2015年实验用课件

EDA概念简介EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写，这一概念于上世纪80年代初正式形成，是从早期提出的CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）和CAE（计算机辅助工程）概念发展而来的。1981marksthebeginningofEDAasanindustry.Formanyyears,thelargerelectroniccompanies,suchasHewlettPackard,Tektronix,andIntel,hadpursuedEDAinternally.In1981,managersanddevelopersspunoutofthesecompaniestoconcentrateonEDAasabusiness.DaisySystems,MentorGraphics,andValidLogicSystemswereallfoundedaroundthistime,andcollectivelyreferredtoasDMV.WithinafewyearsthereweremanycompaniesspecializinginEDA,eachwithaslightlydifferentemphasis.ThefirsttradeshowforEDAwasheldattheDesignAutomationConferencein1984.()EDA概念简介EDA技术是指以计算机为工作平台，利用EDA仿真软件从概念、算法、协议等开始设计电子系统，将电子产品从电路设计、性能分析到IC版图或PCB版图的设计等大量工作都通过计算机完成。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。目前EDA的概念已渗透到机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域。SPICE简介SPICE(SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)是1975年由加利福尼亚大学伯克利分校的DonaldPederson在电子研究实验室首先建立的。利用SPICE模型，可以精确地从电路器件级别仿真系统的工作特性、验证系统的逻辑功能、预测系统性能，因此在集成电路设计中得到了广泛的应用。SPICE很快发展成一种功能非常强大的通用模拟电路仿真器，1988年被定为美国国家标准。SPICE简介目前应用比较广泛的SPICE商业版有：HSPICE，由Avant公司(现己被Synopsys公司兼并)开发，运行于工作站或大型机上，主要应用于集成电路的设计PSPICE，由MicroSim公司(后来被OrCAD公司兼并，而OrCAD又被Cadence公司兼并)开发，运行于PC上，主要应用于PCB板级和系统级的设计。SPECTRE，由SPICE作者之一KenKundert和JacobWhite开始最初的框架，经过Cadence公司开发，计算速度更快，收敛性能更好。Multisim软件简介背景介绍加拿大InteractiveImageTechnologies公司（简称IIT公司）于1988年推出了专门用于电子线路仿真和设计的EDA工具软件ElectronicsWorkbench（简称EWB），该软件一经推出便因为性能优良、使用方便得到了迅速推广。IIT公司从EWB6.0版开始对软件进行了较大改动，形成了系列软件。Multisim软件简介电路设计和仿真MultisimEWBPCB软件Ultiborad布线引擎Ultiroute通信电路分析与设计CommsimMultisim软件简介发展简介EWB4.0EWB5.0EWB6.0Multisim2001Multisim7Multisim8被美国国家仪器(NatinalInstruments,NI)有限公司收购NIMultisim9NIMultisim10NIMultisim11NIMultisim12NIMultisim13Multisim软件简介软件特点采用图形界面，模仿真实实验室的工作台，元器件、测试仪器均可直接从屏幕上选取；测试仪器的控制面板和操作方式都与实物相似，并能实时显示测量结果；带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法；可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据；是一个优秀的电子技术训练工具，利用它可以进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。学习目标通过学习和训练，掌握基于计算机和信息技术的电路系统设计和仿真方法。要求：熟悉Multisim软件的使用，包括电路图编辑、虚拟仪器仪表的使用和掌握常见电路分析方法。能够运用Multisim软件对模拟电路进行设计和性能分析，掌握EDA设计的基本方法和步骤。实验指导书和参考资料1.花汉兵、付文红《EDA技术与实验》第2版机械工业出版社2013年2.聂典、李北雁、聂梦晨、宿潇鹏《Multisim12仿真设计》电子工业出版社2014年3.李哲英、骆丽、李金平《模拟电子线路分析与Multisim仿真》机械工业出版社2008年实验成绩评定方法1.实验前请做好预习工作，实验过程中，老师会对实验操作情况打分，占总成绩50%；2.实验后按要求撰写实验报告，并上交实验报告的文本和word文档格式的电子版各一份，占总成绩50%；3.实验成绩按优、良、中、及格、不及格给出。实验上机安排上午：8:00～12:00下午：14:00～18:00实验室235房间实验室237房间实验室235房间实验室237房间星期一9131042101913104210291310421039131042104星期二9131042101913104210291310421039131042104星期三9131042101913104210291310421039131042104星期四9131042101913104210291310421039131042104星期五9131042101913104210291310421039131042104注意带好U盘、模电课本、实验指导书。非表中所列班级的学生一律上午进机房。Multisim创建原理图软件使用界面元器件选取线路的连接电路图创建例子Multisim常用分析方法直流工作点分析是在电路中电感短路、电容开路的情况下，计算电路的静态工作点。交流分析分析电路的小信号频率响应。分析结果以幅频特性和相频特性曲线显示。直流扫描分析计算电路中某一节点直流工作点随电路中一个或两个直流电源数值变化情况。静态工作点电路的静态工作情况分析主要是要根据电路的直流通路，给出电路的IB、IC、VCE值。这三个值可以在BJT管的输出特性曲线上确定一点，该点称为放大电路的静态工作点(Q点)。放大电路的频率响应放大电路中因为含有电容、电感等电抗元件，因此其输出信号的幅度和相位会随输入信号的频率而改变。BJT的特性曲线BJT的特性曲线是指端电流与端电压之间的关系曲线，根据输入端和输出端分为输入特性曲线和输出特性曲线。(1)共射极电路的输入特性输入特性是指当vCE为某一常数，iB与vBE之间的关系曲线。BJT的输入电阻共射极电路的输出特性输出特性是指当iB一定的情况下，iC与vCE之间的关系曲线。BJT的输出电阻设计一—单级放大电路设计设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率10kHz，峰值5mV，负载电阻3.9kΩ，电压增益大于60。调节电路静态工作点，观察电路出现饱和失真、截止失真和正常放大的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。在正常放大状态下测试：三极管的输入、输出特性曲线和、rbe、rce值；电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；电路的频率响应曲线和fL、fH值。设计一—设计报告要求给出单级放大电路原理图。给出测试三极管输入、输出特性曲线和、rbe、rce值的仿真图；给出电路饱和失真、截止失真和不失真的输出信号波形图；给出测量输入电阻、输出电阻和电压增益的仿真图；给出电路的幅频和相频特性曲线(所有测试图中要有相关仪表或标尺数据)。给出相关仿真测试结果(数据表标准格式见下一页PPT)。理论计算电路的输入电阻、输出电阻和电压增益，并和测试值做比较，分析误差来源。设计一—设计报告要求三极管工作状态输入信号峰值(mV)电位计接入百分比IB(A)IC(mA)VCE(V)截止201001.70.247饱和2015691.60.09正常525131.51.2静态工作点调试数据表正常放大参数表输入信号峰值(mV)电位计接入百分比AvRi(k)Ro(k)525831.93交流rbe(k)rce(k)fL(Hz)fH(kHz)115500.833223700设计二—差动放大电路设计设计一个带射极恒流源的差动放大电路，要求负载3.9kΩ时的AVD大于50。测试电路每个三极管的静态工作点值和、rbe、rce值。给电路输入直流小信号，在信号双端输入状态下分别测试电路的AVD、AVD1、AVC、AVC1值。设计二—设计报告要求给出差动放大电路原理图。给出给出测试每个三极管输入、输出特性曲线和、rbe、rce值的仿真图；给出双端输入直流小信号时，测试电路AVD、AVD1、AVC、AVC1的仿真图(所有测试图中要有相关仪表或标尺数据)。理论计算电路的AVD、AVD1、AVC、AVC1，并和测试值做比较，分析误差来源。设计二—设计报告要求三极管IB(A)IC(mA)VCE(V)

rbe(k)rce(k)T1163241.561470.2380.357T2163245.91470.2380.357T3317431.631360.1490.204T4电路增益AVDAVD1AVCAVC117589电路测试参数表设计三—负反馈放大电路设计设计一个阻容耦合两级电压放大电路，要求信号源频率10kHz(峰值1mv)，负载电阻3.9kΩ，电压增益大于500。给电路引入电压串联负反馈：测试负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。设计三—设计报告要求给出引入电压串联负反馈的原理电路图；给出负反馈接入前后，测量电路输入电阻、输出电阻和电压增益的仿真图；电路的幅频和相频特性曲线；输出刚开始出现失真的波形图(所有测试图中要有相关仪表或标尺数据)。给出相关仿真测试结果(数据表标准格式见下一页PPT)。设计三—

设计报告要求放大电路电位计接入百分比IB(A)IC(mA)VCE(V)第一级1001949.8第二级10066125.5静态工作点调试数据表动态参数表放大电路AvRi(k)Ro(k)fL(Hz)fH(kHz)最大不失真输入信号幅度(mV)无反馈164110.6727411405有反馈63290.23274325310设计四—阶梯波发生器设计依据参考电路，设计一个能产生周期性阶梯波的电路，要求生成的阶梯波周期9ms，输出电压范围[-8V，0V]，阶梯个数5个。对电路进行分段测试和调节，