ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Τεχνική Σχεδίαση Ενότητα: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 1 - ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ Ι ΧΡΗΣΗΣ ΚΑΝΟΝΩΝ KIRCHOFF ΘΕΟΔΩΡΟΣ ΓΚΑΝΕΤΣΟΣ Τμήμα Μηχ. Αυτοματισμού ΤΕ
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.
1. Σκοποί ενότητας... 4 2. Περιεχόμενα ενότητας... 4 3. Το Θεωρητικό Κύκλωμα... 5 4. Εγκατάσταση και Εκκίνηση του Προγράμματος... 6
1. Σκοποί ενότητας Παρέχει βασικές γνώσεις για την υλοποίηση του θεωρητικού κυκλώματος Παρέχει βασικές γνώσεις εγκτάστασης και εκκίνησης του λογισμικού εργαστηρίου (τεχνική σχεδίαση ηλεκτρονικών κυκλωμάτων) 2. Περιεχόμενα ενότητας Tο Θεωρητικό Κύκλωμα Εγκατάσταση και Εκκίνηση του Προγράμματος
3. Το Θεωρητικό Κύκλωμα Για το σχεδιασµό και την υλοποίηση µίας πλακέτας τυπωµένου κυκλώµατος (PCB), είναι, προφανώς, αναγκαίο να διαθέτουµε το θεωρητικό κύκλωµα του οποίου επιθυµούµε να σχεδιάσουµε την πλακέτα. Στο συγκεκριµένο παράδειγµα επιλέχθηκε το κύκλωµα του ενισχυτή κοινής βάσης διότι αποτελεί κύκλωµα µελέτης σε άλλο εργαστήριο της σχολής (Ηλεκτρονικά Ι) και η µικρή πολυπλοκότητα του το καθιστά κατάλληλο πυρος σχεδιασµό από αρχάριους χρήστες του προγράµµατος ORCAD.Η λειτουργία του κυκλώµατος και η διαδικασία υπολογισµού και επιλογής των εξαρτηµάτων του δεν θα µας απασχολήσει (τουλάχιστον στο συγκεκριµένο εργαστήριο). Το κύκλωµα του ενισχυτή κοινής βάσης είναι το εξής: Τα Pad 1 & Pad 2 αποτελούν την είσοδο του κυκλώµατος, τα Pad 3 & Pad 4 την έξοδο του και η πηγή ΒΤ1 την τροφοδοσία του. Τα υπόλοιπα εξαρτήµατα του κυκλώµατος δεν είναι επαρκώς καθορισµένα αφού σε ορισµένα δεν αναγράφεται η µέγιστη καταναλισκόµενη ισχύς τους και περισσότερες πληροφορίες (τύπος πυκνωτών τάση λειτουργίας). Για το λόγο αυτό καθορίζονται οι σχετικές λεπτοµέρειες µε τον παρακάτω πίνακα εξαρτηµάτων: Πίνακας 1. Εξαρτήματα Q1 2N2219A, ΤΟ-39 metal package R1 1K, 1/4W, ± 5% R2 22K, 1/4W, ± 5% R3 1.8K, 1/4W, ± 5% R4 100K, Trimpot PT10LV C1 47µF, 63V, ηλεκτρολυτικός C2 22µF, 63V, ηλεκτρολυτικός C3 33µF, 63V, ηλεκτρολυτικός
4. Εγκατάσταση και Εκκίνηση του Προγράμματος Εγκατάσταση προγράµµατος Ανοίγουµε τον φάκελο «orcad_92_edu» Κάνουµε διπλό κλικ στο εικονίδιο µε µορφή υπολογιστή και µε όνοµα setup Ανοίγει το παράθυρο της εγκατάστασης και ακολουθούµε τις οδηγίες που µας δίνονται για να εγκαταστήσουµε το πρόγραµµα. (Όταν µας ζητηθεί να επιλέξουµε τα προϊόντα που θέλουµε να εγκαταστήσουµε ανάµεσα από Capture, Capture CIS, PSpice και Layout τα επιλέγουµε όλα εκτός από το Capture) Εκκίνηση του προγράµµατος Orcad Capture Για να εκκινήσουµε την εφαρµογή του προγράµµατος Orcad Capture ακολουθούµε την παρακάτω διαδροµή: Έναρξη Όλα τα προγράµµατα Orcad Capture (και αργότερα όταν θα χρειαστεί να ανοίξουµε το Orcad Layout ακολουθούµε την ίδια διαδροµή) Σχήμα 2. Βασική Οθόνη Προγράμματος Το Orcad Capture µας επιτρέπει την σχεδίαση του σχη µατικού διαγράµµατος ενός κυκλώµατος. Η υλοποίηση ενός κυκλώµατος σε PCB συνήθως προϋποθέτει την σχεδίαση του σχηµατικού του διαγράµµατος (schematic diagram) µε το οποίο
καθορίζονται οι ηλεκτρικές συνδέσεις µεταξύ των χρησιµοποιούµενων διατάξεων (devices). Με το σχηµατικό διάγραµµα εντοπίζονται εύκολα βασικά λάθη για την υλοποίηση του τυπωµένου κυκλώµατος. Κάθε νέο ηλεκτρονικό σύστηµα µπορεί να αποτελείται από πολλά επιµέρους υποσυστήµατα τα οποία θα υλοποιηθούν µε ένα αριθµό πλακετών και θα αναφέρεται στο πρόγραµµα σαν έργο (Project) µε χαρακτηριστική ονοµασία που θα επιλέγει ο χρήστης. Στην απλή εκδοχή που θα παρουσιάσουµε, το σύστηµά µας αποτελείται από µία µόνο πλακέτα. Έχοντας ανοίξει το Orcad Capture επιλέγουµε: File New Project Ανοίγει το ακόλουθο παράθυρο όπου επιλέγου µε πού θα το αποθηκεύσουµε και πως θα το ονοµάσουµε. Τέλος επιλέγου µε PC Board Wizard αφού θέλουµε να κατασκευάσουµε και την πλακέτα του κυκλώµατος που θα σχεδιάσουµε και πατάµε OK. Σχήμα 3. Οθόνη New Project (Επειδή το πρόγραµµα θα συνεργαστεί µε αυτά τα αρχεία, συ µβουλεύουµε τόσο τα ονόµατα των αρχείων όσο και ο φάκελος και οι υποφάκελοι αποθήκευσής τους να είναι γραµµένα µε αγγλικούς χαρακτήρες ακολουθώντας τις συνήθεις συµβάσεις του λειτουργικού συστήµατος MS-Windows)
Στην συνέχεια ανοίγει αυτόµατα το ακόλουθο παράθυρο όπου επιλέγου µε εάν θέλουµε να κάνουµε προσοµοίωση στο κύκλωµα µας (σε αυτό το σηµείο δεν το επιλέγουµε διότι δεν θα προχωρήσουµε σε αυτή τη λειτουργία του προγράµµατος) Πατάµε Επόµενο> Σχήμα 4. Οθόνη PCB Project Wizard Σε αυτό το παράθυρο µεταφέρου µε όλες τις βιβλιοθήκες στο δεξί µέρος για να είναι διαθέσιµες (προαιρετικό), είτε µε την επιλογή Add>> είτε µε διπλό κλικ στα ονόµατα βιβλιοθηκών που βρίσκονται στο αριστερό µέρος. Πατάµε Τέλος. Σχήμα 5. Οθόνη PCB Project Wizard (εκτέλεση)
Με την τελευταία επιλογή ανοίγει ένα κενό παράθυρο όπου θα σχεδιάσουµε το κύκλωµα µας. Σχήμα 6. Κενή οθόνη προγράμματος 9