Giải tích mạch trên máy tính – Trương Ngọc Anh – ĐHSPKT Trang 1
GIẢI TÍCH MẠCH
TRÊN MÁY TÍNH
GV: Trương Ngọc Anh
anhtnspkt@gmail.com
* NỘI DUNG:
-
Giải tích mạch
: Tính toán thông số, phân tích nguyên lý
các mạch điện tử trong môn học liên quan
(Mạch điện 1,2; Điện tử
cơ bản 1,2; Kỹ thuật số; Vi xử lý 1…) Mạch Tương tự, mạch số,
Mạch Số + điều khiển bằng chương trình (Vi điều khiển).
- Trên máy tính:
Sử dụng các phần mềm có sẵn để tính toán
và phân tích mạch hỗ trợ cho việc thiết kế.
Phần mềm:
1. ORCAD – PSPICE (9.2) – Tương tự, số
2. PROTEUS – ISIS (7.4 SP3) hoặc (7.6 SP4) –
Tương tự, Số, Vi điều khiển
* MỤC ĐÍCH:
VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ (Vẽ từ sơ đồ nguyên lý có sẵn
do ta thiết kế sơ bộ).
PHÂN TÍCH MẠCH Quan sát được kết quả Hiệu
chỉnh thiết kế theo yêu cầu.
* THI:
- Thi viết Trình bày các thao tác thực hiện trên máy, nhập
các thông số cần thiết để phân tích, các loại linh kiện, công cụ
thường sử dụng trong phân tích mạch.
- Thi trên máy tính: Vẽ chi tiết và đầy đủ thông tin theo
mạch nguyên lý cho sẵn và phân tích mạch theo yêu cầu.
- Thời gian: 60ph
- Không được sử dụng tài liệu.
Giải tích mạch trên máy tính – Trương Ngọc Anh – ĐHSPKT Trang 2
PHẦN 1: ORCAD – PSPICE
SPICE là 1 mạch mô phỏng tương tự hoặc hỗn hợp giữa tương tự và số
(Analog or Mixed A/D), được dùng để kiểm tra việc thiết kế mạch & dự đoán nguyên
lý hoạt động của mạch. Đó là 1 phần đặc biệt quan trọng trong mạch tích hợp (IC).
Ông Berkeley là người đã nghiên cứu ra SPICE đầu tiên tại phòng thí nghiệm trường
đại học của California. Vì vậy mà nó có tên là Simulation Program for Integrated
Circuits Emphasis.
SPICE có thể thực hiện những mạch phân tích khác nhau, đây là những mạch
quan trọng nhất:
Phân tích mạch DC không tuyến tính: phân tích đường cong dịch chuyển
DC.
Phân tích chuỗi Fourier & điện áp phi tuyến: tính toán điện áp & dòng
điện theo thời gian. Khi 1 tín hiệu rộng được sử dụng, phân tích chuỗi
Fourier sẽ cho biết dãy quang phổ của tần số.
Phân tích đường tuyến tính AC: phân tích ngõ ra theo chức năng của
tần số (biên tần, pha tần…). Thiết lập biểu đồ bode.
Phân tích nhiễu.
Phân tích độ nhạy.
Phân tích biến dạng.
Phân tích Fourier: tính toán và vẽ biểu đồ phổ của tần số.
Phân tích Monte Carlo.
Thêm vào đó PSpice có những thư viện tương tự và số của những linh kiện
tiêu chuẩn (như là NAND, NOR, flip-flops, MUXes, FPGA, PLDs, và còn nhiều linh kiện
số khác nữa). Đây là 1 công cụ hữu ích cho việc mở rộng ứng dụng số & tương tự.
Tất cả sự phân tích này có thể được thực hiện ở những nhiệt độ khác nhau.
Nhiệt độ mặc định 27oC.
Mạch điện có thể bao gồm những linh kiện sau :
Nguồn dòng và nguồn áp độc lập & phụ thuộc
Điện trở
Tụ điện
Cuộn cảm
Cuộn cảm ứng tương hỗ (hỗ cảm)
Đường truyền tín hiệu
Khuếch đại thuật toán
Công tắc
Diode
Transistor lưỡng cực
Transistor MOS
JFET
MOSFET
Cổng số
Và những linh kiện khác
Giải tích mạch trên máy tính – Trương Ngọc Anh – ĐHSPKT Trang 3
BÀI 1:
VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
CÓ HỖ TRỢ PHÂN TÍCH (PSPICE)
1. VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:
- Yêu cầu: Vẽ mạch điện sau và tính toán các giá trị dòng đi qua các nhánh
và điện áp tại các nút.
R8
3.5K
R4
330
R5
100
R1
1k
R6
680
R2
2K
R7
5K
V1
12Vdc
R3
220
Hình 1.1: Mạch điện trong thực tế.
* Trình tự các thao tác:
Bước 1: Tạo file sơ đồ nguyên lý có hỗ trợ phân tích (PSPICE).
1. File New Project
Hình 1.2
Giải tích mạch trên máy tính – Trương Ngọc Anh – ĐHSPKT Trang 4
2. Nhập tên file (<255 ký tự), chọn chế độ có hỗ trợ phân tích (Analog or
Mixed A/D), nhập đường dẫn nơi lưu file.
Hình 1.3
3. Chọn Create a blank project (Tạo một dự án thiết kế mới hoàn toàn)
OK.
Hình 1.4
Bước 2: Lấy linh kiện – có hỗ trợ phân tích (chọn các thư viện trong thư mục
PSPICE).
*
Một số thư viện cơ bản:
(Ví dụ trong mạch điện trở có 2 linh kiện: điện
trở và nguồn điện một chiều)
(1) ANALOG: R, C, L …
(2) SOURCE: (NGUỒN TÍN HIỆU)
a. VDC: Nguồn 1 chiều.
b. VSIN: Nguồn tín hiệu sin.
Giải tích mạch trên máy tính – Trương Ngọc Anh – ĐHSPKT Trang 5
c. VAC: Nguồn xoay chiều.
* Qui trình:
1. Chọn Menu Place Part …
Hoặc Phím tắt: “P” hay “Shift + P”
Hoặc Biểu tượng (shortcut):
Hình 1.5
2. Chọn Add Library… (thêm thư viện) Chọn thư viện Anlalog Nhập R
vào mục Part để chọn linh kiện.
Hình 1.6