Giáo trình Thiết kế mạch điện tử (Nghề: Điện tử dân dụng - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2019)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:132

Thêm vào BST

Báo xấu

11
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Thiết kế mạch điện tử (Nghề: Điện tử dân dụng - Trung cấp) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Phần mềm vẽ mạch điện tử Orcad và các phần mềm khác; Thiết kế mạch nguyên lý Capture; Thiết kế mạch in Layout; Gia công mạch in. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Thiết kế mạch điện tử (Nghề: Điện tử dân dụng - Trung cấp) - Trường Cao đẳng Cơ giới (2019)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ NGHỀ: ĐIỆN TỬ DÂN DỤNG TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ-CĐCG ngày … tháng.... năm…… của Trường cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, năm 2019 (Lưu hành nội bộ) 16
2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI GIỚI THIỆU Thiết kế mạch điện tử là một lĩnh vực hết sức quan trọng trong ngành điện tử dân dụng, nơi kết hợp sự sáng tạo và kiến thức chuyên môn để tạo ra những bản vẽ mạch vô cùng đa dạng và tiên tiến. Những chuyên gia thiết kế mạch điện tử đóng vai trò trung tâm trong việc phát triển các thiết bị điện tử thông minh, từ các sản phẩm gia dụng thông thường đến các hệ thống tự động cao cấp. Trong ngành công nghiệp hiện đại, việc sử dụng mạch điện tử ngày càng trở nên phổ biến và không thể thiếu. Các thiết bị điện tử ngày nay đòi hỏi sự nhỏ gọn, tiết kiệm năng lượng, tích hợp nhiều chức năng và đáng tin cậy. Chính vì vậy, người thiết kế mạch điện tử phải đảm bảo rằng mỗi linh kiện và đường dẫn trên mạch được tối ưu hóa sao cho hoạt động hiệu quả và ổn định nhất. Ở Việt Nam cho đến nay đã có khá nhiều giáo trình, tài liệu tham khảo, sách hướng dẫn bài tập về Thiết kế mạch điện tử đã được biên soạn và biên dịch của nhiều tác giả, của các chuyên gia đầu ngành về điện tử công suất. Tuy nhiên nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng trong quá trình đào tạo của nhà trường phải bám sát chương trình khung vì vậy giáo trình Thiết kế mạch điện tử được biên soạn bởi sự tham gia của các giảng viên của trường Cao đẳng Cơ giới dựa trên cơ sở chương trình khung đào tạo đã được ban hành, trường Cao đẳng Cơ giới với các giáo viên có nhiều kinh nghiệm cùng nhau tham khảo các nguồn tài liệu khác nhau để thực hiện biên soạn giáo trình Thiết kế mạch điện tử phục vụ cho công tác giảng dạy. Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun MĐ 16 của chương trình đào tạo nghề Điện tử dân dụng ở cấp trình độ trung cấp nghề và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo, sau khi học tập xong mô đun này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp các môn học, mô đun khác của nghề. Quảng Ngãi, ngày 15 tháng 12 năm 2019 Tham gia biên soạn 1. Cao Thị Thanh Bình Chủ biên 2. ………….............. 3. ……….............…. 3
4 MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG 1 Tuyên bố bản quyền 2 Lời giới thiệu 3 Mô đun : Thiết ké mạch điện tử 4 Bài 1: Giới thiệu phần mềm vẽ mạch điện tử Orcad 14 và các phần mềm vẽ mạch điện tử khác Mụ 1. c tiêu của bài: 14 2. Nội dung bài: 14 2.1. Giới thiệu các phần mềm vẽ mạch điện tử thông dụng 14 2.1.1 Phần mềm vẽ mạch điện tử Circuit Maker. 15 2.1.1.1 Giới thiệu 16 2.1.1.2 Chức năng 17 2.1.1.3 Ứng dụng 18 2.1.2 Phần mềm vẽ mạch điện tử Workbench. 18 2.1.2.1 Giới thiệu 19 2.1.2.2 Chức năng 19 2.1.2.3 Ứng dụng 20 2.1.3. Phần mềm vẽ mạch điện tử Eagle. 21 2.1.3.1 Giới thiệu 21 2.1.3.2 Chức năng 22 2.1.3.3 Ứng dụng 23 2.2.2Giới thiệu phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD 24 2.2.1 Giới thiệu 24 2.2.2 Chức năng 24 2.2.3 Ứng dụng 24 2.3Giới thiệu các phiên bản của phần mềm vẽ mạch điện tử 24 2.3.1. Các yêu cầu tối thiểu của hệ thống máy tính 24 2.3.2Yêu cầu về hệ điều hành và không gian trống của ổ đĩa. 25 2.3.3Yêu cầu về chuẩn card màn hình. 25 2. 4Các bước cài đặt phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD 26 2.4.1 Chạy tập tin Setup. 26 2.4.2 Nhập mã sản phẩm và mã tác giả. 27 2.4.3 Chạy Setup sao chép các tập tin cần cài đặt. 27 2.4.4 Chạy Setup sao chép các tập tin Acrobat, Readme. 27 2.5 Thực hành cài đặt phần mềm vẽ mạch điện tử OrCAD 9.2 4
trên máy tính 28 2.5.1 Chạy tập tin Setup. 28 2.5.2 Nhập mã sản phẩm và mã tác giả. 28 2.5.3 Chạy Setup sao chép các tập tin cần cài đặt. 28 2.5.4 Chạy Setup sao chép các tập tin Acrobat, Readme. 28 2.6 Cài đặt các phần mềm bổ trợ khác cho Orcad 28 Bài 2: Thiết kế mạch nguyên lý Capture 29 Mụ 1. c tiêu của bài: 29 2. Nội dung bài: 29 2.1 Các bước của qui trình vẽ mạch điện nguyên lý 30 2.1.1 Tạo bản vẽ sơ đồ mạch điện nguyên lý mới. 31 2.1.2 Tìm hiểu các giao diện của Capture. 31 2.1.3 Cách thực hiện các tiêu hình trên các thanh công cụ. 32 2.2 Chọn và đặt linh kiện lên bản vẽ. 33 2.2.1 Sắp xếp lại các linh kiện trên bản vẽ mạch điện nguyên lý. 34 2.2.2 Nối mạch điện và vẽ đường dây Bus( nếu có). 36 2.2.3 Gán tên đối chiếu và giá trị cho linh kiện. 37 2.2.4 Tạo khối tiêu đề cho trang thiết kế. 38 2.2.5 Lưu trữ sơ đồ mạch điện. 40 2.3 Thực hành vẽ mạch nguyên lý của mạch điều chỉnh và ổn định tốc độ động cơ. 41 2.3.1 Tạo bản vẽ sơ đồ mạch điện nguyên lý mới. 42 2.3.2 Chọn và đặt các linh kiện diode, điện trở, biến trở, tụ điện, SCR, động cơ lên bản vẽ mạch điện nguyên lý điều khiển và ổn định tốc độ động cơ. 43 2.3.3 Sắp xếp lại các linh kiện trên bản vẽ mạch điện nguyên lý điều khiển và ổn định tốc độ động cơ. 45 2.3.4 Nối mạch điện. 46 2.3.5 Gán tên đối chiếu và giá trị cho linh kiện. 48 2.3.6 Tạo khối tiêu đề cho trang thiết kế. 49 2.3. Lưu trữ sơ đồ mạch điện. 51 2.4 Bài tập ứng dụng 51 2. 5. Các bước tạo linh kiện mới. 52 2.5.1 Xác định loại linh kiện cần tạo mới. 52 2.5.2 Vẽ hình dạng linh kiện. 56 2.5.3 Đặt các chân vào linh kiện. 57 2.5.4 Thêm hình ảnh, ký tự và các ký hiệu IEEE vào linh kiện. 57 5
6 2.6 Sửa đổi các linh kiện cũ. 57 2.6.1 Sửa đổi linh kiện trong thư viện. 58 2.6.2 Sửa đổi linh kiện trong trang sơ đồ mạch. 58 2.6.3 Sửa đổi các linh kiện trong tổ hợp mạch. 59 2.3. Thực hành tạo mới linh kiện IC. 59 2.3.1 Xác định loại linh kiện cần tạo mới. 59 2.3.2 Vẽ hình dạng của linh kiện. 60 2.3.3 Đặt các chân vào linh kiện. 60 2.7. Các bước tạo tập tin Netlist. 60 2.7.1Cập nhật các thuộc tính của linh kiện trong trang sơ đồ mạch điện. 60 2.7.2Xác định và sửa các lỗi của trang sơ đồ mạch điện bằng công cụ DRC. 60 2.7.3Tạo tập tin Netlist. 60 2.8 Kiểm tra. 60 Bài 3: Thiết kế mạch in Layout 61 Mụ 1. c tiêu của bài: 61 2. Nội dung bài: 61 2.1. Chuẩn bị bản thiết kế Capture để dùng với Layout 62 2.1.1 Vẽ mạch điện nguyên lý dùng cho vẽ mạch in. 62 2.1.2 Tìm hiểu các giao diện của Layout. 62 2.1.3 Cách thực hiện các tiêu hình trên các thanh công cụ. 64 2.1.4 Kiểm tra mạch điện với đặc tính DRC. 64 2.1.5 Tạo tập tin Netlist có phần mở rộng .MNL dùng cho Layout. 65 2. 2Các bước vẽ mạch in trong môi trường Layout. 66 2.2.1 Tạo tập tin bảng mạch in mới. 67 2.2.2 Tạo chân kết nối mạch in của linh kiện trong môi trường Layout. 68 2.2.3 Kiểm tra lỗi mạch với đặc tính DRC. 70 2.2.4 Sắp xếp lại các linh kiện trên bảng vẽ. 71 2.2.5 Định khung mạch in. 73 2.2.6 Định số lớp mạch in. 74 2.3. Chạy chương trình vẽ mạch in tự động. 76 2.3.1 Tạo lỗ bắt vít trên mạch in. 80 2.3.2 Đặt tên cho bản mạch in. 80 2.3.3 Lưu trữ tập tin. 81 2.3.4 Đối chiếu chéo giữa mạch in và mạch nguyên lý. 84 2.4. Tạo tập tin Netlist có phần mở rộng MNL dùng cho Layout 86 2.4.1 Tạo tập tin bảng mạch in mới của tập tin chứa trang sơ đồ 6
mạch điện của mạch điều khiển tốc độ 87 động cơ DC trong môi trường Layout. 90 2.4.2 Tạo chân kết nối mạch in của linh kiện trong môi trường Layout. 93 2.4.3 Kiểm tra lỗi mạch điện với đặc tính DRC trong môi trường Layout. 95 2.4.4 Sắp xếp lại các linh kiện trên bảng vẽ mạch in. 96 2.4.5 Định khung mạch in. 96 2.4.6 Định số lớp mạch in. 96 2.5. Vẽ mạch in của mạch điều khiển tốc độ động cơ DC. 96 2.5.1 Vẽ mạch điện nguyên lý của mạch điều khiển tốc độ động cơ DC dùng cho vẽ mạch in. 96 2.5.2 Kiểm tra mạch điện với đặc tính DRC. 98 2.5.3 Chạy chương trình vẽ mạch in tự động. 98 2.5.4 Tạo lỗ bắt vít trên mạch in. 100 2.5.5 Đặt tên cho bản mạch in. 101 2.5.6 Lưu trữ tập tin. 105 2.5.7 Đối chiếu chéo giữa mạch in và mạch nguyên lý. 105 2.6. Thực hành vẽ mạch in các bài tập ứng dụng. 109 2.7 Kiểm tra. 111 Bài 4: Gia công mạch in 112 Mục tiêu của bài: 1. 112 2. Nội dung bài: 112 2.1. In sơ đồ mạch lên phíp tráng đồng. 113 2.1.1 Vệ sinh phíp tráng đồng trước khi in. 114 2.1.2 Chọn kích cỡ. 115 2.1.3 Phương pháp in lụa. 117 2.1.4 Phương pháp in quang. 118 2. 2 Qui trình tẩy mạch in. 119 2.2.1 Hòa dung dịch tẩy. 120 2.2.2 Tẩy mạch in. 121 2.3. Làm vệ sinh và chống ô xi hóa. 125 2.3.1 Chuẩn bị dụng cụ làm vệ sinh. 126 2.3.2 Kiểm tra hoàn thiện sản phẩm. 128 2.3.3 Sửa lại mạch in. 131 2.3.4 Làm vệ sinh sấy khô. 135 2.3.5 Phủ dung dịch nhựa thông chống ôxi hóa cho mạch in. 137 2.4. Bài tập ứng dụng. 138 7
8 2.5Kiểm tra. 140 Tài liệu tham khảo: 141 8
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN Tên mô đun: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ Mã mô đun: MĐ16 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của Môn học: - Vị trí: Mô đun này được bổ trí sau khi học xong môn học Kỹ thuật vi điều khiển và học song song với môn học Điện Tử công suất và học trước các môn học , mô đun chuyên môn khác. - Tính chất: Là môn học Kỹ thuật cơ sơ , thuộc các môn học đào tạo nghề bắt buộc. -Ý nghĩa, vai trò: Mô đun thiết kế mạch điện tử đóng vai trò quan trọng trong quá trình học tập và nghiên cứu trong lĩnh vực điện tử. Nó cung cấp cho học viên những kiến thức và kỹ năng cần thiết để thiết kế và sản xuất các mạch in điện tử, lắp ráp và hàn các linh kiện. Điều này giúp học viên có thể áp dụng kiến thức để xây dựng các sản phẩm điện tử cơ bản và phát triển kỹ năng chuyên môn trong ngành công nghiệp điện tử. Ngoài ra, mô đun này cũng giúp học viên hiểu rõ quy trình sản xuất mạch in và linh kiện điện tử, từ đó đảm bảo chất lượng và hiệu suất của sản phẩm cuối cùng. - Đối tượng: Áp dụng cho học sinh trình độ trung cấp nghề Điện tử dân dụng Mục tiêu của modul: + Về kiến thức: A1. Trình bày được phương pháp thiết kế mạch A2. Lựa chọn linh kiện trong thư viện để vẽ mạch điện A3. Mô tả quy trình thiết kế mạch in đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. + Về kỹ năng: B1. Vẽ được sơ đồ nguyên lý, chế tạo mạch in theo sơ đồ nguyên lý. B2. Hàn và tháo được các mối hàn trong mạch điện, điện tử an toàn. + Năng lực tự chủ và trách nhiệm: C1. Chủ động, nghiêm túc trong học tập và công việc. C2. Giữ gìn vệ sinh công nghiệp, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. 9
10 1. Chương trình khung nghề điện tử dân dụng Mã Thời gian đào tạo (giờ) MH/ MĐ/ Tên môn Trong đó Số tín học, mô Thực chỉ đun hành/thự Lý Tổng số c tập/Thí Kiểm tra thuyết nghiệm/ bài tập Các môn 12 255 94 148 13 học I chung/đạ i cương MH 01 Chính trị 2 30 15 13 2 MH 02 Pháp luật 1 15 9 5 1 Giáo dục MH 03 thể chất 1 30 4 24 2 Giáo dục quốc MH 04 phòng - An ninh 2 45 21 21 3 MH 05 Tin học 2 45 15 29 1 Ngoại MH 06 ngữ (Anh văn) 4 90 30 56 4 Các môn học, mô đun II chuyên môn ngành, nghề 77 1645 524 1053 68 Kỹ thuật MH 07 an toàn 2 30 15 13 2 điện Điện kỹ MH 08 4 70 43 24 3 thuật MH 09 Tín hiệu 3 45 38 5 2 10
và phương thức truyền dẫn Đo lường MĐ 10 Điện- 3 60 27 30 3 Điện tử Linh kiện MĐ 11 4 75 25 47 3 điện tử. Kỹ thuật MĐ 12 mạch 6 120 42 73 5 điện tử I Kỹ thuật MĐ 13 mạch 4 90 30 56 4 điện tử II Kỹ thuật MĐ 14 4 90 30 57 3 số Kỹ thuật MĐ 15 vi điều 4 90 30 57 3 khiển Thiết kế MĐ 16 mạch 4 75 22 50 3 điện tử Điện tử MH 17 3 60 28 30 2 công suất Điện tử MĐ18 4 90 27 59 4 nâng cao Hệ thống âm MĐ 19 thanh- 6 120 40 77 3 máy thu hình Sửa chữa MĐ 20 bộ nguồn 4 90 30 56 4 máy tính Sửa chữa thiết bị MĐ 21 6 120 40 77 3 điện gia dụng 11
12 MĐ 22 PLC- Cơ 5 120 47 67 Bản 6 Thực tập MĐ 23 11 300 10 275 15 sản xuất Tổng cộng 89 1900 618 1201 81 . 2. Chương trình chi tiết mô đun Thời gian Tên các bài Thực Số trong mô Tổng Lý hành/Thí Kiểm TT đun số thuyết nghiệm/thảo tra* luận /Bài tập 1.Phần mềm vẽ mạch điện tử Orcad và 5 4 1 các phần mềm khác 2. Thiết kế mạch nguyên lý Capture 15 5 9 1 3. Thiết kế mạch in Layout 25 8 16 1 4. Gia công mạch in 30 5 20 1 Cộng 75 22 50 3 + Ghi chú: Thời gian kiểm tra được tích hợp giữa lý thuyết với thực hành và được tính vào giờ thực hành. 3. Điều kiện thực hiện môn học: 3.1. Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2. Trang thiết bị dạy học: Orcad, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ.... 3.3. Học liệu, dụng cụ, mô hình, phương tiện: Giáo trình, mô hình thực hành, bộ dụng cụ nghề điện, điện tử,… 3.4. Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu thực tế về các mạch in trong bản vẽ,board mạch. 4. Nội dung và phương pháp đánh giá: 4.1. Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp. 12
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. 4.2. Phương pháp: Người học được đánh giá tích lũy môn học như sau: 4.2.1. Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ chính quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội. - Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Cơ giới như sau: Điểm đánh giá Trọng số + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) 40% + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 60% 4.2.2. Phương pháp đánh giá Phương pháp Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu Số Thời điểm đánh giá tổ chức kiểm tra ra đánh giá kiểm tra cộ t Thường Viết/ Tự luận/ A1, C1, C2 1 Sau 5 giờ. xuyên Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết và Tự luận/ A2, B1, C1, 5 Sau 20 giờ thực hành Trắc nghiệm/ C2 thực hành Kết thúc môn Vấn đáp và Vấn đáp và A1, A2, A3, 1 Sau 75 giờ học thực hành thực hành B1, B2, C1, trên mô C2, hình 4.2.3. Cách tính điểm - Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc môn học được chấm theo thang điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân. 13
14 - Điểm môn học là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của môn học nhân với trọng số tương ứng. Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo 5. Hướng dẫn thực hiện môn học 5.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Điện tử công nghiệp 5.2. Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 5.2.1. Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm…. * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập thực hành theo nội dung đề ra. - Khi giải bài tập, làm các bài Thực hành, thí nghiệm, bài tập:... Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu và sửa sai tại chỗ cho nguời học. - Sử dụng các mô hình, học cụ mô phỏng để minh họa các bài tập ứng dụng * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra. * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân công các thành viên trong nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm. 5.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau: - Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được cung cấp nguồn trước khi người học vào học môn học này (trang web, thư viện, tài liệu...) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực hiện bài thực hành và báo cáo kết quả - Tham dự tối thiểu 70% các giờ giảng tích hợp. Nếu người học vắng >30% số giờ tích hợp phải học lại mô đun mới được tham dự kì thi lần sau. - Tự học và thảo luận nhóm: Là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 2-3 người học sẽ được cung cấp chủ đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về 1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân công để phát triển và hoàn thiện tốt nhất toàn bộ chủ đề thảo luận của nhóm. 14
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ. - Tham dự thi kết thúc môn học. - Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học. 6. Tài liệu tham khảo: [1] Mạch điện tử trong Nguyễn Tấn Phước - NXB Tổng hợp TP. HCM, 2003 công nghiệp [2] Kĩ thuật điện tử 1 Lê Xuân Thế, Nguyễn Kim Giao - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003 [3] Giáo trình kĩ thuật Đặng văn Chuyết - NXB Giáo dục, Hà Nội, 2003. mạch điện tử [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 Đỗ Thanh Hải, Nguyễn Xuân Mai - NXB Thống kê, tranzito Hà Nội, 2002. 15
16 BÀI 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ ORCAD VÀ CÁC PHẦN MỀM VẼ MẠCH ĐIỆN TỬ KHÁC Mã bài: MĐ16-1 Giới thiệu: Ngày nay, việc sử dụng máy tính để thiết kế các mạch điện là rất phổ biến, nó giúp cho công việc nhanh chóng hơn và độ chính xác là rất cao; hơn nữa chúng ta có thể chỉnh sửa đến khi mạch điện tối ưu trước khi làm mạch chính thức. Chính vì vậy, trong Bài 1 này, chúng ta bắt đầu cài đặt phần mềm thiết kế mạch điện dùng Orcad 9.2. Mục tiêu: - Cài đặt được phần mềm thiết kế mạch trên máy tính. - Khởi động được Chương trình phần mềm thiết kế mạch sau khi đã cài đặt. - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và tác phong công nghiệp. Phương pháp giảng dạy và học tập bài 1 - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề, thao tác mẫu, uốn nắn và sửa sai tại chỗ cho người học); yêu cầu người học nhớ các giá trị đại lượng, đơn vị của các đại lượng. Các bước quy trình thực hiện. - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học, thực hiện thao tác theo hướng dẫn. Điều kiện thực hiện bài học - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Xưởng điện tử - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu, máy tính cài Orcad và các thiết bị dạy học khác, mạch in thực hành điện tử. - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có Kiểm tra và đánh giá bài học - Nội dung:  Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức  Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.  Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có 16
 Kiểm tra định kỳ thực hành: không có  Nội dung chính:  1. Khái quát chương trình  Mục tiêu:  Biết được những chức năng của phần mềm Orcad và cấu hình máy tính mà phần mềm yêu cầu. 2. Giới thiệu các phần mềm vẽ mạch điện tử thông dụng 2.1 Phần mềm vẽ mạch điện tử Circuit Maker 2.1.1 Giới thiệu về phần mềm vẽ mạch điện tử Circuit Maker Circuit Maker là một phần mềm thiết kế mạch điện tử tiên tiến và mạnh mẽ, được phát triển bởi Altium, một công ty hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế PCB (Printed Circuit Board) và điện tử. Phần mềm này cung cấp môi trường làm việc thân thiện, cho phép các kỹ sư điện tử, sinh viên và các nhà thiết kế sử dụng các công cụ mạnh mẽ để phát triển và kiểm tra mạch điện tử phức tạp. 2.1.2 Chức năng của Circuit Maker • Mô phỏng mạch điện tử: Circuit Maker cho phép người dùng mô phỏng mạch điện tử trước khi thực sự thực hiện nó. Tích hợp bộ mô phỏng SPICE mạnh mẽ, phần mềm này cho phép người dùng kiểm tra hiệu suất và đáp ứng của mạch trước khi tiến hành sản xuất. • Vẽ mạch điện tử: Với giao diện trực quan và dễ sử dụng, Circuit Maker cung cấp một loạt các công cụ vẽ mạch điện tử. Người dùng có thể chọn từ các thành phần điện tử có sẵn và kéo thả chúng vào bảng mạch, sau đó kết nối chúng với nhau để tạo thành mạch hoàn chỉnh. • Thiết kế PCB: Phần mềm này hỗ trợ việc thiết kế PCB từ mạch vẽ trước đó. Người dùng có thể tạo các lớp PCB, đặt các thành phần điện tử lên bản mạch, và thiết lập các quy tắc cho việc định vị linh kiện và định tuyến mạch. • Sử dụng thư viện linh kiện: Circuit Maker đi kèm với một thư viện linh kiện phong phú bao gồm nhiều loại linh kiện điện tử phổ biến. Ngoài ra, người dùng cũng có thể tạo và quản lý thư viện linh kiện tùy chỉnh của riêng mình. • Kiểm tra mạch: Phần mềm này cung cấp chức năng kiểm tra mạch tự động, giúp người dùng phát hiện các lỗi có thể xảy ra trong mạch. Điều này giúp đảm bảo rằng mạch được thiết kế hoạt động đúng và ổn định. 17
18 • Tương tác cộng tác: Circuit Maker cho phép người dùng làm việc cùng nhau trên cùng một dự án thông qua các tính năng tương tác cộng tác. Điều này rất hữu ích khi có nhiều người cùng tham gia vào việc thiết kế mạch điện tử phức tạp. • Ứng dụng của Circuit Maker • Circuit Maker được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và có nhiều ứng dụng hữu ích, bao gồm: • Đào tạo và học tập: Circuit Maker là một công cụ mạnh mẽ để dạy và học về điện tử và thiết kế mạch. Sinh viên và giáo viên có thể sử dụng phần mềm này để thực hành và nắm vững các kiến thức trong lĩnh vực điện tử. • Nghiên cứu và phát triển sản phẩm: Các kỹ sư điện tử và nhà thiết kế sản phẩm có thể sử dụng Circuit Maker để thử nghiệm, mô phỏng và thiết kế mạch điện tử cho các sản phẩm điện tử mới. • Sản xuất mạch in nhỏ: Circuit Maker cung cấp chức năng thiết kế PCB chuyên nghiệp, phù hợp cho việc tạo ra các mạch in nhỏ với độ phức tạp cao cho các ứng dụng điện tử như điện thoại di động, máy tính bảng và các thiết bị di động khác. • Sửa chữa và bảo trì: Kỹ thuật viên và nhà sửa chữa có thể sử dụng Circuit Maker để xem và sửa lỗi mạch trong các thiết bị điện tử hỏng hóc, giúp giảm thiểu thời gian và chi phí sửa chữa. • Cộng đồng người dùng: Circuit Maker có một cộng đồng người dùng đông đảo trên toàn thế giới. Người dùng có thể chia sẻ và tải xuống các dự án và thư viện linh kiện từ cộng đồng, thúc đẩy sự chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm. Tóm lại, Circuit Maker là một phần mềm vẽ mạch điện tử đa chức năng và mạnh mẽ, cung cấp các công cụ cần thiết để mô phỏng, thiết kế và kiểm tra mạch điện tử. Với ứng dụng rộng rãi và sự dễ sử dụng 2.2 Phần mềm vẽ mạch điện tử Workbench: 2.2.1 Giới thiệu về phần mềm vẽ mạch điện tử Workbench Workbench là một phần mềm vẽ mạch điện tử chuyên nghiệp được phát triển và cung cấp bởi một công ty hàng đầu trong lĩnh vực công nghệ thông tin và thiết kế PCB. Với sự tích hợp các tính năng mạnh mẽ, Workbench là một công cụ hiệu quả để thiết kế, mô phỏng và kiểm tra mạch điện tử phức tạp. Được phát triển bởi các chuyên gia hàng đầu, Workbench đáp ứng nhu cầu của các kỹ sư, nhà thiết kế và nhà nghiên cứu điện tử. 18
2.2.2 Chức năng của Workbench • Vẽ mạch điện tử: Workbench cung cấp môi trường vẽ mạch điện tử trực quan và dễ sử dụng. Người dùng có thể thêm các linh kiện điện tử vào bảng mạch và kết nối chúng với nhau để tạo ra mạch điện tử hoàn chỉnh. Các linh kiện có sẵn trong thư viện linh kiện phong phú hoặc người dùng có thể tự tạo linh kiện tùy chỉnh. • Thiết kế PCB: Workbench hỗ trợ việc thiết kế PCB từ mạch vẽ trước đó. Người dùng có thể định vị các linh kiện điện tử lên bản mạch, xác định các lớp PCB và tiến hành định tuyến mạch để tối ưu hóa hiệu suất và đáp ứng của mạch. • Mô phỏng mạch điện tử: Phần mềm này tích hợp các công cụ mô phỏng mạch mạnh mẽ, cho phép người dùng kiểm tra và đánh giá hiệu suất của mạch trước khi tiến hành sản xuất. Mô phỏng giúp dự đoán các vấn đề có thể xảy ra và giải quyết chúng trước khi tiến hành sản xuất vật lý. • Kiểm tra và xác nhận mạch điện tử: Workbench cung cấp chức năng kiểm tra mạch điện tử tự động để phát hiện các lỗi có thể xảy ra trong mạch. Điều này giúp đảm bảo rằng mạch điện tử được thiết kế hoạt động đúng và ổn định trước khi sản xuất. • Quản lý thư viện linh kiện: Workbench cho phép người dùng quản lý thư viện linh kiện dễ dàng. Người dùng có thể thêm, xóa và sắp xếp các linh kiện trong thư viện linh kiện của mình để dễ dàng sử dụng và tìm kiếm trong quá trình thiết kế. 2.2.3 Ứng dụng của Workbench • Thiết kế và nghiên cứu mạch điện tử: Workbench là công cụ lý tưởng cho các kỹ sư và nhà thiết kế điện tử để phát triển và nghiên cứu các mạch điện tử phức tạp. Phần mềm này giúp họ mô phỏng và kiểm tra mạch trước khi tiến hành sản xuất và đảm bảo hiệu suất và đáp ứng tốt nhất của mạch. • Thiết kế PCB chuyên nghiệp: Workbench được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp PCB để thiết kế các bản mạch in với độ phức tạp cao. Công nghệ định tuyến mạch mạnh mẽ của phần mềm này giúp tối ưu hóa hiệu suất và đáp ứng của mạch điện tử. • Giảng dạy và học tập: Workbench cung cấp môi trường thích hợp để giảng dạy và học tập về thiết kế mạch điện tử. Sinh viên và giáo viên có thể sử dụng phần mềm này để thực hành và nắm vững các kỹ năng thiết kế mạch điện tử. 19
20 • Sửa chữa và bảo trì: Kỹ thuật viên và nhà sửa chữa có thể sử dụng Workbench để xem và sửa lỗi mạch trong các thiết bị điện tử hỏng hóc. Công cụ mô phỏng mạch của phần mềm này giúp xác định nguyên nhân và giải quyết vấn đề một cách hiệu quả. • Cộng đồng người dùng: Workbench có một cộng đồng người dùng đông đảo, nơi người dùng có thể chia sẻ và tải xuống các dự án và thư viện linh kiện. Điều này tạo điều kiện thuận lợi để chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế mạch điện tử. Tóm lại, Workbench là một công cụ đáng tin cậy và hiệu quả cho việc thiết kế, mô phỏng và kiểm tra mạch điện tử phức tạp, đáp ứng nhu cầu của các chuyên gia, kỹ sư, nhà thiết kế và nhà nghiên cứu điện tử. 2.3 Giới thiệu về phần mềm vẽ mạch điện tử Eagle Eagle (Easily Applicable Graphical Layout Editor) là một phần mềm vẽ mạch điện tử được phát triển bởi công ty CadSoft Computer GmbH. Eagle là một công cụ thiết kế mạch điện tử tiên tiến và phổ biến, được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới bởi các kỹ sư, nhà thiết kế và hobbist. Với giao diện thân thiện và dễ sử dụng, phần mềm này cung cấp nhiều tính năng mạnh mẽ để hỗ trợ quá trình thiết kế mạch điện tử từ ý tưởng đến sản phẩm. 2.3.1 Chức năng của Eagle • Vẽ mạch điện tử: Eagle cung cấp công cụ vẽ mạch điện tử linh hoạt và mạnh mẽ. Người dùng có thể thêm các linh kiện điện tử vào bảng mạch và kết nối chúng với nhau để tạo thành mạch hoàn chỉnh. Các linh kiện và ký hiệu được trình bày một cách rõ ràng và dễ nhận biết, giúp người dùng tạo mạch nhanh chóng và chính xác. • Thiết kế PCB: Eagle hỗ trợ việc thiết kế PCB từ mạch vẽ trước đó. Người dùng có thể định vị các linh kiện lên bản mạch, tạo các lớp PCB và định tuyến mạch điện tử. Công cụ định tuyến tự động giúp tối ưu hóa việc đặt linh kiện và kết nối, giúp tiết kiệm thời gian và công sức. • Thư viện linh kiện phong phú: Eagle đi kèm với một thư viện linh kiện phong phú, bao gồm nhiều loại linh kiện điện tử phổ biến. Người dùng cũng có thể tạo và quản lý thư viện linh kiện tùy chỉnh của riêng mình để sử dụng lại trong các dự án khác nhau. 20