Thiết kế mạch điện tử đơn giản thực hiện theo mấy nguyên tắc?

Câu hỏi: Thiết kế mạch điện tử đơn giản thực hiện theo mấy nguyên tắc ?

Trả lời: 

Có 5 nguyên tắc thiết kế mạch điện tử đơn giản:

+ Bám sát, đáp ứng yêu cầu thiết kế.

+ Mạch thiết kế đơn giản, tin cậy.

+ Thuận tiện khi lắp đặt, vận hành và sửa chữa.

+ Hoạt đông chính xác.

+ Linh kiện có sẵn trên thị trường

Cùng Top lời giải tìm hiểu về vấn đề này nhé!

1. Mạch điện tử là gì ?

   Mạch điện tử là mạch điện bao gồm các linh kiện điện tử riêng lẻ, như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, điốt, vi mạch,… được nối bằng dây dẫn hoặc vệt dẫn để dẫn dòng điện. Sự kết hợp của các linh kiện và dây dẫn cho phép thực hiện các thao tác từ đơn giản đến phức tạp.

   Khi tiến hành sửa chữa tivi, máy tính, các thiết bị điện tử nói chung,… chúng ta dễ dàng bắt gặp các bảng mạch điện tử được kết nối rất tỉ mỉ bởi nhiều linh phụ kiện khác nhau.

2. Các loại mạch điện tử 

Mạch khuyếch đại

   Thông thường một mạch khuếch đại hay bộ khuếch đại, đôi khi gọi gọn là khuếch đại, là một thiết bị hoặc linh kiện bất kỳ nào, sử dụng một lượng công suất nhỏ ở đầu vào để điều khiển một luồng công suất lớn ở đầu ra.

Trong mạch khuếch đại, người ta có thể chia thành 3 loại khác nhau:

+ Mạch điện tử khuếch đại công suất: Là loại mạch mà khi ta đưa một tín hiệu có công suất yếu vào thì tín hiệu đầu ra sẽ có công suất mạnh hơn nhiều lần. Mạch này là sự kết hợp của cả hai loại mạch trên.

+ Mạch khuếch đại về dòng điện: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có cường độ yếu vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu cho cường độ dòng điện mạnh hơn so với tín hiệu có cường độ yếu được đưa vào ban đầu.

+ Khuếch đại về điện áp: Là mạch khi ta đưa một tín hiệu có biên độ nhỏ vào, đầu ra ta sẽ thu được một tín hiệu có biên độ lớn hơn nhiều lần.

Mạch nguồn (chỉnh lưu, lọc, ổn áp)

    Mạch chỉnh lưu chính là loại mạch dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Trong mạch chỉnh lưu lại gồm hai loại là mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ và toàn chu kỳ.

Mạch tạo xung

   Mạch tạo xung là loại board mạch dùng để mắc phối hợp các linh kiện điện tử và nhằm biến đổi năng lượng dòng điện một chiều thành năng lượng điện có xung và tần số theo yêu cầu.

Mạch tạo sóng hình sin

    Mạch tạo sóng hình sin tạo ra tín hiệu sin chuẩn về biên độ và tần số. Thường dùng làm nguồn tín hiệu để kiểm tra đặc tính của các linh kiện, các mạch khuếch đại và các thiết bị điện tử khác.

   Ta có thể phân loại các dạng tạo sóng hình sin dựa theo đặc tuyến về linh kiện và tần số dao động và ứng dụng dùng làm sóng mang, sóng điều chế trong kỹ thuật thu phát vô tuyến điện

3. Các quy tắc thiết kế mạch điện tử

3.1 Quy tắc thiết kế và Bố trí linh kiện.

a. Khoảng cách đường dây với viền mạch > 5mm = 197mil

b. Đặt trước linh kiện có liên hệ mật thiết với kết cấu như bộ connector , công tắc, phích cắm nguồn

c. Ưu tiên đặt linh kiện chính và linh kiện có diện tích lớn, sau đó dùng linh kiện chính làm tâm, đặt các linh kiện điện khác ở xung quanh

d. Linh kiện có công suất lớn đặt tại vị trí dễ tản nhiệt

e. Linh kiện có chất lượng lớn cần tránh đặt ở trung tâm của mạch, nên đặt ở viền cố định trong hộp (case)

f. Có linh kiện kết nối tần số cao cần đặt càng gần càng tốt, để giảm thiểu phân bố tín hiệu cao tần và nhiễu điện từ

g. Linh kiện input và output cố gắng đặt càng xa càng tốt

h. Linh kiện có áp suất cao cố gắng đặt tại vị trí khó chạm phải khi chạy thử

i. Linh kiện nhạy cảm với nhiệt cần đặt xa linh kiện phát nhiệt

j. Bốc cục linh kiện có thể điều chỉnh nên điều chỉnh cho thuận tiện

k. Suy xét tới hướng truyền tín hiệu, sắp xếp hợp lý để hướng truyền tín hiệu được thống nhất

l. Bố cục cần cân bằng, đồng đều, theo sát nhau

m. Linh kiện SMT cần chú ý thống nhất hướng hàn, để thuận tiện cho việc hàn, giảm thiểu khả năng bị hàn liền với nhau

n. Tụ lọc nên đặt gần vị trí đầu ra (output) của nguồn

o. Độ cao linh kiện lớp hàn giới hạn là 4mm

p. Đối với PCB có linh kiện ở cả 2 mặt, IC lớn và dày đặc, linh kiện xuyên qua đặt trên lớp top, lớp bottom chỉ đặt linh kiện nhỏ, số chân ít và những linh kiện dán

q. Đối với linh kiện kích thước nhỏ nhưng có nhiệt lượng cao thì việc thêm thiết bị tản nhiệt rất quan trọng, linh kiện có công suất lớn có thể phủ đồng để tản nhiệt, hơn nữa xung quanh những linh kiện này cố gắng không đặt các linh kiện mẫn cảm với nhiệt.

r. Linh kiện tốc độ cao nên đặt gần thiết bị liên kết; đường mạch số và đường mạch mô phỏng nên tách rời, tốt nhất tách rời tiếp đất, sau đó lại tiếp đất 1 điểm

s. Khoảng cách lỗ khoan tới lớp hàn đệm lân cận tối thiểu là 7.62mm (300mil), khoảng cách từ lỗ khoan định vị tới viền của linh kiện dán tối thiểu 5.08mm (200 mil)

3.2. Quy tắc thiết kế dây

a.Dây nên tránh góc nhọn, góc vuông, nên đi dây ở góc 450

b. Dây tín hiệu các lớp lân cận theo hướng trực giao

c. Tín hiệu cao tần nên ngắn nhất có thể

d. Tín hiệu input và output cố gắng tránh đi dây song song gần nhau, tốt nhất giữa các dây thêm dây tiếp đất để tránh ghép hồi tiếp.

e. Hướng đi của dây nguồn và dây tiếp đất mạch 2 lớp tốt nhất nên thống nhất với hướng dữ liệu để tăng khả năng chống ồn

f. Dây tiếp đất kỹ thuật và dây tiếp đất mô phỏng cần tách riêng

g. Dây đồng hồ và dây tín hiệu cao tần cần căn cứ theo yêu cầu trở kháng riêng để tính độ rộng của dây, phù hợp với trở kháng

h. Bố trí dây trên toàn mạch, khoan lỗ cần phải đồng đều

i. Lớp nguồn và lớp tiếp đất riêng, dây nguồn và dây tiếp đất cố gắng ngắn và dày, đoạn vòng giữa nguồn và tiếp đất nên thiết kế ngắn nhất có thể

j. Bố trí dây của đồng hồ nên hạn chế khoan xuyên, cố gắng tránh đi dây song song với những dây tín hiệu khác và nên cách xa dây tín hiệu thông thường, tránh gây nhiễu cho dây tín hiệu; Đòng thời tránh bộ phận nguồn trên mạch, phòng chống nhiễu giữa nguồn và đồng hồn; Khi trên 1 bản mạch có nhiều đồng hồ khác tần suất, 2 dây đồng hồ có tần suất khác nhau không được đi song song; Dây đồng hồ nên tránh tiếp cận với cổng ra, tránh việc đồng hồ cao tần ghép nối với dây CABLE ouput và phát xạ; Nếu trên mạch có đồng hồ chuyên dụng có gắn chip, phía dưới không được đi dây, nên phủ đồng phía dưới, khi cần thiết thì tách riêng.

k. Dây truyền tín hiệu vi sai theo cặp nên đi song song, cố gắng giảm thiểu xuyên lỗ, khi bắt buộc phải xuyên lỗ thì xuyên cả 2 dây để cùng trở kháng.