1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Giáo trình Thiết kế mạch bằng máy tính (Nghề: Điện tử công nghiệp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ

Giáo trình Thiết kế mạch bằng máy tính (Nghề: Điện tử công nghiệp) - Trường CĐ Nghề Kỹ thuật Công nghệ

(NB) Giáo trình Thiết kế mạch bằng máy tính cung cấp cho người học những kiến thức như: Cài đặt phần mềm; Thiết kế mạch nguyên lý; Tạo thư viện chân linh kiện; Thiết kế mạch in. Mời các bạn cùng tham khảo! -1- 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

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 160

Ngày tạo 4/5/2023 2:06:54 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 10.37 M

Tên tệp

Tải Giáo trình Thiết kế mạch bằng máy tính (Nghề: Điện... (.pdf)

Xem mẫu

  1. -1- 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. -2- LỜI GIỚI THIỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp ở trình độ Cao Đẳng và Trung Cấp, giáo trình Thiết kế mạch bằng máy tính là một trong những giáo trình mô đun đào tạo chuyên ngành được biên soạn theo nội dung chương trình chi tiết mô đun Hệ thống sản xuất linh hoạt (MPS). Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, lôgíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 75 giờ gồm có: Bài MĐ17-1: Cài đặt phần mềm Bài MĐ17-2: Thiết kế mạch nguyên lý Bài MĐ17-3: Tạo thư viện chân linh kiện Bài MĐ17-4: Thiết kế mạch in Bài MĐ17-5: Bài tập ứng dụng Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Tuy nhiên, tùy theo điều kiện cơ sở vật chất và trang thiết bị, các trường có thề sử dụng cho phù hợp. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ, Đông Anh Hà nội. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 BAN CHỦ NHIỆM BIÊN SOẠN GIÁO TRÌNH NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
  3. -3- MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU .......................................................................................................- 2 - MỤC LỤC ..................................................................................................................- 3 - BÀI MỞ ĐẦU.............................................................................................................- 8 - Nội dung chính: ................................................................................................- 8 - 2.1. Các phần mềm thiết kế mạch điện tử ...........................................................- 8 - 2.1.1. Phần mềm thiết kế mạch điện tử Altium Designer ....................................- 8 - 2.1.2. Phần mềm thiết kế mạch điện tử Proteus ..................................................- 9 - 2.1.3. Phần mềm thiết kế mạch điện tử nguyên lý Eagle ...................................- 10 - 2.1.4. Phần mềm thiết kế mạch điện tử Sprint Layout .......................................- 11 - 2.2. Các tính năng trên phần mềm Altium ........................................................- 11 - BÀI 1: CÀI ĐẶT PHẦN MỀM ATIUM ..................................................................- 13 - Nội dung chính: ..............................................................................................- 13 - 2.1. Cài đặt phần mềm ....................................................................................- 13 - 2.2. Gỡ bỏ phần mềm .....................................................................................- 19 - BÀI 2: THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÝ ...............................................................- 20 - 2.1. Tạo và lưu trữ dự án .................................................................................- 20 - 2.1.1. Giới thệu Altium Design .......................................................................- 20 - 2.1.2. Thiết lập một dự án mới ........................................................................- 21 - 2.2. Cửa sổ thiết kế mạch nguyên lý ................................................................- 23 - 2.2.1.Các công cụ cơ bản khi vẽ mạch nguyên lý .............................................- 23 - 2.2.2. Đặt kích thước cho bản vẽ. ....................................................................- 23 - 2.2.3. Một số phím tắt hay dùng khi vẽ mạch. ..................................................- 24 - 2.3. Tạo thư viện nguyên lý .............................................................................- 25 - 2.4. Bài tập .....................................................................................................- 40 - BÀI 3: TẠO THƯ VIỆN CHÂN LINH KIỆN .........................................................- 41 - 2.1. Điện trở ...................................................................................................- 41 - 2.2. Diode ......................................................................................................- 43 -
  4. -4- 2.3. Tụ điện ....................................................................................................- 45 - 2.4. Connector ................................................................................................- 47 - 2.5. IC ............................................................................................................- 47 - BÀI 4: THIẾT KẾ MẠCH IN ..................................................................................- 60 - 2.1. Tạo và lưu trữ file PCB ............................................................................- 60 - 2.2. Cửa sổ thiết kế mạch in ............................................................................- 68 - 2.3. Bài tập .....................................................................................................- 88 - BÀI 5: BÀI TẬP ỨNG DỤNG .................................................................................- 89 - 2.1. Thiết kế mạch nguồn ổn áp .......................................................................- 89 - 2.1.2. Sơ đồ mạch in .......................................................................................- 90 - 2.2. Thiết kế mạch dao động ...........................................................................- 91 - 2.2.1.Tạo mới Project .....................................................................................- 91 - 2.2.2. Tạo mới một bản vẽ nguyên lý ...............................................................- 92 - 2.2.3. Lấy linh kiện từ thư viện ra bản vẽ .........................................................- 96 - 2.2.4. Sắp xếp và đi dây cho mạch nguyên lý .................................................- 110 - 2.2.5. Sắp xếp linh kiện trong bản vẽ nguyên lý .............................................- 112 - 2.2.6. Đi dây (Wire) cho bản vẽ nguyên lý .....................................................- 112 - 2.2.7. Đặt số hiệu tự động cho các linh kiện trong bản vẽ ...............................- 117 - 2.2.8. Kiểm tra lỗi của bản vẽ nguyên lý ........................................................- 121 - 2.2.9. Tạo mới một bản vẽ PCB ....................................................................- 123 - 2.2.10. Cập nhật (Update) từ bản vẽ nguyên lý sang bản vẽ mạch in ...............- 125 - 2.2.11. Sắp xếp linh kiện ...............................................................................- 126 - 2.2.12. Sắp xếp linh kiện trong mạch dao động đa hài ....................................- 131 - 2.2.13. Đặt luật chạy mạch (Rule) .................................................................- 135 - 2.2.14. Đi đường mạch .................................................................................- 146 - 2.2.15. Đi đường mạch thủ công....................................................................- 148 - 2.3. Thiết kế mạch khuếch đại âm tần ............................................................- 152 - 2.3.1. Sơ đồ nguyên lý ..................................................................................- 152 - 2.3.2. Tác dụng của các linh kiện trong mạch: ................................................- 152 - 2.3.3. Sơ đồ mạch in .....................................................................................- 154 -
  5. -5- 2.4. Thiết kế mạch đếm .................................................................................- 154 - 2.4.1.Giới thiệu về mạch đếm thuận nghịch ...................................................- 154 - 2.4.2. Mạch đếm thuận nghịch ......................................................................- 155 - TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................- 160 -
  6. -6- GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN Tên mô đun: Thiết kế mạch bằng máy tính Mã mô đun: MĐ ĐTCN 17 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí: Mô đun được bố trí dạy cuối chương trình sau khi học xong các môn học/mô đun cơ bản như: linh kiện điện tử, mạch điện tử cơ bản, đo lường điện tử, kỹ thuật xung - số, điện tử công suất... - Tính chất: Là mô đun bắt buộc. - Ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: Là mô đun cơ sở kỹ thuật. - Mục tiêu của môn học/mô đun: - Về kiến thức: + Trình bày được phương pháp thiết kế mạch + Lựa chọn được linh kiện trong thư viện để vẽ mạch điện + Nêu được trình tự các bước chế tạo mạch in. - Về kỹ năng: + Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện theo các yêu cầu kỹ thuật. + Thiết kế sơ đồ mạch in theo sơ đồ nguyên lý + Mô phỏng các mạch điện cơ bản và nâng cao - Về thái độ: + Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong học tập và trong thực hiện công việc. Nội dung của môn học/mô đun: Thời gian (giờ) Số Thực hành, Tên các bài trong mô đun Thi/ Tổng Lý thí nghiệm, TT Kiểm số thuyết thảo luận, tra bài tập 1 Mở đầu 1 1 2 Bài 1. Cài đặt phần mềm 2 1 1
  7. -7- Bài 2. Thiết kế mạch nguyên lý (Schematic) 3 1 Tạo và lưu trữ dự án mới 15 5 9 1 2.Cửa sổ thiết kế mạch nguyên lý 3. Tạo thư viện nguyên lý Bài 3. Tạo thư viện chân linh kiện 4 5 2 3 (Footprint) Bài 4. Thiết kế mạch in (PCB) 5 1. Tạo và lưu trữ file PCB 15 4 10 1 2. Cửa sổ thiết kế mạch in (PCB) Bài 5. Bài tập áp dụng 1. Thiết kế mạch nguồn ổn áp 6 2. Thiết kế mạch dao động 20 2 17 1 3. Thiết kế mạch khuếch đại âm tần 4. Thiết kế mạch đếm 8 Thi kết thúc mô đun 2 2 Cộng 60 15 40 5
  8. -8- BÀI MỞ ĐẦU Mã bài: MDĐTCN 17 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 Mục tiêu: - Trình bày được các phần mềm hỗ trợ thiết kế mạch điện tử - Trình bày được các tính năng của phần mềm thiết kế mạch Altium - Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác và tác phong công nghiệp và kỹ năng tìm kiếm thông tin Nội dung chính: 2.1. Các phần mềm thiết kế mạch điện tử 2.1.1. Phần mềm thiết kế mạch điện tử Altium Designer Altium Designer Ở đây là phiên bản 18 bản mới nhất hiện trong, các bạn có khả năng tải bản cũ hơn nếu như thấy tiện sử dụng. Sơ lược về ứng dụng Altium Designer: Altium Designer bổ sung một áp dụng kết hợp tổng cộng công nghệ , tính năng thiết
  9. -9- yếu cho việc tăng trưởng sản phẩm điện tử hoàn chỉnh, như thiết kế hệ thống ở mức bo mạch , FPGA, tăng trưởng phần mềm nhúng cho FPGA , các bộ giải quyết rời rạc, sắp xếp mạch in (PCB)… Altium Designer thống nhất tất cả những chu trình lại , cho phép bạn quản lý được mọi mặt quá trình phát triển hệ thống tại môi trường tích hợp độc nhất. kỹ năng đó kết hợp với khả năng quan sát cũng như quản lý dữ liệu thiết kế hiện đại cho phép người sử dụng Altium Designer tạo ra nhiều hơn những món đồ điện tử lanh lợi, với tiền bạc sản phẩm thấp hơn , thời gian tăng trưởng ngắn hơn.Thực ra việc làm này khiến Altium khá nặng,nhiều tính năng người dùng không sử dụng đến. 2.1.2. Phần mềm thiết kế mạch điện tử Proteus Protues Proteus là công cụ thiết kế 3D sinh ra để mô phỏng bảng mạch in điện tử [Printed Circuit-Boards (PCB)]. Proteus dễ sử dụng với các tính năng mạnh mẽ hỗ trợ bạn thiết kế, thử nghiệm và bố trí PCBs chuyên nghiệp hơn bao giờ hết. Proteus Design Suite 8. Cung cấp gói phần mềm hoàn chỉnh cho những kỹ sư hiện nay , tại tương lại với gần 800 vi điều khiển
  10. - 10 - biến thể đã chuẩn bị và sẵn sàng cho mô phỏng trực tiếp từ sơ đồ mạch, một trong các gói phần mềm bố trí PCB chuyên nghiệp trực quan nhất trên thị trường Chương trình này đã được tăng trưởng đặc biệt cho những người làm việc trong lĩnh vực điện tử , chú ý đến việc thiết kế , mô phỏng các mạch điện tử một bí quyết dễ dàng nhưng chuyên nghiệp. Bằng việc này, Proteus cho phép bạn làm việc với các thiết kế điện tử trong 3 và nó có khả năng xây dựng các dự án khó khăn. Proteus đòi hỏi một kiến thức kỹ thuật để bắt đầu sử dụng nó, vì lẽ đó nó không được chỉ định cho người mới khởi đầu. Mặc dù thực tế này, nó được tính với một giao diện trực quan và được tổ chức đã được thiết kế lại để tạo thuận tiện cho người sử dụng bất cứ nhiệm vụ nào. Chẳng hạn như, nó cho phép bạn kéo , thả các đối tượng , những phần tử khác nhau mà bạn mong muốn đặt trên giao diện. 2.1.3. Phần mềm thiết kế mạch điện tử nguyên lý Eagle Eagle là một phần mềm thiết kế điện công nghiệp có mã nguồn mở. Nhờ đó, nó đem lại cho người dùng nhiều thuận tiện trong việc thiết lập cũng giống như dùng. Đây là một phần mềm được sử dụng nhiều nhất trong giới thiết kế điện công nghiệp hiện trong. Với tính năng chính là thiết kế mạch, Eagle khiến người dùng yêu thích khi dùng. Với nó, mọi người có khả năng dành dụm được cực kì nhiều thời gian. Tuy vậy, nhược điểm lớn nhất của Eagle chủ đạo là chức năng không mấy đa dạng.
  11. - 11 - 2.1.4. Phần mềm thiết kế mạch điện tử Sprint Layout Sprint Layout Sprint Layout hiện được nhiều người dùng tin cẩn. Nó được đánh giá cực kì cao với những công dụng hiện đại của mình. Theo đánh giá chung, nó cho phép người dùng vẽ 2 lớp với nhiều chức năng độc đáo. Quan trọng, kích thước phần mềm này rất gọn nhẹ. Hiện trong, Sprint Layout cho người dùng kỹ năng đi Track vô cùng linh hoạt. Bên cạnh đó, thư viện của nó cũng giúp mọi người định nghĩa lỗ, tạo các khoáng sản mới. Đặc biệt, các đường đổ Plate của Print Layout cực kỳ tuyệt. Nó thể hiện lại bo mạch, công suất, những chức năng công nghiệp rất hoàn hảo. Người sử dụng sẽ thích mê với nó ngay từ lần dùng thử trước tiên. 2.2. Các tính năng trên phần mềm Altium - Cài đặt Không có sự thay đổi, việc cài đặt vẫn yêu cầu người dùng tải một gói cài đặt từ trang chủ của Altium, dữ liệu tải về và sẽ cài đặt tự động ngay sau khi tải xong. Dung lượng tải về tùy thuộc vào những gói mà người dùng lựa chọn, như Altium Designer 15 với
  12. - 12 - những gói cài đặt liên quan đến thiết kế mạch thì chỉ cần tải hơn 1GB là đủ. Nhưng những bộ cài offline thì lên tới 3GB. - Đặt luật thiết kế cho RAM DDR3 DDR4 rất nhanh Gần đây phần mềm PADs của Mentor Graphics cũng liên tục quảng cáo rằng với phần mềm của họ, những kỹ sư thiết kế mạch DDR3 có thể layout xong trong vòng 3 phút. Xem video demo của họ đúng là chưa đầy 3 phút họ đã layout xong. Điều đó là vì họ đã đặt luật, mọi thứ rất chính xác rồi. Altium ngay lập tức đưa ra một clip giới thiệu tính năng mới của họ hỗ trợ việc cấu hình layout DDR3 và DDR4 rất nhanh, được tích hợp vào công cụ xSignals của họ. Vốn là một update đột phá cho việc thiết kế mạch tốc độ cao. - Tạo 3D step ngay khi tạo footprint bằng IPC Generator Chắc các bạn đều biết ALtium Designer được tích hợp công cụ tạo thư viện theo chuẩn IPC, nó cho phép người thiết kế tạo footprint rất nhanh và chính xác. Với các phiên bản trước, Altium designer chỉ tạo ra những khối 3D vuông. Nhưng với Altium Designer 16 có một chút thay đổi, những khối này có thể được dùng luôn thành step 3D. - Mô phỏng clearance trong quá trình layout Hiện những vùng không thể route ngay trên PCB, giúp người thiết kế nhìn ngay được đường đi hoặc hướng di dây trong quá trình vẽ mạch. Có thể tắt bật hiển thị này bằng phím tắt. - Căn đều khi sắp xếp linh kiện Tính năng này quả thực rất cần, mình vẫn mong altium cập nhật được như những phần mềm khác ở điểm này, Với Altium designer 16, việc sắp xếp linh kiện sẽ hỗ trợ tốt hơn, Mỗi khi linh kiện được dịch chuyển trên PCB, Altium designer 16 sẽ có những đường snap để sắp linh kiện bằng nhau hoặc đối xứng,… ngoài ra cũng có thêm tính năng đẩy linh kiệ trong quá trình sắp xếp. Rất hay.!
  13. - 13 - BÀI 1: CÀI ĐẶT PHẦN MỀM ATIUM Mã bài: MDĐTCN 17-1 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 Altium Mục tiêu: - Cài đặt được phần mềm Altium - Gỡ bỏ phần mềm Altium khỏi máy tính - Rèn luyện tính tỉ mỉ, chính xác, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Nội dung chính: 2.1. Cài đặt phần mềm - Hướng dẫn cài đặt Altium Designer 21 Bước 1: Tắt tất cả các phần mềm diệt virus (Chú ý tắt cả Windows Defender) Bước 2: Bạn giải nén file cài đặt vừa download về, sau đó kích đúp vào file “Altium Designer 21.2.1 Build 167.iso” để mount vào ổ đĩa ảo như hình bên dưới. Bước 3: Ở bước này bạn tiến hành cài đặt phần mềm Altium bằng cách chạy file AltiumDesigner21Setup.exe và chọn Next để tiến hành cài đặt:
  14. - 14 - Bước 4: Chọn ngôn ngữ tại mục Select language và chọn I accept the agreement và chọn Next như hình bên dưới. Bước 5: Chọn các công cụ mà bạn muốn cài, rồi chọn Next như hình (có thể bỏ chọn những phần không muốn cài đặt).
  15. - 15 - Bước 6: Chọn thư mục để cài đặt phần mềm Altium Designer, sau đó chọn Next. Bước 7: Chọn Don’t participate rồi tiếp tục chọn Next.
  16. - 16 - Bước 8: Tiếp tục chọn Next. Chờ cho quá trình tự động cài đặt Altium Designer 21 được hoàn tất.
  17. - 17 - Bước 9: Sau đó, bỏ chọn Run Altium Dsigner và chọn Finish để kết thúc quá trình cài đặt.
  18. - 18 - Bước 10: Ở bước này các bạn phải tiến hành kích hoạt phần mềm Altium Designer 21 thì mới sử dụng được phần mềm này. Bạn tìm đến ổ đĩa ảo và copy file “shfolder.dll” trong thư mục “Licenses” đến nơi vừa cài đặt phần mềm đường dẫn “C:\Program Files\Altium\AD21“. Bước 11: Bạn mở chương trình Altium Designer. Chọn Add standalone license file. (hoặc bạn chạy “ADLicenseGen.exe” để tạo tệp Licenses cho riêng bạn và sử dụng nó để kích hoạt chương trình). Sau đó chọn một bất kì file nào trong thư mục Licenses Khi add xong, chương trình cho biết thời gian sử dụng như sau:
  19. - 19 - Như vậy là tôi đã hướng dẫn xong phần cài đặt phần mềm Altium Designer 21 bằng hình ảnh một cách chi tiết. 2.2. Gỡ bỏ phần mềm - Phần mềm được gỡ bỏ giống các phần mềm khác.
  20. - 20 - BÀI 2: THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÝ Mã bài: MDĐTCN 17-2 Giới thiệu: Altium là phần mềm thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện rất mạnh, với thư viện khá đầy đủ và có thể tạo ra linh kiện mới một cách rất dễ dàng giúp người thiết kế hoàn thành công việc nhanh chóng. Mục tiêu: - Trình bày được cú pháp và hoạt động của các lệnh - Áp dụng giải thích hoạt động của các đoạn chương trình ứng dụng - Rèn luyện kỹ năng lập trình, tính cẩn thận, tỉ mỉ và chính xác. Nội dung chính: 2.1. Tạo và lưu trữ dự án 2.1.1. Giới thệu Altium Design Để khởi động chương trình vào Start →Altium → Altium Designer Release Hình 2.1. Giao diện khởi động phần mềm Altium Đây là giao diện lúc khởi động chương trình Altium Designer 09, giao diện ban đầu này sẽ khác nhau ở mỗi phiên bản.
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học