2011电子设计自动化实践讲义

《2011电子设计自动化实践讲义》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第1章电子设计自动化概述本章主要介绍EDA技术及其发展和应用情况，以及相关的EDA工具软件和大学期间将要学习和使用的相关EDA软件。1.1EDA技术及其发展EDA是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomation）的缩写。EDA技术就是以计算机科学和微电子技术发展为先导，汇集了计算机图形学、拓扑逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技术，在先进的计算机上开发出来的一整套电子系统设计的软件工具。EDA技术的出现最初是为了解决集成电路尤其是专用集成电路（ApplicationSpecificIC，ASIC）的设计所面临的难度不断提高与设计周

2、期不断缩短的矛盾。但是，随着电子技术的发展和缩短电子系统设计周期的要求，EDA技术得到了飞速的发展。EDA技术的发展始于20世纪70年代，至今经历了三个阶段，即计算机辅助设计阶段、计算机辅助工程阶段和电子设计自动化阶段。1.1.1计算机辅助设计阶段20世纪70年代是EDA发展的初级阶段。这一阶段的EDA称为计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）。在这个阶段，工程师利用计算机辅助设计电子系统的电路图、印刷电路板和集成电路版图，主要解决绘图和计算问题，但不能提供系统级的仿真与综合。这类专用软件大多以微机为工作平台，易学易用，设计中小规模电子系统可靠有效，现在仍然有很

3、多这类专用软件被广泛应用于工程设计，如SPICE。1.1.2计算机辅助工程阶段20世纪80年代，由于集成电路与电子系统设计方法学及设计工具集成化方面取得了许多成果，出现了计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering，CAE）系统。这一阶段的主要特征是系统具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进行某种思维。但是，此时的CAE对于复杂的电子设计很难达到要求，也不利于设计的优化。1.1.3电子设计自动化阶段20世纪90年代以来，由于微电子技术的迅猛发展，出现了以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特征的第三代EDA技术，即

4、采用一种新的设计概念——自顶而下（Top—Down）的设计程式和并行工程（ConcurrentEngineering）的设计方法。设计者的精力主要集中在所设计电子产品的准确定义上，EDA系统则负责完成电子产品的系统级至物理级的设计。具体是设计者对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。1.2常用EDA设计工具介绍109大连理工大学城市学院电子信息工程教研室EDA工具在EDA技术应用中占据极其重要的位置。EDA的核心是利

5、用计算机实现电子设计的全程自动化，因此，基于计算机环境的EDA软件的支持是必不可少的。目前，进入我国并具有广泛影响的EDA软件有Multisim、Protel、OrCAD、SPICE、MentorGraphics的产品、Synopsys的系列产品和Cadence的系列产品等。目前，EDA主要辅助进行三方面的设计工作，即IC设计、电子电路设计和PCB设计。这里我们仅介绍电子电路设计和PCB设计，IC设计有兴趣的同学可自行参考相关书籍进行了解学习。1.2.1电路设计与仿真工具1、SPICE仿真软件SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmph

6、asis）是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件。现在使用较多的是PSPICE（Personal-SPICE），在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件。最新推出的PSPICE9.1版本，可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出，并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对何种器件何种电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件和元器件库。2、Multisim软件Multisim软件是加拿大图像交互技术公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板

7、级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。该软件具有形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各种仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，并且它还提供了我们常见的各种建模精确的元器件，如电阻、电容、二极管、晶体管、各种运算放大器和其他常用的集成电路等。此外，Multisim还支持自制元器件。Multisim软件是我们大学期间所要学习的软件之一，尤其