电子电路仿真设计与制版软件Word文档下载推荐.docx
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提到电子设计自动化,还得从上世纪80年代,世界上许多公司相继推出用于微机系统的电子CAD(ComputerAidedDesign,计算机辅助设计)软件说起。
世界上许多公司为了自己的CAD软件能在激烈的市场竞争中占有一席之地,纷纷推出具有自己公司特色的CAD软件,经过多年的实践检验、不断修改和完善,或优存劣汰,或收购兼并,或强强联合,CAD技术已日臻成熟。
CAD是一种通用技术,除了在机械、建筑等其它许多行业得到广泛应用之外,借助美国加洲大学伯克利分校的SPICE3f5/XSPICE作为仿真引擎,世界上许多公司还推出各种用于电子行业的优秀EDA软件;
从另一个角度讲,CAD(计算机辅助设计)是电子设计的物理级初级阶段;
CAE(计算机辅助工程)是电路级设计阶段;
EDA(电子设计自动化)是高级的电子系统设计阶段。
衡量一个软件的优劣,其中一个很现实的标准就是看它的市场占有率,也就是它的普及和流行程度。
正如鲁迅先生所说:
“其实地上本没有路,走的人多了,也便成了路。
”说到EDA软件,美国Cadence公司的OrCAD、加拿大Interactive ImageTechnologies公司的EWB、澳大利亚Altium公司的PROTEL、美国MentorGraphics公司的PADS都是其中有代表性的佼佼者。
有志成为电子工程师的年轻人,如何借助计算机掌握电子电路的仿真设计和制版技术,不仅是从事电子行业人员的基本功和技术要求,更是时代的一种潮流。
结合我们的经验,在电子电路的仿真设计和制版软件选用方面谈一点肤浅看法,与广大读者商讨交流。
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一、美国Cadence公司的OrCAD软件
Cadence公司的OrCAD软件,是世界上应用最广的EDA软件之一,是EDA软件中一个比较突出的代表。
可以说,近年来其攻占EDA盟主宝座的企图是很明显的,早在1983年就与开发Pspice软件的MicroSim公司实现了强强联合,推出了可在PC机上运行的OrCAD/Pspice1,后来Cadence公司又并购了一流的PCB布线软件厂,使其拥有了绝佳的电路仿真和制板能力,给人以“所有好东西都集合在一起了”的感觉。
OrCAD软件功能强大,而且它的界面友好、直观,在国外使用广泛,欧美地区有相当数量的电子工程师都在使用它。
由于OrCAD软件进入我国时间比较晚,可参考书籍资料又比较少;
该软件设置了防盗狗,其正版售价又是众多EDA软件中最高的,这些都是造成在国内使用普及率较低的原因。
但随着我国电子行业飞速发展,使用OrCAD软件的用户呈逐年增长的趋势。
从早期版本工作于DOS环境的OrCAD4.0,发展到现在最新的OrCAD10.5,OrCAD软件集成了电原理图绘制、印制电路板设计、数字/模拟电路仿真、可编程逻辑器件设计等等功能,它的元器件库也是所有EDA软件中最丰富的,在世界上它一直是EDA软件的首选。
Cadence公司已成为世界上最强大的开发EDA软件的公司之一。
OrCAD软件系统中主要包括:
OrCAD /CaptureCIS(电路图设计);
OrCAD/PspiceA/D(数/模混合模拟);
OrCAD /LayoutPlus(PCB设计)等,其中每一个部分可以根据需要单独使用,又有下面图1的内在联系,共同组成完整的EDA系统。
图1
OrCAD软件系统的几个主要软件的功能及特点:
1、OrCAD/CaptureCIS:
它是OrCAD软件包中的共用软件,也是其它两个软件的基础。
从图1可以看出:
在调用OrCAD/PspiceA/D和OrCAD/LayoutPlus之前,都需要先运行它,它是一个功能强大的电路原理图设计软件。
除了可以生成各类电路原理图外,与其它电路图绘制软件相比,CaptureCIS软件中还有明显特点的元器件信息系统模块CIS(ComponentInformation System)。
该信息系统模块除了可以对元件库中4万多种元器件实施高效的管理以外,还具有ICA(InternetComponent Assistant)功能,可以在设计电路图的过程中,通过Internet网上其它元器件数据库中查阅到百万多种元器件,并可以根据绘图需要将它们调入电路图或添加到自己的库文件中;
用Capture软件绘制的电路图完成成后,还可以直接调用OrCAD /Pspice软件进行仿真,也可以进入OrCAD/LayoutPlus软件进行制板设计;
OrCAD /CaptureCIS操作界面友好、直观形象、使用方便;
操作功能强大、灵活,项目管理科学有效,适应性很强,支持国际上多种标准。
图2是用OrCAD/CaptureCIS软件进行电路原理图设计举例。
图2
2、OrCAD /PspiceA/D:
这是一个通用电路模拟软件,除了对数字电路和数/模混合电路模拟外,还具有优化设计的功能。
该软件中的Probe模块,相当于一台“虚拟示波器”不但可以在模拟结束后显示结果信号波形,而且可以对波形进行各种运算处理,包括提取电路特性参数、分析电路参数与元器件参数的关系,使分析过程更加方便直观。
2001年前后OrCAD公司推出OrCAD/Pspice9.2版本,图3是用OrCAD/Pspice9.2模拟仿真显示的波形举例。
图3
3、OrCAD/LayoutPlus:
这是一个印制电路版PCB设计软件,可以直接将生成的电路图通过手工或自动布局布线方式转为PCB设计。
OrCAD /Capture软件具有高水平的设计指标:
可设计的最大电路板尺寸为68(英寸)2;
层次可达30层;
布线最高分辨率为1微米;
放置元器件时旋转角度可精确到1分。
另外还有自动推挤、矩阵布局、智能化敷铜、与多种PCB设计软件可进行数据交换,包括与多种机械CAD软件交换数据,生成3维轮廓图形等功能。
它的元器件封装库非常丰富,并且可以通过库管理器(LibraryManager)对封装库进行编辑、修改和添加新的封装,OrCAD/LayoutPlus软件在PCB制板界以其功能强大著称,是一款名副其实的高档、专业PCB设计EDA软件。
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二、加拿大InteractiveImageTechnologies公司的EWB软件
EWB(ElectronicsWorkbench)是加拿大InteractiveImageTechnologies(IIT)公司于1988年推出的颇具特色的EDA软件,曾风靡全世界。
到目前为止,至少有35个国家、被译成10多种语言在使用。
它以其界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点,早在上世纪90年代就在我国得到迅速推广,许多大专院校把EWB5.0编入教材,作为电子类专业课程教学和实验的一种辅助手段。
跨入21世纪初,加拿大IIT公司在保留原版本的优点基础上,增加了更多功能和内容,将EWB5.0版本更新换代推出EWB6.0,并更名为MultiSIM(Multi:
多重、万能;
SIM:
仿真),即Multisim2001,2003年升级为Multisim7,2005年初又在其官方网站上发布Multisim8.0。
相比之下Multisim7版本比较成熟稳定,功能已十分强大,能胜任电路分析、模拟电路、数字电路、高频电路、RF电路、电力电子及自控原理等各方面的虚拟仿真;
并提供多达18种基本分析方法。
目前,加拿大IIT公司官方网站还在不断发布Multisim8.0的补丁,已求尽善尽美。
(一)、电子仿真软件Multisim7的主要特色功能有以下一些:
1、基本界面如图4所示,左侧有两列共23个元件箱,分门别类地集中了各种仿真元件可供调用;
右侧有17种虚拟仪器可不受数量限制调用;
中间是电路的搭建和仿真操作平台。
图4
2、Multisim7软件提供的18种电路基本分析方法如图5所示。
图5
3、Multisim7软件有几款其它任何仿真软件所没有的虚拟仪器,如“4踪示波器”(图6为同时显示的3路信号波形图)、“实时测量探极”可以在线动态测量电路各节点的电压(图7所示)、世界顶尖跨国公司安捷伦公司测量仪器:
“安捷伦函数信号发生器”(图8上图所示)、“安捷伦6位半数字万用表”(图8下图所示)、“安捷伦示波器”(图9所示),这三台仪器的面板、旋钮操作和实际安捷伦仪器完全一样。
ﻫ图6
ﻫ图7
图8
图9
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(二)、制版软件Ultiboard7简介
作为MultiSIM技术的另一方面,加拿大IIT公司还向用户提供配套制版软件Ultiboard7。
用Multisim7进行仿真设计后的电子电路内容可以直接无缝链接到Ultiboard7进行印制电路板的设计。
制版软件Ultiboard7的一个明显优点就是它的元件封装库十分丰富,针插式元件封装有4000多种,是Protel元件封装文件PCBFootprints.lib中的10多倍,一般情况下总能从其大量的封装形式中直接找到合适的元件封装,免去修改和创建元件封装之苦。
但要娴熟掌握它的PCB设计规则、自动布线等操作是要下一番功夫的,加上软件的获取、资料的匮乏在一定程度上限制了它的推广。
但业余条件下用Ultiboard7进行制作简单电路印制板,可以不受它的设计规则约束,用直接手工元件布局和绘线,因其元件封装库丰富,仍不失为一种简捷方便的制版选项。
制板软件Ultiboard7的使用参考图举例如下:
1、制版软件Ultiboard7的操作界面如图10所示,上方为主菜单和各种PCB设计工具条;
左侧上方为俯视窗口;
下方为设计层面管理窗口;
中间是PCB设计工作区。
ﻫ图10
2、制版软件Ultiboard7的元件封装库如图11所示。
ﻫ图11
3、用制版软件Ultiboard7手工绘制的印制电路板元件布局、底层铜膜走线示意图如图12所示;
PCB文件打印预览示意图如图13所示。
图12
ﻫ图13
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三、澳大利亚Altium公司的PROTEL软件
Protel的前身是美国的ACCELTechnologies公司的TANGO软件包,当时它只能运行在计算机的DOS操作系统下,直到微软公司的Windows操作系统问世以后,1991年由澳大利亚的Protel Technology公司最早推出Protelfor Windows 1.0版本,其间随着计算机技术取得了令人瞩目的长足进步,ProtelTechnology公司相继推出ProtelforWindows2.0、ProtelforWindows3.0、Protel98,1999年初,Protel公司推出Protel99,Protel99是一个基于Windows平台的32位EDA设计系统,集电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层电路板设计、可编程逻辑器件设计、图表生成等功能于一身。
它具有丰
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