong sơ đồ mạch nằm trong thư viện nào thì chúng ta làm như sau: Từ hộp thoại của Place Part chúng ta click chuột vào Part Search, sau đĩ một hộp thoại xuất hiện. Trong Part Name, chúng ta đánh từ khĩa (tên đại diện cho linh kiện) ví dụ như hình bên, chọn Browse trong Library Path để chọn đường dẫn chứa thư viện linh kiện trong OrCAD Capture. Sau đĩ chúng ta click chuột vào Begin Search, nếu cĩ thì chúng sẽ liệt kê tất cả các linh kiện nằm trong các thư viện khác nhau của OrCAD Capture như hình bên dưới. Sau khi chúng ta tìm nạp các thư viện cần thiết cho cho thiết kế, bây giờ chúng ta tiến hành vẽ mạch điện. Từ hộp thoại Place Part ta chọn thư viện Regulator và kéo thanh trượt trong Part List và chọn LM78L05ACZ/TO92 và chọn OK Trần Hữu Danh Trang 67
  71. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Tại màn hình vẽ mạch điện lúc này tại đầu con trỏ chuột xuất hiện hình dạng linh kiện IC ổn áp LM 7805. Khi chúng ta nhấp chuột vào vị trí bất kỳ trên trang thiết kế sơ đồ mạch điện và chúng ta sẽ thấy linh kiện sẽ xuất hiện trên sơ đồ mạch. Muốn thốt khỏi cơng việc này, chúng ta nhấn phím ESC hoặc nhấp chuột phải rồi chọn End Mode từ menu dọc. Một vấn đề chúng ta cần lưu ý là khi các linh kiện cùng loại được lấy ra thì Part Reference sẽ tựu động tăng lên. Cịn khi chúng ta copy linh kiện đĩ ra nhiều lần thì chỉ số này sẽ khơng thay đổi và sẽ khơng tụ động tăng lên. Do đĩ khi chúng ta chuyển qua Layout sẽ bi báo lỗi vì chúng khơng biết vẽ mạch in như thế nào do cĩ nhiều linh kiện cùng tên. Do dĩ, vấn đề này chúng ta cần lưu ý, khi copy linh kiện thì chúng ta phải sửa Part Reference lại sao cho chúng khơng trùng tên nhau đối với bất kỳ linh kiện nào. Ví dụ như IC ổn áp LM 7805 khi lấy ra thì sẽ mang Part Reference là U1, nếu tiếp tục lấy chúng ra các IC lấy ra sẽ là U2, U3, Cịn nếu chúng ta Copy thì chúng vẫn là U1 cho một lần copy, muốn vậy chúng ta phải Edit U1 vừa được copy ra thành U2 hay một tên nào khác. Bây giờ chúng ta tiếp tục vào Place Part, chọn trong thư viện Discrete và kéo thanh trượt trong Part List để chọn như hình bên dưới Nhấp chuột vào 4 vị trí khác nhau để lấy ra 4 diode và chúng ta thấy trên cửa sổ thiết kế mạch như sau: Trần Hữu Danh Trang 68
  72. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 D1 D2 U1 1 3 VIN VOUT DIODE21D3 DIODE21 D4 LM78L05ACZ/TO92 DIODE21 DIODE21 Cũng từ hộp thoại Place Part của thư viện này, chúng ta đánh ký tự “C” vào Part và chúng ta sẽ như hình sau Nhấp chuột vào 3 vị trí khác nhau trên sơ đồ mạch để lấy ra 3 tụ điện, sau đĩ nhấn phím ESC để thốt khỏi cơng việc. Cũng nhấp chuột vào Place Part và chọn thư viện Connector, đánh từ “header” và kéo thanh trượt trong Part List để chọn ra HEADER 2 như hình vẽ bên dưới Nhấp chuột vào 2 vị trí khác nhau trên sơ đồ mạch để lấy 2 HEADER. Nhấn phím ESC để kết thúc. Sắp xếp các linh kiện theo ý muốn sao cho cĩ một sơ đồ mạch dễ nhìn và dễ hiểu. Trần Hữu Danh Trang 69
  73. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Bây giờ chúng ta cĩ các linh kiện được sắp xếp trong mạch điện như sau: D1 D2 U1 J1 1 3 J2 VIN VOUT 1 2 2 DIODE21D3 DIODE21D4 1 LM78L05ACZ/TO92 HEADER 2 HEADER 2 DIODE21 DIODE21 C1 C2 C3 C C C Chúng ta tiến hành nối dây theo đúng sơ đồ nguyên lý bằng cách chọn Place →Wire hoặc nhấp vào biểu tượng Place Wire trên thanh cơng cụ Hay nhấp chuột vào biểu tượng Place Wire trên thanh cơng cụ Khi sắp xếp linh kiện, chỉnh sửa các linh kiện theo ý muốn, đặt nguồn, GND và nối dây xong, chúng ta cĩ được sơ đồ nguyên lý như sau: D1 D2 J1 U1 J2 DIODE DIODE 1 1 3 2 2 D3 D4 VIN VOUT 1 AC in LM78L05ACZ/TO92 DC out C1 C2 C3 DIODE DIODE 1000 100 .1 Trần Hữu Danh 0 Trang 70
  74. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Muốn thay đổi giá trị của các linh kiện cũng như tên của linh kiện cho đúng như sơ đồ nguyên lý, chúng ta nhấp double click chuột vào linh kiện hoặc chọn vào thành phần của linh kiện cần thay đổi rồi click chuột phải và chọn Edit Part từ menu dọc. Khi đĩ hộp thoại Edit Part xuất hiện, tại mục Value nhập vào giá trị cần thay đổi, sau đĩ nhấp chuột vào nút OK để chấp nhận các thiết đặt mới này. Chúng ta xem thử ví dụ trên hình sau: Cách làm này cũng tương tự cho các linh kiện khác. Tuy nhiên chúng ta nên lưu ý rằng, chúng ta cĩ thể Delete giá trị của linh kiện nhưng Part Reference (Name) của linh kiện thì khơng thể xĩa bỏ được hay khi chúng ta Edit tên của linh kiện thì cũng phải cẩn thận nếu khơng khéo sẽ bị trùng tên thì khi đĩ chúng ta khơng thể nào tạo ra được filename.MNL để chuyển qua Layout Trần Hữu Danh Trang 71
  75. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Sau khi vẽ xong sơ đồ nguyên lý mạch thì chúng ta nên Save lại để lưu lại sơ đồ vừa vẽ. Nhấp chuột vào nút Restore trên thanh cơng cụ để thu nhỏ màn hình làm việc. Kích hoạt cửa sổ quản lý để chọn trang sơ đị vừa thiết kế sau đĩ nhấp chuột vào biểu tượng Design Rules Check trên thanh cơng cụ để kiểm tra sơ đồ mạch Hộp thoại Design Rules Check xuất hiện, check vào Scope, Action và Report như hình bên dưới và sau đĩ nhấp OK để tiến hành kiểm tra. Sau khi kiểm tra thấy khơng lỗi xảy ra, thì chúng ta tiến hành tạo file.MNL để chuyển qua Layout. Trần Hữu Danh Trang 72
  76. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 Bài tập Orcad Hãy vẽ sơ đồ nguyên lý và thiết kế mạch in cho các mạch điện sau 1. Mạch điều chỉnh và ổn định tốc độ động cơ 2. Mạch điều khiển đèn chạy dùng IC 4017 Trần Hữu Danh Trang 73
  77. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 3. Mạch Relay bảo vệ dịng 3 pha 4. Mạch relay bảo vệ dịng 1 pha Trần Hữu Danh Trang 74
  78. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 5. Mạch AVR của máy phát cơng suất nhỏ 6. Mạch tạo hiệu ứng âm thanh Trần Hữu Danh Trang 75
  79. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 7. Mạch xả nước và xấy tay tự động trong các phịng vệ sinh R1 R2 DEN 2 VCC 1 2 2.2K J1 1 2 1 2 VCC 180 C1 .1 R3 R 6 U2 1 MOC3020 R4 R input 2 12 2 2 3 PD0/RXD PB0/AIN0 13 U1 Q1 6 PD1/TXD PB1/AIN1 14 1 PD2/INT0 PB2 BTA10 7 15 VCC 4 PD3/INT1 PB3/OC1 R5 R6 8 16 3 CAP NP 9 PD4/T0 PB4 17 2.2K DEN 1 11 PD5/T1 PB5/MOSI 18 VCC 180 J2 C3 PD6/ICP PB6/MISO 19 R7 1 2 1 2 5 PB7/SCK R C2 XTAL1 MOC3020 6 .1 Y1 1 C4 1 R8 R CRYSTAL 4 RESET 2 XTAL2 U3 CAP NP 2 SW1 4 AT90S2313 Q2 RESET 1 D1 VCC 3 3 U4 BRIDGE BTA10 4 T1 2 LM7805/TO 3 1 1 4 VOUT VIN -+ AC 220V 3 1 C5 GND C6 TRANSFORMER C C 2 1 2 2 J3 8. Mạch quét Led 7 đoạn dùng AVR AT90S2313 dùng cho các ứng dụng dơn giản như: đồng hồ hẹn giờ, đếm sự kiện và các ứng dụng cơ bản khác. VCC 2 D1 BR805D U2 LM7805/TO R1 470 J2 4 - + 1 1 3 2 VIN VOUT 1 1 GND D2 2 C1 C2 2 C3 LED J1 CON2 3 1uF 1uF 2200uF/16v U8 3 U7 3 U6 3 U5 3 2 7 a 7 a a 7 a 7 6 a COM2 b 6 a b COM b 6 a COM2 b 6 a COM2 4 b c 4 b c c 4 b c 4 b 2 c d 2 c d d 2 c d 2 c P1 VCC 1 d e1 d e e 1 d e 1 d 9 e f 9 e f f 9 e f 9 e D7 LED R13 470 10 f g10 f g g 10 f g 10 f 1 g g g g 14 2 R14 10K 15 3 16 20 U3 74LS245 4 MOSI 17 19 1 5 18 G DIR 2 MISO 18 17 B1 VCC A1 3 6 16 B2 A2 4 SCK 19 15 B3 A3 5 VCC 7 14 B4 A4 6 RST 20 13 B5 A5 7 8 12 B6 A6 8 21 11 B7 A7 9 9 B8 A8 D3 R2 22 VCC 10 GND 10K 20 23 11 10 1 19 VCC VCC VCC 24 RESET PB7(SCK) 18 b VCC 12 SW2 C4 VCC PB6(MISO) 17 a 25 PB5(MOSI) 16 c 13 10uF PB4 15 d R19 R20 R21 0 PB3(OC1) 14 e 470 R22 10 PB2 13 f 470 470 470 4 GND PB1(AIN1) 12 g C5 33pF Y1 XTAL2 PB0(AIN0) C6 33pF 10MHz 8 5 PD4(T0) 7 Q2 Q3 Q4 11 XTAL1 PD3(INT1) 6 Q5 0 PD6(ICP) PD2(INT0) 3 9 PD1(TXD) 2 PD5(T1) PD0(RXD) Trần Hữu Danh Trang 76
  80. Tr ầ CK' 10. 9. n H J11 DATA Vdd Vdd 1 J9 J7 J5 M M ữ 1 1 1 u Danh ạ ở CK' ch xử r VCC ộng PORTngõra VCC next Data ALE R1 R R R2 lýtínhi J14 8 3 2 19 1 18 1 port_A J1 CLK Q0 D0 Q0 IN1 OUT1 2 1 4 3 18 2 17 2 Q1 5 4 D1 Q1 17 3 IN2 OUT2 16 3 9 Q2 6 5 D2 Q2 16 4 IN3 OUT3 15 4 CLR Q3 D3 Q3 IN4 OUT4 ệ VCC 10 6 15 5 14 5 Q4 D4 Q4 IN5 OUT5 u s 11 7 14 6 13 6 1 Q5 12 8 D5 Q5 13 7 IN6 OUT6 12 7 A Q6 D6 Q6 IN7 OUT7 ố (DSP)dùngAVRAT90S8535 BC160 Q1 2 13 9 12 8 11 8 B Q7 D7 Q7 IN8 OUT8 9 U9 ALE 74LS164 11 9 10 10 1 LE GND COM OE U1 ULN2804 U5 74ABT573 8 3 2 19 1 18 1 port_A J2 CLK Q0 4 3 D0 Q0 18 2 IN1 OUT1 17 2 Q1 5 4 D1 Q1 17 3 IN2 OUT2 16 3 9 Q2 6 5 D2 Q2 16 4 IN3 OUT3 15 4 CLR Q3 D3 Q3 IN4 OUT4 10 6 15 5 14 5 Q4 11 7 D4 Q4 14 6 IN5 OUT5 13 6 Q5 D5 Q5 IN6 OUT6 VCC 1 12 8 13 7 12 7 2 A Q6 13 9 D6 Q6 12 8 IN7 OUT7 11 8 B Q7 D7 Q7 IN8 OUT8 9 U10 ALE 74LS164 11 9 10 10 1 LE GND COM OE U2 ULN2804 R R3 U6 74ABT573 8 3 2 19 1 18 1 port_A J3 CLK Q0 4 3 D0 Q0 18 2 IN1 OUT1 17 2 Q1 5 4 D1 Q1 17 3 IN2 OUT2 16 3 9 Q2 6 5 D2 Q2 16 4 IN3 OUT3 15 4 CLR Q3 D3 Q3 IN4 OUT4 C C1 10 6 15 5 14 5 Q4 11 7 D4 Q4 14 6 IN5 OUT5 13 6 Ch 1 Q5 12 8 D5 Q5 13 7 IN6 OUT6 12 7 A Q6 D6 Q6 IN7 OUT7 2 13 9 12 8 11 8 ươ B Q7 D7 Q7 IN8 OUT8 9 U11 ALE 74LS164 11 9 10 10 1 LE GND COM 9.2 ng 3:OrCADCapture OE U3 ULN2804 U7 74ABT573 8 3 2 19 1 18 1 port_A J4 CLK Q0 4 3 D0 Q0 18 2 IN1 OUT1 17 2 Q1 5 4 D1 Q1 17 3 IN2 OUT2 16 3 9 Q2 6 5 D2 Q2 16 4 IN3 OUT3 15 4 CLR Q3 10 6 D3 Q3 15 5 IN4 OUT4 14 5 Q4 11 7 D4 Q4 14 6 IN5 OUT5 13 6 1 Q5 12 8 D5 Q5 13 7 IN6 OUT6 12 7 2 A Q6 13 9 D6 Q6 12 8 IN7 OUT7 11 8 Trang 77 B Q7 D7 Q7 IN8 OUT8 9 U12 ALE 74LS164 11 9 10 10 1 LE GND COM OE U4 VCC ULN2804 Data U8 74ABT573 J13 Vdd 2 1 1 1 1 1 VCC J12 J10 CK DATA J8 J6 ALE Vdd
  81. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 +5V Mạch xử lý tín hiệu số (DSP) dùng AVR AT90S8535 R1 +5V +5V 10K R24 +5V +5V P1 680 1 R3 14 J7 10K 2 +5V 10 J10 R4 U3A J2 15 PORT A 1K 4 3 D17 1 1 40 1 9 J1 3 R5 + 16 U2 2 2 PB0/T0 VCC PA0/ADC0 39 2 10 C1 R9 1 1 4 74LS244 LED 3 3 PB1/T1 PA1/ADC1 38 3 11 1 2 2 20 - 17 4 4 PB2/AIN0 PA2/ADC2 37 4 12 2 12K 5 1 18 MOSI 5 5 PB3/AIN1 PA3/ADC3 36 5 13 1uF 1K C8 1OE Y1 PB4/SS PA4/ADC4 18 19 16 MOSI 6 35 6 14 11 LM324 4n7 MIC OUT 6 2OE VCC Y2 14 SCK MISO 7 PB5/MOSI PA5/ADC5 34 7 15 MIC IN R2 19 2 Y3 12 PORT B0 4 SCK 8 PB6/MISO PA6/ADC6 33 8 16 10K 7 4 A1 Y4 J8 PB7/SCK PA7/ADC7 J9 20 6 A2 PORT D PORT C 8 8 A3 1 14 29 8 21 13 A4 7 RST 2 15 PD0/RXD PC7/TOSC2 28 7 +5V 9 15 A6 Y6 5 3 16 PD1/TXD PC6/T0SC1 27 6 22 17 A7 Y7 3 4 17 PD2/INT0 PC5 26 5 C24 10 MISO 11 A8 Y8 9 5 18 PD3/INT1 PC4 25 4 C21 23 A5 GND Y5 6 19 PD4/OC1B PC3 24 3 11 R23 7 20 PD5/OC1A PC2 23 2 R18 100nF PD6/ICP PC1 U3D 24 100K 10 8 21 U1 22 1 100R J14 U3C 11 12 +5V PD7/OC2 PC0 1uF U3B 11 LM324 25 RST 9 AT90S8535 32 13 - C26 11 LM324 RST AREF - R30 13 C9 22p LM324 9 14 1 - 12 30 J13 6 R28 R29 8 12 + 2 XTAL2 AVCC R27 7 10 + CONNECTOR DB25 Y1 C11 1 5 + 12K 1uF C10 22p 100nF 2 1K8 15K C25 4 +5V 8MHz 13 5K C23 4 +5V 22n AUDIO OU XTAL1 C22 4 +5V 2n2 GND AGND AUDIO IN(F) 1nF C2 + +5V C3 11 31 10uF 16V + 10uF 16V C6 100nF D10 4148 1 3 2 +5V J3 V+ J12 C1- 16 R19 R20 SW1 1 SW2 2 SW3 3 SW4 A P2 C1+ VCC RST +5V J4 1 8 9 1 1 D2 R10 680 6 R2IN R2OUT 2 1K 47K 2 D3 R11 680 8 2 7 10 + C12 3 SW5 4 SW6 5 SW7 6 SW8 B D4 R12 680 7 7 T2OUT T2IN 1uF 16V 4 D5 R13 680 6 3 13 12 JP COM +5V +12V 5 LEDD6 R14 680 5 8 R1IN R1OUT 6 LEDD7 R15 680 4 4 14 U5 11 7 SW9 7 SW10 8 SW11 9 SW12 C LEDD8 R16 680 3 9 T1OUT MAX232T1IN 8 LEDD9 R17 680 2 5 15 R25 LED 1 GND 13 680 LED V- C2+ C2- PORT KEYBOARD SW13 * SW14 0 SW15 # SW16 D LED CONNECTOR DB9 J5 R6 5K R26 3.3K LED PORT LED VCC 4 5 6 1 14 NC VREF(+) 1 5 15 2 6 A1(MSB)VREF(-) +12V A2 C4 + + C5 3 7 R7 5K R8 5K 4 8 A3 2 A4 GND 10uF 16V 10uF 16V 5 9 U6A 6 10 A5 A6 4 J6 7 11 LM324 8 12 A7 4 2 - C27 A8(LSB) Io 1 1 R32 3 + 2 DIGITALS IN 16 U4 COMP 1uF 100K 11 DAC0808 VEE C7 AUDIO OUT(NP) U6B 100nF 11 -15V 3 LM324 J15 6 - R31 7 C28 330pF R34 1 5 + +12V 2 U8 LM7812C/TO220 U9 LM7805C/TO +5V 100K 470K D15 +12V 4 1 3 1 3 U6C IN OUT IN OUT AUDIO IN(BF) 11 GND GND D11 4007 LED PW LM324 R33 - 9 2 + C17 C18 2 + C19 C20 R21 8 1000uF 16V 100nF 100uF 16V 100nF 820 R35 + 10 J11 D12 4007 + C13 100K 10M 2200uF 16V 1 C29 330pF +12V 4 2 D13 4007 J16 VAC U6D 1 D14 4007 2 11 LM324 R36 470K U7 LM7915C/TO220 -15V - 13 +12V 14 R38 AUDIO OUT(BF) 2 3 + 12 IN OUT GND + C14 D16 + C30 100K 4 10uF 2200uF 16V + C15 C16 +12V R37 LED N_PW 1 1000uF 16V 100nF 100K R22 4.7K Trần Hữu Danh Trang 78
  82. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 11. Kit nạp đa năng các họ AVR VCC VCC J1 2 J2 8 7 D1 U1 2 6 J3 R1 1 B4 5 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 1 -+4 1 3 B3 4 R R R R R R R R 1A IN OUT B2 3 1 B1 2 2 R HEADER 2 B0 1 PORT_B LM7805C/TO C2 C3 D2 C1 LED 3 2200mF 1000mF 104 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 HEADER 2 VCC J4 LED LED LED LED LED LED LED LED 10 9 U2 8 B0 12 2 7 VCC B1 13 PB0/AIN0 PD0/RXD 3 6 B2 14 PB1/AIN1 PD1/TXD 6 5 PB2 PD2/INT0 B3 15 7 4 PORT_D B4 16 PB3/OC1 PD3/INT1 8 3 MOSI 17 PB4 PD4/T0 9 2 R10 R11 R12 100 MISO 18 PB5/MOSI PD5/T1 11 1 10K RST SCK 19 PB6/MISO PD6/ICP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 330 PB7/SCK RESET 1 PORT TEST D11 C4 30P RESET 5 XTAL1 J5 4 LED U3 Y1 XTAL2 P1 18 2 MOSI 1 17 B0 A0 3 RST C5 30P 4/10M AT90S2313 14 16 B1 A1 4 SCK 2 15 B2 A2 5 MISO 15 14 B3 A3 6 3 13 B4 A4 7 16 12 B5 A5 8 4 11 B6 A6 9 VCC 17 B7 A7 5 19 18 1 G U4 6 DIR R13 J6 VCC J7 19 R 7 74LS245 B01 1 22 1 10 20 B02 2 PB0/T0 PC0/A8 23 2 9 8 B03 3 PB1/T1 PC1/A9 24 3 D7 8 21 B04 4 PB2/AIN0 PC2/A10 25 4 D6 7 9 B05 5 PB3/AIN1 PC3/A11 26 5 D5 6 22 SW1 MOSI 6 PB4/SS PC4/A12 27 6 D4 5 PB5/MOSI PC5/A13 CONNECTOR DB25 10 MISO 7 28 7 D3 4 23 RESET SCK 8 PB6/MISO PC6/TOSC1 29 8 PORT_C1 D2 3 PORT_D1 11 PB7/SCK PC7/TOSC2 9 D1 2 24 10 D0 1 12 RESET 9 25 RST 13 D0 14 VCC D1 15 PD0/RXD 30 B06 D2 16 PD1/TXD AVCC 31 B07 D3 17 PD2/INT0 AGND D4 18 PD3/INT1 D5 PD4/OC1B 19 32 B08 VCC D6 20 PD5/OC1A AREF J8 D7 21 PD6/ICP VCC J9 PD7/OC 10 C6 30P 9 10 12 33 8 9 XTAL2 PA7/ADC7 34 7 B08 8 PA6/ADC6 35 6 B07 7 Y2 PA5/ADC5 36 5 B06 6 PORT_B1 C7 30P 13 PA4/ADC4 37 4 B05 5 4/8M XTAL1 PA3/ADC3 38 3 B04 4 PA2/ADC2 39 2 PORT_A1 B03 3 PA1/ADC1 40 1 B02 2 PA0/ADC0 B01 1 AT90S8535 Trần Hữu Danh Trang 79
  83. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 12. Mạch điều khiển Đèn trang trí cơng suất vừa dùng ROM VCC VCC U1 VCC 6 15 3 A0 R R1 C1R R2 Q1 CSuat 0 1 P0 Q0 2 A1 1 U2 C2 10 P1 Q1 6 A2 R4 .1 BTA13 J1 R3 C 9 P2 Q2 7 A3 2 R P3 Q3 U3 4 13 MOC3020 2 1 4 CLKD BO 5 12 R 4 7 3 CLKU CO U4 DSCHG OUT 14 74192 VCC TRS 11 CLR A0 8 9 R7 LOAD A1 7 A0 O0 10 6 R R5 C3R R6 Q2 CSuat 1 U5A A2 6 A1 O1 11 1 U6 POT 2 1 A3 5 A2 O2 13 R8 .1 BTA13 J2 6 A4 4 A3 O3 14 2 THR 5 U7 7404 A5 3 A4 O4 15 CV A5 O5 2 A6 2 16 MOC3020 2 1 TRG A6 O6 15 3 A4 A7 1 17 R 4 LM555/TO 1 P0 Q0 2 A5 23 A7 O7 C4 C5 10 P1 Q1 6 A6 22 A8 VCC C C 9 P2 Q2 7 A7 19 A9 P3 Q3 21 A10 6 R R9 C6R R10 Q3 CSuat 2 4 13 A11 1 U8 5 CLKD BO 12 20 R11 .1 BTA13 J3 CLKU CO 18 OE/VPP 2 14 CE CLR 11 MOC3020 2 1 LOAD 74192 2732 R 4 R12 4 3 VCC U5B R 6 R R13 C7R R14 Q4 CSuat 3 R15 7404 1 U9 R16 .1 BTA13 J4 R 2 MOC3020 2 1 R 4 VCC VCC 6 R R17 C8R R18 Q5 CSuat 4 1 U10 1 R19 .1 BTA13 J5 D1 4 T1 2 2 U11 R20 MOC3020 2 1 + - R 3 1 4 2 R 4 OUT IN 3 1 VCC BRIDGE_1A TRAN_HM31 C9 LM7805C/TO 6 R R21 C11R R22 Q6 CSuat 5 D2 C10 1 U12 R23 104 1000uF C12 3 .1 BTA13 J6 LED 2200uF 2 MOC3020 2 1 R 4 VCC 6 R R24 C13R R25 Q7 CSuat 6 1 U13 R26 .1 BTA13 J7 2 MOC3020 2 1 R 4 VCC 6 R R27 C14R R28 Q8 CSuat 7 1 U14 R29 .1 BTA13 J8 2 MOC3020 2 1 R 4 1 2 J9 Trần Hữu Danh Vac =230V Trang 80
  84. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 13. Mạch xả nước và xấy tay tự động trong các phịng vệ sinh R1 R2 DEN 2 VCC 1 2 2.2K J1 1 2 1 2 VCC 180 C1 .1 R3 R 6 U2 1 MOC3020 R4 R input 2 12 2 2 3 PD0/RXD PB0/AIN0 13 U1 Q1 6 PD1/TXD PB1/AIN1 14 1 PD2/INT0 PB2 BTA10 7 15 VCC 4 PD3/INT1 PB3/OC1 R5 R6 8 16 3 CAP NP 9 PD4/T0 PB4 17 2.2K DEN 1 11 PD5/T1 PB5/MOSI 18 VCC 180 J2 C3 PD6/ICP PB6/MISO 19 R7 1 2 1 2 5 PB7/SCK R C2 XTAL1 MOC3020 6 .1 Y1 1 C4 1 R8 R CRYSTAL 4 RESET 2 XTAL2 U3 CAP NP 2 SW1 4 AT90S2313 Q2 RESET 1 D1 VCC 3 3 U4 BRIDGE BTA10 4 T1 2 LM7805/TO 3 1 1 4 VOUT VIN -+ AC 220V 3 1 C5 GND C6 TRANSFORMER C C 2 1 2 2 J3 14. Mạch vi điều khiển đa năng dùng Vi điều khiển AT89C51 Trần Hữu Danh Trang 81
  85. Chương 3: OrCAD Capture 9.2 D[0 7] U1 A[0 15] D0 2 19 A0 D1 3 D0 Q0 18 A1 D2 4 D1 Q1 17 A2 D3 5 D2 Q2 16 A3 D4 6 D3 Q3 15 A4 D5 7 D4 Q4 14 A5 D6 8 D5 Q5 13 A6 D7 9 D6 Q6 12 A7 D7 Q7 11 ALE 1 LE OE 74AC573 U2 U3 U4 D0 39 21 A8 A0 10 11 D0 A0 10 11 D0 D1 38 P0.0/AD0 P2.0/A8 22 A9 A1 9 A0 D0 12 D1 A1 9 A0 D0 12 D1 D2 37 P0.1/AD1 P2.1/A9 23 A10 A2 8 A1 D1 13 D2 A2 8 A1 D1 13 D2 D3 36 P0.2/AD2 P2.2/A10 24 A11 A3 7 A2 D2 15 D3 A3 7 A2 D2 15 D3 D4 35 P0.3/AD3 P2.3/A11 25 A12 A4 6 A3 D3 16 D4 A4 6 A3 D3 16 D4 D5 34 P0.4/AD4 P2.4/A12 26 A13 A5 5 A4 D4 17 D5 A5 5 A4 D4 17 D5 D6 33 P0.5/AD5 P2.5/A13 27 A14 A6 4 A5 D5 18 D6 A6 4 A5 D5 18 D6 D7 32 P0.6/AD6 P2.6/A14 28 A15 A7 3 A6 D6 19 D7 A7 3 A6 D6 19 D7 P0.7/AD7 P2.7/A15 A8 25 A7 D7 A8 25 A7 D7 1 10 A9 24 A8 A9 24 A8 RxD 2 VCC P3.0/RXD 11 A10 21 A9 A10 21 A9 TxD 3 1 P3.1/TXD 12 A11 23 A10 A11 23 A10 J1 4 2 P1.0 P3.2/INT0 13 A12 2 A11 A12 2 A11 5 3 P1.1 P3.3/INT1 14 A13 26 A12 A13 26 A12 6 4 P1.2 P3.4/T0 15 A14 1 A13 CS2/A13 7 5 P1.3 P3.5/T1 VPP/A14 22 PSEN&RD 8 6 P1.4 27 OE P1.5 WR WE port P1 9 7 16 22 20 WR PSEN&RD BANK1 PSEN 10 8 P1.6 P3.6/WR 27 OE CS1 WR BA 11 P1.7 20 PGM VCC BANK0 12 C1 17 CE 6264/M48T59 RD 19 P3.7/RD 18 XTAL1 27128/2746/62256 Y1 XTAL2 30 ALE 33p ALE/PROG CRYSTAL AT89C51 C2 31 29 PSEN RESET 9 EA/VPP PSEN J2 RST 33p 1 RxDin 2 1 TxDout RxDin 3 4 U7A U7B 1 TxD 1 1 4 PSEN HEADER 4 VCC 3 6 C3 PSEN&RD 2 5 C RD U8 R1 7400 7400 A13 1 15 BANK0 100 A14 2 A Y0 14 BANK1 A15 3 B Y1 13 BANK2 VCC R2 C Y2 12 C5 BANK3 C7 6 Y3 11 C BANK4 C 4 G1 Y4 10 BANK5 SW1 100 5 G2A Y5 9 BANK6 G2B Y6 7 BANK7 RESET Y7 RESET 74LS138 R3 8.2K Mạch vi điều khiển đa năng dùng Vi điều khiển AT89C51 Trần Hữu Danh Trang 82
  86. Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Chương 4: OrCAD Layout 9.2 ™ Mục tiêu cần đạt được: Layout 9.2 là một chương trình chuyên dùng để thiết kế mạch in dựa theo sơ đồ mạch điện nguyên lý được thiết kế từ OrCad Capture. Sinh viên dựa vào filename.MNL để chuyển sang Layout và từ đây sinh viên cĩ thể sắp xếp linh kiện theo ý muốn, cĩ thể vẽ mạch in theo phương pháp Manual hay Auto, cĩ thể vẽ mạch in 1 hoặc 2 lớp, cách kéo Copper Pour Trong chương này, sinh viên nắm được cách thiết kế mạch in và từ đây sinh viên cĩ thể vận dụng mọi tính năng của chương trình Layout mà thiết kế các mạch in thích hợp theo nhu cầu. ™ Kiến thức cơ bản: Sinh viên cần phải cĩ kiến thức cơ bản về các mơn học liên quan như: Kỹ Thuật Xung, Linh Kiện Điện Tử, Mạch Điện Tử, Kỹ Thuật Số, Kỹ Thuật Vi Xử Lý và phải sử dụng máy vi tính mà cơ bản là hệ điều hành Window. ™ Tài liệu tham khảo: [1] Đặng Minh Hồng – Thiết Kế Mạch In với Layout 9 - NXB Thống kê –2002. [2] Nguyễn Khắc Nguyên – Bài Giảng OrCAD – Khoa Cơng Nghệ thơng Tin – ĐH Cần Thơ - 2003 [3] Nguyễn Chí Ngơn – Bài Giảng OrCAD – Khoa Cơng Nghệ thơng Tin – ĐH Cần Thơ – 2002 [4] Nguyễn Việt Hùng & Nhĩm cộng tác – Vẽ và Thiết kế mạch in OrCAD – NXB Đà Nẵng – 2004. [5] Short Lectures on Internet (các bài giảng về OrCAD trên Internet) ™ Phần nội dung: Khởi động Orcad Layout Tạo project mới Liên kết đến footprint Đặt footprint lên board mạch Định dạng và ấn định kích thước board mạch Sắp xếp linh kiện trên board outline Xác định số lớp mạch in cần vẽ Vẽ kết nối (vẽ tự động/vẽ tay) Kiểm tra và in kết quả Trần Hữu Danh Trang 83
  87. Tổ Q ề LttOCAD Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Sơ đồ minh hoạ tồn bộ quá trình xử lý của Layout 4.1. Khởi động Orcad Layout Chạy file: Layout.exe (Start → All Programs → Orcad Family Release 9.2 → Layout ) hoặc double click vào biểu tượng trên thì chúng ta sẽ thấy một giao diện xuất hiện Đây cĩ thể xem là khung màn hình tiền chương trình Layout để chúng ta cĩ thê rtạo mới, mở, add vào hay xuất ra các tập tin bản vẽ hồn chỉnh. Bây giờ chúng ta tìm hiểu một số menu lệnh cơ bản. 4.1.1. File Chứa các lệnh liên quan đến việc tạo mới, mở, add vào hay xuất ra các tập tin đối tượng vào Layout hay sang các thành phần khác (của phần mềm thiết kế mạch khác như Protel, PCAD PCB ) 4.1.1.1. New Nếu chúng ta chọn New, chúng ta sẽ dễ dàng tạo bảng mạch in mới với File.MNL mà chúng ta đã tạo ra trong phần OrCAD Capture 9.2 ở chương 3. ( chúng ta cĩ thể cĩ thể xem lại chương 3 để hiểu rõ hơn). Khi ta chọn lệnh New từ menu File, màn hình hiện khung thội Load Template File trong đĩ cĩ chứa tập tin các board mạch kỹ thuật mẫu với board mạch trống Trần Hữu Danh Trang 84
  88. Chương 4: OrCAD Layout 9.2 hoặc những board mạch cĩ chứa sẵn các linh kiện cố định nếu như chúng ta đã tạo board mạch theo yêu cầu của sơ đồ chi tiết mạch điện. Sau đĩ, chương trình Layout sẽ yêu cầu bạn tạo hoặc mở tập tin .MNL. Tập tin .MNL đã được tạo ra trong chương trình OrCAD Capture (xem lại chương 3) 4.1.1.2. Open Lệnh Open liệt kê tất cả các tập tin .MAX đang nằm trong thư mục hiện hành. Để mở file.MAX chúng ta chỉ cần chọn file cần mở sau đĩ chọn Open là xong hay chúng ta cĩ thể nhấp double click chuột vào file đã chọn. 4.1.1.3. Import Cho phép chúng ta mở hay du nhập một file đã được tạo ra từ các phần mềm thiết kế mạch khác như Protel PCB, CadStar PCB 4.1.1.4. Export Cho phép chúng ta chúng ta xuất file.MAX đã được tạo ra từ OrCAD Layout sang các phần mềm thiết kế mạch in khác như CadStar PCB, Protel PCB 4.1.2. Tools Menu Tools co các chức năng sau: 4.1.2.1. Quản lý thư viện (Library Manager) Cho phép chúng ta edit hay tạo mới một footprint của một linh kiện nào đĩ. Từ đây chúng ta cĩ thể tạo hay sưu tập một thư viện footprint linh kiện mà chúng ta hay sử dụng cho các thiết kế sau này của mình (khi chúng ta chuyên về vẽ thiết kế các board mạch) Trần Hữu Danh Trang 85
  89. Chương 4: OrCAD Layout 9.2 4.1.2.2. OrCAD Capture Cho phép chúng ta mở chương trình thiết kế mạch nguyên lý OrCAD Capture từ chương trình vẽ board mạch OrCAD Layout. Ngồi ra cịn các chức năng khác như SmartRout cho phép chúng ta vẽ mạch thơng minh, Edit App Settings, Reload App Settings 4.2. Tạo Project mới Chọn File → New chúng ta sẽ thấy một hộp thoại xuất hiện như hình bên dưới Nếu chúng ta thiết kế board mạch bình thường thì chúng ta load DEFAULT, cịn nếu chúng ta muốn thiết kế board mạch riêng theo một hình dạng cụ thể như sound card LAN card cắm trên chuẩn PCI, hay một card nào đĩ cắm trên chuẩn ISA hay một SDRAM, DDRAM thì chúng ta chọn các file template khác. Ta cũng có thể đổi mẫu công nghệ (Technology template) sau khi vào môi trường thiết kế bằng cách file\ load (File Technology template có dạng *.tch ). Sau khi chúng ta chọn file template cần load thì một hộp thoại khác lại xuất hiện yêu cầu chúng ta mở file.MNL mà chúng ta đã tạo ra trong phần OrCAD Capture (xem lại chương 3). Cách làm như sau: Chọn file kết xuất của quá trình tạo Netlist, trong trường hợp này là: ‘NguonTT.MNL’ Layout yêu cầu đặt tên file layout .max, mặc nhiên cĩ tên gi ống tên project đã đặt (NguonTT.max) Trần Hữu Danh Trang 86
  90. Chương 4: OrCAD Layout 9.2 Sau đĩ chọn đường dẫn thích hợp để lưu file.MAX. Nếu các linh kiện trong mạch thiết kế là các linh kiện mới và chưa từng liên kết đến thư viện footprint của Layout lần nào thì nĩ yêu cầu chúng ta phải liên kết đến footprint. Đây là bước khĩ khăn địi hỏi chúng ta phải cẩn thận, chúng ta sẽ tiến hành cách làm này ở phần bên dưới 4.3. Liên kết đến footprint Đây là giai đoạn khĩ, địi hỏi kinh nghi ệm để liên kết các Footprint đến từng loại linh kiện đýợc sử dụng trong mạch. ấn vào Link Linh kiện cần liên kết Chọn tên footprint thích hợp Footprint L ặp lại đến hết các linh tương ứng ki ện trong mạch Các thư viện Các footprint trong thư viện tương ứng Một số footprint thơng dụng: - Thư viện TO: TO92 (trans. C828, C1815, C535, ) TO202 (trans. H1061, IC ổn áp họ 78xxx, 79xxx ) - Thư viện DIP100T: /W.300 (các IC cắm từ 14-20 chân) /W.600 (các IC cắm từ 24-40 chân ) - Thư viện TM_CAP_P là footprint của các loại tụ điện - Thư viện TM_CYLND là footprint của các loại tụ điện Trần Hữu Danh Trang 87