Giáo trình Thiết kế mạch bằng máy tính (Dùng cho hệ Cao đẳng, Trung cấp)

Document Mach_in1.PcbDoc: Hộp thoại Engeneering Change Order xuất hiện, xác nhận yêu cầu chuyển các đường, các linh kiện ở mạch nguyên lý sang mạh in, nhấn vào nút Validate Changes, nếu không có lỗi gì thì ở cột Check sẽ là các dấu màu xanh: Nhấn tiếp nút Execute Changes, tất cả các dấu tích bên cột Done có màu xanh tương tự cột Check là được. Sau đó đóng hộp thoại này lại. - 73 - Chuyển sang bản vẽ mạch in Mach_in1.PcbDoc, lúc này các chân cắm cho tất cả các linh kiện đã xuất hiện, nằm bên ngoài bo mạch màu đen: Do Altium designer hỗ trợ môi trường làm việc thông minh, có thể chuyển qua lại giữa các bản vẽ một cách linh hoạt, ta có thể thấy ở thẻ tài liệu phía trên có 2 bản vẽ được liệt kê: Nguyenly1.SchDoc và Mach_in1.PcbDoc: . Ta có thể xem 2 bản vẽ cùng lúc bằng cách nhấp chuột phải vào thẻ tài liệu trên, menu hiện ra chọn Split Vertical: các tài liệu cùng xuất hiện từ trái sang phải theo chiều ngang, còn nếu chọn Split Horizontal: các tài liệu cùng xuất hiên từ trên xuống dưới theo chiều dọc: - 74 - Sau khi chọn Split Vertical, ta sẽ thấy 2 bản vẽ cùng lúc: Chuyển sang bản vẽ Mach_in1.PcbDoc, ta cần thiết lập lại lưới Snap grid cho phù hợp: từ menu Design >> Board Options để mở hộp thoại Board Option, (phím tắt D,O): - 75 - Ở mục Snap Grid và Component Grid ta lần lượt kéo xuống và chọn 25 mil ở khung X và Y. Sau đó nhấp OK. Chọn số lớp mạch in: Từ menu Design >> Layer Stack Manager (phím tắt D,K) để hiện hộp thoại Layer Stack Manager: Theo mặc định sẽ có 4 lớp, ta cần xóa đi 2 lớp giữa, để mạch in của ta chỉ còn 2 mặt: 1 mặt cắm linh kiện và 1 mặt đi dây. Nhấp chuột vào Internal Plane 1 (No Net), nhấn nút Delete ở góc phải để xóa lớp này đi. Tương tự, nhấp vào Internal Plane 2 (No Net), nhấn nút Delete để xóa lớp này. Chỉ còn lại 2 lớp là Top Layer và Bootom Layer. Sau đó nhấp OK. Bây giờ ta kéo tất cả các linh kiện này vào bo mạch màu đen, và tiến hành sắp xếp. Để kéo chân linh kiện nào ta nhấp vào chân linh kiện đó, chân này lập tức có màu trắng bạc, trỏ chuột vào chân thấy nó biến thành hình mũi tên 4 hướng, kéo chân linh kiện vào bo mạch màu đen. Hoặc ta có thể chọn linh kiện, nhóm nhiều linh kiện từ bản - 76 - vẽ nguyên lý bằng cách: chuyển sang bản vẽ Nguyenly1.SchDoc, nhấp chọn linh kiện hoặc nhóm nhiều linh kiện mà ta muốn chọn, (thường dùng lựa chọn nhiều linh kiện khi ta muốn xếp các linh kiện thày 1 khối chung), để chọn nhiều linh kiện: nhấp chuột trái và giữ đồng thời phím Shift. Sau khi chọn linh kiện xong, vào menu Tools >> Select PCB Component,(phím tắt T,S). Giả sử ta định xếp tất cả điện trở vào 1 nhóm, ta chọn linh kiện từ R1 đến R5, sau đó ta vào menu như trên đã hướng dẫn: Lúc này Altium Designer sẽ tự động chuyển sang môi trường vẽ mạch in Mach_in1.PcbDoc, các chân cắm tương ứng cho R1 đến R5 đã được chọn, chuyển sang màu bạc, ta kéo nhóm linh kiện này vào bo mạch: Sau khi kéo vào bo mạch xong, ta thấy khoảng cách giữa chúng khá xa nhau, ta cần sắp xếp lại, nhấp chuột ra chỗ khác, nhấp chuột từng linh kiện và kéo chung lại gần - 77 - nhau với khoảng cách hợp lý. Sau đó, chọn 5 chân cắm này bằng cach giữ đồng thời phím Shift và nhấp chuột trái vào 5 chân cắm này, hoặc dùng chuột khoanh chọn trực tiếp 5 chân cắm này. Sau đó nhấp công cụ Alignment Tools trên thanh công cụ vẽ mạch, rồi chọn Make Horizontal Spacing of Components Equal, (phím tắt Ctrl+Shift+H), các chân cắm từ R1 đến R5 sẽ được dãn cách đều chiều ngang, nhấp chọn tiếp công cụ này lần nữa và chọn Align Component by Top Edges, (phím tắt Ctrl+Shift+T), các chân linh kiện này sẽ được sắp thẳng hàng trên: Kết quả sau khi thực hiện, R1 đến R5 đã được sắp thẳng hàng và dãn cách đều: Sắp xếp các linh kiện khác theo vị trí thích hợp. Muốn xoay linh kiện trong khi giữ và kéo chân linh kiện nhấn phím SpaceBar trên bàn phím, chân cắm sẽ xoay ngược chiều kim đồng hồ một góc 90 độ. Hình bo mạch sau khi sắp xếp chân cắm linh kiện hoàn chỉnh: - 78 - Nhấn nút Save để lưu bản vẽ. Để chọn độ dày đường mạch in và các thiết lập khác, vào menu Design > Rules (phím tắt D,R) để hiện hộp thoại PCB Rules and Constraints Editor: Chọn Design Rules, chọn tiếp Routing >> Width >>Width, bên phía phải, tại khung Constraints lần lượt điền 20mil vào các mục Min Width, Preferred Width, Max Width, rồi nhấn Apply. Tiếp theo, chuyển sang mục Electrical >> Clearance >>Clearance: bên phía phải, khung Constraints, mục Minimum Clearance nhập lại giá trị 20mil vào: - 79 - Sau đó nhấp Apply. Chuyển sang mục Routing Layers >> Routing Layers, ở phía bên phải, mục Constraints, ta thấy có tuỳ chọn Enable Layers: tùy chọn những lớp mạch in, do ta đã thiết lập mạch in 2 mặt, nên sẽ thấy có 2 lớp: Top layer và Bottom layer, lớp Top layer ta sẽ chỉ dùng để cắm linh kiện, và sẽ cho đi dây ở mặt dưới, nên ta bỏ chọn ở cột Allow Routing đối với Top Layer: Chuyển sang mục Routing>> Routing Vias Style >> Routing Vias, bên phía phải, khung Constrants, mục Via Diameter, nhập lại 70mil, 70mil, 70mil lần luợt vào giá trị Minimum, Maximum, Preferred. Mục Via Hole Size, nhập lại cả 3 giá trị là 30mil: - 80 - Nhấp OK để đóng hộp thoại này lại.Ta kéo đường bao ở trên bo mạch xuống sao cho vừa đủ các chân cắm: Ta có thể cho dòng chữ mô tả mạch in đặt lên mạch in: click chuột vào Place String trên thanh công cụ vẽ mạch, dòng chữ String xuất hiện, ấn phím Tab trên bàn phím để hiện hộp thoại String: - 81 - Điền dòng chữ muốn cho lên mạch vào ô Text, chọn lớp đặt dòng chũ này ở ô Layer là Bottom Layer. Sau đó nhấp OK và đặt dòng chữ vào vị trí thích hợp: Bây giờ ta tiến hành cho mạch tự động chạy thành mạch in: từ menu Auto Route >> All, (phím tắt A,A), hộp thọai Situs Routing Stragety xuất hiện, ta nhấn vào nút Rout All: - 82 - Lúc này mạch sẽ tự động chạy thành mạch in: cửa sổ Massages đồng thời xuất hiện, chứa các thông tin về quá trình chạy mạch in. Khi nào mạch chạy xong sẽ có thông báo xem có lỗi gì không: Cần chú ý vào 2 mục cuối cùng: 1.Routing Status: sẽ thông báo các linh kiện có được nối đủ và đúng với nhau như bản vẽ nguyên lý không. Nếu nối đúng sẽ có thông báo là: 100% như trên hình vẽ. 2.Situs Event: thông báo số kết nối lỗi mà nó không tự động nối được. Như vậy là mạch của ta không có lỗi gì, mạch in sau khi tự động chạy: - 83 - Để cho mạch in đẹp hơn, ta có thể tiến hành phủ các khoảng trống trên mạch. Từ menu Place > Polygon Pour (phím tắt P,G) hộp thoại Polygon Pour xuất hiện : - 84 - Mục Properties, ô Layer chọn là Bottom Layer, mục Net Options ở ô Connect to Net bạn có thể chọn là No net, nếu muốn các đường phủ này không nối với dây nào, hoặc chọn GND nếu muốn nối các đường này với mass. Sau đó nhấp OK. Sau đó nhấp vào 4 góc bo mạch: 4 điểm đánh dấu bằng mũi tên hình dưới: Sau đó nhấp ESC. Ta sẽ thấy mạch in của ta được phủ đất: - 85 - Ta thấy rằng tên của các linh kiện như R1, R2 xuất hiện trong bản vẽ trông rất rối. Ta có thể cho Nn các tên linh kiện này đi bằng cách: click vào tên 1 linh kiện bất kì trong bản vẽ, chẳng hạn như tên R1, sau đó nhấp chuột phải, menu hiện ra chọn Find Similar Objects. Cửa sổ Find Similar Objects xuất hiện, tạm dịch là tìm kiếm những đối tượng giống nhau: Tại mục Object Specific, khung String Type bạn sẽ thấy dòng chữ Designator (tên linh kiện), bạn hãy nhấp chuột trái vào ô có chữ Any, kéo mũi tên xuốg và chọn lại là Same, tức là ta sẽ tìm kiếm tất cả tên linh kiện trong bản vẽ, nhấp OK. Cửa sổ PCB Inspector xuất hiện, và báo cho ta rằng có 18 đối tượng này trong bản vẽ, kéo rộng cửa sổ này ra và đánh dấu tích vào ô Hide, rồi đóng cửa sổ này lại. Tất cả tên của các linh kiện này đã được Nn đi. Sau đó nhấn nút Clear ở góc phải phía dưới màn hình để trở về chế độ bình thường: - 86 - Altium Designer hỗ trợ xem mạch in ở chế độ 3D, rất giống với bo mạch thật trên thực tế. Ta có thể xem bo mạch ở chế độ 3D, phiên bản tôi đang dùng là 6.7 các phiên bản trước có thể không hỗ trợ tính năng này. Từ menu View > Board in 3D (phím tắt V,3), tuy nhiên transistor không có trong thư viện 3D do đó sẽ có thông báo hiện ra, bạn cứ nhấp OK để bỏ qua, 1 bo mạch 3D xuất hiện: Tuy nhiên, do ta chọn kích thước bo mach to hơn kích thước cần thiết nên trông nó rất to. Đây là mặt trên, ta có thể dùng chuột trái để xoay bo mạch để xem ở mọi góc độ, với tính năng này cho phép ta xem sản phNm của mình thiết kế. - 87 - Đây là bo mạch phía mặt dưới. Một số chú ý: Nếu thấy mạch in chưa hợp lý hay bạn muốn sắp xếp lại linh kiện, bạn có thể quay lại bản vẽ mạch in: Mach_in1.PcbDoc, menu Tools > Un-Route > All (phím tắt T,U,A), sau đó tiến hành thay đổi lại theo ý muốn. Rồi bạn cho chạy lại mạch in như đã hướng dẫn. Altium Designer còn cung cấp 1 chức năng khá hay khác đó là chuyển các bản vẽ ra định dạng pdf để có thể in ấn được dễ dàng. Với tính năng này bạn có thể mang bản vẽ của mình sang các máy tính khác để xem và in ấn mà máy đó không nhất thiết phải cài phần mềm Altium Designer. Vào menu File > Smart PDF (phím tắt F,M), cửa sổ Smart PDF hiện ra, nhấn Next, cửa sổ tiếp theo hiện ra Choose Export Target có 2 lựa chọn: Current Project: lựa chọn này cho phép ở file pdf tạo ra tất cả các bản vẽ trong Project Baitap1.PrjPCB Current Document: lựa chọn này thì file pdf tạo ra chỉ có bản vẽ của tài liệu hiện thời, bản vẽ mà bạn chọn. Ở đây chọn Current Project. Phần Output File Name để đặt tên file pdf sẽ tạo ra và nơi lưu file này,sau đó nhấn Next để hiện cửa sổ tiếp theo với các lựa chọn cụ thể tiếp theo. Hoặc ta có thể nhấn Finish để kết thúc: - 88 - Máy tính cần cài sẵn phần mềm đọc file pdf như: Adobe Acrobat, Foxit Reader thì file pdf sẽ được tự động mở ra sau khi tạo xong. 2.3. Bài tập Bài tập 1: Thiết kế mạch in mạch dao động đa hài Bài tập 2: Thiết kế mạch in mạch đếm từ 0-9 Bài tập 3: Thiết kế mạch in mạch ổn áp 5V - 89 - BÀI 5: BÀI TẬP ỨNG DỤNG Mã bài: MDĐTCN 17-5 Giới thiệu: Để giúp cho các bạn nhuần nhuyễn hơn khi thiết kế và mô phỏng mạch điện, nên những bài tập sau đây sẽ giúp bạn rèn luyện và nâng cao kỹ năng thiết kế mạch. Mục tiêu: - Vẽ được sơ đồ nguyên lý - Tạo được thư viện nguyên lý và thư viện chân cho các linh kiện - Vẽ được sơ đồ mạch in (PCB) - Rèn luyện kỹ năng sử dụng máy tính, tính cẩn thận, tỉ mỉ, chính xác và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Nội dung chính: 2.1. Thiết kế mạch nguồn ổn áp Mạch nguồn ổn áp một chiều đầu ra cố định 5V-12V sử dụng IC LM78XX – LM79XX 2.1.1. Sơ đồ nguyên lý - Linh kiện có trong mạch  3 Header - 90 -  1 Cầu diode  1 tụ 1000uf /25V  2 tụ 104  2 tụ 470uf  2 diode 1N4007  1 IC LM7805  1 IC LM7812  2 led  1 trở 1k, 1 trở 330 ôm 2.1.2. Sơ đồ mạch in 2.1.3. Mô phỏng 3d - 91 - 2.2. Thiết kế mạch dao động 2.2.1.Tạo mới Project Bước 1: Tại ổ D:\ của máy tính, nhấn chuột phải, chọn New > Folder để tạo mới một thư mục, Đặt tên thư mục là: Dao dong da hai Bước 2: Khởi chạy chương trình Altium Designer Winter 09 Bước 3: Tạo một Project PCB - 92 - Bước 4: Vào menu File > Save Project để lưu Project với: Tên: Dao dong.PrjPCB Dường dẫn: D:\Dao dong da hai\ 2.2.2. Tạo mới một bản vẽ nguyên lý Tạo một bản vẽ nguyên lý và thêm vào Project theo các bước sau  Bước 1: Từ panel Project, bấm chuột phải, chọn Add new to project > Shematic - 93 - - 94 - Bước 2: Lưu bản vẽ vào ổ cứng 1. Nhấn chuột phải vào tên của bản thiết kế nguyên lý trong Projects Panel, 2. Chọn Save để lưu. 3. Lưu bản vẽ trong cùng thư mục Dao dong da hai 4. Đặt tên cho bản vẽ và định dạng của bản vẽ nguyên lý 5. Nhấn Save để hoàn thiện bước lưu - 95 - Bước 3: Thiết lập bản vẽ Tùy vào độ nhiều hay ít các thành phần, linh kiện trong bản vẽ mà ta có các thiết lập về độ rộng của Sheet sao cho phù hợp Khi một Sheet mới được tạo ra, nó sẽ có khổ là A4 và các thiết lập mặc định. Để đi vào chế độ thiết lập khổ giấy và các chế độ khác của Sheet, ta làm theo các bước sau: 1. Từ menu Design, chọn Document Options (phím tắt là D O hoặc O D) 2. Trong Tab Sheet Options sẽ có một số các lựa chọn Vùng 1: Đường dẫn tới file định dạng mẫu mà người dùng tự thiết kế. Nếu để trống thì sheet sẽ có dạng mặc định Vùng 2: Vùng chọn khổ giấy của Sheet. Theo mặc định, khổ giấy là A4. Ta cũng có thể lựa chọn các khổ giấy có sẵn khác như A0, A1, A2, . Hoặc tự định dạng khổ giấy khi tích chọn Use Custom Style Vùng 3: Chứa các lựa chọn về hình dạng của sheet Trường Orientation: Cho phép lựa chọn giữa kiểu giấy thẳng đứng (Portrait) hoặc kiểu giấy nằm ngang (Landscape) Trường Title Blook: Cho phép điều chỉnh khung tên của bản vẽ Vùng 4: Có các lựa chọn về lưới - 96 - Snap: Cho phép lựa chọn sự bắt dính của trỏ chuột trên lưới. Khi số trong ô Snap càng nhỏ hoặc bỏ chọn snap thì trỏ chột càng di chuyển mịn. Thông thường, để Snap là 5 Visible: Lựa chọn cho phép hiển thị lưới trên bản vẽ nguyên lý. Thông thường để visible là 10 Vùng 5: Cho phép lựa chọn khoảng lưới của đường dây Vùng 6: Cho phép chuyển đổi font chữ trong bản thiết kế nguyên lý 2.2.3. Lấy linh kiện từ thư viện ra bản vẽ Ta thấy như trong sơ đồ nguyên lý trên, mạch dao động đa hài sử dụng: a. Lấy điện trở Bước 1: Trong panel Libraries, chọn thư viện Miscellaneous Devices.IntLib (vùng 1,) Bước 2: Đánh tên điện trở là *res ở vùng 2 để lọc ra chủng loại linh kiện là điện trở Bước 3: Nhấn giữ và kéo điện trở Res1 ra vùng thiết kế. - 97 - Trong quá trình kéo điện trở ra vùng thiết kế, nhấn phím TAB để vào cửa sổ điều chỉnh thông số của điện trở. Chỉnh thông số của điện trở 100K như sau: Vùng 1: Trường Comment cho là 100K Vùng 2: Bỏ chọn ở lựa chọn Visible để không cho hiển thị giá trị trong trường Comment trên bản vẽ nguyên lý (phần này chỉ cho hiển thị ở phần bản vẽ mạch in) - 98 - Vùng 3: Trường Value, đánh vào 100K, và tích vào dấu chọn Visible để hiển thị giá trị của điện trở trên bản vẽ nguyên lý. Vùng 4: Trường Footprint, cho phép lựa chọn kiểu chân của linh kiện trong bản vẽ PCB (hình dạng thực của linh kiện) . Trong ví dụ này, ta sử dụng kiểu chân mặc định của thư viện. Nhấn OK để hoàn thành bước điều chỉnh thông số cho điện trở vừa lấy ra. Các điện trở còn lại cũng có cùng thông số với điện trở vừa lấy ra, nên để giảm thiểu thời gian, ta tiến hành nhân bản (copy) các điện trở còn lại Để thực hiện nhân bản, ta làm theo một trong 3 cách sau: Cách 1: Chọn vào điện trở, sử dụng tổ hợp phím Ctrl C (Copy) và Crtl V (Paste) Nháy kép vào điện trở để thay đổi thông số tại trường Comment và Value - 99 - Cuối cùng, chúng ta được 6 điện trở như hình b. Lấy Transistor Bước 1: Trong panel Libraries, chọn thư viện Miscellaneous Devices.IntLib Bước 2: Đánh tên transitor là *NPN ở vùng 2 để lọc ra chủng loại linh kiện là transistor NPN Bước 3: Nhấn giữ và kéo transistor NPN ở vùng 3 ra vùng thiết kế. - 100 - Bước 4: Trong trạng thái đang kéo linh kiện, nhấn phím TAB để vào bảng thuộc tính của transistor. Ta cũng có thể vào bảng thuộc tính bằng cách nháy kép vào transistor Chỉnh các thông số như trong hình Vùng 1: Nhập tên C2383 vào trường Comment, bỏ chọn Visible Vùng 2: Nhấn vào nút Add để thêm thuộc tính cho Transitor Vùng 3: Đánh tên Value vào trường Name - 101 - Vùng 4: Đánh tên 2SC2383 vào trường Value, tích vào lựa chọn Visible Vùng 5: Nhấn OK để hoàn tất bước thêm thuộc tính. Bước 5: Điều chỉnh lại thứ tự chân của transitor Tìm datasheet của transistor 2SC2383 trên Internet Tải tài liệu kĩ thuật về máy tính, mở và tìm đến thông số về thứ tự chân của transistor 2SC2383 Theo như hình trên thì thứ tự chân của qkjm lần lượt là E – C – B Điều chỉnh thứ tự chân của linh kiện trong bản vẽ nguyên lý theo các bước trong dưới - 102 - Vùng 1: Bỏ lựa chọn khóa chân (Lock Pins) để có thể di chuyển, đổi chân, đặt lại tên chân linh kiện Vùng 2: Nhấn vào nút hiệu chỉnh chân. Vùng 3: Cho phép hiển thị số thứ tự chân Vùng 4: Nhấn OK để hoàn tất bước hiệu chỉnh Số thứ tự chân được hiển thị như sau: Như trên hình, ta thấy chân của C2383 theo thứ tự là C-B-E. Điều này không đúng như trong datasheet của linh kiện. Nháy kép vào chân linh kiện để vào cửa sổ điều chỉnh các thông số của chân: - 103 - Vùng 1: Tên của chân, như trong hình là chân Collector Vùng 2: Thứ tự của chân, như trong datasheet của transistor 2SC2383, chân Collector có số thứ tự là 2 Vùng 3: Loại chân. Trong bài này, chân transistor là loại chân thụ động (passive) Vùng 4: Chiều dài của chân trong bản vẽ nguyên lý. Trong bài này, ta để mặc định Ta hiệu chỉnh lại thứ tự các chân tiếp theo của Transistor theo các bước tương tự như trên. Kết quả đạt được sau khi hiệu chỉnh xong: - 104 - So sánh với Datasheet một lần nữa Nháy kép vào transistor 2SC2383 để mở bảng thuộc tính (Compornent Properties), chọn vào Lock Pins để khóa lại các chân linh kiện sau khi đã hiệu chỉnh xong Bước 5: Nhân bản thêm một Transistor 2SC2383 Cũng giống như cách nhân bản điện trở, ta làm theo một trong 3 cách sau: Sử dụng tổ hợp phím Ctrl C và Ctrl V Chọn vào linh kiện, nhấn giữ phím Shift và nhấn kéo chuột trái - 105 - Chọn vào linh kiện, sử dụng tổ hợp phím Ctrl R Transistor 2SC2383 sau khi lấy ra: c. Lấy tụ điện Bước 1: Trong panel Libraries, chọn thư viện Miscellaneous Devices.IntLib (vùng 1, Hình 1.26) Bước 2: Đánh tên tụ là *CAP ở vùng 2 để lọc ra chủng loại linh kiện là tụ phẳng Bước 3: Nhấn giữ và kéo tụ phẳng CAP ở vùng 3 ra vùng thiết kế. Bước 4: Điều chỉnh các thông số của tụ điện - 106 - Vùng 1: Tụ phẳng 100nF có kí hiệu trên thân linh kiện là 104, do vậy, vùng Comment ta sẽ điền vào đó là 104. Bỏ chọn ở mục Visible của phần comment này để không cho hiển thị trong bản vẽ nguyên lý Vùng 2: Giá trị thực của tụ là 100nF Vùng 3: Cho phép chọn lại kiểu chân của linh kiện trong mạch in. Ở bài này, ta để mặc định kiểu chân có sẵn của thư viện Nhấn OK để hoàn thành bước hiệu chỉnh thông số của tụ điện Bước 5: Nhân bản thêm một tụ điện phẳng Cũng giống như cách nhân bản điện trở, ta làm theo một trong 3 cách sau: Sử dụng tổ hợp phím Ctrl C và Ctrl V Chọn vào linh kiện, nhấn giữ phím Shift và nhấn kéo chuột trái Chọn vào linh kiện, sử dụng tổ hợp phím Ctrl R Tụ điện sau khi được lấy ra: d. Lấy Led đơn Bước 1: Trong panel Libraries, chọn thư viện Miscellaneous Devices.IntLib (vùng 1, Hình 1.29) - 107 - Bước 2: Đánh tên *LED vào vùng 2 để lọc ra chủng loại linh kiện là led đơn Bước 3: Nhấn giữ và kéo LED0 ở vùng 3 ra vùng thiết kế. Bước 4: Nháy kép vào Led đơn, bảng thuộc tính hiện ra, ta tiến hành điều chỉnh các thuộc tính của LED Vùng 1: Đánh “D5 blue” vào trường Comment. Điều này thể hiện rằng Led đơn có đường kính là φ5, màu xanh (Blue). Bỏ chọn ở phần lựa chọn Visible Vùng 2: Nhấn nút add để thêm thuộc tính Value cho led Vùng 3: Đánh vào trường Name là “Value” Vùng 4: Trường value, đánh vào:”Blink Led”, có nghĩa là Led nhấp nháy. - 108 - Vùng 5: Lựa chọn để hiển thị giá trị Blink led lên bản vẽ Bước 5: Nhân bản thêm một led đơn Cũng giống như cách nhân bản điện trở, ta làm theo một trong 3 cách sau: Sử dụng tổ hợp phím Ctrl C và Ctrl V Chọn vào linh kiện, nhấn giữ phím Shift và nhấn kéo chuột trái Chọn vào linh kiện, sử dụng tổ hợp phím Ctrl R Led sau khi được lấy ra: e. Lấy cọc đâu nguồn (Header) Bước 1: Trong panel Libraries, chọn thư viện Miscellaneous Connectors.IntLib Bước 2: Đánh tên *Header vào vùng 2 để lọc ra chủng loại linh kiện Header Bước 3: Nhấn giữ và kéo Header 2 ở vùng 3 ra vùng thiết kế. Bước 4: Nháy kép vào Header 2 vừa lấy ra, điều chỉnh các thuộc tính trong bảng thuộc tính của Header 2 - 109 - Vùng 1: Trường Comment: Đánh vào 5A Blue Header, có nghĩa là cọc đấu nguồn 5A có vặn dây, màu xanh. Bỏ lựa chọn Visible để không cho hiển thị comment trong bản vẽ nguyên lý Vùng 2: Nhấn vào nút Add để thêm thuộc tính cho Header 2 Vùng 3: Đánh vào trường Name là: Value Vùng 4: Đánh vào trường Value là: Power Supply, tức là nguồn cấp. Tích chọn visible để hiển thị giá trị trong bản vẽ nguyên lý Vùng 5: Nhấn OK hai lần để hoàn tất bước hiệu chỉnh Header 2 sau khi được lấy ra: Tất cả các linh kiện sau khi đã được lấy ra và điều chỉnh thông số trong bảng thuộc tính (Component Properties): - 110 - Bảng tổng kết các thông số của các linh kiện 2.2.4. Sắp xếp và đi dây cho mạch nguyên lý a. Các công cụ hỗ trợ * Công cụ phóng to, thu nhỏ (Zoom) Phóng to: thực hiện theo một trong các cách sau: Cách 1: Nhấn giữ phím Ctrl, đẩy núm cuộn chuột lên trên Cách 2: Nhấn giữ phím Ctrl, giữ chuột phải, đẩy chuột lên trên - 111 - Cách 3: Đưa trỏ chuột về vùng muốn phóng to, nhấn phím Page Up trên bàn phím. Thu nhỏ: thực hiện theo một trong các cách sau: Cách 1: Nhấn giữ phím Ctrl, đẩy núm cuộn chuột xuống dưới Cách 2: Nhấn giữ phím Ctrl, giữ chuột phải, đẩy chuột xuống dưới Cách 3: Đưa trỏ chuột về vùng muốn phóng to, nhấn phím Page Down trên bàn phím. *. Công cụ xem bản vẽ Xem toàn bộ bản vẽ: nhấn tổ hợp phím V D Xem vùng chứa toàn bộ các đối tượng: nhấn tổ hợp phím Z A hoặc V F * Công cụ cầm nắm, di chuyển bản vẽ Cầm bản vẽ: Nhấn giữ chuột phải và di chuột, kéo bản vẽ đến vùng mong muốn trên màn hình Di chuyển bản vẽ theo chiều ngang: Nhấn giữ phím Shift và cuộn chuột lên hoặc xuống để di chuyển bản vẽ sang trái hoặc phải Di chuyển bản vẽ theo chiều dọc: Cuộn chuột lên xuống để di chuyển bản vẽ lên trên hoặc xuống dưới * Công cụ di chuyển, xoay, lật đối tượng Di chuyển đối tượng: Nhấn giữ chuột trái vào đối tượng và di chuyển đối tượng ra vùng mong muốn trong bản vẽ Xoay đối tượng: Chọn chuột vào đối tượng và nhấn phím cách (Space Bar) để xoay đối tượng theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Nhấn giữ phím Shift và nhấn phím cách để xoay đối tượng theo chiều cùng chiều kim đồng hồ. Lật đối tượng: Lật theo chiều ngang (trục X): Nhấn giữ chuột trái vào đối tượng (trong trạng thái di chuyển đối tượng), nhấn phím X trên bàn phím Lật theo chiều dọc (trục Y): Nhấn giữ chuột trái vào đối tượng (trong trạng thái di chuyển đối tượng), nhấn phím Y trên bàn phím - 112 - 2.2.5. Sắp xếp linh kiện trong bản vẽ nguyên lý Sử dụng những công cụ sắp xếp linh kiện như trong hình dưới đây Một số lưu ý trong sắp xếp: Muốn lật transitor theo như trong hình 1.36, ta chọn vào transistor cần lật, và nhấn phím X trên bàn phím Số hiệu linh kiện, giá trị linh kiện cần sắp xếp thật gọn để tạo tính thẩm mĩ cho bản vẽ. 2.2.6. Đi dây (Wire) cho bản vẽ nguyên lý Bước 1: Chọn công cụ Place Wire theo một trong các cách sau: Cách 1: Trên thanh công cụ Wiring Toolbar, chọm công cụ Place Wire Cách 2: Nhấn tổ hợp phím P W Cách 3: Chọn Menu Place > Wire - 113 - Bước 2: Kết nối các linh kiện theo mẫu: - 114 - Bước 3: Kết nối đường nguồn +5V bằng Power Port Chọn công cụ VCC Power Port trong Wiring Toolbar Nhấn phím TAB để vào bảng điều chỉnh thuộc tính của VCC Power Port - 115 - Vùng 1: Dạng của Power Port. Ở đây ta để là hình tròn (Circle) Vùng 2: Trường Net của Power Port là: +5V Vùng 3: Tích chọn vào lựa chọn Show Net Name để hiển thị tên của Power Port (+5V) Power Port sẽ có dạng như sau: Ta đưa các Power Port này vào các đầu của điện trở và vào một chân của Header như hình - 116 - Bước 4: Kết nối đường 0V bằng Power Port GND Chọn công cụ GND Power Port trong thanh công cụ Wiring Toolbar Nhấn phím TAB để vào bảng điều chỉnh thuộc tính của GND Power Port Vùng 1: Chọn dạng của GND Power Port là: Power Ground Vùng 2: Để tên GND như mặc định - 117 - Vùng 3: Bỏ chọn tại lựa chọn Show Net Name của GND Power Port Đưa các GND Power Port vào các vị trí như hình 2.2.7. Đặt số hiệu tự động cho các linh kiện trong bản vẽ Bước 1: Vào menu Tools > Annotate Schematic ( Phím tắt là T A) - 118 - Bước 2: Điều chỉnh các thông số trong bảng thuộc tính đặt số hiệu tự động (Annotate) Vùng 1: Hướng đặt tên. Có 4 hướng như sau: - 119 - Vùng 2: Vùng thể hiện các số hiệu linh kiện trước khi đặt tự động Vùng 3: Vùng thể hiện các số hiệu linh kiện sau khi đặt tự động Vùng 4: Cập nhật số liệu cho vùng 3 Vùng 5: Thiết lập lại (Reset) tất cả các số hiệu của linh kiện về dấu ? Vùng 6: Đưa số hiệu của linh kiện trở về số hiệu của các bước trước đó. Vùng 7: Accept Changes (Create ECO) sẽ thực thi đặt số hiệu tự động Bước 3: Thực hiện các bước từ 1 đến 3 theo hình 1.52để thay đổi số hiệu linh kiện - 120 - Ở bài tập này, ta sẽ xắp xếp linh kiện theo chiều từ dưới lên trên, sau đó từ trái qua phải Bản vẽ sau khi đánh số hiệu tự động: - 121 - 2.2.8. Kiểm tra lỗi của bản vẽ nguyên lý Bước 1: Vào menu Project > Compile Project ..(phím tắt C C) Bước 2: Vào Workspace Panel System (hình 1.55), chọn panel Messages Bước 3. Kiểm tra các thông báo trong panel Messages Nếu không có thông báo: Bản nguyên lý không có lỗi về thiết kế Thông báo Warning: Bản vẽ có một số vấn đề, nhưng chưa thành lỗi. Nháy kép vào thông báo để tìm đến chỗ xảy ra vấn đề trong bản vẽ Ví dụ như trong hình - 122 - Máy báo là GND Power Port bị “thả nổi”, không kết nối vào linh kiện. Việc của ta là kết nối lại GND Power Port vào chân của Led D1 Thông báo Error: Thông báo có lỗi xảy ra trong bản vẽ. Và trong trường hợp này, máy sẽ không cho phép chuyển đổi từ bản vẽ nguyên lý sang bản vẽ mạch in tới khi nào lỗi được khắc phục. Ví dụ như trong hình máy báo lỗi là có 2 điện trở trùng số hiệu với nhau là R2 Để khắc phục lỗi trùng số hiệu này, chúng ta nhấn tổ hợp phím T N để đánh số hiệu tự động lại cho bản vẽ - 123 - Sau khi kiểm tra hết thông báo trong panel Messages, chúng ta đã hoàn thành bản vẽ nguyên lý, chuẩn bị cho cập nhật (Update) sang bản vẽ mạch in (PCB) 2.2.9. Tạo mới một bản vẽ PCB Bước 1: Từ Panel Project, nhấn chuột phải vào tên project Dao dong da hai.PrjPcb > Chọn Add new to Project > Chọn PCB - 124 - Bước 2: Trong Panel Project, nhấn chuột phải vào tên Pcb1.PcbDoc > Chọn Save > Đánh Dao dong da hai vào trường File name (vùng 3,). Chỉnh lại đường dẫn cho bản PCB được lưu cùng trong thư mục Dao dong da hai (vùng 4,) Chọn nút Save (vùng 5,) để lưu file PCB vào ổ cứng Bước 3: Nhấn chuột phải vào tên của Project, chọn Save Project để lưu lại thiết lập của Project - 125 - 2.2.10. Cập nhật (Update) từ bản vẽ nguyên lý sang bản vẽ mạch in Bước 1: Từ bản vẽ nguyên lý, chọn menu Design > Update PCB Document (phím tắt D U) Bước 2: Thực hiện các bước từ 1 đến 4 trong bảng thực thi hình - 126 - Vùng 1: Theo dõi sự cập nhật của linh kiện, đường dây và sẽ thông báo trên cột Check tại vùng 3 Vùng 2: Thực thi, thông báo trên cột Done tại vùng 3 Vùng 3: Các thông báo (lỗi, cảnh báo.) Vùng 4: Đóng bảng thực thi khi hoàn thành Bước 3: Trong môi trường thiết kế PCB, nhấn tổ hợp phím Z A để nhìn thấy toàn bộ linh kiện vừa được cập nhật 2.2.11. Sắp xếp linh kiện a. Một số quy tắc sắp xếp linh kiện - 127 - Các linh kiện nằm trong cùng một khối chức năng thì được sắp xếp gần nhau Đối với các mạch thông thường, sắp xếp các linh kiện càng gần nhau thì mạch càng gọn đẹp Đối với mạch đòi hỏi sự phối hợp trở kháng, dung kháng hoặc phải theo chuẩn nào đó (card mạng, card âm thanh ) thì sắp xếp theo yêu cầu kĩ thuật của mạch đó Các linh kiện có phát nhiệt (IC nguồn, các phần tử công suất) thì nên quay phần tản nhiệt ra mép mạch Chiều của các linh kiện phải được sắp xếp theo chiều ngang hoặc dọc so với mạch, không nên để chéo b. Các công cụ hỗ trợ trong môi trường vẽ PCB * Công cụ phóng to, thu nhỏ (Zoom)  Phóng to: thực hiện theo một trong các cách sau: Cách 1: Nhấn giữ phím Ctrl, đẩy núm cuộn chuột lên trên Cách 2: Nhấn giữ phím Ctrl, giữ chuột phải, đẩy chuột lên trên Cách 3: Đưa trỏ chuột về vùng muốn phóng to, nhấn phím Page Up trên bàn phím.  Thu nhỏ: thực hiện theo một trong các cách sau: Cách 1: Nhấn giữ phím Ctrl, đẩy núm cuộn chuột xuống dưới Cách 2: Nhấn giữ phím Ctrl, giữ chuột phải, đẩy chuột xuống dưới Cách 3: Đưa trỏ chuột về vùng muốn phóng to, nhấn phím Page Down trên bàn phím. *Công cụ xem bản vẽ  Xem toàn bộ bản vẽ: nhấn tổ hợp phím V D  Xem vùng chứa toàn bộ các đối tượng: nhấn tổ hợp phím Z A hoặc V F * Công cụ cầm nắm, di chuyển bản vẽ Cầm bản vẽ: Nhấn giữ chuột phải và di chuột, kéo bản vẽ đến vùng mong muốn trên màn hình Muốn cầm bản vẽ đến một vị trí xa hơn, nhấn tổ hợp Ctrl A trên bàn phím, - 128 - chọn chuột vào một linh kiện bất kì, nhần giữ chuột trái và kéo ra vị trí mong muốn Di chuyển bản vẽ theo chiều ngang: Nhấn giữ phím Shift và cuộn chuột lên hoặc xuống để di chuyển bản vẽ sang trái hoặc phải Di chuyển bản vẽ theo chiều dọc: Cuộn chuột lên xuống để di chuyển bản vẽ lên trên hoặc xuống dưới * Công cụ di chuyển, xoay, lật đối tượng Di chuyển đối tượng: Nhấn giữ chuột trái vào đối tượng và di chuyển đối tượng ra vùng mong muốn trong bản vẽ Xoay đối tượng: Chọn chuột vào đối tượng và nhấn phím cách (Space Bar) để xoay đối tượng theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Nhấn giữ phím Shift và nhấn phím cách để xoay đối tượng theo chiều cùng chiều kim đồng hồ. Lật đối tượng: Lật theo chiều ngang (trục X): Nhấn giữ chuột trái vào đối tượng (trong trạng thái di chuyển đối tượng), nhấn phím X trên bàn phím Lật theo chiều dọc (trục Y): Nhấn giữ chuột trái vào đối tượng (trong trạng thái di chuyển đối tượng), nhấn phím Y trên bàn phím Chuyển lớp cho đối tượng: Nhấn giữ chuột trái vào đối tượng > nhấn phím L trên bàn phím, đối tượng sẽ được chuyển qua lại giữa lớp trên (Top layer) và lớp dưới (Bottom Layer) Di chuyển con trỏ về tọa độ mong muốn: Nhấn tổ hợp phím J L và nhập tọa độ cần di chuyển con trỏ chuột tới - 129 - * Công cụ chuyển đổi nhanh đơn vị của bản vẽ PCB Đơn vị được sử dụng trong môi trường vẽ PCB là mini Inch (mil) và mini mét (mm). 100 mil = 2.54 mm Trong quá trình vẽ và thiết kế, chúng ta cần sử dụng qua lại giữa hai đơn vị trên Nhấn phím Q trên bàn phím để chuyển đổi nhanh giữa mil và mm Thanh trạng thái sẽ thông báo đơn vị đo nào đang được sử dụng * Công cụ thiết lập gốc tọa độ (đặt lại gốc) Để thuận tiện cho việc tính toán vị trí mạch, linh kiện, đối tượng một cách chính xác, Altium cung cấp công cụ thiết lập lại gốc tọa độ (Set Origin) Các bước thiết lập: Bước 1: Menu Edit > Origin > Set (phím tắt E O S) - 130 - Bước 2: Di chuột đến vị trí cần đặt gốc tọa độ mới Bước 3: Nhấn chuột trái để hoàn thành bước đặt *Công cụ sắp xếp linh kiện Altium Designer cung cấp cho chúng ta các công cụ để sắp xếp linh kiện tại thanh công cụ Utility - 131 - Ta cũng có thể lấy các công cụ này bằng cách nhấn phím A trên bàn phím, rồi chọn công cụ mong muốn 2.2.12. Sắp xếp linh kiện trong mạch dao động đa hài Bước 1: Thiết lập các thuộc tính của bản vẽ Nhấn phím D O trên bàn phím, bảng thuộc tính của bản vẽ hiện ra như trong hình - 132 - Vùng 1: Thiết lập đơn vị của bản vẽ là mm (metric) Vùng 2: Thiết lập bắt dính chuột vào lưới là 0.1 mm Vùng 3: Thiết lập bắt dính linh kiện vào lưới là 0.5 mm Vùng 4: Thiết lập bắt dính chuột vào đối tượng là 0.1 mm Vùng 5: Thiết lập hiển thị lưới. Kiểu lưới là đường kẻ (Lines), lưới 1 là 50mil, lưới 2 là 100 mil Bước 2: Chọn vào Zoom > nhấn phím Delete trên bàn phím để xóa Zoom bao quanh linh kiện (vùng màu nâu bao quanh toàn bộ linh kiện sau khi update từ nguyên lý sang PCB) Bước 3: Sang bên bản vẽ nguyên lý, kéo chọn những linh kiện cùng khối chức năng. Vào menu Tools > Select PCB Components (Phím tắt T S) - 133 - Lúc này, phần mềm sẽ tự chuyển sang bản vẽ PCB và cách linh kiện được chọn bên bản vẽ nguyên lý cũng sẽ được chọn các linh kiện bên PCB Bước 4: Chọn công cụ Arrange Components Inside Area trong thanh công cụ Utility - 134 - Nhấn giữ chuột trái, kéo chọn một vùng trong vùng làm việc (màu đen) để đưa những linh kiện được chọn vào vùng làm việc Bước 5: Thực hiện lại các bước từ 1 đến 4 để đưa toàn bộ linh kiện theo từng nhóm chức năng vào vùng làm việc (màu đen) Bước 6: Tiến hành sắp sếp các linh kiện trong cùng một khối chức năng Ghép các khối chức năng với nhau Điều chỉnh lại một số linh kiện cho phù hợp với không gian mạch - 135 - 2.2.13. Đặt luật chạy mạch (Rule) Luật (Rule) quy định toàn bộ các thông số như: Độ rộng đường mạch, Khoảng cách giữa các đường mạch Khoảng cách giữa các linh kiện Khoảng bẻ góc đường mạch Độ rộng, vị trí đặt lỗ Via Lớp chạy đường mạch Độ ưu tiên của đường mạch  Các vấn đề trong việc sắp xếp, đi dây đường mạch nằm ngoài khoảng quy định của luật tương ứng sẽ được máy báo lỗi Các chức năng, nhiệm vụ, và ý nghĩa của các luật sẽ được nói rõ trong phụ lục 03 – Luật trong thiết kế mạch in bằng Altium Designer - 136 - Các bước đặt luật cho mạch  Bước 1: Chọn menu Design > Rules (Phím tắt D R) để mở bảng các thông số luật Bước 2: Đặt luật về khoảng cách giữa các đường mạch Vào mục Design Rules > Electrical > Clearance > Clearance Đặt thông số khoảng cách nhỏ nhất giữa các đường mạch là : 0.6mm Nhấn Apply để hoàn thành - 137 - Bước 3: Đặt luật về độ rộng của đường mạch Vào mục Design Rules > Routing > Width > Width Đánh vào trường Name :Duong nguon Chọn bề rộng của đường nguồn Bề rộng nhỏ nhất (Min Width): 1 mm Bề rộng tham chiếu ( Preferrend Width): 1 mm Bề rộng lớn nhất (Max Width): 1 mm Nhấn vào nút Query Builder. Thiết lập các thông số - 138 - Nhấn chuột vào vùng 1, chọn Belong To Net Nhấn chuột vào vùng 2, chọn +5V Nhấn chuột vào vùng 3, chọn Belong To Net Nhấn chuột vào vùng 4, chọn GND Nhấn chuột vào vùng 5, chọn điều kiện OR Các thiết lập sẽ được xem trước ở vùng 6 Nhấn OK để hoàn thành Kiểm tra lại bảng thông số cuối cùng của đường nguồn Nhấn chuột phải vào mục Width, chọn New Rule để thêm luật cho các đường mạch khác Chọn các thông số cho các đường mạch còn lại (không phải đường nguồn) - 139 - Trường Name (vùng 2): Tin hieu Chữ Width mới được tạo ở vùng 1sẽ trở thành Tin hieu Vùng 3 Chọn Min: 0.5 mm, Pref: 0.8 mm, Max: 1 mm Nhấn Apply để hoàn thành Bước 4: Thiết lập cấu trúc chạy đường mạch (có tác dụng trong đi mạch tự động - Auto route) Chọn Routing Topology > Routing ToPology Trong trường Topology, chọn Shortest (ngắn nhất) Nhấn Apply để hoàn thành - 140 - Bước 5: Thiết lập quyền ưu tiên chạy đường mạch Vào mục Routing Priority > Routing Priority Đánh vào trường Name : Uu tien nguon Trường Routing Priority chọn 1 Nhấn vào nút Query Builder Thiết lập các thông số - 141 - + Nhấn chuột vào vùng 1, chọn Belong To Net Nhấn chuột vào vùng 2, chọn +5V Nhấn chuột vào vùng 3, chọn Belong To Net Nhấn chuột vào vùng 4, chọn GND Nhấn chuột vào vùng 5, chọn điều kiện OR Các thiết lập sẽ được xem trước ở vùng 6 Nhấn OK để hoàn thành Kiểm tra lại bảng thông số cuối cùng về chế độ ưu tiên của đường nguồn Nhấn chuột phải vào mục Routing Priority, chọn New Rule để thêm luật cho các đường mạch khác Chọn các thông số cho các đường mạch còn lại (không phải đường nguồn) - 142 - Trường Name (vùng 2): uu tien tin hieu Chữ Routing Priority mới được tạo ở vùng 1sẽ trở thành uu tien tin hieu Vùng 3 Chọn Routing Priority: 2 Nhấn Apply để hoàn thành. Bước 6: Thiết lập lớp chạy đường mạch Vào mục Routing Layer > Routing Layer Trong trường Enabled Layer, tích chọn Bottom Layer, bỏ chọn Top Layer trong cột Allow Routing Như vậy là trong bài này, ta chỉ cho đường mạch chạy ở lớp dưới (Bottom Layer) Nhấn Apply để hoàn thành - 143 - Bước 7: Thiết lập kích thước lỗ Via Vào mục Routing Via Style > Routingvias Trong trường Via Diameter (đường kính Via) : Min = Max = Pref = 1.5 mm Trong trường Via Hole Size (kích thước lỗ Via) : Min = Max = Pref = 0.8 mm Nhấn Apply để hoàn thành Bước 8: Thiết lập độ rộng của đường kết nối giữa lớp phủ đồng đến chân linh kiện có cùng Net Vào mục Design Rules > Plane > Polygon Connect Style > Polygon Connect (vùng 1, hình 1.99) Vùng 2: Kiểu kết nối: Relief Connect Vùng 3: Số mối nối: 4 Vùng 4: Góc nối: 90 độ Vùng 5: Bề rộng : 0.5 mm Nhấn Apply để hoàn thành - 144 - Bước 9: Thiết lập các điều kiện về quá trình sản xuất Vào mục Design Rules > manufacturing Tích chọn vào NetAntennae ở cột Enabled, còn tất cả những luật khác đều bỏ chọn Nhấn Apply để hoàn thành - 145 - Bước 10: Thiết lập về khoảng cách sắp xếp linh kiện Vào mục Design Rules > Placement > Component Clearance > ComponentClearance (vùng 1, hình 1.101) Vùng 2: Chọn Specified Vùng 3: Khoảng cách nhỏ nhất theo chiều ngang: 0.2 mm Vùng 4: Khoảng cách nhỏ nhất theo chiều dọc: 0.2 mm Nhấn Apply để hoàn thành Bước 11: Kiểm tra lại bảng tổng hợp luật - 146 - Bước 12: Nhấn OK để hoàn thành bước đặt luật 2.2.14. Đi đường mạch a. Đi đường mạch tự động Bước 1: Chọn menu Auto Route > All(Phím tắt Alt A A) Bước 2: Kiểm tra, chỉnh sửa và chạy mạch - 147 - Vùng 1: Thông báo có xung đột gì về luật hay không. Nếu màu xanh thì luật được đặt là đúng, không có xung đột gì Vùng 2: Điều chỉnh hướng đi đường mạch Vùng 3: Sửa lại luật nếu có thông báo xung đột từ vùng 1 Vùng 4: Các chế độ chạy tự động mặc định Vùng 5: Tiến hành chạy tự động nếu tất cả các điều kiện đều thỏa mãn Bước 3: Chờ mạch chạy hoàn thiện, theo dõi thông báo trên panel Messages - 148 - Routing finished : Đã đi dây xong 0 Contentions: Số đoạn có đường đè lên nhau (chập mạch) : 0 Failed to complete 0 connections: Số đường không được đi mạch (đứt mạch): 0 Bước 4: Chọn chuột vào đường mạch, chỉnh lại đường mạch cho đẹp 2.2.15. Đi đường mạch thủ công Bước 1: Chọn lớp Bottom Layer Cách 1: Chọn vào thẻ Bottom Layer trong thanh công cụ Manage Layer Sets - 149 - Cách 2: Nhấn tổ hợp phím Ctrl Shift và cuộn chuột Cách 3: Nhấn phím dấu sao (*) bên bàn phím số Bước 2: Làm tối đi các lớp không cần thiết, tránh rối mắt trong quá trình đi đường mạch Nhấn vào biều tượng DXP > Preferences (phím tắt T P) Vào PCB Editor > Board Insight Display Tích chọn vào 3 lựa chọn như vùng 3 Nhấn OK để hoàn thành Trong môi trường vẽ mạch in (PCB), ta nhấn Shift S để làm tối các lớp không cần thiết. Có thể nhấn Shift S nhiều lần để làm tối như mong muốn. Có 4 mức tối: Mức 1: Không tối Mức 2: Tối xám Mức 3: Tối đen Mức 4: Tối hoàn toàn - 150 - Bước 3: Gọi chức năng đi đường mạch thủ công Cách 1: Vào menu Place > Interactive Routing (phím tắt P T) Cách 2: Chọn vào biểu tượng Interactively Route Connections trên thanh công cụ Writing Bước 4: Đưa chuột vào chân linh kiện và bắt đầu đi đường mạch theo các đường nối có sẵn (đường có màu trắng, mảnh) - 151 - Mạch sau khi đi mạch thủ công: - 152 - 2.3. Thiết kế mạch khuếch đại âm tần 2.3.1. Sơ đồ nguyên lý 2.3.2. Tác dụng của các linh kiện trong mạch: - Tụ C1 : Dẫn tín hiệu vào bộ khuếch đại. - C6 : Tụ lọc nguồn chính, giá trị của C6 phụ thuộc vào dòng tải, nói cách khác phụ thuộc vào công suất hoạt động của mạch. Mạch có công suất càng lớn, ăn dòng càng lớn thì C6 phải có giá trị càng cao. Nếu không, sẽ gây hiện tượng “đập mạch” có nghĩa là điện áp trên C6 bị nhấp nhô và loa sẽ phát sinh tiếng ù gọi là ù xoay chiều. Nếu điện áp nuôi mạch được cấp bởi biến áp 50Hz sẽ nghe tiếng ù (như tiếng còi cỡ nhỏ), nếu cấp bằng biến áp xung tần số cao sẽ nghe tiếng rít. - R5 - C3 : Hợp thành mạch lọc RC ổn định nguồn cấp và chống tự kích cho tầng khuếch đại 2, 1. Tuy nhiên nếu mắc ở đây thì tác dụng của R5 - C3 không cao. Muốn nâng cao tác dụng của nó thì ta cần phải mắc mắt lọc này về phía cực (+) của tụ điện C6. - R3 - C2 : Mạch lọc RC ổn định nguồn, chống tự kích cho khuếch đại 1 (khuếch đại cửa vào). - R1 - R2 : Định thiên, phân áp để ổn định phân cực tĩnh cho Q1, để Q1 ko gây méo tuyến tính khi khuếch đại thì R1 phải được chỉnh để Q1 làm việc ở chế độ A (tương ứng Ube Q1 ~ 0.8V đối với BJT gốc Silic). Đồng thời R2 phải được chọn có giá trị bằng - 153 - trở kháng ra của mạch đằng trước. Nếu tín hiệu vào là micro thì R2 có giá trị chính bằng trở kháng của micro. Và trong mạch ở đây nhóm dùng tín hiệu micro cho vào thực hiện khuếch đại. - R4 : Tải Q1, định thiên cho Q2. Trong mạch này Q1 và Q2 được ghép trực tiếp để tăng hệ số khuếch đại dòng điện trước khi công suất (Q2 đóng vai trò tiền k/đ công suất). Mặt khác cũng để giảm méo biên độ và méo tần số khi tần số, biên độ của tín hiệu vào thay đổi. - R7-C4 : Hợp thành mạch hồi tiếp âm dòng điện có tác dụng ổn định hệ số khuếch đại dòng điện cho Q1, giảm nhỏ hiện tượng méo biên độ. Khi điều chỉnh giá trị của C4 sẽ thay đổi hệ số khuếch đại của Q1, nói cách khác điều chỉnh C4 sẽ làm mạch kêu to, kêu nhỏ. - Q1: Khuếch đại tín hiệu vào, được mắc theo kiểu E chung. - Q2 : Đóng vai trò khuếch đại tiền công suất được mắc kiểu C chung. Tín hiệu ra ở chân E cấp cho 2 BJT công suất. Ở đây, thực chất ko có tín hiệu xoay chiều nào hết, chỉ có điện áp một chiều thay đổi (lên xuống) quanh mức tĩnh ban đầu. Tín hiệu ra ở chân E của transistor Q2 được dùng kích thích (thông qua thay đổi điện áp) cho Q3, Q4. - Q3, Q3 : Cặp BJT công suất được mắc theo kiểu “đẩy kéo nối tiếp“. Hai BJT này thay nhau đóng/mở ở từng nửa chu kỳ của tín hiệu đặt vào. Lưu ý là Q3 dùng PNP, Q4 dùng NPN nhưng phải có thông số tương đương nhau. Kiểu mắc Q2, Q3, Q4 như trên gọi là “đẩy kéo nối tiếp tự đảo pha” - R9, R10 : Điện trở cầu chì, bảo vệ Q3, Q4 khỏi bị chết khi có 1 trong 2 BJT bị chập. - D1, D2 : Ổn định nhiệt, điện áp, bảo vệ tránh cho Q3, Q4 bị nóng. - PR1 : Điều chỉnh phân cực Q4, thông qua đó chỉnh cân bằng cho “điện áp trung điểm” - 154 - 2.3.3. Sơ đồ mạch in 2.4. Thiết kế mạch đếm 2.4.1.Giới thiệu về mạch đếm thuận nghịch a. Tìm hiểu về khái niệm . - Chúng ta hiểu một cách rất đơn giản ,ban đầu nó là một mạch đếm ,đếm nghĩa là sao ? đơn giản là nó biết đếm như chúng ta,ví dụ đếm từ 1 đến 10 ,hay như một cái đồng hồ đếm giây khi chúng ta chạy hay tập nín thở chẳng hạn . - Thế còn “thuận nghịch” đơn giản chỉ là khả năng của nó ,tức là nó có thể đếm xuôi hoặc ngược . ví dụ đếm từ 1 đến 100 hoặc đếm từ 100 về 1 . b. Mục tiêu thiết kế: - Với mạch này ,không sử dụng vi điều khiển vì dùng vi điều khiển chúng ta chỉ cần viết một đoạn code là đơn giản .vấn đề là chúng ta không sử dụng vi điều khiển mà tạo được một mạch đếm tiện lợi và hoạt động tốt . - Sử dụng những linh kiện đơn giản ,dễ tìm kiếm và thịnh hành trên thị trường cũng những tiện cho việc nghiên cứu phân tích mạch . - 155 - - Mạch thiết kế tối ưu đơn giản để các bạn sinh viên đều có thể làm được ,khi thiết kế xong thì đảm bảo tính ổn định chạy bền bỉ lâu dài . c. Ứng dụng thực tế : Mạch đếm thuận nghịch ứng dụng rất tốt trong thực tế ,Đơn giản nhất như là việc các bạn làm một đồng hồ bấm giờ , Hay ví dụ đếm sản phẩm ,ví dụ chúng ta biết được chu kỳ của sản phẩm được đưa vào thì chúng ta có thể xây dựng một mạch đếm thuận nghịch để ứng dụng cho công việc này .Khả năng ứng dụng còn tuỳ thuộc sự sáng tạo và khả năng thiết kế cũng như ý tưởng độc đáo của các bạn sinh viên . 2.4.2. Mạch đếm thuận nghịch a. Linh kiện trong mạch : - IC NE 5555. Dùng tạo dao động . -Điện trở 10k,100 Ω. -Tụ điện (0.1 u. tụ thường) ,(100u .phân cực ) -LED , Vônkế (ko nhất thiết , sử dụng một cái dạng đồng hồ nhỏ chuyên dùng để đo vonkế). -Biến trở 10k -Button, SEG 7Vạch , - Ic 4510:4511. - Switch (Chuyển mạch 2 cổng , SW.) b. Sơ đồ nguyên lý - 156 - Mạch nguyên lý được vẽ trên Protues nên khi thiết kế mạch cần cấp nguồn vào các IC do nhiều IC trong Protues đã mặc định cấp nguồn nên khi thiết kế mạch cần chú ý điều này nhưng khi sang PCB trong Protues lại đầy đủ. c. Phân tích mạch - Để tiện cho quá trình nghiên cứu chúng ta sẽ phân tích theo từng khối một . - Khối tạo xung vuông – IC 555 . - IC 555 là một Ic tạo xung rất đa năng. Tạo xung vuông rất đơn giản. + Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung. + Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc. + Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V) . + Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC. + Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định. + Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác - 157 - và cũng được dùng như 1 chân chốt. + Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động . + Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. Không có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V -->18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555) • Tần số được tính như sau : f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2)) C2 là tụ nối với chân số 5. R2 là chân giữa chân 7 và chân R1 là biến trở . - Vậy đến đây chúng ta hiểu là tại chân số 3 của NE 555 là tạo ra một xung dạng vuông . - Đèn Led đấu song song với chân số 3 của 555 nó sẽ nhấp nháy lên dùng để báo hiệu . - Vôn kế dùng để đo giá trị điến áp tại đầu ra của 5555 .(có thể không cần hoặc chỉ cần như một thao tác tức thời ). - Khối giải mã – IC 4511 - Đây là một IC giải mã , nó làm nhiệm vụ giải mã từ mã nhị phân logic (dạng 0,1) sang mã của led 7 vạch để xuất ra led 7 vạch .về cấu tạo nó là một tập hợp các mạch tổ hợp gồm cách linh kiện số logic như các cổng and , or ,..việc thiết kế một mạch như vậy không hẳn là quá khó ,chỉ cần xây dựng mạch tổ hợp lả chúng ta hoàn toàn có thể làm được ,nhưng điều đó khiến chúng ta mất thời gian ,không đảm bảo chất lượng sử dụng , =>dùng IC tích hợp cho tiện . - Chúng ta tìm hiểu sơ đồ chân của nó như sau : -Chú ý là loại này dùng cho seg 7 vạch loại cathot chung có nghĩa là tất cả cathot của led nốí chung với nhau và nối với đất ,như vậy dữ liệu đẩy vào led sẽ tích cực ở mức cao tức là mức 1 thì mới làm led sáng . - 4511 Có 16 chân . - Chân 16 luôn là chân nối với nguồn dương (5 v ), chân số 8 nối với đất . - 158 - - Chân 1,2,7,6 là chân đưa dữ liệu đầu vào ,chúng ta có thể chọn dữ liệu loại này là dữ liệu logic tức là dạng 1,0,1,0 - 7 chân đầu ra là chân 9 ,10,11,12,13,14,15.sẽ xuất ra dữ liệu của dạng 7 vạch . - Chân số 5 là chân dùng để điều khỉên tế bào nhớ ,chần này = 0 thì IC hoạt động bình thường , còn = 1 thì dữ nguyên trạng thái ở các đầu ra ,và dữ cho đến khi nó trở về chân này được chuyển về 0 thì đầu ra lại tiếp tục hoạt động .(nếu hiểu sâu sa thì chúng ta hiểu khi IC hoạt động thì dữ liệu tại đầu ra sẽ luân phiên nhau được nhớ trong tế bào 4 bít ,vậy khi chân số 5 này ở mức 0 giả sự gọi là đóng cửa thì IC hoạt động bình thường không vấn đề gì ,nhưng khi nó = 1 tức là mở cửa thì dữ liệu trong tế bào nhớ trào ra và đẩy liên tục vào cửa ra nên giữ tại đầu ra một mức dữ liệu cố định ). - Trong sơ đồ mạch chúng ta nối nó với đất . - Chân số 3 nếu =0 thì tất cả đầu ra sẽ là mức logic 1.(dùng kiểm tra led 7 đoạn ,bất chấp đầu vào là thế nào .) - Chân số 4 thì có tác dụng ngược lại chân số 3. - Khối xử lý IC 4510 4 Chân đầu ra là 4 chân 2,6,11,14 - Chân 16 nối với dương nguồn ,chân số 8 nối với âm nguồn . - Chân số 1 với chân số 9 nối đất để tích cực mức 0 để Ic mới hoạt động . - Chân số 15 là chân đầu vào để chúng ta đưa xung vào . Chân số 5 là chân Cary in , chân này=0 thì Ic hoạt động , còn khi để hở ,thì nó sẽ giữ nguyên trạng thái của dữ liệu đầu ra . - 159 - - Chân 3,4,12,13 là dùng cho ứng dụng khác , trong phần này chúng ta chưa cần nói đến . - Chân số 10 là chân dùng để đảo trạng thái đầu ra khi nó luân phiên tích cực mức thấp và mức cao c. Sơ đồ mạch in - 160 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mạch điện tử trong công nghiệp Nguyễn Tấn Phước - NXB Tổng hợp TP. HCM, 2003 [2] Kĩ thuật điện tử 1 Lê Xuân Thế, Nguyễn Kim Giao - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 [3] Giáo trình kĩ thuật mạch điện tử Đặng văn Chuyết - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003. [4] Điện tử công suất Nguyễn Bính - NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội, 1996. [5] Kĩ thuật điện tử Đỗ Xuân Thụ - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2005. [6] Phân tích mạch tranzito Đỗ Thanh Hải, Nguyễn Xuân Mai - NXB Thống kê, Hà Nội, 2002.