Bài giảng CAD điện (Bản đẹp)

141 trang ngocly 770

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng CAD điện (Bản đẹp)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

bai_giang_cad_dien_ban_dep.pdf

Nội dung text: Bài giảng CAD điện (Bản đẹp)

BÀI GIẢNG CAD Điện
Mục lục Lời nĩi đầu i Mục lục ii Chƣơng 1. ELECTRONIC WORBENCH – EWB 1 1.1. Giới thiệu và cài đặt phần mềm: 1 1.1.1. Giới thiệu: 1 1.1.2. Cài đặt: 1 1.1.3. Màn hình EWB: 2 1.1.4. Thanh trình đơn: 3 1.2. Giới thiệu thƣ viện của EWB: 11 1.2.1. Giới thiệu chung: 11 1.2.2. Các thanh linh kiện: 12 1.3. Vẽ và Mơ phỏng mạch trong EWB: 19 1.3.1. Mạch chỉnh lƣu: 19 1.3.2. Mạch khuếch đại BJT: 30 1.4. Bài tập: 38 Chƣơng 2. CIRCUITMAKER 2000 42 2.1. Giới thiệu và cài đặt phần mềm: 42 2.1.1. Giới thiệu: 42 2.1.2. Cài đặt: 42 2.2. Giao diện của CircuitMaker 45 2.2.1. Các file của CircuitMaker 45 2.2.2. Quy trình sử dụng CircuitMaker 45 2.2.3. Các thanh cơng cụ của CircuitMaker: 46 2.2.4. Các Menu trong CircuitMaker 47 2.3. Vẽ và chỉnh sữa các mạch nguyên lý 48 2.3.1. Tìm các thiết bị 48 2.3.2. Tab Browse 49 2.3.3. Tab Search 49 2.3.4. Thiết lập phím nĩng 49 2.3.5. Thay đổi phím nĩng. 49 2.3.6. Đặt thiết bị vào trong bản vẽ 50 2.3.7. Các cơng cụ vẽ và chỉnh sửa 50 2.3.8. Nối dây cho mạch 51 2.3.9. Dây BUS 52 2.3.10. Tên của node và sự kết nối 52 2.3.11. Thơng số của các thiết bị 53 2.3.12. Thay đổi dữ liệu RAM/ ROM: 53 2.4. Mơ Phỏng Tƣơng Tự 54 2.5. Mơ phỏng mạch số 58 2.5.1. Bắt đầu mơ phỏng mạch số 58 2.5.2. Các cơng cụ mơ phỏng mạch số 58 2.5.3. Bộ tạo xung 59 2.5.4. Các thơng số mơ phỏng: 59 2.5.5. Thời gian trễ 60 2.5.6. Xem dạng sĩng 60 PHẦN ĐỌC THÊM 78 Chƣơng 3. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MICROSOFT VISIO 69 3.1. Giới thiệu chung: 69 3.1.1. Giới thiệu: 69 ii
3.1.2. Cài đặt MS- VISIO 69 3.2. Làm việc với MS. VISIO 71 3.3. Một số bản vẽ thơng dụng: 72 3.3.1. Vẽ sơ đồ tổ chức bằng VISIO 72 3.3.2. Vẽ sơ lƣu đồ bằng VISIO (FlowChart) 73 3.3.3. Dạng sơ đồ Basic Electrical 74 3.3.4. Dạng sơ đồ Industrial Control Systems 75 3.4. Bài tập thực hành: 76 Chƣơng 4. OrCAD 9.2 78 4.1. Giới thiệu và cài đặt phần mềm ORCAD 9.2 78 4.1.1. Giới thiệu 78 4.1.2. Cài đặt phần mềm: 78 4.2. Vẽ mạch nguyên lý với CAPTURE CIS 85 4.2.1. Tìm hiểu các giao diện của CAPTURE CIS 85 4.2.2. Sửa đổi tên và giá trị các linh kiện trong một bản vẽ 90 4.2.3. Sửa đổi chân linh kiện 98 4.2.4. Các ví dụ: 100 4.2.5. Bài tập thực hành 111 4.3. Vẽ mạch in với ORCAD LAYOUT 118 4.3.1. Tìm hiểu các giao diện của LAYOUT 118 4.3.2. Thiết kế các kiểu chân hàn mới 123 4.3.3. Sự liên thơng giữa CAPTURE với LAYOUT 126 4.3.4. Ví dụ: Mạch nguồn ổn áp dùng 7812. 126 iii
Bài giảng CAD điện Chƣơng 1. ELECTRONIC WORBENCH – EWB PHẦN MỀM MƠ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ 1.1. Giới thiệu và cài đặt phần mềm: 1.1.1. Giới thiệu: Electronic Workbench là phần mềm mơ phỏng mạch điện, đo đạc các mạch số và tương tự của hãng INTECACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES. Đây là một phần mềm trợ giúp thiết kế các mạch số và mạch tương tự rất hồn chỉnh, cho phép ta thiết kế rồi thử với nhiều nguồn tín hiệu: nguồn sin, xung Và nhiều thiết bị mơ phỏng như Oscilloscope, VOM, Bode Plotter, Logic Probe 1.1.2. Cài đặt: Để cài đặt chương trình Electronic Workbench vào máy tính ta đưa đĩa CD cĩ chứa phần mềm ELECTRONIC WORKBENCH 5.12 Tìm đến thư mục ELECTRONIC WORKBENCH 5.12 Double click vào file setup.exe. sau khi nhấp màn hình Welcome xuất hiện chọn next để tiếp tục. Khi cửa sổ Installation Directory xuất hiện chúng ta cĩ thể chọn thư mục để cài đặt bằng cách nhấp vào nút Browse hoặc để mặc định bằng cách nhấp next. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 1
Bài giảng CAD điện Khi cửa sổ Select shortcut folder hiện ra bạn cĩ thể đặt tên cho Folder để chứa chương trình EWB hoặc chọn một Folder khác được liệt kê bên dưới. Thơng thường bước này ta để mặc định bằng cách nhấp Next. Sau khi nhấp Next sẽ xuất hiện bảng Ready to Install, hộp thoại đã sẳn sàng cài đặt chưa hay cịn chỉnh sửa gì khơng nếu cĩ chúng ta nhấp Back trở lại, nếu khơng thì nhấp Finish để chương trình được chép vào đĩa cứng máy tính. Sau khi chép xong xuất hiện hộp thoại Finished, ta nhấp finish thì quá trình cài đặt đã hồn tất. 1.1.3. Màn hình EWB: Sau khi khởi động chương trình, màn hình Electronics WorkBench 5.12 sẽ xuất hiện. Trên cùng là thanh tiêu đề mang tên của chương trình. Phía bên trái là biểu tượng của chương trình và phía bên phải là 3 nút tắt dùng để điều khiển màn hình. Khi nhấp chuột vào biểu tượng của chương trình, trình đơn sổ sẽ xuất hiện với các lệnh thay đổi màn hình. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 2
Bài giảng CAD điện 1.1.4. Thanh trình đơn: Danh sách các trình đơn và các lệnh của chương trình, bao gồm các lệnh về lưu trữ, xuất ra máy in, những thành phần thiết kế (Editing Components) và về những phép giải tích mạch điện (For Performing Analyses). Sau đây sẽ giới thiệu một số lệnh trong các trình đơn, cơng dụng và các phím tắt (nếu cĩ). a) Trình đơn File: bao gồm các lệnh sau: NEW: (CTRL + N) Mở cửa sổ thiết kế mới chưa được đặt tên (Untitled). Nếu chuyển sang một mạch điện khác, chương trình sẽ nhắc lưu lại mạch điện trong màn hình thiết kế trước khi mở màn hình thiết kế khác. Khi khởi động chương trình, cửa sổ thiết kế mạch mới sẽ tự động xuất hiện. OPEN: (CTRL + O) Mở một tập tin mạch điện đã được lưu trước đây. Bình thường, hộp thoại Open sẽ xuất hiện. Nếu cần thiết cĩ thể chuyển đổi qua lại giữa các ổ đĩa hay các thư mục cĩ chứa tập tin cần mở. Chương trình chỉ mở những tập tin cĩ phần mở rộng là: *.CA*, * .Cd*, và *.Ewb (trong mơi trường Windows). SAVE: (CTRL + S) Lưu tập tin mạch điện hiện hành. Thơng thường, hộp thoại lưu trữ tập tin sẽ xuất hiện. Cĩ thể chọn thư mục hoặc chuyển đổi ổ đĩa trong hộp thoại lư trữ. Đối với người sử dụng hệ điều hành Windows, phần mở rộng của tập tin mạch điện sẽ là .EWB tự động cộng thêm vào. Ví dụ: mạch điện cĩ tên là DaoDong sẽ được lưu lại dưới dạng tập tin của chương trình là: DaoDong.EWB. Khi muốn chuyển đổi tên tập tin từ tập tin gốc thì chọn lệnh Save As và tập tin cũ sẽ khơng thay đổi. Chú ý: tập tin trong phiên bản 5.12 sẽ khơng thể mở được trong phiên bản 5.0. Ngược lại, các tập tin trong phiên bản 5.0 sau khi đã lưu lại và chuyển vào danh sách những tập tin của phiên bản 5.12 sẽ được cương trình hiểu như là tập tin mặc định của phiên bản 5.12. REVERT TO SAVED: Mở tập tin lưu cuối cùng. IMPORTS: Chuyển tập tin của chương trình SPICE cĩ phần mở rộng là *.Net hay *.Cir trong hệ điều hành Windows thành dạng sơ đồ nguyên lý. Chú ý: chương trình Electronics Workbench sẽ chỉ nhận diện những điểm nối nhau trong mạch, nếu bằng số điểm nối cho phép của chương trình. Nếu vượt quá số lượng cho phép thì chương trình sẽ thay đổi tên những điểm nối và và cung cấp những thơng tin mới này trong hộp thoại. EXPORTS: Đối với những người sử dụng hệ điều hành Windows, bất kỳ một tập tin mạch điện nào lưu trữ theo định dạng tập tin cĩ phần mở rộng là *.Net, *.Scr, *.Cmp, *.Cir, *.Plc. Chuyển sơ đổ nguyên lý của chương trình sang phần mềm khác cĩ hỗ trợ thiết kế mạch in. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 3
Bài giảng CAD điện PRINT: (CTRL + P) In mạch điện hay một phần của mạch điện và kết quả của các dụng cụ đo ra giấy. EXIT: Thốt khỏi chương trình hiện hành về lại khung màn hình nền Windows. b) Trình đơn Edit: CUT: Cắt linh kiện, mạch điện hoặc ký tự đã chọn để đặt vào Clipboard và sau đĩ dùng lệnh Paste để dán đối tượng đĩ vào vị trí bất kỳ trong màn hình làm việc. Lệnh khơng cĩ tác dụng khi cắt các biểu tượng của dụng cụ đo thử. COPY: (Ctrl + C) Sao chép linh kiện, mạch điện hoặc ký tự đã chọn để đặt vào Clipboard và sau đĩ dùng lệnh Paste để dán đối tượng đĩ vào vị trí bất kỳ trong màn hình làm việc. Lệnh khơng cĩ tác dụng khi cắt các biểu tượng của dụng cụ đo thử. PASTE: (Ctrl + V) Đặt nội dung của Clipboard vào màn hình thiết kế mạch điện hiện hành. DELETE: Xố một hay nhiều đối tượng đã chọn trong màn hình thiết kế hiện hành. Cĩ nhiều cách xố : Nhấp nút phải vào biểu tượng cần xĩa, trình đơn sổ sẽ xuất hiện và chọn Delete. Nhấp chuột chọn một hay nhiều biểu tượng sao cho tất cả biểu tượng chuyển thành màu đỏ và nhấp phím Delete trên bàn phím. Màn hình sẽ thơng báo yêu cầu xác nhận muốn xĩa biểu tượng. Chọn Yes để xĩa, chọn No để giữ lại. SELECT ALL: Chọn tất cả những biểu tượng cĩ trong màn hình làm việc. Sau khi chọn lệnh này, tồn bộ những biểu tượng sẽ chuyển thành màu đỏ. COPY AS BITMAP: Sao chép hình ảnh bitmap của các đối tượng vào Clipboard. Cĩ thể dùng những hình ảnh này trong các chương trình xử lý từ hoặc chế bản điện tử. Muốn thực hiện hãy chọn lệnh Copy As Bitmap trong trình đơn Edit con trỏ sẽ đổi sang hình chữ thập. Nhấn chuột và đĩng khung đối tượng cần sao chép và thả chuột. Những thành phần dùng lệnh này thuộc dạng hình ảnh khơng thể dán vào màn hình WorkBench. SHOW CLIPBOARD: Hiện khung của sổ Clipboard Viewer để trình bày những nội dung của Clipboard. Cĩ thể dùng những trình đơn trong cửa sổ này để thực hiện việc sao chép theo ý muốn. c) Trình đơn Circuit: ROTATE: (Ctrl + R) Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 4
Bài giảng CAD điện Xoay biểu tượng của linh kiện ngược chiều kim đồng hồ một gĩc 900. Nhấp chuột chọn linh kiện cần xoay sao cho linh kiện chuyển thành màu đỏ. FLIP HORIZONTAL: Lật biểu tượng của linh kiện theo chiều ngang. Nhấp chuột chọn linh kiện cần lật sao cho linh kiện chuyển thành màu đỏ. Sau đĩ nhấp chuột vào nút Flip Horizontal trên thanh cơng cụ. FLIP VERTICAL: Lật biểu tượng linh kiện theo chiều dọc. Nhấp chuột chọn linh kiện cần lật sao cho linh kiện chuyển thành màu đỏ. Sau đĩ nhấp chuột vào Flip Vertical trên thanh cơng cụ. COMPONENT PROPERTIES: Gán các thuộc tính vào thành phần đã chọn. Tùy theo từng đối tượng mà sẽ hiện bảng thuộc tính khác nhau. Cĩ thể mở bảng thuộc tính bằng cách nhấp chuột vào nút Componet Properties trên thanh cơng cụ. Cĩ một số thuộc tính chung cho các thành phần như : Label: gán nhãn cho thành phần được chọn. Model: kiểu dáng, tính năng của linh kiện. Fault: gán những thiếu sĩt cho các điểm của linh kiện. Gồm: Leakage: đặt giá trị trở kháng chỉ định trong các trường kề nhau, song song với các điểm đã chọn. Điều này sẽ làm cho dịng rị chạy qua các điểm thay vì chạy qua chúng. Short: đặt trở kháng rất thấp giữa hai điểm (nối tắt) để linh kiện khơng được đo tác động lên mạch điện. Open: Đặt trở kháng cao trên điểm đo để tạo như một điểm hở mạch. None: chọn giá trị mặc định cho linh kiện. Display: Trong đĩ: Use Schematic Option: khi được đánh dấu chọn sẽ hiện tất cả những đối tượng khi đã thực hiện trong Show>Hide của khung thoại Circuit> Schematic Option. Nếu khơng chọn Use Schematic Option thì những thành phần Show label, Show model, Show reference ID sẽ xuất hiện. Cĩ thể chọn những thành phần xuất hiện cùng với linh kiện được chọn. CREATE SUBCICUIT: Kết hợp những thành phần của mạch điện đã chọn thành một mạch điện con xem như là một tổ hợp mạch. Một tổ hợp mạch cĩ thể chứa nhiền linh kiện theo ý muốn. Những đường mạch điện nối với tổ hợp mạch sẽ trở thành những trạm nối của biểu tượng tổ hợp mạch. Để tạo một tổ hợp mạch ta thực hiện theo các bước sau: Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 5
Bài giảng CAD điện Đĩng khung chọn những thành phần muốn dùng để tạo mạch tổ hợp. Lệnh này sẽ khơng cĩ tác dụng nếu chọn cả dụng cụ đo. Những thành phần cĩ trong khung này sẽ chuyển thành màu đỏ. Nhấp chuột vào nút Create Subcircuit trên thanh cơng cụ. Khung thoại Subcircuit sẽ xuất hiện. Đặt tên cho mạch tổ hợp vừa chọn, những thành phần nằm trong khung thoại này sẽ xuất hiện. Copy From Circuit: đặt bản sao của những thành phần đã chọn vào mạch tổ hợp. Những thành phần gốc vẫn khơng bị mất đi. Move from Circuit: loại bỏ những thành phần đã chọn từ mạch điện và chỉ xuất hiện trong tổ hợp mạch. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 6
Bài giảng CAD điện Replace in Circuit: đặt những thành phần đã chọn trong tổ hợp mạch và thay thế những thành phần đã chọn trong mạch bằng biểu tượng tổ hợp vừa tạo. Bảng Gird: chọn hiện lưới trên màn hình làm việc(Show gird), sử dụng lưới mà khơng cần phải hiện lưới khi chọn Use gird, hoặc chọn cả hai. Bảng Show/ Hide: sẽ cho ẩn hoặc hiện những thành phần được chọn trong bảng này. Label: hiện tên nhãn linh kiện. Reference ID: hiện mã nhận biết của linh kiện. Model: kiểu linh kiện. Values: giá trị của linh kiện. Bảng Fonts: chọn kiểu chữ cho nhãn, giá trị của các linh kiện. Font name: tên kiểu chữ. Font size: kích thước chữ. Set label/value font: cài đặt lại các tham số về phơng chữ. Always reruote wires: tự đi dây lại mỗi lần di chuyển linh kiện. If possible, do not move wires: nếu cĩ thể thì khơng di chuyển đường dây nối. Auto – delete connectors: nếu chọn thì khi gỡ bỏ những dây nối với điểm nối thì điểm nối sẽ bị xĩa nếu điểm nối cĩ ít hơn 3 đường nối. Bảng Wiring: chọn cách nối dây trong mạch điện. Khi chọn Drag to connect sẽ cĩ hai lực chọn: Manual – route wires: nối dây bằng tay. Sau khi di chuyển điểm nối thì các dây nối sẽ rối phải sắp xếp lại bằng tay. Auto-route wires: nối dây tự động. Sau khi di chuyển điểm nối thì chương trình sẽ tự động đi dây lại sao cho thích hợp nhất. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 7
Bài giảng CAD điện Always reroute wires: tự đi dây lại mỗi lần di chuyển linh kiện. If possible, do not move wires: nếu cĩ thể thì khơng di chuyển đường dây nối. Auto – delete connectors: nếu chọn thì khi gỡ bỏ những dây nối với điểm nối thì điểm nối sẽ bị xĩa nếu điểm nối cĩ ít hơn 3 đường nối. d) Trình đơn Analysis: Activate: (Ctrl+G) Cơng tắc nguồn cung cấp cho mạch điện hoạt động. Pause: Tạm dừng mạch điện tại thời điểm bất kỳ mà khơng làm mất nguồn cung cấp, điều này đáp ứng cho việc đo các điểm trong mạch tại thời điểm cho dừng hoạt động của mạch. Resume: Sau khi tạm dừng bằng lệnh Pause, muốn mạch điện tiếp tục hoạt động thì dùng lệnh Resume, mạch tiếp tục hoạt động tại thời điểm dừng. Stop: Kết thúc quá trình hoạt động của mạch điện, cĩ chức năng như ngắt nguồn điện. Analysis Option: Cho phép kiểm sốt nhiều giá trị trong việc tính tốn như phục hồi các dung sai, chọn kỹ thuật tính và quan sát các kết quả. Việc tính tốn cĩ hiệu quả như thế nào cịn tùy thuộc vào những thành phần bạn chọn. Điều này yêu cầu phải cĩ kiến thức sâu trong lĩnh vực điện tử đối với những tham số của chương trình. Nếu sửa đổi sai sẽ làm cho chương trình khơng hoạt động theo ý muốn, do đĩ nên để ở chế độ mặc định của chương trình. Trong chức năng này cĩ các bảng sau: Bảng Global: Hiện tham số với các giá trị mặc định áp dụng trong việc phân tích mạch điện. Bảng DC: Hiện khung tham số với những giá trị mặc định áp dụng trong việc phân tích tín hiệu DC trong mạch điện. Bảng Transient: Hiện khung tham số với những giá trị mặc định áp dụng trong việc chọn phương pháp phân tích mạch điện. Bảng Intruments: Hiện khung tham số với những giá trị mặc định của các dụng cụ đo. Bảng Device: Hiện khung tham số với những giá trị mặc định áp dụng trong việc chọn phương pháp phân tích mạch điện. DC Operation Point: Việc phân tích điểm hoạt động DC là để tìm ra điểm hoạt động DC của mạch điện. Đối với việc phân tích DC, các nguồn AC và điểm zero vẫn ở trạng thái cố định, đĩ chính là các tụ điện là những mạch hở và các cuộn cảm là mạch kín. Các kết quả của việc phân tích DC thường là những giá trị tức thời trong việc phân tích. Sau khi chọn phân tích theo DC thì cửa sổ Analysis Graphs sẽ xuất hiện với bảng phân tích DC Bias của mạch điện cĩ trong màn hình thiết kế. Những điểm nối dây trong mạch điện sẽ được đo điện áp và cường độ của các mạch rẽ. AC Frequence: Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 8
Bài giảng CAD điện Đối với việc phân tích tần số AC, các điểm hoạt động DC sẽ được tính trước để tạo hiện tượng tuyến tính, những linh kiện mang tín hiệu nhỏ khơng thuộc dạng tuyến tính. Sau đĩ, một ma trận phức (chứa những thành phần thực và ảo) sẽ được thiết lập. Để thiết lập ma trận, các nguồn sẽ mang giá trị zero (đối với tín hiệu xoay chiều thì nguồn điện một chiều được xem như nối tắt). Các nguồn AC, tụ điện và cuộn cảm được minh hoạ bằng những thành phần AC. Những thành phần khơng tuyến tính được minh họa bằng những linh kiện mang tín hiệu tuyến tính AC nhỏ được dẫn từ những điểm hoạt động DC. Tất cả nguồn nhập đều được xem như là dạng xoay chiều và các tần số của nguồn này đều bị bỏ qua. Nếu máy phát sĩng được chọn loại sĩng răng cưa hoặc vuơng, chúng sẽ tự động chuyển sang dạng sĩng Sin để phân tích. Quy trình phân tích tần số AC sau đĩ sẽ tính mạch cộng hưởng AC như là chức năng của tần số. Để thực hiện việc phân tích: Mở mạch điện muốn phân tích và chọn các điểm cần phân tích. Chọn AC Frequence trong trình đơn Analysis hộp thoại AC Frequence Analysis sẽ xuất hiện. Start frequence: tần số bắt đầu phân tích mạch. End frequence: tần số kết thúc phân tích mạch. Sweep type: kiểu quét theo thập phân (Decade), tuyến tính (Linear), Octave. Number of points: số điểm quét. Vertical scale: trục dọc tính theo Log, Linear, Decibel. Nodes in circuit: những điểm nối trong mạch điện. Nodes for analysis: điểm nối cần phân tích. Add: chọn điểm nối để phân tích. Remove: loại bỏ nút đã chọn trong khung phân tích. Simulate: tiến hành mơ phỏng và cho hiện cửa sổ mơ phỏng Analysis Graphs. Accept: đồng ý, chấp nhận những thơng số đã chọn nhưng khơng hiện cửa sổ mơ phỏng Analysis Graphs. Cancel: bỏ qua khơng tiến hành mơ phỏng và trở lại màn hình thiết kế. Quan sát kết quả: Sau khi đã chọn xong các tham số cần thiết thì nhấp chuột vào nút Simulate xem kết quả của việc phân tích tần số AC được thể hiện bằng hai đồ thị: lợi suất/tần số và pha/tần số. Những đồ thị này hiện ra sau khi kết thúc quy trình phân tích. Nếu cĩ thiết bị đo nối với mạch điện và cho mạch hoạt động, quy trình phân tích mạch cũng sẽ được thực hiện trong cửa sổ Analysis Graphs. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 9
Bài giảng CAD điện Tên mạch đang mơ phỏng Fourier: Quy trình phân tích Fourier tính giá trị DC, giá trị gốc và các hài tần số của tín hiệu trong vùng thời hằng đã ấn định. Việc phân tích thực hiện theo phương pháp Discrete Fourier Transform trên những kết quả của những tín hiệu trong vùng thời hằng đã phân tích. Chức năng này nén dạng sĩng trong vùng thời hằng thành những đối tượng trong vùng tần số. Electronics WorkBench tự động việc phân tích vùng thời hằng này để đưa ra những kết quả phân tích Fourier. Phải chọn những điểm đầu ra trong khung thoại. Các tham biến xuất là điểm mà từ đĩ lấy ra dạng sĩng điện áp. Trong đĩ: Output node: điểm phân tích Fourier. Fundamental frequency: tần số cơ bản. Number of harmonics: số hàm điều hồ. Results: kết quả. Vertical scale: trục dọc. Chọn trục dọc là hàm tuyến tính (Linear), theo logarit (Log), hay theo Decibel. Display phase: hiển thị pha tín hiệu. Output as line graph: xuất ra như đồ thị đường thẳng. Sau khi đã chọn các tham số như ý muốn, nhấp chuột vào nút Simulate để tiến hành phân tích. Chương trình sẽ đưa ra thơng báo: ngừng mơ phỏng bằng dụng cụ đo để bắt đầu chọn phân tích mạch? Chọn Yes để tiến hành phân tích. Cửa sổ Analysis Graphs sẽ xuất hiện. Việc phân tích Fourier sẽ tạo ra một đồ thị về những biên độ Fourier và với những thành phần tuỳ chọn, đồ thị vẽ các đặc tuyến về pha dựa vào tần số đã chọn. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 10
Bài giảng CAD điện 1.2. Giới thiệu thƣ viện của EWB: 1.2.1. Giới thiệu chung: Thư viện của EWB chứa khá đầy đủ các linh kiện và thiết bị sử dụng cho việc mơ phỏng tương tự, số. Tồn bộ thư viện được chứa trong thanh cơng cụ sau: Trong đĩ: Nút Chức năng Sources: định rõ tính chất của tất cả những bộ nguồn cĩ sẵn trong chương trình Electronics WorkBench kể cả nguồn Pin (Battery), nguồn xoay chiều (AC voltage source), nguồn một chiều (Vcc source) Basic: định rõ tính chất của những thành phần cơ bản cĩ trong mạch điện tử được thiết kế sẵn trong chương trình. Bao gồm điện trở (Resistor), tụ điện (Capacitor), cuộn trễ (Relay), biến áp (Transformer) Diode: định rõ tính chất của những kiểu Diode cĩ sẵn trong Electronics WorkBench. Bao gồm Diac, Triac, Led, Diode zener Transistors: định rõ tính chất của những thành phần cĩ liên quan đến linh kiện bán dẫn cĩ sẵn trong chương trình. Bao gồm NPN transistor, JFET kênh P (P-channel JFET), GaaAsFET kênh N (N-channel GaAsFet), 3-terminal enhanced P-MOSFET Analog ICs: định rõ tính chất của những bộ khuếch đại thuật tốn bao gồm bộ khuếch đại thuật tốn 5 cực (5-terminal opamp), 9 cực (9-terminal opamp), bộ so sánh (Comparator), mạch vịng khố pha (phase-locked loop) Mixer ICs: định rõ tính chất của những bộ chuyển đổi Analog sang Digital và từ Digital sang Analog, mạch đơn ổn (Monostable), bộ định thời 555 Digital ICs: định rõ tính chất của những thành phần IC số trong chương trình. Bao gồm những IC thuộc họ 74XX, 741XX, 742XX, 4XXX Logic Gate: định rõ tính chất của các cổng logic cĩ trong chương trình như cổng NOT, AND và các IC chứa cổng logic như IC cổng NAND, EXOR Digital: những thành phần liên quan đến kỹ thuật số như các loại Flip – Flop, cơng bàn phần (Half – Adder), các Flip – Flop (Flip-Flops), bộ dồn kênh (multiplexer), thanh ghi dịch (shift register), bộ mã hố (encode) Indicators: định rõ những thành phần hiển thị cĩ trong chương trình bao gồm đồng hồ đo điện áp (Voltmeter), đo dịng điện (Ammeter), bĩng đèn (Bulb), Led 7 đoạn (7- segment display), bộ hiển thị dải (bargraph) Control: định rõ tính chất của những bộ điều khiển bao gồm bộ vi phân điện áp (voltage differentiator), khối tăng độ lợi điện áp (voltage gain block), bộ nhân (multiplier), giới hạn điện áp (voltage limiter), bộ chia (divider) Miscellaneous: những thành phần khác nhau khơng cùng một chủng loại như cầu chì (Fuse), đường truyền tín hiệu (transmission lines), thạch anh (crystal), động cơ DC (DC motor), ống chân khơng (vacuum tube), hộp văn bản (text box) Intruments: định rõ tính chất của những dụng cụ đo khác nhau như đồng hồ đo vạn năng kỹ thuật số (Digital multimeter), máy phát sĩng (function generator), máy đo dạng sĩng (oscilloscope), máy phân tích logic (logic analyzer ), máy phát từ (word generator) Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 11
Bài giảng CAD điện 1.2.2. Các thanh linh kiện: a) Hộp linh kiện nguồn SOURCE: Nút Biểu tƣợng Tên Ground: là điểm nối đất (Mass). Bất kỳ mạch điện nào cĩ sử dụng Op-amp, nguồn điều khiển, máy đo đề phải cần đến điểm nối đất. Cũng vậy, nếu một mạch điện cĩ hai thành phần Analog và Digital tạo thành thì phải cĩ điểm nối đất. Nếu khơng sử dụng điểm nối đất thì chương trình thơng báo mạch điện bị lỗi hay cho những kết quả sai trên các dụng cụ đo. Nĩ thực sự quan trong trong việc nối hai cuộn dây của máy biến áp với nhau thơng qua điểm nối đất và các nguồn điều khiển. Chương trình cung cấp cho mỗi mạch điện nhiều điểm nối đất. Mỗi điểm đã được nối đất sẽ nối trực tiếp với những điểm nối đất khác trong cùng một mạch điện. Battery: là một nguồn áp một chiều, nĩ cĩ thể cĩ giá trị điện áp từ V đến vài kV. Độ sai số của nguồn Battery được đặt ở chế độ mặc định, việc đặt giá trị sai số của nguồn đã được định rõ trong hộp thoại Analysis > Monte Carlo. Việc cài đặt phải chính xác, chọn chế độ “Use global tolerance” và nhập giá trị vào khung “Voltage tolerance”. DC Current Suorce: nguồn dịng một chiều, cĩ giá trị từ A đến vài kA. AC Voltage Source: biểu tượng nguồn áp xoay chiều, cĩ giá trị điện áp từ V đến vài kV. AC Current Source: nguồn dịng xoay chiều, cĩ gái trị từ A đến vài kA. Voltage-Controlled Voltage Source: biểu tượng nguồn áp phụ thuộc vào điện áp điều khiển. Voltage-Controlled Current Source: biểu tượng nguồn dịng phụ thuộc vào điện áp điều khiển. Current Controlled Voltage Source: nguồn áp phụ thuộc vào dịng điện điều khiển. Current Controlled Current Source: nguồn dịng phụ thuộc vào dịng điện điều khiển. Vcc Source: đây là nguồn đáp ứng nhanh và tiện lợi trong số những bộ nguồn. Nĩ luơn giữ mức điện áp 5V đáp ứng đúng với mức 1 của số nhị phân hay logic đúng. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 12
Bài giảng CAD điện Nút Biểu tƣợng Tên Vdd Source: tương tự như với nguồn Vcc nhưng nĩ giữ mức điện áp là 15V. Clock: biểu tượng nguồn tạo xung đồng hồ. AM Source: nguồn điều biên phát ra sĩng điều biên, sử dụng nĩ để tạo và phân tích mạch liên lạc. FM Source: nguồn điều tần phát ra sĩng điều tần, sử dụng nĩ để tạo và phân tích mạch liên lạc. Voltage-Controlled Sine Wave Oscillator: nguồn tạo dao động sĩng Sin điều khiển bằng điện áp. Voltage-Controlled Triangle Wave Oscillator: nguồn tạo dao động sĩng tam giác điều khiển bằng điện áp. Voltage-Controlled Square Wave Oscillator: nguồn tạo dao động xung vuơng điều khiển bằng điện áp. Controlled One-Shot: nguồn tạo xung kích cĩ điều kiện. b) Hộp linh kiện Basic: Nút Biểu tƣợng Tên Connector: điểm nối, dùng để nối các dây dẫn thành mạch rẽ. Mỗi điểm nối cĩ 4 đầu nối. Resistor: điện trở. Capacitor: tụ điện khơng cực tính. Inductor: cuộn cảm. Transformer: máy biến thế. Relay: Rơ – le. Switch: cơng tắc, [Space] là phím điều khiển cơng tắc và cĩ thể thay bằng phím khác trong bảng thuộc tính. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 13
Bài giảng CAD điện Nút Biểu tƣợng Tên Time-Delay Switch: cơng tắc thời gian, 0.5 s là thời gian cơng tắc bật sang tiếp điểm thường hở, cĩ thể thay đổi trong bảng thuộc tính. Voltage-Controlled Switch: cơng tắc điều khiển bằng điện áp. Nĩ cĩ hai giá trị: điện áp đĩng điện Von và điện áp ngắt Voff. Nĩ sẽ đĩng khi điện áp đặt vào hai đầu khối điều khiển bằng hay lớn hơn thơng số Von. Nĩ sẽ ngắt khi điện áp đặt vào khối điều khiển bằng hay nhỏ hơn điện áp Voff. Current-Controlled Switch: cơng tắc điều khiển bằng dịng điện. Dịng điện qua bộ điều khiển bằng dịng đĩng Ion thì cơng tắc đĩng. Dịng điện qua bộ điều khiển bằng dịng ngắt Ioff thì cơng tắc ngắt. Pull-Up Resistor: điện trở nâng áp. 1k : điện trở nối với nguồn +V; 5V : điện áp của nguồn +V. Potentiometer: biến trở. [R] là phím điều khiển cho biến trở: nếu muốn tăng biến trở thì nhấn và giữ phím Shift và nhấp vào phím điều khiển; muốn giảm giá trị của biến trở thì nhấn phím điều khiển đặt cho biến trở. Resistor Pack: bộ điện trở. Chứa 8 điện trở trong nĩ và cĩ giá trị chung cho tất cả. Voltage-Controlled Analog Switch: cơng tắc Analog điều khiển bằng điện áp. 0V là điện áp điều khiển ngắt cơng tắc; 1V là điến áp đĩng cơng tắc. Tín hiệu Analog điều khiển cơng tắc ngắt khi biên độ tín hiệu bằng 0V và cơng tắc đĩng khi biên độ tín hiệu bằng 1V. Polarized Capacitor: tụ điện cĩ cực tính. Variable Capacitor: tụ thay biến thiên. Tương tự như biến trở, [C] là phím điều khiển cho tụ : nhấn và giữ phím Shift và nhấn phím C để tăng giá trị tụ; nhấn phím C để giảm giá trị tụ. Variable Inductor: cuộn cảm biến thiên. Điều khiển tương tự như tụ biến thiên nhưng phím điều khiển là L. c) Hộp linh kiện Diode: Nút Biểu tƣợng Tên Diode: cho dịng điện chay thao một chiều và ngăn dịng điện ngược. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 14
Bài giảng CAD điện Zener Diode: là loại điode đặc biệt cĩ khả năng ghim áp và được phân cực ngược. Led: diode phát quang. Full Wave Bridge Rectifier: cầu diode tách sĩng cả 2 bán kỳ. Shockley Diode Silicon Controlled Rectifier: (SCR) Diac Triac d) Hộp linh kiện Transistor: Nút Biểu tƣợng Tên NPN BJT (Bipolar junction transistor) PNP BJT (Bipolar junction transistor) N-Channel JFET P-Channel JFET 3-Terminal Depletion N-MOSFET 3-Terminal Depletion P-MOSFET 4-Terminal Depletion N-MOSFET 4-Terminal Depletion p-MOSFET 3-Terminal Enhanced N-MOSFET 3-Terminal Enhanced P-MOSFET 4-Terminal Enhanced N-MOSFET 4-Terminal Enhanced P-MOSFET N-Channel GaAsFET P-Channel GaAsFET Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 15
Bài giảng CAD điện e) Hộp linh kiện IC số: Nút Bảng liệt kê Tên Danh sách IC họ 74xx. Chọn một trong những IC thuộc họ này và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC họ 741xx. Chọn một trong những IC thuộc họ này và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC họ 742xx. Chọn một trong những IC thuộc họ này và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC họ 743xx. Chọn một trong những IC thuộc họ này và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC họ 744xx. Chọn một trong những IC thuộc họ này và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC họ 4xxx. Chọn một trong những IC thuộc họ này và nhấp chuột vào nút Accept. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 16
Bài giảng CAD điện f) Hộp linh kiện cổng Logic: Nút Biểu tƣợng Tên AND Gate: cổng AND. Cĩ thể chọn từ 2 đến 8 ngõ vào trong bảng thuộc tính. OR Gate: cổng OR. Cĩ thể chọn từ 2 đến 8 ngõ vào trong bảng thuộc tính. NOT Gate: cổng đảo. NOR Gate: cổng NOR. Cĩ thể chọn từ 2 đến 8 ngõ vào trong bảng thuộc tính. NAND Gate: cổng AND. Cĩ thể chọn từ 2 đến 8 ngõ vào trong bảng thuộc tính. XOR Gate: cổng XOR. Cĩ thể chọn từ 2 đến 8 ngõ vào trong bảng thuộc tính. XNOR Gate: cổng XNOR. Cĩ thể chọn từ 2 đến 8 ngõ vào trong bảng thuộc tính. Tristate Buffer: cổng đệm cĩ điều kiện. Buffer: cổng đệm. Schmitt Trigger: cổng chuyển đổi xung vuơng. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 17
Bài giảng CAD điện Nút Bảng liệt kê Tên Danh sách IC cĩ chứa cổng AND. Chọn một trong những IC và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC cĩ chứa cổng OR. Chọn một trong những IC và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC cĩ chứa cổng NAND. Chọn một trong những IC và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC cĩ chứa cổng NOR. Chọn một trong những IC và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC cĩ chứa cổng NOT. Chọn một trong những IC và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC cĩ chứa cổng XOR. Chọn một trong những IC và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC cĩ chứa cổng XNOR. Chọn một trong những IC và nhấp chuột vào nút Accept. Danh sách IC cĩ chứa cổng Buffer. Chọn một trong những IC và nhấp chuột vào nút Accept. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 18
Bài giảng CAD điện g) Hộp linh kiện Indicators: Nút Biểu tƣợng Tên Voltmeter: đồng hồ đo điện áp. Cĩ thể sử dụng nhiều đồng hồ trong một mạch điện. Ammeter: đồng hồ đo dịng điện. Cĩ thể sử dụng nhiều đồng hồ trong một mạch điện. Bulb: bĩng đèn cơng suất lớn. Probe: bĩng thử trong mạch số, giống như Led nhưng hiển thị rõ hơn. Seven-Segment Display: Led 7 đoạn. Decoded Seven-Segment Display: Led 7 đoạn cĩ sẵn bộ giải mã BCD. Buzzer: cịi, phát ra âm thanh cĩ tần số được chọn trong bảng thuộc tính (trong hình là tần số 200Hz). Bargraph Display: đồ thị hiển thị giải, mỗi thanh ngang tương ứng xem như là một Led, 2V là điện áp thấp nhất cho một thanh ngang dưới cùng sáng. Decoded Bargraph Display: giải mã tín hiệu Analog hiển thị lên các thanh sáng tương ứng với mỗi mức điện áp đưa vào. 1.3. Vẽ và Mơ phỏng mạch trong EWB: 1.3.1. Mạch chỉnh lƣu: Hãy vẽ và mơ phỏng mạch điện sau: Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 19
Bài giảng CAD điện a) Mục đích – yêu cầu: Mục đích: Nhằm giúp cho SV cĩ kiến thức về mạch chỉnh lưu. Nắm vững nguyên lý hoạt động, và cách thiết kế mạch chỉnh lưu theo sơ đồ nguyên lý. Biết cách lựa chọn các linh kiện từ thanh cơng cụ và đo đạt các thơng số kỹ thuật của mạch nhờ vào các thiết bị đo. Yêu cầu: Các SV phải cĩ kiến thức về điện tử cơ bản (hoặc điện tử cơng suất). b) Kiến thức nền: Mạch chỉnh lưu dùng để biến đổi dịng điện xoay chiều thành dịng một chiều, nhằm mục đích cung cấp cho các mạch điện của thiết bị điện tử, hoặc nạp điện cho Acquy Linh kiện chủ yếu ở mạch chỉnh lưu là: Transistor, Diode, SCR, Triac, Diac Sơ đồ khối của bộ chỉnh lƣu: Biến áp: cĩ nhiệm vụ biến đổi điện áp từ lưới điện xoay chiều thành điện cĩ trị số phù hợp với yêu cầu làm việc của thiết bị dùng điện một chiều . Chỉnh lƣu: dùng để biến đổi dịng điện xoay chiều thành dịng điện một chiều . Ta cĩ các kiểu chỉnh lưu như sau : chỉnh lưu bán kỳ , chỉnh lưu tồn kỳ , chỉnh lưu cầu . Nhưng trong bài tập các bạn chỉ chú ý đến phần chỉnh lưu bán kỳ . Lọc điện: cĩ nhiệm vụ san bằng gợn sĩng ở dạng dịng một chiều vừa được chỉnh lưu, giúp cho dạng dịng một chiều được phẳng hơn. Nguyên lý hoạt động của mạch: Khi bán kỳ dương xuất hiện tại đầu anốt của Diode thì Diode sẽ được phân cực thuận. Lúc này, cĩ dịng chạy qua diode và tải. Ngược lại, khi bán kỳ âm xuất hiện tại đầu anốt của diode thì diode sẽ được phân cực nghịch . Lúc này, khơng cĩ dịng chạy qua diode và tải. Khi chọn diode chỉnh lưu, phải thỏa mãn 3 thơng số sau: Dịng đỉnh diode: Ip Im . Dịng trung bình: Itb Idc . Điện áp ngược diode: Vng VM . c) Các bƣớc tiến hành: Để thiết kế mạch điện trên, cần phải khởi động chương trình Electronics WorkBench bằng cách chọn lệnh Start > Programs > Electronics WorkBench > Electronics WorkBench Sau khi đã khởi động chương trình EWB, màn hình EWB xuất hiện và chúng ta sẽ tiến hành vẽ sơ đồ mạch điện này theo các bước như sau: Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 20
Bài giảng CAD điện Bƣớc 1: Lấy linh kiện Số linh kiện cần phải lấy để thiết kế mạch: Diode: D1N4001. Tụ điện: 50F. Điện trở: 1k. Nguồn: Vac = 24V/50Hz, Ground. Biến áp. Dưới đây sẽ trình bày cách lấy các linh kiện trên: Diode: SV dùng chuột nhấp vào biểu tượng linh kiện diode để mở hộp linh kiện này. Trong hộp linh kiện này, nhấn chuột vào nút Diode; kéo nĩ vào màn hình thiết kế và đặt tại vị trí thích hợp. Sau đĩ nhấn vào nút Close (cĩ hình dấu X) bên trên gĩc phải của hộp linh kiện để đĩng hộp linh kiện này lại. Điện trở: Tiếp theo hãy nhấp chuột vào hộp linh kiện Basic để mở cửa sổ Basic. Trong cửa sổ Basic vừa mở, bạn hãy chọn nút cĩ biểu tượng điện trở (Resistor). Nhấp chuột vào biểu tượng điện trở sao cho đầu con trỏ xuất hiện biểu tượng điện trở, kéo nĩ vào màn hình thiết kế, đặt tại vị trí thích hợp và thả chuột ra. Do chương trình mặc định đối với điện trở là nằm ngang vì vậy, cần phải xoay cho điện trở nằm dọc bằng cách nhấp chuột chọn điện trở cần xoay sao cho điện trở biến thành màu đỏ, và sau đĩ nhấp chuột vào nút Rotate (Phím tắt Ctrl + R) trên thanh cơng cụ (lệnh này sẽ xoay linh kiện một gĩc 900 theo chiền ngược chiều kim đồng hồ). Sau khi nhấp vào nút Rotate, điện trở sẽ xoay một gĩc 900 so với lúc đầu. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 21
Bài giảng CAD điện Tụ điện và biến áp: cách thực hiện tương tự như cách lấy điện trở. Nguồn: Để lấy nguồn cung cấp cho mạch thì nhấp chuột vào biểu tượng nguồn Sources. Lúc này , cửa sổ Sources hiện ra. Khi cửa sổ nguồn hiện ra, SV chỉ cần nhấp và giữ chuột vào biểu tượng nguồn AC Voltage Source. Sau đĩ, kéo biểu tượng nguồn đĩ và đặt vào vị trí cần thiết kế, rồi thả chuột. Trong hộp linh kiện Sources cịn mở, bạn hãy chọn MASS cĩ biểu tượng nối đất (Ground) và kéo nĩ vào cửa sổ thiết kế, đặt vào vị trí thích hợp và thả chuột. Bƣớc 2: Sắp xếp các linh kiện theo nhƣ sơ đồ nguyên lý Muốn di chuyển linh kiện thì các bạn làm như sau : dùng chuột nhấp và giữ linh kiện cần di chuyển. Sau đĩ, kéo chuột tới một vị trí mà mong muốn, rồi thả chuột ra. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 22
Bài giảng CAD điện Bƣớc 3: Chọn trị số và nhãn cho linh kiện Trong bài tập này, giá trị của các linh kiện là: R=1k, C 50F, V= 24V/50Hz/0Deg, Diode loại D1N4001. Chọn trị số và nhãn cho điện trở: Nhấp chuột phải vào điện trở R1, một trình đơn sổ sẽ xuất hiện, nhấp chuột vào lệnh Component Properties. Cửa sổ Resistor Properties sẽ xuất hiện, trong bảng Label hãy nhập tên R vào ơ Label. Nhấp chuột vào nút OK khi đã nhập xong. Chọn trị số cho tụ điện: Nhấp chuột phải vào tụ điện C, trong trình đơn sổ xuống hãy nhấp chuột chọn lệnh Component Properties. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 23
Bài giảng CAD điện Trong cửa sổ Capacitor Properties nhập giá trị 50 vào ơ Capacitance và trong ơ đơn vị là F. Nhấp vào nút OK khi đã chấp nhận các thơng số vừa nhập. Gán nhãn cho tụ điện: Nhấp chuột phải vào tụ điện C, trong trình đơn sổ xuống hãy nhấp chuột chọn lệnh Component Properties. Trong cửa sổ Capacitor Properties nhập tên C vào trong ơ Label. Nhập xong nhấn OK để chấp nhận. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 24
Bài giảng CAD điện Chọn loại diode Nhấp chuột phải vào Diode, một trình đơn sẽ sổ xuống. Trong trình đơn này, SV hãy nhấn chuột chọn lệnh Component Propeties. Cửa sổ Diode Properties xuất hiện. Trong cửa sổ này, hầu hết các linh kiện đều được đặt ở chế độ mặc định (default) là lý tưởng (ideal). Do đĩ, để chọn loại Diode D1N4001 thì SV chọn lệnh Models và chọn tên nhà sản xuất linh kiện là internat trong cột Library. Sau đĩ, hãy chọn loại D1N4001 trong cột Model. Cuối cùng nhấp chuột vào nút OK. Chọn nguồn: Nhấp chuột phải vào nguồn AC Voltage Source, trong trình đơn sổ xuống hãy chọn lệnh Component Properties. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 25
Bài giảng CAD điện Sau khi chọn lệnh Component Properties, cửa sổ AC Voltage Source Properties xuất hiện. Trong cửa sổ này, SV hãy chọn lệnh Value và tiến hành thay đổi giá trị của nguồn bằng cách nhập giá trị 24 (đơn vị V) trong ơ Voltage(V); nhập giá trị 50 vào ơ Frequency (đơn vị Hz). Sau đĩ chọn OK để chấp nhận các thơng số vừa nhập vào. Bƣớc 4: Nối mạch theo sơ đồ nguyên lý Để cĩ thể nối mạch được dễ dàng và nhanh chĩng thì SV hãy tiến hành như sau Đặt mũi tên con trỏ ngay tại 1 chân của cuộn sơ cấp biến áp sao cho xuất hiện một chấm đen, lúc này nhấp và giữ chuột rồi kéo đến đầu dương của nguồn điện. Khi thấy tại đây cũng xuất hiện một chấm đen thì SV hãy thả chuột ra. Kết quả là ta đã cĩ một đường nối mạch. Đặt con trỏ ngay tại chân cịn lại của cuộc sơ cấp biến áp sao cho xuất hiện chấm đen, rồi kéo chuột đến đầu âm của nguồn điện. Khi thấy xuất hiện chấm đen thì hãy thả chuột ra. Đặt mũi tên con trỏ ngay tại chân Anode của Diode, sao cho xuất hiện dấu chấm đen. Sau đĩ kéo chuột đến một đầu thứ cấp của biến áp, khi thấy xuất hiện chấm đen thì hãy thả chuột ra. Đặt mũi tên con trỏ chuột ngay tại chân Catot của Diode sao cho xuất hiện chấm đen, rồi kéo chuột đến chân dương của tụ điện. Đến khi thấy xuất hiện chấm đen tại chân dương thì thả chuột ra. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 26
Bài giảng CAD điện Đặt con trỏ chuột tại chân điện trở, khi xuất hiện chấm đen thì hãy kéo chuột đến nối với điểm giữa của doạn dây nối Diode và tụ điện sao cho xuất hiện chấm trịn nhỏ rồi thả chuột. Đặt mũi tên con trỏ chuột tại chân cịn lại của điện trở sao cho xuất hiện chấm đen rồi kéo chuột đến nối với Mass. Đặt mũi tên con trỏ ngay tại chân cịn lại chưa nối dây của tụ điện, sau khi xuất hiện chấm đen thì nhấp chuột và kéo đến điểm giữa đoạn dây nối của điện trở và Mass. Khi thấy xuất hiện một vịng trịn nhỏ thì thả chuột ra. Đặt mũi tên con trỏ chuột tại đầu cịn lại của cuộn thứ cấp biến áp, khi xuất hiện dấu chấm đen thì nhấp chuột và kéo đến điểm nối Mass chung của tụ điện và điện trở Lưu ý: Cĩ đơi khi ta cũng thực hiện cách nối mạch như trên, nhưng đường nối mạch khơng được kết dính lại với nhau. Lúc này cần lưu ý đến việc kết nối của chân linh kiện, đối với một chân Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 27
Bài giảng CAD điện linh kiện chỉ cho phép các bạn kết nối được một lần. Cho nên, khi các bạn nối thêm một chân linh kiện khác vào giữa 2 chân linh kiện đã nối để tạo thành một nút cĩ 3 ngã (hoặc 4 ngã) thì phải đảm bảo khoảng cách giữa 2 chân linh kiện đủ lớn, để cĩ thể thực hiện việc kết nối. Mỗi một nút chỉ cĩ thể kết nối cĩ 4 ngã mà thơi. Nếu trong quá trình kết nối mà các dây nối khơng được ngay thẳng thì điều chỉnh bằng cách dùng chuột nhấp vào đường dây đang nối (đường dây khơng ngay thẳng) và giữ chuột, rồi sau đĩ kéo chuột để điều chỉnh lại sao cho thẳng hàng và thả chuột ra. Sau khi thực hiện giai đoạn nối dây, ta sẽ cĩ một mạch điện hồn chỉnh như sau: Ngồi ra, cịn cĩ thể chọn màu sắc cho đường dây nối bằng cách như sau: chọn đường dây cần đổi màu sắc và Double click vào đường dây. Lúc này, cĩ một cửa sổ hiện ra. Sau đĩ, các bạn chọn màu sắc như ý muốn và nhấp vào OK. Kết quả là đường dây nối sẽ hiện ra đúng màu đã được chọn. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 28
Bài giảng CAD điện Bƣớc 5: Khảo sát mạch chỉnh lƣu bán kỳ. Sau khi đã kết nối mạch hồn chỉnh, để tiến hành việc khảo sát dạng sĩng của mạch điện thì SV cần phải lấy các thiết bị đo kiểm và nối vào trong sơ đồ mạch điện như sau Trong quá trình khảo sát mạch, muốn xem được dạng sĩng ta chỉ cần Double click vào ngay tại thiết bị đo, lúc này thiết bị đo sẽ được phĩng to và cụ thể trong mạch dao động này thiết bị đo là dao động ký. Kết quả sẽ cĩ được một màn hình dao động ký kích cở lớn để tiện cho việc khảo sát dạng sĩng. Mặt khác muốn tăng kích cở của màn hình dao động ký lớn hơn nữa thì nhấp chuột vào nút Expand, nút này ở phía trên của màn hình dao động ký. Muốn thu nhỏ lại giống như hình dáng ban đầu, ta hãy nhấp chuột vào nút Reduce. Sau khi tất cả đã được chuẩn bị hồn chỉnh thì SV bắt đầu cho mạch hoạt động bằng cách nhấp nút Activate simulation (nút này nằm bên gĩc phải của màn hình EWB). Trong lúc kích cho mạch hoạt động SV phải quan sát trên màn hình của dao động ký, xem kết quả như thế nào. Để tiến hành đến việc điều chỉnh các phím trên dao động ký sao cho dạng sĩng ở ngõ ra là rõ nhất, cịn nếu trong quá trình điều chỉnh mà mạch vẫn khơng hoạt động thì phải xem lại mạch cĩ bị lỗi khơng hoặc chú ý thay đổi trị số của một vài linh kiện đặt biệt nằm trong mạch. Quá trình thay đổi trị số của linh kiện và kiểm tra mạch lắp ráp phải tiến hành thường xuyên để cho khả năng hoạt động của mạch cĩ khả thi hơn. Sau khi mạch đã hoạt động cần lưu lại sơ đồ mạch điện, ta thực hiện bằng cách nhấn chuột vào nút Save trên thanh cơng cụ. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 29
Bài giảng CAD điện Cửa sổ Save Circuit File xuất hiện: Đặt tên Đặt tên cho mạch điện vừa thiết kế vào khung File name, sau đĩ nhấp vào nút Save, vậy là mạch điện của bạn đã được đặt tên là Mạch chỉnh lƣu bán kỳ.ewb và tên này sẽ nằm ở gĩc trên bên trái của màn hình thiết kế. cho d) Kết luận: Ở bán kỳ dương, tại đầu Anode điện áp dương hơn đầu Kathode nên Diode dẫn. Và ngược lại, ở bán kỳ âm thì diode ngưng dẫn . Dạng sĩng ngõ ra của mạch chỉnhm lưuạ bánch kỳ và giá trị điện áp trên Voltmeter như sau: điện vào khung File name 1.3.2. Mạch khuếch đại BJT: Hãy vẽ và mơ phỏng mạch điện sau: Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 30
Bài giảng CAD điện a) Mục đích – yêu cầu: Mục đích: nhằm giúp cho SV cĩ kiến thức về mạch khuếch đại, nắm vững nguyên lý hoạt động và cách thiết kế mạch điện theo sơ đồ lý thuyết. Biết cách lựa chọn linh kiện từ thanh cơng cụ và đo đạt các thơng số kỹ thuật của mạch nhờ vào các thiết bị đo. Yêu cầu: SV phải cĩ kiến thức về điện tử cơ bản. b) Kiến thức nền: Chức năng của các linh kiện trong mạch điện: Trong sơ đồ mạch khuếch đại dùng Transistor ở trên cĩ các điện trở Rc để lấy điện áp tín hiệu ở ngõ ra, điện trở RE để ổn định nhiệt, cầu phân áp RB1 và RB2 để phân cực một chiều cho cực B để chọn điểm làm việc tĩnh Q trên đặt tuyến ngõ ra. Các tụ điện C1 và C2 gọi là tụ liên lạc cĩ tác dụng cách ly điện áp một chiều giữ các chân B và C của transistor với nguồn tín hiệu ngõ vào và mạch điện ở ngõ ra. Tụ điện CE ghép song song điện trở RE gọi là tụ phân dịng để loại bỏ tín hiệu xoay chiều trên cực E xuống mass. Các tụ C1, C2, CE cĩ trị số chọn sao cho nĩ cĩ dung kháng rất nhỏ so với trị số các điện trở trong mạch tần số của tín hiệu khuếch đại. Điện trở RS là nội trở của nguồn tín hiệu VS. Nguồn tín hiệu VS cĩ biên độ hiệu dụng nhỏ cỡ vài milivơn đến vài chục milivơn. Nguyên lý hoạt động của mạch: Khi tín hiệu vào ở bán kỳ dương thì Transistor dẫn và ở ngõ ra của mạch khuếch đại (cực C của transistor) sẽ cĩ bán kỳ âm.Và ngược lại, khi tín hiệu vào ở bán kỳ âm thì Transistor ngưng dẫn và ở ngõ ra của mạch khuếch đại cĩ bán kỳ dương. Do đĩ, ở ngõ ra của mạch khuếch đại xuất hiện cả chu kỳ sĩng sin nhưng cĩ biên độ lớn hơn biên độ của tín hiệu vào. c) Các bƣớc tiến hành : Sau khi khởi động chương trình EWB, (bằng cách: chọn lệnh Start > Programs > Electronics WorkBench > Electronics WorkBench), tiến hành thực hiện các bước sau: Bƣớc 1: Lấy linh kiện Số linh kiện cần phải lấy để thiết kế mạch: Transistor: Q2SC1815 x 1 . Điện trở: RB1= 56 k; RB2= 10 k; Rc= 1 k; Re= 0.5 k; Rs= 0.6 k. Tụ điện: C1 = 10 µF; C2 = 10 µF; CE = 50 µF. Nguồn: Vcc = 12V; Vac = 10 mV/50Hz; Ground. Transistor: Khi lấy Transistor SV dùng chuột nhấp vào biểu tượng linh kiện transistor. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 31
Bài giảng CAD điện Sau đĩ cửa sổ Transistor hiện ra: SV hãy dùng chuột nhấp và giữ vào biểu tượng Transistor loại NPN. Và sau đĩ, kéo biểu tượng linh kiện Transistor vào trong màn hình thiết kế mạch, rồi đặt linh kiện tại vị trí thích hợp nơi thiết kế và thả chuột. Lúc này ta sẽ cĩ được một linh kiện Transistor. Sau khi lấy xong linh kiện Transistor, đĩng cửa sổ linh kiện lại bằng cách nhấp chuột vào nút Close (cĩ hình dấu X) nằm bên gĩc phải của cửa sổ. Đèn tín hiệu: Để lấy đèn hiển thị cho mạch khuếch đại thì các bạn hãy nhấp chuột vào biểu tượng led 7 đoạn (Indicators). Lúc này, cửa sổ Indicators hiện ra. Di chuyển con trỏ vào biểu tượng đèn hiển thị mang tên: Decoded Bragraph Display và nhấp giữ chuột vào biểu tượng; kéo biểu tượng vào màn hình thiết kế và đặt đúng vị trí thích hợp; rồi thả chuột. Kết quả cĩ được một đèn hiển thị. Nhấn chuột vào nút Close để đĩng cửa sổ Indicators. Điện trở, tụ, nguồn: thực hiện như ví dụ trước. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 32
Bài giảng CAD điện Bƣớc 2: Sắp xếp các linh kiện sao cho mạch điện được thiết kế theo ý muốn. Bằng cách di chuyển, xoay và linh kiện sắp xếp các linh kiện theo sơ đồ mạch điện, ta được hình vẽ như sau: Bƣớc 3: Chọn trị số và nhãn cho linh kiện: Chọn lại trị số và nhãn cho từng linh kiện của mạch điện sao cho các giá trị đĩ phù hợp với yêu cầu của mạch cần thiết kế. Cách chọn trị số điện áp cho đèn hiển thị: Để làm được điều này thì hãy Double click chuột vào đèn hiển thị. Lúc này, sẽ cĩ một cửa sổ Decoded Bargraph Display Properties. SV hãy lưu ý đến biên độ tín hiệu tại ngõ ra cao nhất là bao nhiêu để từ đĩ cĩ chia cho 10. Và lấy giá trị một phần để điền vào cho mục mang tên: Lomest segment turn-on voltage(VL). Đây chính là mức điện áp nhỏ nhất cho phép một đèn led trong đèn hiển thị sáng. Cịn mục mang tên Highest segment turn-on voltage(VH), chính là mức điện áp cao nhất để cho 10 đèn led sáng trong đèn hiển thị. Trong mạch điện này, biên độ tín hiệu ra cao nhất là khoảng 21 mV đến 22 mV.Do đĩ,các bạn cần phải điền vào mục VL: 2 mv và mục VH: 21 mV, nhằm mục đích để cho 10 bĩng đèn led của đèn hiển thị đều sáng hết theo sự biến thiên của biên độ tín hiệu tại ngõ ra. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 33
Bài giảng CAD điện Việc chọn trị số và dán nhãn cho điện trở, tụ, nguồn thực hiện như ví dụ trước. Trong khi thực hiện, ta cĩ thể gặp khĩ khăn khi nhập tiếng Việt, sau đây trình bày cách nhập tiếng Việt trong Workbench. Cách gõ chữ tiếng việt trong Workbench: Để gõ chữ tiếng việt trong Workbench SV hãy làm như sau: Ở mạch điện, trên đèn hiển thị cĩ ghi chữ Hiển thị, nhằm chú thích cho người xem biết được trong mạch điện linh kiện đĩ là cái gì, hãy di chuyển con trỏ đến biểu tượng cĩ ký hiệu chữ M và nhấp chuột (ký hiệu mang tên: Miscelaneous). Lúc này, cửa sổ hiện ra ngay phía dưới biểu tượng, chỉ cần nhấp và giữ chuột vào biểu tượng ký hiệu chữ A nằm bên trong cửa sổ (ký hiệu mang tên: Textbox), sau đĩ kéo biểu tượng vào màn hình thiết kế, rồi thả chuột. Kế tiếp đĩ, nhấn nút phải chuột vào chữ A, trong trình đơn sổ xuống hãy chọn lệnh Component Properties và kết quả là cĩ một cửa sổ Textbox hiện ra như sau: Trong ơ Textbox, đánh chữ HIỂN THỊ, vào chọn lại phong chữ bằng nhấp chuột vào nút Set Font. Khi này, lại cĩ thêm một cửa sổ Font hiện ra: chọn Font VNITimes, Font style: Bold, Size:16. Cuối cùng, di chuyển con trỏ vào nút OK và nhấp chuột. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 34
Bài giảng CAD điện Lưu ý: Mặc dù khi chọn Set Font rồi nhưng chữ này sẽ hiện ra dưới dạng một Font khác. Khi này vẫn cứ nhấn OK để thốt ra khỏi hộp Textbox, sau đĩ nhấp và giữ chuột vào biểu tượng chữ A; kéo chữ HIỂN THỊ ra; đặt vào màn hình thiết kế; thả chuột. Kết quả sẽ cĩ được chữ với Font VNI – Times. Muốn di chuyển các chữ thì giống như cách di chuyển các linh kiện vậy. Bƣớc 4: Nối mạch theo sơ đồ nguyên lý Để cĩ thể nối mạch được dễ dàng và nhanh chĩng thì các bạn hãy tiến hành như sau : Đặt mũi tên con trỏ ngay tại vị trí chân linh kiện , sao cho ở chân linh kiện cĩ xuất hiện dấu chấm đen. Lúc này, nhấp và giữ chuột, sau đĩ các bạn kéo chuột tới chân linh kiện cần nối và để cho tại chân linh kiện đĩ cũng xuất hiện dấu chấm đen thì các bạn thả chuột , kết quả các bạn sẽ được một đường nối mạch . Dựa vào cách nối dây trên lần lượt tạo thành một mạch điện như hình vẽ ở dưới đây. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 35
Bài giảng CAD điện Bƣớc 5: Khảo sát mạch khuếch đại dùng transistor: Sau khi các bạn đã kết nối mạch hồn chỉnh và để tiến hành đến việc khảo sát dạng sĩng của mạch điện thì các bạn cần phải lấy các thiết bị đo kiểm theo cách lấy linh kiện như đã trình bày ở trên, và nối vào trong sơ đồ nguyên lý như sau: Trong quá trình khảo sát mạch, muốn xem được dạng sĩng chỉ cần các bạn Double click chuột vào ngay tại thiết bị đo, lúc này thiết bị đo sẽ được phĩng to và cụ thể trong mạch schmitt trigger này thiết bị đo là dao động ký. Kết quả sẽ cĩ được một màn hình dao động ký kích cở lớn để tiện cho việc khảo sát dạng sĩng. Mặt khác muốn tăng kích cở của màn hình dao động ký lớn hơn nữa thì các bạn nhấp chuột vào nút Expand. Muốn thu nhỏ lại giống như hình dáng ban đầu, bạn hãy nhấp chuột vào nút Reduce. Sau khi tất cả đã được chuẩn bị hồn chỉnh thì các bạn bắt đầu cho mạch hoạt động. Để mạch hoạt động được các bạn nhấp nút Activate simulation (nút này nằm bên gĩc phải của màn hình EWB). Trong lúc kích cho mạch hoạt động thì các bạn phải quan sát trên màn hình của dao động ký, xem kết quả như thế nào để tiến hành việc điều chỉnh các phím trên dao động ký sao cho dạng sĩng ở ngõ ra là rõ nhất, cịn nếu trong quá trình điều chỉnh mà mạch vẫn khơng hoạt động thì phải xem lại mạch cĩ bị lỗi khơng hoặc chú ý thay đổi trị số của một vài linh kiện đặt biệt nằm trong mạch. Quá trình thay đổi trị số của linh kiện và kiểm tra mạch lắp ráp phải tiến hành thường xuyên để cho khả năng hoạt động của mạch cĩ tính khả thi hơn. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 36
Bài giảng CAD điện Sau khi mạch đã hoạt động thì các bạn tiến hành đến việc lưu lại sơ đồ mạch điện bằng cách nhấn chuột vào nút Save trên thanh cơng cụ. Đặt tên cho mạch điện bạn vừa thiết kế vào khung File name. Sau đĩ nhấp vào nút Save, vậy là mạch điện của bạn đã được đặt tên là Mạch khuếch đại.ewb và tên này sẽ nằm ở gĩc trên bên trái của màn hình thiết kế. d) Kết luận: Điện áp và sĩng ngõ ra của mạch khuếch đại như sau: Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 37
Bài giảng CAD điện 1.4. Bài tập: Bài 1: Mạch điện RC với tín hiệu hình sin Hãy vẽ mạch điện như hình sau: R C 24V Cho R = 10, C = 475. Hãy mơ phỏng mạch điện trên và xác định các thơng số theo yêu cầu như trong bảng bên dưới. Mẫu số 1 2 3 4 Dung kháng Zc () 1 5 20 30 Tần số f (Hz) Ur (V) Uc(V) I (A) (Deg) Kết luận sự phụ thuộc của gĩc lệch pha giữa điện áp và dịng điện trong mạch RC khi tần số tín hiệu thay đổi: Kết luận sự phụ thuộc của gĩc lệch pha giữa điện áp và dịng điện trong mạch RC khi điện dung thay đổi: Bài 2: Mạch điện RL với tín hiệu hình SIN Hãy vẽ mạch điện như hình sau: R L 24V Cho R=10 và L = 1mH. Hãy mơ phỏng mạch điện trên và xác định các thơng số theo yêu cầu như trong bảng bên dưới. Mẫu số 1 2 3 4 Dung kháng ZL () 2 5 15 20 Tần số f (Hz) Ur (V) UL(V) I (A) (Deg) Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 38
Bài giảng CAD điện Kết luận sự phụ thuộc của gĩc lệch pha giữa điện áp và dịng điện trong mạch RL khi tấn số tín hiệu thay đổi: Kết luận sự phụ thuộc của gĩc lệch pha giữa điện áp và dịng điện trong mạch RL khi điện cảm thay đổi: Bài 3: Mạch điện RLC với tín hiệu hình SIN Hãy vẽ mạch điện như hình sau: R L C 80 318mH 79.5uF 120Vac Hãy mơ phỏng mạch điện trên với tần số f = 50Hz và xác định các thơng số theo yêu cầu như trong bảng bên dưới. Các thơng số UR UL UC I (A) Ztổng (Deg) Hãy vẽ mạch điện như hình sau: R L C 220Vac Cho tụ điện 500µF, điện trở 10Ω. Hãy mơ phỏng mạch điện trên và xác định giá trị L ở tần số 100Hz. L= Cho tụ điện 10µF, điện trở 100Ω. Hãy mơ phỏng mạch điện trên và xác định giá trị L ở nguồn U= 200, tần số f= 50Hz. L= Bài 4: Mạch xoay chiều ba pha Hãy vẽ mạch điện như hình sau: S1 V1 R1 100 1 2 24V/0 S2 V2 R2 100 1 2 24V/120 S3 V3 R3 100 1 2 24V/240 Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 39
Bài giảng CAD điện Bật các cơng tắc mơ phỏng và các cơng tắc S. Hãy mơ phỏng mạch điện trên và xác định các thơng số theo yêu cầu như trong bảng bên dưới. Kết quả đo Kết quả tính UA UB UC UAB UBC UCA IA; IB; IC Ud 3 Uf Hãy vẽ mạch điện như hình sau: S1 V1 R1 1K 1 2 24V/0 S2 V2 R2 100 1 2 24V/120 S3 V3 R3 100 1 2 24V/240 1 2 K Trường hợp khĩa K hở: Bật các cơng tắc mơ phỏng và các cơng tắc S. Hãy mơ phỏng mạch điện trên và xác định các thơng số theo yêu cầu như trong bảng bên dưới. Chế độ UAB UBC UCA UA UB UC U0 IA IB IC Đối xứng Khơng đối xứng Trường hợp khĩa K kín: Bật các cơng tắc mơ phỏng và các cơng tắc S. Hãy mơ phỏng mạch điện trên và xác định các thơng số theo yêu cầu như trong bảng bên dưới. Chế độ UAB UBC UCA UA UB UC IA IB IC I0 Đối xứng Khơng đối xứng So sánh kết quả 2 trường hợp K hở và K kín: Hãy vẽ mạch điện như hình sau: S1 V1 R1 100 1 2 24V/0 S2 V2 R2 100 1 2 24V/120 S3 V3 R3 100 1 2 24V/240 Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 40
Bài giảng CAD điện Bật các cơng tắc mơ phỏng và các cơng tắc S. Hãy mơ phỏng mạch điện trên và xác định các thơng số theo yêu cầu như trong bảng bên dưới. Kết quả đo Kết quả tính UAB UBC UCA IA IB IC IAB; IBC; ICA Id 3 If Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 41
Bài giảng CAD điện Chƣơng 2. CIRCUITMAKER 2000 PHẦN MỀM MƠ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ 2.3.1 Giới thiệu và cài đặt phần mềm: 2.1.1. Giới thiệu: CircuitMaker là một phần mềm thân thiện, dễ sử dụng để mơ phỏng mạch. Đặc biệt là mơ phỏng mạch số. Những người bắt đầu tìm hiểu thế giới số cũng như các chuyên gia trong lĩnh vực này đều tìm thấy các cơng cụ hữu ích trong phần mềm CircuitMaker. Từ ý nghĩa đĩ, tài liệu này được biên soạn nhằm cung cấp cho những người mới bắt đầu những kiến thức căn bản nhất để cĩ thể nhanh chĩng làm chủ được phần mềm CircuitMaker. Tài liệu được biên soạn gồm ba phần: phần đầu, MỞ ĐẦU, sẽ giới thiệu một số khái niệm căn bản, các phím nĩng ; phần thứ hai, VẼ VÀ CHỈNH SỮA MẠCH NGUYÊN LÝ, sẽ hướng dẫn cách vẽ mạch nguyên lý trong CircuitMaker; phần thứ ba, MƠ PHỎNG MẠCH SỐ, sẽ hướng dẫn cách thực hiện mơ phỏng mạch nguyên lý đã vẽ. 2.1.2. Cài đặt: Để cài đặt CircuitMaker 2000 ta thực hiện nhƣ sau: Start >Program>Run ta sẽ thấy cửa sổ sau: Trong cửa sổ này ta click nút Browse để chọn file cần cài đặt. Sau khi chọn file cần cài đặt trong cửa sổ Browse ta nhấn Open. Sau khi nhấn OK ta thấy giao diện cài đặt CircuitMaker2000 xuất hiện. Ðể tiếp tục cài đặt ta nhấn nút Standard, cửa sổ cài đặt xuất hiện. Trong của sổ cài đặt ta cĩ thể click nút Next để chọn cài đặt, hoặc click nút Cancel để loại bỏ cài đặt. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 42
Bài giảng CAD điện Hộp thoại yêu cầu xác nhận đồng ý về chính sách bản quyền, ta click Yes để quá trình cài đặt được tiếp tục. Sau khi xác nhận đồng ý bản quyền, một hộp thoại khác xuất hiện yêu cầu ta nhận tên và cơng ty sử dụng phần mềm này (lưu ý là cĩ thể nhập tên và tên cơng ty tùy ý). Hộp thoại yêu cầu nhập mã khách hàng. Sau khi nhập xong ta Click Next. Hộp thoại yêu cầu ta chọn Folder chứa chương trình CircuitMaker2000, thường thì ta cứ mặc định ta Click Next. Cửa sổ yêu cầu chọn loại setup, ta thường chọn “Typical”. Sau đĩ tiếp tục chọn Next cho đến khi cài xong chương trình. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 43
Bài giảng CAD điện Giao diện sau khi cài đặt chương trình CircuitMaker2000. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 44
Bài giảng CAD điện 2.3.1 Giao diện của CircuitMaker Mơi trường CircuitMaker bao gồm Title Bar, Menu Bar, Toolbar, Status Bar, Panel, Schematic Window và Analysis Window Ngồi những thành phần căn bản tồn tại trong hầu hết các ứng dụng đồ họa hiện nay như Title Bar, Menu Bar, Status Bar các thành phần cịn lại cĩ ý nghĩa như sau: Panel gồm ba tab là Browse, Search, Digital dùng để tìm kiếm các thiết bị phục vụ cho việc ráp mạch và mơ phỏng, thiết lập các thơng số cho mơ phỏng số. Schematic Window là cửa sổ soạn thảo, trên đĩ ta sẽ thực hiện vẽ mạch, Analysis Window là cửa sổ hiển thị các kết quả đo đạc như áp, dịng, dạng sĩng Hai cửa sổ Schematic và Analysis cĩ thể cĩ hoặc khơng tùy theo ta thay đổi, cụ thể sẽ trình bày trong phần mơ phỏng mạch số. Các linh kiện sau khi đã được đặt đúng vị trí sẽ được kết nối với nhau bằng các dây nối. Mạch sau khi đã được nối dây cho phép mơ phỏng, kiểm tra bằng các cơng cụ mơ phỏng của CircuitMaker. 2.2.1. Các file của CircuitMaker CircuitMaker gồm nhiều file sử dụng cho các mục đích riêng với các phần đuơi như sau: .CKT Mạch nguyên lý .DAT File dữ liệu (phím nĩng; đặc tả kỹ thuật của các thiết bị) .MOD File lưu trữ chế độ hoạt động .LIB Thư viện các thiết bị. .SUB File các mạch con .SDF Dạng sĩng mơ tả file setup. 2.2.2. Quy trình sử dụng CircuitMaker Việc sử dụng CircuitMaker cĩ thể chia làm sáu bước như sau: 1. Chọn các thiết bị cần thiết (điện trở, tụ, IC ) và đưa lên bản vẽ. 2. Sắp xếp các thiết bị này cho hợp lý. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 45
Bài giảng CAD điện 3. Thiết lập các thơng số của thiết bị (độ trễ, nội dung ROM ). 4. Xĩa hoặc thêm các thiết bị tùy theo yêu cầu. 5. Nối dây. 6. Mơ phỏng và kiểm tra mạch đã vẽ. 2.2.3. Các thanh cơng cụ của CircuitMaker: Cĩ thể thực hiện các chức năng của CircuitMaker bằng các nút nhấn trên thanh cơng cụ (Toolbar) nằm phía trên của Schematic Window. Toolbar gồm cĩ các thành phần như sau: Chức năng của các cơng cụ này được giới thiệu ở Bảng 1.1. Chức năng chi tiết sẽ được trình bày ở các phần sau. Bảng 1.1: Chức năng của Toolbar Tên Cơng dụng Tên Cơng dụng Panel Bật tắt cửa sổ panel Rotate Xoay thiết bị Lật thiết bị đối xứng qua trục New Tạo bản vẽ mới Mirror đứng Open Mở bản vẽ đã lưu Traxmaker Tạo netlist và chạy traxmaker Save Lưu bản vẽ Help Trợ giúp Khởi động lại quá trình mơ Print In bản vẽ Reset phỏng Chọn, di chuyển các Analyses Arrow tool thành phần setup Thiết lập thơng số phân tích Wire tool Vẽ dây nối, bus Run analog Chạy, dừng mơ phỏng tương tự Text tool Chèn đoạn văn bản Trace digital Hiển thị giá trị số của dây dẫn Delete tool Xĩa một thành phần Run digital Chạy, dừng mơ phỏng số Probe tool Đo tín hiệu Step digital Chạy một bước mơ phỏng số Zoom tool Phĩng to thu nhỏ bản vẽ Tile windows Chọn cách hiển thị các cửa sổ Fit to Hiện tồn bộ bản vẽ window trên cửa sổ Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 46
Bài giảng CAD điện 2.2.4. Các Menu trong CircuitMaker Trong quá trình sử dụng CircuitMaker, chắc chắn rằng các tùy chọn trên thanh cơng cụ khơng thể đáp ứng tất cả các yêu cầu của người sử dụng. Vì thế, một cơng cụ thứ hai luơn luơn cĩ sẵn và cĩ thể đáp ứng mọi nhu cầu của người sử dụng đĩ là các menu. Trong CircuitMaker cĩ 6 menu chính là File, Edit, View, Options, Macros, Simulation Trong mỗi menu đều cĩ nhiều tab tùy chọn khác nhau, trong chương này chỉ đề cập tới những tùy chọn thường sử dụng nhất trong quá trình làm việc. a) Menu FILE: New: mở tập tin làm việc mới (thao tác này sẽ xĩa tất cả các dữ liệu trên màn hình). Open: mở một tập tin đã lưu trong đĩa. Close: đĩng một tập tin đang hiện hành. Revert: trả lại nguyên thuỷ tập tin hiện hành ở lần Save cuối cùng. Merge: chèn một tập tin cĩ đuơi mở rộng ckt vào bản vẽ ngay ở gĩc trái trên cùng của màn hình. Tập tin này sẽ đè lên các đối tượng đang hiện hành nếu năm trong vùng chèn của nĩ. Vì vậy trước khi chèn, các đối tượng phải được chuyển ra khỏi vùng tập tin định chèn vào. Save: lưu trữ tập tin đang soạn thảo vào ổ đĩa. Save As: lưu tập tin đang soạn thảo với một tên khác. Export: chọn phương thức giao tiếp giữa tập tin của CircuitMaker với ứng dụng khác. Ví dụ như xuất qua phần mềm TraxMaker, Orcad Layout b) Menu EDIT: Undo: hủy bỏ thao tác vừa thực hiện cuối cùng. Cut: cắt các đối tượng được chọn vào Clipboard. Copy: cắt các đối tượng được chọn vào Clipboard. Paste: dán nội dung chứa trong clipboar vào tập tin hiện hành. Move: di chuyển các đối tượng đã chọn tới vị trí khác. Delete: xĩa các đối tượng đang được chọn. Select all: chọn tất cả các đối tượng trong bản vẽ. Copy to clipboard: sao chép phần mạch điện vào Clipboard. Rotate: xoay đối tượng được chọn một gĩc 900. Mirror: tạo ảnh đối xứng theo trục dọc của đối tượng được chọn. Straighten Wires: làm thẳng các dây dẫn. Set designations: thiết lập chế độ tự động đặt tên cho thiết bị. Khi tab này được chọn các tên đã đặt cho thiết bị sẽ bị thay đổi theo thứ tự gọi trước sau. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 47
Bài giảng CAD điện c) Menu MACROS: New Macros: Mở cửa sổ tạo Macro Edit Macro: chọn đối tượng và nhấp chuột lên tab này sẽ cho phép chỉnh sửa nội dung bên trong một thiết bị. Save Macro: lưu trữ Macro vừa tạo hay chỉnh sửa vào thư viện. Expand Macro: cho phép chỉnh sửa dữ liệu bên trong của Macro. Macro Lock: nhập Password (từ 1 đến 9999) để khơng cho người khác truy xuất Macro đã tạo. d) Menu OPTIONS: Schematic: thiết lập các thơng số của sơ đồ nguyên lý như thiết lập dạng lưới, cách nối dây Cursor Tool: khi rà chuột tới mục này một hộp các tên cơng cụ sẽ xuất hiện cho phép chọn cơng cụ giống như trên thanh cơng cụ. Schematic Display data: hiển thị các thơng số như tên, nhãn, số chân, tên chân của thiết bị Device Display Data: hiển thị các thơng số như tên, nhãn, số chân, tên chân của thiết bị e) Menu VIEW Panel: hiển thị thư viện linh kiện. Toolbar: hiển thị thanh cơng cụ. Status bar: hiển thị thanh trạng thái. Schematic: xem sơ đồ nguyên lý. Waveforms: xem dạng sĩng. Split Horizontal: xem dạng sĩng theo chiều ngang. Split Vertical: xem dạng sĩng theo chiều dọc. Display Scale: chọn tỉ lệ phịng đại màn hình. f) Menu SIMULATION Analog Mode: chọn chế độ mơ phỏng tương tự. Digital Mode: chọn chế độ mơ phỏng số. Analyses Setup : thiết lập các giá trị mơ phỏng. Check Pin Connections: kiểm tra dây nối vào chân linh kiện. Check Wire Connections: kiểm tra sơ đồ đi dây của mạch điện. Reset: reset mạch về chế độ ban đầu. Step: chế độ mơ phỏng từng bước. Run: chế độ mơ phỏng bình thường. 2.3.1 Vẽ và chỉnh sữa các mạch nguyên lý CircuitMaker cung cấp nhiều cơng cụ mạnh mẽ cho phép vẽ và chỉnh sửa mạch nguyên lý nhanh chĩng và dễ dàng. Phần này sẽ cung cấp các kiến thức về các cơng cụ vẽ và chỉnh sửa mạch nguyên lý. 2.3.1. Tìm các thiết bị CircuitMaker cung cấp thư viện hàng ngàn các thiết bị. Cĩ thể lấy các thiết bị bằng cách dùng tab Browse hay tab Search trong cửa sổ Panel hay sử dụng phím nĩng. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 48
Bài giảng CAD điện Các thƣ viện linh kiện thụ động sử dụng thơng dụng trong mạch điện: Resisors: chứa các loại điện trở, biến trở Capacitors: chứa các loại tụ điện, biến dung Inductors: chứa các loại cuộn cảm, biến cảm Resisors Packs: chứa các điện trở khối. Các thư viện linh kiện tích cực sử dụng thơng dụng trong mạch điện: BJTs: chứa các loại transistor Darlingtons: chứa các transistor ghép liên tầng Diodes: chứa các loại diode, Zener Power Supply: Chứa các loại nguồn 2.3.2. Tab Browse Người sử dụng cĩ thể lựa chọn các thiết bị thơng qua tab browse. Các thiết bị được chia theo dạng cây phân cấp. Để tìm một thiết bị cần thực hiện các bước sau: Chọn tab Browse trong panel, Lựa chọn các thiêt bị bằng cách chọn theo cây phân cấp (cĩ thể chọn theo tên, theo chức năng ) Double click chuột để chọn thiết bị đưa vào vùng vẽ. Thiết bị sẽ theo con trỏ chuột cho đến khi nào nhấn chuột trái. Trong khi đang kéo thiết bị cĩ thể quay (nhấn phím R) hay lật ngược (nhấn phím M) thiết bị. 2.3.3. Tab Search Tab này cho phép tìm kiếm các thiết bị thỏa điều kiện tìm kiếm. Điều kiện này là tên thiết bị hoặc phần mơ tả chức năng thiết bị cĩ chứa các kí tự tìm kiếm. Cĩ thể dùng các kí tự đại diện như *. Ví dụ tìm kiếm 74* là tìm tất cả IC họ 74. 2.3.4. Thiết lập phím nĩng Một cách khác để lấy linh kiện từ thư viện là dùng phiếm nĩng. Để gán phím nĩng cho một thiết bị thực hiện các bước sau: Chọn tab Browse trong Panel, sau đĩ tìm thiết bị mong muốn gán phím nĩng cho nĩ, Nhấn vào nút Hotkey, hộp thoại quản lý các phím nĩng sẽ xuất hiện, tất cả các phím nĩng xếp theo thứ tự alphabet cùng với các thiết bị tượng ứng được gán với nĩ, Tìm phím tắt nào muốn gán cho thiết bị đang chọn và chọn Assign. 2.3.5. Thay đổi phím nĩng. Để thay đổi phím nĩng ta làm những bước như sau: Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 49
Bài giảng CAD điện Thực hiện các bước 1 và 2 như phần thiết lập phiếm nĩng Gán một thiết bị mới hay gán rỗng (ở trên đầu của các thiết bị) như là phím nĩng. 2.3.6. Đặt thiết bị vào trong bản vẽ Sau khi đã tìm thấy thiết bị, cĩ thể đặt chúng vào trong bản vẽ. Để đặt một thiết bị thực hiện theo các bước sau: Lựa chọn thiết bị bằng các phương pháp đã nêu ở trên, Nhấn phím R hay nhấn chuột phải để quay thiết bị đến vị trí mong muốn, Nhấn phím M để lât ngược thiết bị, Nhấn chuột trái để đặt thiết bị vào trong bản vẽ. Hay nhấn bất kỳ phím nào (trừ M và R) để đặt thiết bị vào bản vẽ. 2.3.7. Các cơng cụ vẽ và chỉnh sửa Phần này giới thiệu tính năng của các phần tử trên thanh Toolbar để người sử dụng cĩ thể đặt và nối dây các thiết bị với nhau. 2.3.7.1. Arrow Tool Cơng cụ Arrow cho phép lựa chọn và di chuyển các thành phần của sơ đồ, kích cơng tắc Ngồi ra cịn cĩ thể Double click chuột lên một thiết bị để thực hiện một số thao tác như thay đổi thơng số thiết bị. 2.3.7.2. Wire Tool Sử dụng cơng cụ vẽ dây (Wire tool) cĩ thể vẽ dây nối các thiết bị. Cĩ thể vẽ Bus bằng cách nhấn và giữ phím Shift khi bắt đầu vẽ. Cĩ thể vẽ dây khơng liền nét bằng cách nhấn giữ phím Alt khi bắt đầu vẽ. Dây khơng liền nét giống như dây dẫn thơng thường nhưng nếu nĩ khơng được nối với bất kỳ thiết bị nào thì đường dây sẽ khơng hiện diện trong mạch netlist. 2.3.7.3. Text Tool Sử dụng cơng cụ text để cĩ thể đặt các đoạn văn bản vào trong bản vẽ. 2.3.7.4. Delete Tool Sử dụng cơng cụ xĩa ta cĩ thể xĩa các thành phần (dây dẫn, thiết bị ) trên bản vẽ. Chọn delete tool sau đĩ nhấn vào thành phần nào muốn xĩa. Ngồi ra cĩ thể xĩa bằng cách chọn thành phần muốn xĩa bằng cơng cụ mũi tên rồi bấm phím Delete trên bàn phím. 2.3.7.5. Zoom Tool Sử dụng Zoom tool để phĩng to hay thu nhỏ bản vẽ (zoom in và zoom out). Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 50
Bài giảng CAD điện 2.3.7.6. Rotate Tool Sử dụng Rotate Button để quay thiết bị ngược chiều kim đồng hồ. Ngồi ra cĩ thể quay các thiết bị sau khi đã chọn chúng trong thư viện bằng cách nhấn phím R. 2.3.7.7. Mirror Tool Sử dụng nút nhấn Mirror để lật đối xứng các thiết bị theo trục thẳng đứng. Ngồi ra cĩ thể lật các thiết bị bằng cách nhấn phím M khi chọn thiết bị từ thư viện. 2.3.7.8. Lƣới Cĩ thể hiển thị lưới để sắp xếp các linh kiện trong khung vẽ dễ dàng hơn. Để chọn hiển thị lưới thực hiện như sau. Vào menu Options|Schematic, trong tab General chọn Visible. Size là khoảng cách ơ lưới, Snap To là các thiết bị sẽ đặt ngay lưới, Print là khi in ra cĩ in lưới hay khơng. 2.3.7.9. Nối dây cho mạch Để mơ phỏng hoặc để tạo nestlist vẽ mạch in thì các thành phần của mạch phải được nối với nhau bằng dây dẫn. CircuitMaker cung cấp các phương thức tự động nối dây, nối dây bằng tay và nối dây nhanh. 2.3.7.9.1 . Nối dây tự động Để nối dây tự động ta làm như sau: Chọn cơng cụ vẽ dây (Wire Tool) trên Toolbar; Đưa con trỏ đến nơi cần nối dây (chân của một thiết bị hay là dây dẫn); Nhấn và giữ nút trái chuột; Kéo đến nơi cần nối dây đến; Dây dẫn sẽ tự động được sinh ra giữa hai điểm. Chế độ vẽ dây tự động chỉ cĩ thể vẽ dây dẫn giữa hai điểm là một dây dẫn hay là chân của một linh kiện. 2.3.7.9.2 . Nối dây bằng tay Nối dây bằng tay cho phép vẽ dây dẫn trong bản vẽ chính xác như mong muốn. Thực hiện như sau: Chọn cơng cụ vẽ dây (Wire Tool) trên Toolbar; Đưa con trỏ đến nơi ta cần nối dây (chân của một thiết bị hay là dây dẫn); Nhấn và nhả chuột trái; Con trỏ vẽ dây tự động được thay bằng con trỏ vẽ dây bằng tay. Nhấn chuột trái một lần để cĩ thể đổi chiều dây, nhấn hai lần để kết thúc. Chú ý: Muốn vẽ một dây bus ta sử dụng phương pháp vẽ bằng tay. 2.3.7.10. Nối dây nhanh Một trong những cách đơn giản để nối dây là sử dụng tính năng vẽ dây nhanh. Chức năng này cho phép đặt thiết bị chưa được nối dây vào một dây dẫn hoặc một chân chưa nối của một thiết bị khác và dây nối sẽ được tự động vẽ. Thực hiện như sau: Một thiết bị trong thư viện hay là một thiết bị đã cĩ sẵn trong bản vẽ, Di chuyển thiết bị sao cho chân chưa nối của thiết bị cham vào một dây dẫn hay là một chân của một thiết bị khác. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 51
Bài giảng CAD điện 2.3.8. Dây BUS Dây bus là một loại dây nối đặc biệt bao gồm nhiều dây nối riêng biệt. Mỗi dây nối cĩ một tên riêng và bus cũng cĩ tên riêng. Bus được nhận diện dễ dàng vì nĩ được vẽ đậm hơn các dây cịn lại. Để vẽ Bus thực hiện như sau: Nhấn giữ phím Shift trước khi vẽ dây nối. Vẽ dây dẫn sử dụng phương pháp như phương pháp vẽ dây dẫn bằng tay đã đề cập ở trên, Sau khi vẽ xong sẽ cĩ hộp thoại yêu cầu đặt tên cho bus. 2.3.8.1. Nối dây dẫn tới bus Để nối dây dẫn tới bus ta làm như sau: Chọn cơng cụ nối dây. Nối dây từ vị trí muốn nối tới bus. Đặt tên cho dây dẫn. 2.3.8.2. Nối các dây dẫn trên Bus với nhau. Nếu đặt tên cho hai dây dẫn nối đến bus cùng một tên và nối đến cùng một đường bus (hoặc nối đến hai bus khác nhau nhưng cùng một tên) thì hai dây dẫn trên sẽ tự động nối với nhau. 2.3.9. Tên của node và sự kết nối CircuitMaker sử dụng tên cho các node trên mạch. Tên của node sử dụng để xác định các sĩng khi mơ phỏng hay phân biệt các dây dẫn khi vẽ mạch in. Ngồi ra node cịn được dùng để nối dây dẫn, hai đoạn dây dẫn được đặc cùng tên node sẽ nối với nhau. Cĩ nhiều cách để đặt tên cho node: ngầm định, các thiết bị đặc biệt, nhãn. Tên node ngầm định là tên của node được sinh ra tự động khi dây dẫn được nối vào một thiết bị. Ví dụ, node name U2_6 cĩ tên như vậy vì được nối vào chân số 6 của thiết bị U2. Dây dẫn trên cĩ thể nối với các thiết bị khác, tên node của nĩ được xác định bởi thiết bị được đặt lên bản vẽ trước nhất trong các thiết bị nối với nĩ. Một số thiết bị cĩ độ ưu tiên cao hơn (VCC, GND ) thì khi nối với nĩ thì tên node sẽ là tên của thiết bị đĩ. Sử dụng các thiết bị kết nối đặc biệt, đĩ là các thiết bị Input (Connectors| Active| Input), Output (Connectors| Active| Output) và Terminal (Connectors| Active| Terminal), các thiết bị trên cho phép gán nhãn cho các node. Khi đặt một trong các thiết bị trên vào mạch thì phải gán nhãn cho thiết bị nĩi trên. Và khi nối với một node (dây dẫn) thì tên node sẽ là tên của thiết bị đĩ. Các thiết bị này cĩ độ ưu tiên về tên của node cao hơn các thiết bị khác kể cả nguồn điện. Nhãn (label), một Node Label cĩ thể được gán cho dây dẫn để tạo thành tên của một node. Đặt Node label như sau: Chọn Edit/ Place Node Label. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 52
Bài giảng CAD điện Kéo hình vuơng của Node Label cho đến khi nào gĩc trái của nĩ chạm vào dây dẫn. Nhấn nút trái chuột. Nhấn tên của node và nhấn OK. Để xem tất cả tên của các node trong bản vẽ ta thực hiện các bước sau: Chọn Options > Schematic (hay nhấn F5) Cho phép Show Node Names checkbox. Nhấn OK. Tên của các node sẽ xuất hiện trên các dây dẫn của bản vẽ. 2.3.10. Thơng số của các thiết bị Người sử dụng cĩ thể chỉnh thơng số, thơng tin liên quan đến bản vẽ, mơ phỏng, netlist và các thơng số khác một cách dễ dàng. Ở trong mục này, chỉ giới thiệu những thơng số cĩ liên quan đến việc vẽ mạch và sử dụng trong các mạch số. Để cĩ thể điều chỉnh các thơng số ta Double click chuột vào thiết bị hoặc nhấn chuột phải và chọn Device Properties. Các thuộc tính của thiết bị: Device: tên của thiết bị được lưu trong thư viện. Label-Value: nhãn của thiết bị. Designation: dùng để phân biệt các thiết bị trong bản vẽ, như U1, U2 Description: thơng tin thêm, chỉ cĩ ý nghĩa tham khảo trong bản vẽ, khơng ảnh hưởng mơ phỏng. Lưu ý: bốn thuộc tính trên cĩ thể cho hiển thỉ hay khơng bằng cách chọn hay khơng tùy chọn Visible tương ứng. Package: cách đĩng gĩi của thiết bị ( DIP, TO ), cĩ ý nghĩa khi vẽ mạch in. Auto Designation Prefix: tiền tố tự động thêm vào phần Designation mỗi khi tạo thiết bị mới. Spice Prefix Character, Parameters, Spice Data: cĩ ý nghĩa khi chạy Spice, ở đây ta khơng cần quan tâm. Bus Data: mơ tả chân nào của thiết bị sẽ nối với nguồn, đất. Exclude From PCB: khơng đưa vào netlist, thường dùng cho các thiết bị chỉ phục vụ mơ phỏng(tạo xung ). Analog, digital: cho biết thiết bị cĩ thể mơ phỏng ở chế độ nào. Pin: nhấn vào sẽ hiện số thứ tự chân của thiết bị. 2.3.11. Thay đổi dữ liệu RAM/ ROM: RAM/ROM là các thiết bị dung để lưu trữ dữ liệu cho mạch. Khi thay đổi dữ liệu của ROM thì dữ liệu này sẽ được ghi lại khi ta lưu bản vẽ, cịn đối với RAM ta cĩ thể xem, thay đổi dữ liệu để kiểm tra, gỡ lỗi nhưng sẽ khơng được lưu với bản vẽ. Để thay đổi dữ liệu của RAM/ROM ta làm như sau: Nhấp chuột phải vào thiết bị rồi chọn Edit PROM/RAM để hiện hộp thoại thay đổi dữ liệu. Thay đổi như ý muốn rồi bấm OK lưu lại. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 53
Bài giảng CAD điện 2.3.1 Mơ Phỏng Tƣơng Tự Chƣơng trình và đối tƣợng mơ phỏng tƣơng tự: Tương tự như mơ phỏng Digital, đối tượng cho phép làm việc ở chế độ analog phải là thiết bị Analog hoặc Digital/Analog Device. Trước khi tiến hành chạy mơ phỏng phải chuyển nút chế độ (mode) là Analog mode cĩ dạng như hình transistor. Trong quá trình phân tích các Spice dữ liệu trong mỗi thiết bị được truy xuất, nếu thiết bị đĩ cĩ spice dữ liệu dạng Digital hay khơng cĩ dữ liệu thì máy sẽ báo lỗi và các thiết bị đĩ coi như hở mạch trong quá trình mơ phỏng nếu tiếp tục. Mơ phỏng tương tự cho phép người sử dụng đo đạt các đại lượng điện như cường độ dịng điện, điện áp, cơng suất Cĩ thể chia chƣơng trình mơ phỏng tƣơng tự thành 3 dạng: Phân tích DC (đo các đại lượng một chiều) Phân tích AC (đo đại lượng xoay chiều với giá trị trung bình và hiệu dụng) Phân tích quá độ (mơ phỏng dạng sĩng) Để dễ dàng làm quen với chương trình mơ phỏng tương tự, trước hết xin được bắt đầu với dạng phân tích đơn giản: phân tích mạch điện DC. Ví dụ 1: Phân tích DC (mơ phỏng mạch điện DC) R1 R2 10 30 + V1 10V Trình tự các bƣớc tiến hành: Bước 1: Khởi động chương trình Circuit Maker Bước 2: Chọn và lấy các linh kiện vào màn hình làm việc Lấy điện trở trong thư viên Resistors. Lấy nguồn một chiều và Gnd trong thư viện Power Supply. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 54
Bài giảng CAD điện Bước 3: Chọn chế độ mơ phỏng là Analog (bằng cách vào Simulation chọn chế độ mơ phỏng là Analog Mode). Bước 4: Thiết lập các thơng số đo Từ menu Simulation chọn Analyses set up chọn mục Analog Option nhấp chuột ơ trịn trắng Node Voltage, Supply current, Device current and Power cho phép đo điện áp nút, dịng điện nguồn, dịng điện qua thiết bị và cơng suất tiêu tán trên thiết bị. Bước 5: Nhấn nút Run để chạy mơ phỏng. Bước 6: Đo các thơng số của mạch điện Đo điện áp: Nhấp chuột vào dây dẫn ở giữa R1 và R2, một điện áp 7,5V hiển thị ở cửa sổ giá trị. Tương tự nhấp chuột vào dây dẫn giữa cực dương của nguồn và điện trở R1 thì điện áp chỉ 10V. Để hiển thị hai điện áp trên R1 và R2 thì ta Shift + nhấp chuột vào điện trở tương ứng. Đo dịng điện: Nhấp chuột vào chân điện trở hoặc chân nguồn điện thì giá trị hiển thị là 250mA. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 55
Bài giảng CAD điện Đo cơng suất: Nhấp chuột trên thân điện trở R1 thì hiển thị P1=625mW và nếu trên thân R2 thì hiển thị P2=1,875W. Bước 7: Nhấn Stop ngừng mơ phỏng. Bước 8: Sử dụng thiết bị đo vạn nằng (Multimeter) Thiết bị đo vạn năng được sử dụng giống như đồng hồ VOM được dùng để đo các đại lượng điện như điện trở, điện áp và dịng điện. Multimeter được gọi từ Instruments\ Multimeter. Khi vừa đặt lên mạch điện, hộp thoại Multimeter mở ra yêu cầu xác định đại lượng cần đo trước khi nối vào mạch. Các đại lượng cần đo gồm: Ohm (đo điện trở), voltage (đo điện áp), current (dịng điện). Điện áp và dịng điện cĩ 3 dạng: giá trị khơng đổi (DC), giá trị trung bình một chiều (DC AVG) và giá trị hiệu dụng (AC RMS). Muốn đo thành phần nào chỉ việc đánh dấu bằng chuột vào ơ đĩ. Giá trị điện trở trong thiết bị đo cũng cĩ thể thay đổi bằng cách đánh số thích hợp vào ơ Resistance. Cuối cùng chọn Ok để thốt, sau đĩ nối thiết bị đo vào mạch điện. Ví dụ 2: Từ ví dụ 1 sử dụng Multimeter đo điện áp và dịng điện chạy qua mạch. Bước 1: Nhấn nút stop ngừng mơ phỏng. Vẽ thêm 2 vơn kế và 1 amper kế (Double click lên Multimeter và chọn Volt DC đo điện áp và Current DC đo dịng điện). Nhấn nút run chạy mơ phỏng. Điện áp và dịng điện tương ứng sẽ hiển thị trên V2 mặt thiết bị đo như hình vẽ. -1/1V Nhấn nút stop để ngừng mơ phỏng. 1kHz Bước 2: Sử dụng máy phát sĩng đa năng: Máy phát sĩng đa năng là thiết bị dùng để cung cấp nguồn điện (tín hiệu) cho mạch điện. Máy phát sĩng cĩ thể gọi từ thư viện theo đường Instruments\ Signal Gen hoặc gõ từ bàn phím ký tự g, để thay đổi giá trị của tín hiệu phát ra Double click chuột trái lên máy phát sĩng, hộp thoại Edit sine Wave data xuất hiện, đánh giá trị cực đại vào ơ peak amplitude và tần số trong ơ Frequency. Ơ Start delay cho phép thiết lập thời gian bắt đầu xuất phát (điều này cho phép tạo gĩc lệch pha giữa các nguồn điện áp). Muốn thay đổi dạng sĩng hãy nhấp chuột vào nút Wave mở tiếp hộp thoại Edit signal generator. Hộp thoại này cho phép thay đổi dạng sĩng bằng cách nhấp vào các chức năng khác nhau. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 56
Bài giảng CAD điện Ví dụ 3: Phân tích AC và quá độ Bước 1: Vẽ mạch điện như hình bên. Double click vào máy phát sĩng, đặt giá trị cực đại là 312V tương ứng với giá trị hiệu dụng là 220V, chọn tần số là 50Hz. R1 R2 V1 10 30 -312/312V 50 Hz Bước 2: Nhấn nút run để chạy mơ phỏng. Double click chuột trái vào cửa sổ giá trị và chọn chế độ phân tích là AC RMS để đo giá trị hiệu dụng. Lần lượt nhấn chuột vào mạch điện đo điện áp, dịng điện, cơng suất. Nhấn stop để dừng mơ phỏng, vào menu Simulation/ Analyses Setup (F8) mở hộp thoại Anayses Setup. Trong hộp thoại này nhấp chuột vào ơ vuơng Always set defaults for transient and Operating point analyses bỏ dấu chéo. Trong thư mục transient Analyses đánh vào ơ Stop time là 100ms (5 chu kỳ). Chọn bước nhảy trong thư mục Step time sao cho (stop time – start time)/step time =< 500. Chọn Max step bằng step time. Sau cùng đánh dấu vào ơ Enable cho phép phân tích. Trong thư mục Operating Point chọn AC RMS để đo giá trị hiệu dụng. Đánh dấu vào ơ Enable và chọn Ok thốt ra ngồi.Nhấn Run chạy mơ phỏng nhấp chuột vào cửa sổ dạng sĩng sau đĩ nhấp chuột vào các dây dẫn để đo dạng sĩng điện áp, vào chân thiết bị đo dạng sĩng dịng điện hay thân thiết bị để đo dạng sĩng của cơng suất tiêu thụ. Muốn hiển thị nhiều dạng sĩng cùng một lúc, trước khi đo dạng sĩng thứ 2 phải nhấn giữ phím Shift. Đồ thị dạng sĩng Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 57
Bài giảng CAD điện Trên đồ thị dạng sĩng cho phép chúng ta đo biên độ và chu kỳ giống như dùng dao động ký. Để đo biên độ của sĩng, kéo thanh ngang d sao cho tọa độ Yd chỉ số 0, kéo thanh ngang c tới đỉnh của sĩng cần đo. Giá trị c-d chính là biên độ của sĩng, tương tự để đo chu kỳ của sĩng, kéo thanh dọc b tới vị trí số Xb và kéo thanh a tới vị trí Xa. Giá trị a-b chính là khoảng thời gian đo được từ đĩ cĩ thể tính được tần số hai gĩc lệch pha. 2.3.1 Mơ phỏng mạch số Mục đích của mơ phỏng là để chạy thử, kiểm tra mạch, phát hiện lỗi, gỡ lỗi. Circuit maker vừa cĩ thể mơ phỏng mạch tương tự vừa cĩ thể mơ phỏng mạch số. 2.5.1. Bắt đầu mơ phỏng mạch số Để chọn chế độ mơ phỏng mạch số ta làm như sau: chọn menu Simulation Digital Mode; nếu chọn Simulation|Analog Mode là chọn chế độ mơ phỏng mạch tương tự. Thực hiện Simulation|Check Pin Connections để kiểm tra các thiết bị cĩ chân nào chưa được nối dây hay khơng. Thực hiện Simulation|Check Wire Connections để kiểm tra cĩ đường dây nối nào chỉ mới nối một đầu hay khơng. 2.5.2. Các cơng cụ mơ phỏng mạch số Đây là các cơng cụ phục vụ cho việc mơ phỏng mạch số. Những cơng cụ này sẽ khác nếu chọn chế độ mơ phỏng là tương tự. Hình 3.1: Cơng cụ mơ phỏng số 2.5.2.1. Cơng cụ Prope: Sử dụng cơng cụ Prope để xem giá trị logic của một dây dẫn hoặc một node trong mạch; ngồi ra cịn cĩ thể sử dụng cơng cụ Prope để thay đổi trạng thái của dây nối. Để xem trạng thái, rê cơng cụ này lên dây dẫn hoặc chân của thiết bị muốn xem. Khi đĩ cơng cụ sẽ hiển thị một trong ba giá trị: H: xung ở mức cao; L: xung ở mức thấp; P: trạng xung ở giữa mức cao và mức thấp. 2.5.2.2. Cơng cụ Reset Khởi động lại quá trình mơ phỏng. 2.5.2.3. Cơng cụ Trace Bật tắt tính năng Trace. Tính năng này hiển thị giá trị logic của các dây dẫn bằng các màu khác nhau. Màu đỏ mức 1, màu xanh dương mức 0, màu xanh lá là khơng xác định hoặc ba trạng thái. 2.5.2.4. Cơng cụ Run \ Pause: Bắt đầu hoặc dừng quá trình mơ phỏng. 2.5.2.5. Cơng cụ Step Quá trình mơ phỏng sẽ thực hiện từng bước. Khi nhấn vào cơng cụ này, mơ phỏng sẽ thực hiện một bước và dừng lại. Nhấn lần nữa sẽ thực hiện tiếp một bước nữa. 2.5.2.6. Cơng cụ Tile Windows Chọn một trong bốn cách xem các cửa sổ. Chỉ cửa sổ vẽ mạch (Schematic) Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 58
Bài giảng CAD điện Chỉ cửa sổ dạng sĩng Cửa sổ vẽ mạch bên trên, cửa sổ dáng sĩng bên Cửa sổ vẽ mạch bên trái, cửa sổ dáng sĩng bên Sử dụng thiết bị Instruments/Digital/SCOPE nối với một nốt của mạch thì Circuit Maker sẽ vẽ dạng sĩng cho nốt đĩ trong cửa sổ dạng sĩng. 2.5.3. Bộ tạo xung Bộ tạo xung, thiết bị trong Instruments|Digital, dùng để tạo ra xung cho các thiết bị mơ phỏng cần clock. Để chỉnh các thơng số của bộ tạo xung co thể nhấp kép vào thiết bị này hoặc nhấp phải chuột rồi chọn Edit Pulser. Pulse High, Pulse Low tương ứng chỉnh thời gian mức một (tính bằng Tick), mức khơng của bộ tạo xung, giá trị hợp lệ là 1 đến 100. External Trigger là chỉnh bộ tạo xung sẽ đĩng vai trị như Trigger, chỉ phát ra xung khi cĩ kích vào chân CP1 hoặc CP2. 2.5.4. Các thơng số mơ phỏng: Step size: chỉnh số bước mỗi khi nhấn Step tool. Cĩ thể chọn Cycles hoặc Ticks. Một Cycle bằng 10 Ticks. Tick là đơn vị nhỏ nhất, một Tick sẽ thực hiện một bước trong mơ phỏng. X Magnification: chỉnh độ rộng của đồ thị hiển thị dạng sĩng Speed: chỉnh tốc độ mơ phỏng. Ví dụ như khi cần xem các giá trị xuất ra led bảy đoạn thì chỉnh tốc độ mơ phong nhỏ lại. Breakpoint: thiết lập điểm dừng. Mơ phỏng sẽ dừng lại khi điều kiện Breakpoint thỏa mãn. Cĩ thể cĩ nhiều điều kiện Breakpoint và các điều kiện này kết hợp với nhau bởi phép logic and hoặc or tùy theo ta thiết lập. Để thiết lập Breakpoint ta làm như sau: sử dụng Instruments/ Digital/SCOPE để nối với dây hoặc chân thiết bị, mở cửa sổ vẽ dạng sĩng. Nhấn chuột vào ơ nhỏ trước tên của tín hiệu như hình sau. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 59
Bài giảng CAD điện Nhấn sẽ lần lượt là chọn logic 1, logic 0; chọn kiểu là kích cạnh (Edge) hay kích mức (Level). 2.5.5. Thời gian trễ Thời gian trễ của thiết bị là thời gian cần thiết để tín hiệu input lan truyền đến tín hiệu output. Trong CircuitMaker thời gian trễ được tính bằng đơn vị Tick, mặc định tất cả thiết bị cĩ thời gian trễ là một Tick, tuy nhiên cĩ thể thay đổi giá trị này từ 1 đến 14. Để thay đổi thời gian trễ làm như sau 1. Chọn thiết bị cần thay đổi 2. Chọn Edit| Set Prop Delays 3. Gán giá trị mới và bấm OK 2.5.6. Xem dạng sĩng Bằng cách nối với thiết bị Scope cĩ thể xem được dạng sĩng khi đang mơ phỏng cũng như kết quả của mơ phỏng. Sau khi kết nối, cĩ thể xem dạng sĩng trong cửa sổ phân tích. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 60
Bài giảng CAD điện Ví dụ: Mơ phỏng mạch điện cổng AND sau đây: L1 CP1 Q1 2 S CP2 Q2 3 1 S1 0V S2 0V Các bƣớc tiến hành: Bước 1: Khởi động chương trình Circuit Maker Bước 2: Chọn và lấy các linh kiện vào màn hình làm việc Lấy cổng AND: Nhấp chọn thư viện Digital Basics ta chọn hộp cơng cụ Gates. Nhấp chọn cổng 2-In AND sau đĩ nhấp chọn Place hoặc Double click vào tên cơng muốn lấy để đưa vào màn hình làm việc. Lấy Led (Logic display): Nhấp chọn thư viện Displays ta chọn hộp cơng cụ Digital chứa Led 7 đoạn, Led hiển thị logic, Led hiển thị ở độ Ascii. Nhấp chọn Led hiển thị logic sau đĩ nhấp chọn Place hoặc Double click vào tên cơng muốn lấy để đưa vào màn hình làm việc. Lấy cơng tắc logic (Logic Switch): Nhấp chọn thư viện Switches ta chọn hộp cơng cụ Digital chứa Logic Switch. Nhấp chọn Logic Switch sau đĩ nhấp chọn Place hoặc Double click vào tên cơng muốn lấy để đưa vào màn hình làm việc. Sau khi lấy hết các linh kiện ta cĩ sơ đồ sắp xếp như hình sau: L1 CP1 Q1 2 S CP2 Q2 3 1 S1 0V S2 0V Chú ý: Để thay đổi giá trị của linh kiện ta nhấp vào nĩ. Double click vào cổng Not, hộp thoại Edit/ Select Model sau đĩ chọn Device Properties xuất hiện, nhấp chọn thể Label - Value nếu nĩ chưa được chọn. Nhập vào tên mới cho cổng Not khung Designation. Nhấn Ok và Exit để hồn tất. Bước 3: Nối dây cho mạch điện. Nhấp phải chuột chọn Wire hoặc chọn biểu tượng dấu „+‟ trên thanh toolbar. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 61
Bài giảng CAD điện Bước 4: Chọn chế độ mơ phỏng. Vào Simulation chọn Digital Mode. Và nhấn nút Run Bước 5: Bật cơng tắc S sang vị trí 3 bằng cách nhấp chuột vào nĩ, lần lượt nhấp chuột vào 2 cơng tắc logic S1, S2 để thay đổi trạng thái ngõ vào, quan sát đèn hiển thị ở ngõ ra, nếu Led sang ứng ngõ ra ở mức 1. Bước 6: Bật cơng tắc S sang vị trí 2 và S2 ở mức logic 1, quan sát sự nhấp nháy của Led theo chu kỳ xung của Pulser. Nhấp chuột vào Trace để xem trạng thái các dây dẫn. Bước 7: Nhấn nút Stop để dừng mơ phỏng. Chọn SCOPE theo cách sau: Nhấp chọn thư viện Instruments ta chọn hộp cơng cụ Digital. Nhấp chọn Scope sau đĩ nhấp chọn Place hoặc Double click vào tên cơng muốn lấy để đưa vào màn hình làm việc. Lặp lại bước này để lấy thêm TP2. Nối TP1 vào chân Q2 và TP2 vào chân ra của cổng AND. TP1 TP2 CP1 Q1 2 S CP2 Q2 3 1 S1 5V S2 5V Bước 8: Nhấn nút Run để chạy mơ phỏng. muốn xem dạng sĩng như thế nào hãy nhấp chuột vào Waveforms. Lúc này hai dạng sĩng mang tên TP1 và TP2 chạy trên màn hình và lệch nhau một tick về mặc thời gian. Bước 9: Để thay đổi độ rộng của xung, Double click vào Pulser. Hộp thoại Edit Pulser mở ra, nhấp số tick xung cao vào ơ Pulse High và số tick xung thấp vào ơ Pulse Low. Cuối cùng chọn OK thốt ra ngồi. Khi nhấn nút Run dạng sĩng sẽ thay đổi độ rộng theo số tick đã thiết lập. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 62
Bài giảng CAD điện 2.3.1 BÀI TẬP BÀI 1: MẠCH TỔ HỢP DÙNG CÁC CỔNG LOGIC CƠ BẢN Vẽ mạch điện như hình sau đây: A 3 2 B 1 2 6 4 5 R C LED 100 D 4 2 3 2 5 Nhấn nút Run trên thanh cơng cụ để khởi động chế độ mơ phỏng. Di chuyển chuột đến các logic switch và lần lượt thay đổi các mức logic của chúng đồng thời quan sát sự thay đổi các trạng thái ở ngã ra tương ứng. NGÕ VÀO NGÕ RA S1 S2 S3 S4 C 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 So sánh với bảng sự thật đã học trên lý thuyết về các cổng logic cơ bản. Với : Y S1.S2.S3. S1 S4 ? Rút ra nhận xét gì? Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 63
Bài giảng CAD điện BÀI 2: ÁP DỤNG ĐỊNH LUẬT DE - MORGAN Vẽ mạch điện như hình sau đây: A 2 1 2 1 2 3 1 3 B 2 2 1 1 3 LED R 100 2 C 2 1 1 3 2 1 3 Nhấn nút Run trên thanh cơng cụ để khởi động chế độ mơ phỏng. Di chuyển chuột đến các logic switch và lần lượt thay đổi các mức logic của chúng đồng thời quan sát sự thay đổi các trạng thái ở ngã ra tương ứng. NGÕ VÀO NGÕ RA A B C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Sử dụng định luật De-Morgan để rút gọn hàm: Y (S2.S3 S1).(S2.S 3 S1) ? Từ kết quả lý thuyết đã tính được ở bước 4 và kết quả ghi ở bảng sự thật (bước 3), cĩ nhận xét gì về ngõ vào S1 và ngõ ra Y? Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 64
Bài giảng CAD điện BÀI 3: ÁP DỤNG CÁC CỔNG LOGIC Sử dụng các cổng logic vẽ mạch điện logic theo biểu thức sau đây: Y [(A B )(B C )B Nhấn nút Run thanh cơng cụ để khởi động chế độ mơ phỏng. Di chuyển chuột đến các logic switch và lần lượt thay đổi các mức logic của chúng đồng thời quan sát sự thay đổi các trạng thái ở ngã ra tương ứng. Từ đĩ hồn chỉnh bảng sự thật dưới đây: Ngõ vào (A) Ngõ vào (B) Ngõ vào (C) Ngõ ra (Y) 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 BÀI 4: MẠCH ĐẾM CHIA (N) DÙNG IC 7490 (74LS90) Hãy vẽ mạch điện như hình sau: S1 14 12 1 CLKA QA CLKB 9 2 QB 3 R01 8 6 R02 QC 7 R91 11 R92 QD 7490 D4 D3 D2 D1 LED LED LED LED 100 100 100 100 Nhấn nút Run trên thanh cơng cụ để khởi động chế độ mơ phỏng. Cho biết các mạch đếm dùng IC 7490 đĩ đếm mod mấy? Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 65
Bài giảng CAD điện BÀI 5: MẠCH ĐẾM LÊN DÙNG IC 74193 (74LS193) Hãy vẽ mạch điện như hình sau: 15 3 1 P0 Q0 10 P1 9 P2 6 P3 Q2 2 Q1 S1 5 CLKU 7 4 Q3 +VCC CLKD 13 11 BO LOAD D4 D3 D2 D1 12 14 CO CLR 100 100 100 100 74193 Nhấn nút Run trên thanh cơng cụ để khởi động chế độ mơ phỏng. Quan sát và ghi nhận kết quả ra. Cho biết mạch đếm mod mấy? BÀI 6: MẠCH ĐẾM XUỐNG DÙNG IC 74193 (74LS193) Hãy vẽ mạch điện như hình sau: 15 3 1 P0 Q0 10 P1 9 P2 6 P3 Q2 2 Q1 S1 4 CLKD 7 5 Q3 +VCC CLKU 13 11 BO LOAD D4 D3 D2 D1 12 14 CO CLR 100 100 100 100 74193 Nhấn nút Run trên thanh cơng cụ để khởi động chế độ mơ phỏng. Quan sát và ghi nhận kết quả ra. Cho biết mạch đếm mod mấy? Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 66
Bài giảng CAD điện BÀI 7: THANH GHI DỊCH 74164 Hãy vẽ mạch điện như hình sau: 100 100 100 100 100 100 100 100 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 74164 1 3 2 A Q0 4 B Q1 5 Q2 S1 8 6 CLK Q3 10 9 Q4 12 +VCC CLR Q6 11 Q5 13 Q7 Nhấn nút Run trên thanh cơng cụ để khởi động chế độ mơ phỏng. Đây là thanh ghi dịch mấy điểm sáng mấy điểm tắt? BÀI 8: KHẢO SÁT IC ĐẾM DÙNG IC 4017 . Hãy vẽ mạch điện như hình sau: 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 D11 S1 14 3 CLK1 Q0 2 SW1 Q1 4 Q2 7 +VCC 13 Q3 10 CLK0 Q4 1 Q5 5 SW2 Q6 6 Q7 9 +VCC 15 Q8 11 RESET Q9 12 Q5-Q9 4017 Nhấn nút Run trên thanh cơng cụ để khởi động chế độ mơ phỏng. Quan sát và ghi nhận kết quả ra. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 67
Bài giảng CAD điện BÀI 9: KHẢO SÁT IC 7447 VỚI CÁC NGÕ VÀO ĐƢỢC ĐIỀU CHỈNH BẰNG CƠNG TẮC LOGIC SWITCH. Vẽ mạch điện như hình sau đây: VCC U1 A 3 8 13 1 14 7 B A* 7 A 12 2 13 6 a D0 B 11 3 12 4 b C c 1 10 4 11 2 ANODE D1 D 9 5 10 1 d C 2 E 15 6 9 9 e D2 F 14 7 8 10 f 6 G g D3 100-7 A D 3 4 LT BI/RBO 5 RBI 7447 Nhấn nút Run trên thanh cơng cụ để khởi động chế độ mơ phỏng. Lần lượt thay đổi cơng tắc Logic Switch sao cho làm thay đổi các trạng thái ở các ngõ vào, ta sẽ nhận được giá trị tương ứng ở ngõ ra từ đĩ lập bảng trạng thái như sau: NGÕ VÀO NGÕ RA S0 S1 S2 S3 a b c d e f g Led 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 Từ mạch trên sinh viên hãy thiết kế lại mạch sử dụng IC7490 thay cho các cơng tắc logic biết Led 7 đoạn hiển số 9. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 68
Bài giảng CAD điện Chƣơng 3. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MICROSOFT VISIO 3.3.1 Giới thiệu chung: 3.1.1. Giới thiệu: Visio là một chương trình vẽ sơ đồ thơng minh, được tích hợp vào bộ chương trình Microsoft Office từ phiên bản 2003. MS Visio cho phép thể hiện bản vẽ một cách trực quan. Hơn nữa, nĩ cịn cung cấp nhiều đặc tính khiến cho sơ đồ cĩ ý nghĩa, linh động và phù hợp hơn với các yêu cầu khác nhau. Ngồi ra, bạn cĩ thể sao chép bản vẽ của mình qua các phần mềm khác (như : MS. Word, MS. Excel ) để tiện sử dụng cho cơng việc của bạn. Cĩ nhiều phiên bản của Visio khác nhau tùy theo nhu cầu. Trong quá trình thực hành, ta sẽ làm việc với Microsoft Visio 2003. Trong phiên bản này, cĩ thể tạo các sơ đồ liên quan đến cơng việc như là: biểu đồ dịng (flowcharts), sơ đồ tổ chức (organization charts). Ngồi ra, phiên bản này cịn cho phép tạo các sơ đồ mang tính kỹ thuật, chẳng hạn tạo các bản vẽ xây dựng, thiết kế nhà, sơ đồ mạng, lưu đồ, sơ đồ trang web, sơ đồ máy mĩc, và các sơ đồ kỹ thuật khác. Sơ đồ tổ chức, cĩ trong cả 2 phiên bản, là một dạng sơ đồ thường được sử dụng trong cơng việc kinh doanh. Với sơ đồ tổ chức vẽ bằng Visio, bạn cịn cĩ thể gắn kết dữ liệu vào các hình trong sơ đồ. Dữ liệu cho hình được gọi là custom properties. Đối với sơ đồ tổ chức, bạn cĩ thể chọn một khung nhân viên, gắn nĩ với các thơng tin quan trọng như : địa điểm, số điện thoại, phịng ban và các dữ liệu này trở thành 1 phần của biểu đồ. Một lý do khác để tạo ra các sơ đồ tổ chức trong Visio là bạn cĩ thể tạo chúng tự động bằng cách sử dụng thơng tin từ một nguồn dữ liệu nào đĩ. Chẳng hạn, bạn cĩ thể đặt một sơ đồ tổ chức trong 1 CSDL, một bảng tính Excel, hay thậm chí là hệ thống thư điện tử của cơng ty bạn. Chỉ cần sau vài cú nhấp chuột, biểu đồ đã cĩ sẵn cho bạn mà khơng cần phải nhập gì cả. 3.1.2. Cài đặt MS- VISIO Vấn đề này thật đơn giản, chúng ta chỉ cần đưa đĩa CD MS- VISIO vào máy tính hoặc trên đĩa cứng ta đã cĩ sẳn phần mềm MS-VISIO sau đĩ chọn file setup.exe trong đĩa CD này và Double click vào file setup.exe chúng ta sẽ thấy và lần lượt làm theo các bước sau đây: Nhập mã vào hộp thoại yêu cầu nhập mã khách hàng: Click next, Nhập tên người và cơng ty sử dụng. Chọn Next Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 69
Bài giảng CAD điện Click chọn I accept và chọn Next. Click Install Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 70
Bài giảng CAD điện Click Finish Giao diện của MS Visio 2003 3.3.1 Làm việc với MS. VISIO Khởi động MS Visio: Start/ Program/ Microsoft Visio Tạo mới bản vẽ: Gọi lệnh File/ New/ chọn kiểu sơ đồ Thay đổi cửa sổ màn hình và các thanh cơng cụ: Thay đổi tỉ lệ phĩng màn hình:View/ Zoom/ chọn tỉ lệ % phĩng Xem với kích thước thật: View/ Actual Size (100%) Xem tồn thể trang : View/ Whole Page (29%) Xem tồn màn hình: View/ FullScreen Bật tắt thanh trạng thái: View/ Status Bar Bật tắt cửa sổ Drawing: View/ Window/ Drawing Explorer Bật tắt cửa sổ Pan&Zoom: View/ Window/ Pan&Zoom Bật tắt cửa sổ thuộc tính: View/ Window/ Custom Properties Bật tắt cửa sổ kích thước: View/ Size&Position Window Bật tắt thước kẻ: View/ Rulers Bật tắt ơ kẻ lưới: View/ Grids Bật tắt ơ chỉ dẫn: View/ Guides Bật tắt điểm kết nối: View/ Connection Points Bật tắt phân cách trang: View/ Page Breaks Thêm tiêu đề đầu & chân: View/ Header & Footer Các thao tác cơ bản: Chọn 1 hình: Chọn cơng cụ Pointer rồi nhấp vào hình vẽ đĩ Chọn nhiều hình: Chọn cơng cụ Pointer rồi vẽ hình chữ nhật bao quanh các hình cần chọn. Hoặc cĩ thể nhấp chọn hình thứ 1, sau đĩ, giữ phím Ctrl và nhấp chọn các hình cịn lại. Dời chỗ: Muốn dời chỗ 1 hình hay 1 nhĩm hình đã chọn, để chuột giữa hình rồi dùng thao tác nắm kéo để dời hình (nhĩm hình) sang vị trí khác. Sao chép: Thực hiện tương tự thao tác dời chỗ, nhưng nhấn giữ phím Ctrl trong lúc nắm kéo. Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 71
Bài giảng CAD điện Phĩng to, thu nhỏ: Chọn hình (nhĩm hình) rồi dùng thao tác nắm kéo để phĩng to hoặc thu nhỏ hình (nhĩm hình). Xĩa hình: Chọn hình cần xĩa, nhấn phím Delete trên bàn phím Xoay hình tự do: chọn hình cần xoay, nhấp vào chấm trịn màu xanh phía trên hình, giữ và kéo chuột để xoay hình. Cĩ thể dời tâm của hình đến vị trí khác, khi đĩ hình sẽ quay theo vị trí tâm mới. Xoay hình 900: chọn hình cần xoay, nhấp phải vào hình, chọn Shape/ Rotate Left (xoay trái) hoặc Rotate Right (xoay phải). Lật hình: chọn hình cần lật, nhấp phải vào hình, chọn Shape/ chọn Flip Vertical (lật dọc) hoặc Flip Horizontal (lật ngang). Nhĩm hình: chọn hình c ầ n n h ĩ m , nhấp phải vào hình, chọn Shape/ chọn Group (bỏ nhĩm chọn Ungroup). 3.3.1 Một số bản vẽ thơng dụng: 3.3.1. Vẽ sơ đồ tổ chức bằng VISIO Ta cần vẽ sơ đồ tổ chức của một cơng ty bằng Visio: Các bƣớc cần thực hiện: Gọi lệnh File/ New/ Business/ Organization chart để tạo một trang màn hình mới với các cơng cụ cần thiết cho sơ đồ. Lấy khung hình: lần lượt nắm kéo các khung hình vào các vị trí tương ứng trên màn hình. Kết nối (connector tool): Bằng chọn biểu tượng kết nối và click vào điểm đầu, cuối của linh kiện. Thêm chữ vào sơ đồ: Bằng cách Double click vào Name Title trên khung hình rồi nhập nội dung vào. Màu chữ và màu nền: chọn text color và chọn Fill color. Lưu sơ đồ vừa tạo bằng cách chọn File/ Save, rồi chọn đường dẫn lưu trữ và đặt tên cho hình mới vẽ. In sơ đồ ra máy in bằng lệnh File/ Print hoặc cĩ thể chọn tồn bộ sơ đồ rồi dùng lệnh Edit/ Copy để sao chép qua Word, Excel Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 72
Bài giảng CAD điện 3.3.2. Vẽ lƣu đồ bằng VISIO (FlowChart) Dưới đây là một số hình dạng phổ biến nhất được sử dụng để xây dựng các lưu đồ và cơng dụng của từng hình dạng. Ký hiệu Cơng dụng Quan hệ một chiều, kế tiếp giữa hai bước của một quá trình Sự kiện phát sinh Quan hệ hai chiều giữa các bước của quá trình Quan hệ tiếp hành đồng thời các bước của quá trình từ một bước Hình chữ nhật được sử dụng để mơ tả một hoạt động được thực hiện hoặc một nhiệm vụ được hồn thành. Quy trình xử lý ngồi hệ thống Hình bầu dục được sử dụng để biểu hiện các điểm bắt đầu và kết thúc của quy trình trong sơ đồ khối. Quá trình liên quan (tham chiếu quy trình khác) Hình thoi hàm chứa các vấn đề cần được quyết định “Cĩ” hoặc “Khơng”. Liên quan đến đầu vào/đầu ra số liệu, người ta sử dụng một hình chữ nhật nghiêng để biểu hiện một điểm trong quy trình, nơi số liệu được nhập vào hoặc gọi ra. Tài liệu chứng từ Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 73
Bài giảng CAD điện Ví dụ: Vẽ lưu đồ trình tự giải mạch điện DC như hình vẽ sau: Các bƣớc cần thực hiện: Gọi lệnh File/ New/ FlowChart/ Basic FlowChart để tạo một trang màn hình mới với các cơng cụ cần thiết cho sơ đồ logic. Lần lượt nắm kéo các hình oval, chữ nhật vào các vị trí tương ứng trên màn hình. Kết nối các hình bằng cách nắm kéo biểu tượng kết nối vào màn hình và điều chỉnh điểm đầu và cuối cho phù hợp. Thêm chữ vào hình và kết nối : chọn hình hoặc kết nối đĩ, rồi gõ chữ vào, nếu gõ sai, muốn chỉnh sửa lại, thì nhấn F2. Thêm tên vào cuối sơ đồ bằng cách nhấp chọn Text Tool (A) trên thanh cơng cụ, nhấp vào phía dưới sơ đồ rồi gõ chữ vào. Lưu sơ đồ vừa tạo bằng cách chọn File/ Save, rồi chọn đường dẫn lưu trữ và đặt tên cho hình mới vẽ. In sơ đồ ra máy in bằng lệnh File/ Print hoặc cĩ thể chọn tồn bộ sơ đồ rồi dùng lệnh Edit/ Copy để sao chép qua Word, Excel 3.3.3. Dạng sơ đồ Basic Electrical L 10V/12W K 12V Các bƣớc cần thực hiện: Gọi lệnh File/ New/ Engineering/ Basic Electrical để tạo một trang màn hình mới với các cơng cụ cần thiết cho sơ đồ. Lấy linh kiện: lần lượt nắm kéo các nguồn điện (Battery), cơng tắc, bĩng đèn vào các vị trí tương ứng trên màn hình. Kết nối (connector tool): Bằng chọn biểu tượng kết nối và click vào điểm đầu, cuối của linh kiện. Thêm chữ vào sơ đồ bằng cách nhấp chọn Text Tool (A) trên thanh cơng cụ, nhấp vào phía dưới sơ đồ rồi gõ chữ vào. Lưu sơ đồ vừa tạo bằng cách chọn File/ Save, rồi chọn đường dẫn lưu trữ và đặt tên cho hình mới vẽ. In sơ đồ ra máy in bằng lệnh File/ Print hoặc cĩ thể chọn tồn bộ sơ đồ rồi dùng lệnh Edit/ Copy để sao chép qua Word, Excel Biên soạn: Thạch Bảo Ân - Huỳnh Tấn Giàu 74