EDA技术基础PPT课件.ppt

EDA技术基础 黑龙江大学物理科学与技术学院 蔡喜平 FundamentalsofEDATechnology 1 主要内容介绍 一 电路设计与仿真 二 印刷电路板的设计与制作 Multisim软件的使用 Protel软件的使用 2 主要参考文献 1 刘剑清 从零开始学电路仿真Multisim与电路设计Protel技术 国防工业出版社 2 陈希有 电路理论基础 高等教育出版社 3 童诗白 华成英 模拟电子技术基础 高等教育出版社 4 阎石 数字电子技术基础 第5版 高等教育出版社 5 王连英 基于Multisim10的电子仿真实验与设计 北京邮电大学出版社 3 第一章EDA常用软件简介 一 EDA的基本概念 EDA ElectronicDesignAutomation电子设计自动化 是在计算机上完成电路的功能设计 逻辑设计 性能分析 时序测试直至印刷电路板的自动设计等的一种技术 二 应用 机械 电子 通信 航空航天 化工 矿产 生物 医学 军事等各个领域 三 EDA常用软件 Multisim PSPICE OrCAD Protel Synopsys MAXPLUSII QuartusII等 4 一 Protel 是Protel公司在20世纪80年代末推出的EDA软件 1 Protel99SE 1999年初 Protel公司推出了Protel99 而后又推出了Protel99的改进版 protel99SE 主要改进体现在电路板设计系统方面 2 ProtelDXP 是Altium Protel前身 公司于2002年8月推出的最新电路板设计软件平台 功能更加完备 风格更加成熟 界面更加灵活 尤其在仿真和PLD电路设计方面有了重大改进 5 二 orCAD 是orCAD公司于20世纪80年代末推出的EDA软件 是世界上使用最广的EDA软件之一 功能十分强大 正版软件售价非常高 使用了软件狗防盗 因此使用并不普及 三 Pspice 是较早出现的EDA软件之一 1985年由microsim公司推出在模拟和数字电路仿真方面 功能最为强大目前已被并入orCAD 成为orCAD Pspice 四 EWB和Multisim 1 EWB EWB ElectronicsWorkbench 是加拿大InteractiveImageTechnologies IIT 公司在20世纪90年代初推出的EDA软件 6 特点 仿真功能十分强大 工作界面非常直观 新手容易上手 2 Multisim 是IIT公司在EWB5 0的基础上推出的更高版本的电路设计与仿真软件 继承了EWB5 0上手快 实用性强 界面简洁等特点又具有电路仿真速度更快 元件库元件更加丰富 界面更加合理等优点 最新版本Multisim11 0 融合了电路仿真技术和电子测量技术 具有开创性意义 五 MaxPlusII和QuartusII 主要用于设计CPLD和FPGA 利用VHDL语言可设计任意复杂的数字电路 7 第二章电路分析基础仿真实验 第一节Multisim10简介 Multisim10是由NI NationalInstruments 美国国家仪器公司 推出的新版本 NI公司的EWB包含有四个部分 电路仿真设计模块Multisim 印刷电路板设计软件ultiboard 布线引擎ultiroute 通信电路分析与设计模块Commsim 四部分相互独立 可分别使用 版本 增强专业版 powerprofessional 专业版 professional 个人版 personal 教育版 education 学生版 student 演示版 demo 8 NImultisim10用软件的方法虚拟电子与电工元器件 虚拟电子与电工仪器和仪表 实现了 软件即元器件 软件即仪器 Multisim10是一个原理电路设计 电路功能测试的虚拟仿真软件 NImultisim10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用 同时也可新建或扩充已有的元器件库 而且建库所需的元器件参数可以从厂商的产品使用手册中查到 因此很方便在工程设计中使用 NImultisim10虚拟测试仪器仪表种类齐全 有一般实验用的通用仪器 如 万用表 函数信号发生器 示波器 还有一般实验室少有或没有的仪器 如 波特图仪 字信号发生器 逻辑分析仪 逻辑转换器 失真仪 频谱仪 网络分析仪等 9 NImultisim10具有较为详细的电路分析功能 可以完成电路的瞬态分析和稳态分析 时域和频域分析 器件的线性和非线性分析 电路的噪声分析和失真分析 离散傅里叶分析 电路零极点分析 交直流灵敏度分析等电路分析方法 以帮助设计人员分析电路的性能 NImultisim10可以设计 测试和演示各种电子电路 包括电工学 模拟电路 数字电路 射频电路及微控制器和接口电路等 可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障 如开路 短路和不同程度的漏电等 从而观察不同故障情况下的电路工作状况 在进行仿真的同时 软件还可以存储测试点的所有数据 列出被仿真电路的所有元器件清单 以及存储测试仪器的工作状态 显示波形和具体数据等 10 NImultisim10具有丰富的Help功能 其Help系统不仅包括软件本身的操作指南 更重要的是包含有器件的功能解说 Help中这种元器件功能解说有利于使用EWB进行CAI教学 另外 NIMultisim10还提供了与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件Pspice之间的文件接口 也能通过Windows的剪贴板把电路图送往文字处理系统中进行编辑排版 支持VHDL和VerilogHDL语言的电路仿真与设计 利用NImultisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验 与传统的电子电路设计与实验方法相比 具有如下特点 设计与实验可以同步进行 可以边设计边实验 修改调试方便 设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全 可以完成各种类型的电路设计与实验 可以方便地对电路参数进行测试和分析 可直接打印输出实验数据 测试参数 曲线和电路原理图 实验中不消耗实际元器件 实验所需元器件的种类和数量不受限制 实验成本低 实验速度快 效率高 设计和实验成功的电路可直接在产品中使用 11 第二节直流电路仿真 2 1基尔霍夫定律仿真 2 1 1基尔霍夫定律 是分析和计算较为复杂电路的基础 既可以用于直流电路的分析 也可以用于交流电路的分析 还可以用于含有电子元件的非线性电路分析 包括电流定律和电压定律 基尔霍夫电流定律 在集中参数电路中 任一时刻流入 或流出 任一节点的电流代数和等于零 规定 参考方向流出节点时 ik前面取 号 否则 取 号 若实际电路的尺寸远小于其工作频率所对应的波长 我们就说它满足集中化条件 其模型就称为集中参数电路 节点 若干支路的连接点 12 例 写出下面电路中各节点的基尔霍夫电流方程 13 广义基尔霍夫电流定律 推广的基尔霍夫电流定律 在集中参数电路中 任一时刻流入 或流出 任一闭合边界S的支路电流代数和等于零 例 对闭合边界S 14 基尔霍夫电压定律 又称回路电压定律 对于集中参数电路的任一回路 在任一时刻 沿回路绕行方向所有支路的电压降之和等于