Giáo trình Thí nghiệm CAD (Computer-Aided Design)

nh file này. 
(Hình 6.7) 
i Tạo nút Picture để hiển thị ảnh màu: 
ƒ Nhập tiếp nội dung sau vào file giaodien.m 
% ---------------------------------------------------------------------------------- 
% Picture button 
 pic=uicontrol( ... 
 'Style','pushbutton', ... 
 'Units','normalized', ... 
 'Position',[p1+0.01 p4-0.125 p3-0.025 0.05], ... 
 'String','Picture', ... 
 'Foregroundcolor','b',... 
 'Fontsize',9,... 
 'Callback',['imshow(imread(''flowers.tif''))']); 
© TcAD - 2003 54
Giáo trình thí nghiệm CAD 
ƒ Lưu và thi hành file này. 
(Hình 6.8) 
Sinh viên lưu ý cách biểu diễn nhiều lệnh ở dạng chuỗi cho ‘CallBack’. 
Trong trường hợp có quá nhiều lệnh phục vụ chức năng này, ta nên đưa 
chúng vào một script file hoặc một hàm khác. Ngoài ra, nếu ta tạo giao 
diện dưới dạng một hàm (function) thì thuộc tính ‘CallBack’ cho phép 
gọi một hàm con được viết ngay trong file này. 
j Sinh viên hãy tạo thêm nút ‘About’ sao cho khi người sử dụng ấn nút sẽ 
mở cửa sổ mới nằm ngay giữa màn hình 6.9. 
(Hình 6.9) 
IV. Tự chọn 
Sinh viên hãy xem một số file tạo giao diện demo của các toolbox trong 
Matlab chẳng hạn: graf3d.m trong \toolbox\matlab\demos, để tham 
khảo cách xây dựng giao diện theo dạng hàm. Với cách này, thuộc tính 
‘CallBack’ trong ‘uicontrol’ cho phép gọi trực tiếp một hàm mà hàm đó 
được xây dựng ngay trong file giao diện (nghĩa là không cần tạo một file 
*.m khác phục vụ cho ‘CallBack’). 
© TcAD - 2003 55
Giáo trình thí nghiệm CAD 
Thử sửa lại giao diện của bài thí nghiệm này theo dạng trên. 
© TcAD - 2003 56
Giáo trình thí nghiệm CAD 
BÀI 7 
THIẾT KẾ – MÔ PHỎNG MẠCH VÀ 
VẼ MẠCH IN 
I. Mục tiêu 
Giúp sinh viên bước đầu làm quen với các phần mềm sau: Multisim 
V6.20 (Electronics WorkBench) dùng để mô phỏng các mạch tương tự 
và mạch số; OrCAD Release 9 dùng để vẽ Schematic, mô phỏng và vẽ 
mạch in (PCB). 
II. Tham khảo 
[1]. OrCAD® Inc., User’s Guide - Capture, 1998. 
[2]. OrCAD® Inc., User’s Guide - Layout, 1998. 
[3].  
[4].  
III. Thực hành 
Mặc dù Multisim và OrCAD/Pspice là các phần mềm rất lớn với nhiều 
tính năng áp dụng mạnh và phức tạp, nhưng sinh viên chuyên ngành 
Điện tử hoàn toàn có thể tự nghiên cứu được. Do đó, bài thí nghiệm này 
là không bắt buộc đối với tất cả sinh viên (đặc biệt là sinh viên Tin học, 
nếu có). 
Trong trường hợp sinh viên không chọn bài thí nghiệm này thì có thể 
chọn Control System Toolbox (đối với sinh viên ĐKTĐ) hoặc 
Communications Toolbox (đối với sinh viên Viễn Thông) hoặc Image 
Processing Toolbox (đối với sinh viên Tin học) của MATLAB để khảo 
sát. 
Bài thí nghiệm này tương đối dài, sinh viên cần sắp xếp thời gian hợp lý 
để thực hiện các công việc sau: 
III.1 Multisim 
Trong phần này, chúng ta sẽ làm quen với Multisim 6.20 (hiện đã có 
Multisim 2001 hoàn thiện hơn), đây là Version mới của Electronics 
WorkBench 5.x, nó cho phép sử dụng kết hợp thư viện linh kiện Analog 
và Digital với nhiều công cụ thân thiện, hổ trợ tuyệt vời cho việc mô 
phỏng các mạch điện tử. 
c Khởi động Multisim: 
© TcAD - 2003 57
Giáo trình thí nghiệm CAD 
ƒ Chạy file Multisim.exe từ Start menu của Windows 
ƒ Nhấp vào biểu tượng trên Desktop. 
d Sinh viên hãy nhấp chuột vào các thư viện linh kiện của Multisim trên 
Menu bên trái của cửa sổ chính để có cái nhìn tổng quát về các linh kiện 
chức năng. 
ƒ Khi muốn đặt linh kiện nào vào không gian thiết kế, chỉ cần nhấp 
chuột vào linh kiện đó, rồi chọn thông số phù hợp và đặt vào vị trí 
mong muốn. 
ƒ Để tạo một kết nối giữa 2 điểm, chỉ cần nhấp chuột vào điểm thứ nhất 
rồi kéo đến điểm thứ hai và nhấp chuột lần nữa. 
Hình 7.1 – Giao diện chính của MultiSIM 
e Sinh viên hãy vẽ và mô phỏng mạch điện sau: 
Hình 7.2 – Một mạch điện điển hình 
© TcAD - 2003 58
Giáo trình thí nghiệm CAD 
ƒ Dùng Osilsoscope quan sát dạng tín hiệu ở chân 2-6 và chân 3 của 
LM555. 
ƒ Hãy ước lượng tần số giao động và chu kỳ thao tác của mạch. 
Kinh nghiệm: Đôi lúc Multisim đưa ra bảng thông báo lỗi trong quá trình 
mô phỏng hay hiệu chỉnh thông số của các linh kiện. Trường hợp đó, ta 
gở bỏ khối Osilloscope, hiệu chỉnh và mô phỏng vài lần rồi gắn 
Osilloscope trở lại để quan sát dạng tín hiệu. Ngoài ra, nếu trong mạch 
có sử dụng các IC số (74xxx, 40xxx, ) ta phải có nguồn Vcc=5V như 
hình vẽ trên. 
III.2 OrCAD 
Các chức năng chính của OrCad gồm: Vẽ sơ đồ mạch (OrCAD Capture), 
mô phỏng mạch (OrCAD Pspice) và vẽ mạch in (OrCAD Layout). Tuy 
nhiên, trong phần thí nghiệm này chúng ta không đề cập đến OrCAD 
Pspice (đây là một trong những chức năng rất mạnh của OrCAD phiên 
bản 9.0 trở lên, đề nghị sinh viên tự nghiên cứu). 
III.2.1 Vẽ sơ đồ mạch (Schematic) 
c Khởi động OrCAD Capture bằng một trong các cách sau: 
ƒ Chọn Capture CIS từ Start Menu của Window 
ƒ Nhấp vào biểu tượng trên desktop 
Để tạo một Project mới cho việc vẽ sơ đồ mạch ta thực hiện: 
ƒ Chọn File → New Project hoặc nhấp vào icon trên Menu bar 
ƒ Khi hộp thoại ‘New Project’ xuất hiện: Chọn ‘Schematic’ và đặt tên 
project trong menu ‘Name’ (giả sử là BaiTN7). Có thể chọn thư mục 
lưu project này trong menu ‘Location’. 
Môi trường vẽ mạch xuất hiện khi ta nhấp đúp vào ‘PAGE1’ (hình 7.3). 
Từ đây ta lần lượt đặt các linh kiện vào và kết nối để được sơ đồ mong 
muốn. 
© TcAD - 2003 59
Giáo trình thí nghiệm CAD 
Hình 7.3 – Môi trường vẽ mạch điện của OrCAD 
Sử dụng Menu tắt sau: 
(Hình 7.4) 
d Sinh viên hãy vẽ sơ đồ mạch như hình sau. Trong đó các thư viện linh 
kiện được sử dụng như sau: 
ƒ Discrete: R, Capacitor Pol, Capacitor Non-Pol, Resistor Var, Photo 
PNP và Speaker. 
ƒ Opamp: TL082 
ƒ Amplifier: LM386 
Lưu Schematic vừa vẽ với tên BaiTN7. 
+9V+9V -9V
+9V
+9V
0
0
+
-
U2
LM386
3
2
5
6 1
4 8
7
Q1
1
3
R1
220
+
C1
.1
R2
1K +
-
U1A
TL082
3
2
1
8
4
VR
10K
1
3
2
+
C2
220 uF
LS1
SPEAKER
R3 10K
C3
.1
C4
.1
C5
.1
TcAD
(Hình 7.5) 
© TcAD - 2003 60
Giáo trình thí nghiệm CAD 
III.2.2 Tạo Netlist 
Sau khi lưu sơ đồ vừa vẽ, để tạo Netlist phục vụ cho việc vẽ mạch in ta 
thực hiện như sau: 
ƒ Đóng cửa sổ ‘Schematic1:Page1’, quay về Project Management 
‘BaiTN7’ 
(Hình 7.6) 
ƒ Chọn Tools – Annotate để đánh số thứ tự cho linh kiện. 
ƒ Chọn Tool – Create Netlist. để tạo Netlist. 
ƒ Khi cửa sổ ‘Create Netlist’ xuất hiện, ta chọn layout Tab (file dữ liệu 
netlist là BaiTN7.MNL), OK. 
Nếu đảm bảo rằng có file BaiTN7.MNL trong thư mục hiện hành thì 
thoát khỏi OrCAD Capture để chuẩn bị cho việc vẽ mạch in. 
Lưu ý: Trong phần trên chúng ta không đề cập đến chức năng Kiểm tra 
mạch của OrCAD và một số chức năng hổ trợ khác. 
III.2.3 Vẽ mạch in (Printed Circuit Board-PCB) 
c Khởi động OrCAD Layout bằng một trong các cách sau: 
ƒ Chọn Layout Plus trong Start Menu của Window 
ƒ Nhấp vào biểu tượng trên desktop. 
ƒ Chọn File → New để tạo một PCB layout mới 
Sau thao tác này, cửa sổ ‘Load Template File’ xuất hiện, ta cần đặt 
đường dẫn chỉ đến file DEFAULT.tch trong 
OrCAD/Layout_plus/DATA. Sau đó thực hiện nạp file Netlist vừa tạo ở 
bước III.3.2 (ví dụ: BaiTN7.MNL). 
d Đặt footprint cho các linh kiện: 
Nếu trong quá trình vẽ Schematic ta không chọn footprint cho các linh 
kiện mỗi khi đặt vào thì ở bước này OrCAD sẽ yêu cầu chọn kiểu chân 
cho các linh kiện theo menu sau: 
© TcAD - 2003 61
Giáo trình thí nghiệm CAD 
(Hình 7.7) 
Nhấp vào menu ‘Link existing footprint to component ’, chọn lựa 
kiểu chân phù hợp cho từng loại linh kiện. Ở bước này, kiểu chân linh 
kiện cần chọn đúng kích thước (có thể phải tạo các footprint mới). Đối 
với bài thí nghiệm này, sinh viên có thể tham khảo bảng sau: 
Linh kiện Footprint Thư viện 
R Jumper600 JUMPER 
C CPCYL1/D.200/LS.100/.031 TM_CAP_P 
Photo NPN TO92 TO 
TL082, LM386 DIP.100/8/W.300/LS.100/.425 DIP100T 
VR VRES1 VRES 
Speaker CYL/D.150/LS.100/.31 TM_CYLND 
e Sắp xếp linh kiện: Quan sát menu bar, chọn chức năng thích hợp và sắp 
xếp các linh kiện trên board mạch. Ở bước này, nếu cần thiết ta có thể 
đưa vào thêm các linh kiện mới, chẳng hạn các lỗ (hold) để bắt ốc cho 
board mạch. 
© TcAD - 2003 62
Giáo trình thí nghiệm CAD 
(Hình 7.8) 
f Đặt kích thước các đường mạch và khai báo số lớp: 
ƒ Chọn Options → Global Spacing  để đặt khoảng cách giữa Track, Via 
và Pad: 
(Hình 7.9) 
ƒ Chọn Options → Jumper Settings , OK hoặc View SpreadSheet → 
Layer để báo số lớp vẽ. Trong bài thí nghiệm này, ta vẽ board mạch 2 
lớp, nên chỉ có TOP và BOTTOM là Routing. 
(Hình 7.10) 
ƒ Chọn View SpreadSheet → Nets để đặt kích thước các đường mạch: 
© TcAD - 2003 63
Giáo trình thí nghiệm CAD 
(Hình 7.11) 
g Vẽ mạch: OrCAD hổ trợ nhiều nhiều chiến lược vẽ mạch. Để khai thác 
tốt các chiến lược này đòi hỏi phải có một số kinh nghiệm nhất định. 
Thông thường, người ta hay vẽ các đường Nguồn – Mass với các tụ lọc 
nguồn thích hợp trước, sau đó thực hiện vẽ tự động từng phần và cuối 
cùng kết nối các phần vừa vẽ. Nên nhớ rằng, chế độ vẽ tự động chỉ giúp 
giảm thời gian, không có phần mềm nào vẽ mạch tự động tốt hơn tư duy 
của con người. 
(Hình 7.12) 
Một số thông số cần lưu ý (áp dụng cho các sinh viên vẽ và thuê gia công 
mạch Luận văn tốt nghiệp tại một số cơ sở ở Tp. HCM): 
ƒ Đường kính tối thiểu của các lỗ chân cắm và các via xuyên mạch: 55 
mils (1000 mils=1 inches). Các lỗ chân linh kiện nên đặt thành hình 
oval. 
ƒ Độ rộng tối thiểu của các đường mạch (track width): 15 mils (hiện nay 
tại Tp. HCM một số công ty có thể thực hiện mạch với độ rộng đường 
6 mils). 
ƒ Khoảng cách Track to Track nên >15 mils 
ƒ Để có thể vẽ xuyên qua giữa 2 chân IC, phải đặt khoảng cách Track 
to Pad thích hợp, nên 12 ÷ 15 mils. 
IV. TỰ chỌn 
c Tự thiết kế và mô phỏng một mạch điện tử bằng Multsim 
d Vẽ mạch in cho mạch vừa thiết kế bằng OrCAD. 
© TcAD - 2003 64
Giáo trình thí nghiệm CAD 
Nguyễn Chí Ngôn, ThS., Giảng viên 
Bộ môn Viễn Thông - Tự động hóa 
Khoa Công nghệ Thông tin, Đại học Cần thơ 
Email: ncngon@ctu.edu.vn 
Mobile Tel: 0913199766 
© TcAD - 2003 65