EDA技术详细介绍

EDAEDA 技术详细介绍技术详细介绍 EDA 技术详细介绍 1.EDA1.EDA 技术的概念技术的概念 EDA 技术是在电子 CAD 技术基础上发展起来的计算机软件系统， 是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信 息处理及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。 利用 EDA 工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计 电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电 路设计、性能分析到设计出 IC 版图或 PCB 版图的整个过程的计算机 上自动处理完成。 现在对 EDA 的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、 航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA 的应用。目前 EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门 广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析 直到飞行模拟，都可能涉及到 EDA 技术。本文所指的 EDA 技术，主 要针对电子电路设计、PCB 设计和 IC 设计。 EDA 设计可分为系统级、电路级和物理实现级。 2EDA2EDA 常用软件常用软件 EDA 工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的 EDA 软件有： multiSIM7(原 EWB 的最新版本)、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、 Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、 MicroSim 等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面， 例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB 自 动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。下面按主要 功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB 设计软件、 IC 设计软件、PLD 设计工具及其它 EDA 软件，进行简单介绍。 2.1 电子电路设计与仿真工具 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做 来进行实践。但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问 题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。 而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失 去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的 方法呢?结论是有，这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不 能不提到他们的飞机设计为什么有很高的效率。以前我国定型一个 中型飞机的设计，从草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实 际投产，整个周期大概要 10 年。而美国是 1 年。为什么会有这样大 的差距呢?因为美国在设计时大部分采用的是虚拟仿真技术，把多年 积累的各项风洞实验参数都输入电脑，然后通过电脑编程编写出一 个虚拟环境的软件，并且使它能够自动套用相关公式和调用长期积 累后输入电脑的相关经验参数。这样一来，只要把飞机的外形计数 据放入这个虚拟的风洞软件中进行试验，哪里不合理有问题就改动 那里，直至最佳效果，效率自然高了，最后只要再在实际环境中测 试几次找找不足就可以定型了，从他们的波音747 到 F16 都是采用 的这种方法。空气动力学方面的数据由资深专家提供，软件开发商 是 IBM，飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台上进行 各种仿真调试工作即可。同样，他们其他的很多东西都是采用了这 样类似的方法，从大到小，从复杂到简单，甚至包括设计家具和作 曲，只是具体软件内容不同。其实，他们发明第一代计算机时就是 这个目的(当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大 的设计)。 电子电路设计与仿真工具包括 SPICE/PSPICE;multiSIM7;Matlab;SystemView;MMICADLiveWire、 Edison、TinaProBrightSpark 等。下面简单介绍前三个软件。 ①SPICE(SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis) ： 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，1998 年被定为美国国家标准。1984 年，美国 MicroSim 公司推出了基于 SPICE 的微机版 PSPICE(Personal-SPICE)。现在用得较多的是 PSPICE6.2，可以说 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，在国内普遍使用。最新推出了 PSPICE9.1 版本。它可以进行 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。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结 果，并可以自行建立元器件及元器件库。 ②multiSIM(EWB 的最新版本)软件：是 InteractiveImageTechnologiesLtd 在 20 世纪末推出的电路仿真软 件。其最新版本为 multiSIM7，目前普遍使用的是 multiSIM2001， 相对于其它 EDA 软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别 是其仪器仪表库中的各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，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎 能够 100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供 了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器(对于 multiSIM7 还具 有四踪示波器)、波特仪(相当实际中的`扫频仪)、字信号发生器、 逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析 仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建 模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电 器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、 其他常用集成电路。数字电路方面有 74 系列集成电路、4000 系列 集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7 还具有 I-V 分析仪 (相当于真实环境中的晶体管特性图示仪)和 Agilent 信号发生器、 Agilent 万用表、Agilent 示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进 行 VHDL 仿真和 VerilogHDL 仿真。 ③MATLAB 产品族：它们的一大特性是有众多的面向具体应用的 工具箱和仿真块，包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制 系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、 报告生成和 MATLAB 语言编程产生独立 C/C++代码等功能。MATLAB 产 品族具有下列功能：数据分析;数值和符号计算、工程与科学绘图; 控制系统设计;数字图像信号处理;财务工程;建模、仿真、原型开发; 应用开发;图形用户界面设计等。MATLAB 产品族被广泛应用于信号 与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿真等诸多领域。开放式的 结构使 MATLAB 产品族很容易针对特定的需求进行扩充，从而在不断 深化对问题的认识同时，提高自身的竞争力。2.2PCB 设计软件 PCB(Printed-CircuitBoard)设计软件种类很多，如 Protel、 OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cade