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第1章概论 1 1CAD技术和电子EDA1 2微机级电子线路EDA软件OrCAD 1 1 1CAD技术和电子EDA CAD ComputerAidedDesign 计算机辅助设计 设计者根据要求进行总体设计并提出具体的设计方案 然后利用计算机对其进行人工难以完成的模拟评价 设计验证和数据处理等工作 发现有错误或方案不理想时 再重复上述过程 EDA ElectronicDesignAutomation 电子设计自动化 CAD技术应用于电子行业 逐步实现设计的自动化 2 电子EDA技术的优点 缩短设计周期 节省设计费用 提高设计质量 可以采用较精确的模型来计算电路特性 很容易进行灵敏度分析 容差分析 成品率模拟 最坏情况分析和优化设计等 共享设计资源 成熟的设计单元及各种模型和模型参数均存放在数据库文件中 用户可分享这些资源 很强的数据处理能力 3 OrCAD软件的结构OrCAD软件系统的每一部分可以根据需要单独使用 相互之间又有内在联系 共同构成一个完整的EDA系统 1 2微机级电子线路EDA软件OrCAD OrCAD CaptureCIS 电路图设计 OrCAD PspiceA D 数 模混合模拟 Optimizer 电路优化设计 OrCAD LayoutPlus PCB设计 4 OrCAD CaptureCIS电路原理图设计软件 可生成各类模拟电路 数字电路及数 模混合电路的原理图 OrCAD PSpiceA D电路模拟软件 可对各类模拟电路 数字电路及数 模混合电路进行模拟 还具有优化设计的功能 OrCAD LayoutPlus印刷电路板 PCB 设计软件 可直接将OrCAD CaptureCIS生成的电路图通过手工或自动布局布线方式转为PCB设计 5 运行要求操作系统为Windows9x WindowsNT4 0 Windows2000及以上 CPU Pentium及以上内存 至少32MB硬盘 大于200MB显示器分辨率至少为800 600 6 第2章Capture软件与电路图绘制 2 1OrCAD CaptureCIS软件2 2电路图编辑模块PageEditor2 3电路图的绘制2 4电路图的编辑修改2 5电路元素属性参数的编辑修改2 6电路图的打印输出 7 2 1OrCAD CaptureCIS软件 CaptureCIS是一个共用软件 调用其他两个软件前 都要首先运行CaptureCIS软件 生成原理图 OrCAD CaptureCIS软件的构成按功能划分 包括五个部分 8 设计项目管理模块 ProjectManager 电路图绘制模块 PageEditor 电路设计的后处理工具 ProcessingTools 元器件符号编辑和建库模块 PartEditor 元器件信息管理系统CIS ComponentInformationSystem 9 设计项目管理模块ProjectManager 电路图绘制模块PageEditor 后处理工具 建库模块PartEditor 元器件库Library CIS 互联网数据库 公司数据库 物料管理 电路图 电连接网表文件 统计报表 其他CAD软件 CaptureCIS 10 OrCAD CaptureCIS软件的功能特点 11 OrCAD CaptureCIS软件的窗口界面ProjectManager窗口电路图编辑窗口PageEditorSessionlog窗口Browse窗口元器件符号编辑窗口partEditorCIS窗口文本编辑窗口TextEditor 12 ProjectManager窗口 PageEditor窗口 Sessionlog窗口 注意这里 Capture框架 随窗口的切换而改变 13 Browse窗口 Browse窗口 14 元器件符号编辑窗口partEditor 15 CIS窗口 16 基本名词术语与电路设计项目有关的名词术语设计项目 Project 一幅电路图页 SchematicPage 一个层次电路图 SchematicFolder 分层式电路图结构中同一层次上的电路图 包括一幅或多幅电路图页 电路图设计 SchematicDesign 设计项目中的电路图部分 存放在 dsn的文件中 电路设计专用元器件符号库 DesignCache 电路图设计结构 DesignStructure 分以下三种 17 分层式电路设计 HierarchicalDesign 拼接式电路设计 FlatDesign 单页式电路设计 One pageDesign 关于电路图组成元素的名词术语电路图基本组成元素 Object 结点 Junction 元器件编号 PartReference 元器件值 PartValue 表征元器件特性的具体数值 1k 或器件型号 74LS00 2N2222 A741 18 总线引入线 BusEntry 端口连接符号 Off pageConnector 节点别名 NetAlias 电路中电学上相连的互连线 总线 元器件引出端等构成一个节点 Net 或称为网络 图纸标题栏 TitleBlock 电路元素的属性参数 Property 图幅分区 GridReference 标签 Bookmark 19 2 2电路图编辑模块PageEditor 电路图生成的基本步骤 包括6步 调用OrCAD CaptureCIS软件新建设计项目 Project 在菜单栏中选择file new Project 20 以后将进行PSpice电路模拟 以后将用于PCB设计 以后将用于CPLD或FPGA设计 只用于绘制电路图 21 进入设计项目管理窗口 22 启动电路图编辑模块绘制电路图电路图的后处理和保存结果 后处理包括元器件自动编号 设计规则检查 DRC 统计报表输出和电连接网表生成等 PageEditor的命令系统PageEditor窗口包括10条主命令 23 24 File主命令菜单Edit主命令菜单View主命令菜单Place主命令菜单Macro主命令菜单 矩形 椭圆 弧 折线 子电路框图 25 PSpice主命令菜单 设置优化设计中可以调整参数的元器件 设置采集数据的探针符号 显示直流偏置点的分析结果 26 Accessories主命令菜单Options主命令菜单Windows主命令菜单Help主命令菜单PageEditor的工具按钮最基本工具按钮 27 与PSpice软件有关的工具按钮Place工具按钮 28 2 2电路图的绘制 绘制电路图的基本步骤调用PageEditor绘制电路图绘制元器件符号 从库中调用元器件间的电连接 包括互连线 总线 电连接标识符 结点符号 节点别名等 绘制电路图中的辅助元素 图纸标题栏 添加标签 绘制特殊符号及添加注释性文字说明等 修改电路图电路图的后处理和结果输出 29 元器件的绘制 Place Part 绘制元器件的步骤调出元器件符号选择框 点击place part将调出如下对话框 添加库到当前库中 当前使用的库 当前使用库中的元件 搜索器件 30 可采用 和 搜索器件 在 最近采用的元器件列表 中选用器件 31 将元器件符号放置在电路图的合适位置 结束元器件的放置 右击鼠标选EndMode命令 或按Esc键 或点击Place工具按钮中的Select按钮 32 绘制元器件的快捷菜单元器件编号 对X轴作镜像翻转 对Y轴作镜像翻转 逆时针转90度 33 元器件符号库商品化的元器件符号库第一类以元器件的类型为库文件名 第二类在库文件名中含有公司名称 常用的非商品化的元器件符号库 ANALOG库 模拟电路中的各种无源元件 电容 电阻 电感等符号 BREAKOUT库 进行蒙托卡诺和最坏情况统计分析时调用 SOURCE库 各种电压源和电流源符号 SOURCSTM库 激励信号源的信号波形是采用StmEd模块设置的 信号源符号应从该库调用 34 SPECIAL库DesignCache库 当前电路图绘制中采用的各种元器件符号 包括已删去的符号 CAPSYM库 包含电源符号 Power 接地符号 Ground 电连接标识符 Off pageconnector 子电路框图端口符号 HierarchicalPort 和图纸标题栏 TitleBlock 若要用PSpice进行电路模拟 元器件符号必需从Capture Library PSpice目录下的元器件库选用 35 电源和接地符号的绘制 Place Power和Place Ground 电源和接地符号的特点两种类型的电源符号 CAPSYM库中提供的 它们仅仅是一种符号 表示该处要连接的是一种电源 但这类电源符号具有全局相连的特点 SOURCE库中提供的 这些符号代表一种激励电源 可以给它们设置一定的电平值 接地符号也具有全局相连的特点 36 37 电源和接地符号的选用原则模拟电路中的直流电压 流 源 交流和瞬态信号源及数字电路中的输入激励信号源 应执行Place Part命令 从SOURCE库或 SOURCSTM库 中选用 数字电路输入端的高 低 电平信号应执行Place Power命令从SOURCE库中选用 38 调用Pspice对模拟电路进行分析时 电路中一定要有一个电位为零的接地点 应执行Place Ground命令从SOURCE库中选用 若使用了CARSYM库中的电源符号 则应调用SOURCE库中的符号进一步说明其电平值 39 引出端开路符号的绘制 Place NoConnect 根据电路设计需要 某些引出端应该处于浮置状态 只要在该引出端处放置一个NoConnect符号 对电路进行设计规则检查的时候 即认为该引出端的浮置为正常情况 执行Place NoConnect 将 放置在开路符号的引出端处 端口连接符号的绘制 Place Off pageConnector 40 Off pageConnector是一种具有全局相连特性的符号 具有下述三种功能 基本功能 在拼接式电路图中 不同电路图纸上具有相同名称的端口连接符间是电学相连的 电连接标识符 在单页式电路图内部 即使未用互连线连接 具有相同名称的端口连接符在电学上也是相连的 因此又称电连接标识符 端口标识符 对单页式数字电路 在输入 出 端处加上Off pageConnector 就可以在Pspice进行数字模拟过程中显示 分析这些端口处的信号变化情况 因此又称端口标识符 41 执行Place Off pageConnector绘制 图纸标题栏的绘制 Place TitleBlock 42 互连线的绘制 Place Wire 执行Place Wire命令绘制电连接结点的绘制 Place Junction 执行Place Junction命令绘制 将带有实心圆点的光标移至一个结点处 点击左键 结点将被删除 节点别名的设置 Place NetAlias 电学上相连的互连线 总线 元器件引出端等构成一个节点 也称为网络 OrCAD Capture自动为每个节点确定一个以N开头的节点名 如N00050N00112 节点名具有重要作用通过节点名描述电路中各个元器件间的连接关系 生成电连接网表文件 43 44 电路中不同位置的节点 只要节点名相同就表示在电学上是相连的 PSpice电路模拟结束后 采用节点名表示电路特性分析的结果 总线信号名也可通过设置节点别名的方法确定 节点别名的设置执行Place NetAlias命令 45 46 2 4电路元素属性参数的编辑修改 属性参数 Property 的概念和编辑修改方法 电路元素的属性参数固有属性参数 InherentProperties 器件编号 元器件值等 用户可以修改一部分固有属性参数的设置值 但不能删除固有属性参数 用户定义的属性参数 User definedProperties 在调用其他软件或模块对绘制好的电路图进行处理时 往往需要给电路元素添加一部分参数 参数名和参数值参数设置值 Value 具有广义的概念 不一定是具体的数值 47 对于一个电阻 元器件编号的参数名为Reference 该参数的值是电阻的编号 电阻值的参数名为Value 该参数的值是电阻阻值 属性参数的编辑修改方法 48 属性参数编辑器 PropertyEditor 选中一个或多个电路元素执行Edit Properties命令 元器件 节点 引线 标题栏 编辑命令按钮 参数过滤器 电路元素类型选择标签 属性参数编辑工作区 49 注意 基本无源元件属性参数值的修改 绘制无源元件时 元件值均采用内定值 如电阻值均为1k 电容值均为1nF 电感值均为10 H 商品化半导体器件属性参数的修改 对于有型号的半导体器件 包括有型号的模拟集成电路 修改的只是Reference参数值以及Value和Reference两项参数在电路图中的显示方式 Implementation参数栏下的Q2N2222就是模型参数库中描述双极晶体管Q2N2222特性的模型名 一般模型名与器件型号名相同 50 数字逻辑器件属性参数值的修改 与商品化半导体器件一样 用户可以修改的只是数字电路的编号及参数值在电路图中的显示方式 和门电路有关的几个属性参数的设置实例 数字电路的器件编号 Reference Capture中 以器件封装为一个整体进行编号 两个与非门可以采用同一个器件封装中的两个门单元 51 Designator 指定该门电路是同一个器件封装中的第几个门 PartReference 数字电路器件的完整描述 包括了器件的封装编号 Reference