電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)

1、電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)一、我學(xué)習(xí)這門課程有如下兩個(gè)目的：1、熟悉并掌握當(dāng)今電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)中常用的一些軟件。2、為從事相關(guān)的科學(xué)技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。從剛開(kāi)始的課程中，我初步了解到電子技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。電子產(chǎn)品智能化日益完善電路的集成度越來(lái)越高電子產(chǎn)品的更新周期越來(lái)越短電子技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù) 電子產(chǎn)品和 計(jì)算機(jī)緊密相聯(lián)自動(dòng)化程度更高；功能更完善；運(yùn)行速度更快；操作界面友好；有良好的數(shù)據(jù)開(kāi)放性和互換性； EDA技術(shù)EDA技術(shù) 而我現(xiàn)在所了解到的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）能使得電子線路的設(shè)計(jì)人員能在計(jì)算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、性能分析、時(shí)序測(cè)試直至印刷電路板的自動(dòng)設(shè)計(jì)。 目前，我們常用的EDA軟件有：

2、電子工作臺(tái)EWB、印制電路板設(shè)計(jì)軟件Protel99、電路硬件描述語(yǔ)言VHDL及設(shè)計(jì)平臺(tái)。二、首先，讓我講一下我所學(xué)到的我所了解的電子工作平臺(tái)（EWB）：電子工作平臺(tái)Electronics Workbench (EWB)(現(xiàn)稱為MultiSim) 軟件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的電子電路仿真的虛擬電子工作臺(tái)軟件。它有如下特點(diǎn)：v 采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取。v 軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時(shí)顯

3、示測(cè)量結(jié)果。v EWB軟件帶有豐富的電路元件庫(kù)，提供多種電路分析方法。v 作為設(shè)計(jì)工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件交換數(shù)據(jù)。v EWB還是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況，熟悉常用電子儀器測(cè)量方法。 而在教學(xué)中的電子工作平臺(tái)（EWB）有著非常重要的作用：v 用EWB進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程非常接近實(shí)際操作的效果。各元器件選擇范圍廣，參數(shù)修改方便，不會(huì)象實(shí)際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。使電路調(diào)試變得快捷方便。對(duì)模擬電子技術(shù)課程中的絕大部分電路都能應(yīng)用，不僅能用于對(duì)單個(gè)電路特性和原

4、理進(jìn)行驗(yàn)證，也能就用于多級(jí)的組合電路。軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。v 軟件不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件, 還提供了各種豐富的調(diào)試測(cè)量工具：各種電壓表、電流表、示波器、指示器、分析儀等。是一個(gè)全開(kāi)放性的仿真實(shí)驗(yàn)和課件制作平臺(tái),為教學(xué)提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具完備的綜合性電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室?？梢栽谌我饨M合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，搭建實(shí)驗(yàn)?？捎贸Ｒ?guī)的調(diào)試方法如測(cè)量各點(diǎn)電壓、電流，波形等來(lái)調(diào)試和測(cè)量電路。對(duì)于較大規(guī)模的電路，可分級(jí)接線和調(diào)試。通過(guò)元件復(fù)制或單級(jí)電路的復(fù)制來(lái)完成整個(gè)電路的組裝。因此也適用于較大型的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。v EWB（電子學(xué)工作平臺(tái)）為教學(xué)提供了一個(gè)

5、很好的實(shí)用工具，使教師能夠在教學(xué)過(guò)程中隨時(shí)提供實(shí)驗(yàn)、演示和電路分析。教師可以在多媒體教室中深入淺出地分析各種電路的特性，講解各種參數(shù)改變對(duì)電路的影響。學(xué)生可結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行接近于實(shí)際電路的調(diào)試分析，有利于對(duì)加深對(duì)理論理解。特別是一些實(shí)驗(yàn)條件不足的學(xué)校，通過(guò)這樣的計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，把電子技術(shù)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。為電子電路實(shí)際制作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 v 為開(kāi)放及遠(yuǎn)程教育提供了一個(gè)很好的學(xué)習(xí)課件。學(xué)生可在網(wǎng) 上進(jìn)行電子技術(shù)的仿真實(shí)驗(yàn)甚至可進(jìn)行大型的專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)，應(yīng)用這樣的仿真實(shí)驗(yàn)課件進(jìn)行網(wǎng)上電子技術(shù)理論學(xué)習(xí)、仿真實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上習(xí)題、和網(wǎng)上答疑 。三、接下來(lái)，是關(guān)于EWB的啟

6、動(dòng)方法以及軟件界面的介紹：直接雙擊WEWB32.EXE快捷方法圖標(biāo)，即可進(jìn)入EWB5.0用戶工作界面。四、EWB軟件的基本操作方法：創(chuàng)建電路、使用儀器、常用元件、元件庫(kù)和元器件的創(chuàng)建和刪除、子電路的生成和使用、幫助功能的使用、基本分析方法。老師講述了以上幾種軟件的基本操作方法，并在課堂上演示給我們看，讓我們對(duì)EWB有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)。五、下面是對(duì)RC 高通電路和RC低通電路的分析例：RC 高通電路令：則有：例、 RC 低通電路令：則：共發(fā)射極單級(jí)放大電路的仿真 固定偏置電路說(shuō)明：1. Re 愈大，同樣的 DIEQ 產(chǎn)生的 DUEQ 愈大，則溫度穩(wěn)定性愈好。但 Re 增大，UEQ 增大，要保

7、持輸出量不變，必須增大 VCC。2. 接入 Re ，電壓放大倍數(shù)將大大降低。在 Re 兩端并聯(lián)大電容 Ce ，交流電壓降可以忽略，則 Au 基本無(wú)影響。 Ce 稱旁路電容3. 要保證 UBQ 基本穩(wěn)定，IR >> IBQ，則需要 Rb1、Rb2 小一些，但這會(huì)使電阻消耗功率增大，且電路的輸入電阻降低。實(shí)際選用 Rb1、Rb2 值，取 IR = (5 10)IBQ，UBQ = (5 10)UBEQ。以上是我這么多節(jié)課以來(lái)所了解所知道的EWB，為了能熟悉并掌握當(dāng)今電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)中常用的一些軟件，為從事相關(guān)的科學(xué)技術(shù)工作打好基礎(chǔ)，我想我不會(huì)止步于此，我會(huì)讓自己對(duì)EWB的認(rèn)識(shí)更深，讓自己更熟

8、練的運(yùn)用它，并且會(huì)去學(xué)習(xí)使用各種各樣的軟件來(lái)充實(shí)自己來(lái)開(kāi)闊自己的眼界。接下來(lái)，我會(huì)簡(jiǎn)要的說(shuō)一下我學(xué)到的Protel99和硬件描述語(yǔ)言。一、關(guān)于硬件描述語(yǔ)言硬件描述語(yǔ)言(HDL)是一種用于進(jìn)行電子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言，它采用軟件的設(shè)計(jì)方法來(lái)描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接形式。 硬件描述語(yǔ)言可以在三個(gè)層次上進(jìn)行電路描述，其層次由高到低分為行為級(jí)、R，幾級(jí)和門電路級(jí)。常用硬件描述語(yǔ)言有WDL、Velllq和AHDL語(yǔ)言。WDL語(yǔ)言是一種高級(jí)描述語(yǔ)言，適用于行為級(jí)和R，幾級(jí)的描述；Vedlq語(yǔ)言和ABEL語(yǔ)言屬于一種較低級(jí)的描述語(yǔ)言，適用于R，幾級(jí)和門電路級(jí)的描述?，F(xiàn)在WDL

9、和Velllq作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言，已得到眾多EDA公司的支持，在電子工程領(lǐng)域，它們已成為事實(shí)上的通用硬件描述語(yǔ)言，承擔(dān)幾乎全部的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。應(yīng)用Vf進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)與其他硬件描述語(yǔ)言相比，WDL具有更強(qiáng)的行為描述能力，強(qiáng)大的行為描述能力是避開(kāi)具體的器件結(jié)構(gòu)，從邏輯行為上描述和設(shè)計(jì)大規(guī)模電子系統(tǒng)的重要保證。(2)VHDL具有豐富的仿真語(yǔ)句和庫(kù)函數(shù)，使得在任何大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)早期就能檢查設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能可行性，并可以隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。(3)Vf語(yǔ)句的行為描述能力和程序結(jié)構(gòu)，決定了它具有支持大規(guī)模設(shè)計(jì)的分解和對(duì)已有設(shè)計(jì)的再利用功能。(4)用Vf完成的設(shè)計(jì)，可以利用EDA工

10、具進(jìn)行邏輯綜合和優(yōu)化，并可根據(jù)不同的目標(biāo)芯片自動(dòng)把Vf描述設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變成門級(jí)網(wǎng)表，這種設(shè)計(jì)方式極大地減少了電路設(shè)計(jì)的時(shí)間及可能發(fā)生的錯(cuò)誤，從而降低了開(kāi)發(fā)成本。(5)Vf0L對(duì)設(shè)計(jì)的描述具有相對(duì)獨(dú)立性，可以在設(shè)計(jì)者不僵硬件結(jié)構(gòu)的情況下，也不必管最終設(shè)計(jì)的目標(biāo)器件是什么，而進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)。(6)由于VI具有類屬描述語(yǔ)句和子程序調(diào)用等功能，所以對(duì)于已完成的設(shè)計(jì)，可以在不改變?cè)闯绦虻那闆r廠，只需改變類屬參量或函數(shù)，就能很容易地改變及計(jì)的規(guī)模和結(jié)構(gòu)。硬件描述語(yǔ)言(HDL)是EDA技術(shù)的重要組成部分，是EDA設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中的很重要的軟件工具，VHDL即：超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言，仍量凡是作為電子設(shè)計(jì)主流硬件的描

11、述語(yǔ)言。它具有很強(qiáng)的電路描述和建模能力，能從多個(gè)層次對(duì)數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述，從而大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)任務(wù)，提高了設(shè)計(jì)較串和可靠性，用V佃L進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)者可以專心致力于其功能的實(shí)現(xiàn)，而不需要對(duì)不影響功能的與工藝有關(guān)的因素花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間和精力。例如一個(gè)32位的加法器，利用圖形輸入軟件需要輸入500至1刪個(gè)門，而利用VHDL語(yǔ)言只需要書(shū)寫(xiě)一行“AB十C”即可。使用硬件描述語(yǔ)言(HDL)可以用模擬仿真的方式完成以前必須設(shè)計(jì)和制作好的樣機(jī)上才能進(jìn)行的電子電路特性的說(shuō)明和調(diào)試。能在系統(tǒng)行為級(jí)就發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤、問(wèn)題，并加以多次反復(fù)修改論證，避免了物理級(jí)器件的損傷和多次制作，節(jié)約

12、了時(shí)間和開(kāi)發(fā)成本，縮短了電子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的周期。二、Protel99SE按照系統(tǒng)功能來(lái)劃分，Protel99se主要包含以下倆大部分和6個(gè)功能模塊。 1、電路工程設(shè)計(jì)部分(1)電路原理設(shè)計(jì)部分（Advanced Schematic 99）：電路原理圖設(shè)計(jì)部分包括電路圖編輯器（簡(jiǎn)稱SCH編輯器）、電路圖零件庫(kù)編輯器（簡(jiǎn)稱Schlib編輯器）和各種文本編輯器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路原理圖；更新和修改電路圖零件庫(kù)；查看和編輯有關(guān)電路圖和零件庫(kù)的各種報(bào)表。 （2）印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced PCB 99）：印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括印刷電路板編輯器（簡(jiǎn)稱PCB編輯器）、零件封裝編輯

13、器（簡(jiǎn)稱PCBLib編輯器）和電路板組件管理器。本系統(tǒng)的主要功能是：繪制、修改和編輯電路板；更新和修改零件封裝；管理電路板組件。 （3）自動(dòng)布線系統(tǒng)（Advanced Route 99）：本系統(tǒng)包含一個(gè)基于形狀（Shape-based）的無(wú)柵格自動(dòng)布線器，用于印刷電路板的自動(dòng)布線，以實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)的自動(dòng)化。 2、電路仿真與PLD部分（1）電路模擬仿真系統(tǒng)（Advanced SIM 99）：電路模擬仿真系統(tǒng)包含一個(gè)數(shù)字/模擬信號(hào)仿真器，可提供連續(xù)的數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，以便對(duì)電路原理圖進(jìn)行信號(hào)模擬仿真，從而驗(yàn)證其正確性和可行性。 （2）可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)（Advanced PLD 99）：可編程邏輯設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含一個(gè)有語(yǔ)法功能的文本編輯器和一個(gè)波形編輯器（Waveform）。本系統(tǒng)的主要功能是；對(duì)邏輯電路進(jìn)行分析、綜合；觀察信號(hào)的波形。利用PLD系統(tǒng)可以最大限度的精簡(jiǎn)邏輯部件，使數(shù)字電路設(shè)計(jì)達(dá)到最簡(jiǎn)化。 （3）高級(jí)信號(hào)完整性分析系統(tǒng)（Advanced Integrity 99）：信號(hào)完整性分析系統(tǒng)提供了一個(gè)精確的信號(hào)完整性模擬器