第10章电子线路计算机辅助设计CAD.pptx

第10章 电子线路计算机辅助设计CAD ;10.1 电子线路CAD与电子线路CAD工具概述 ; 模拟电路的仿真工具是众多EDA工具中的一种。由于模拟电路在性能上的复杂性及结构上的多样性，对仿真工具的精度、 可靠性、 收敛性以及速度等都有相当高的要求。 国际上公认的模拟电路仿真工具是美国加利福尼亚大学伯克利分校开发的spice程序，目前享有盛誉的模拟电路仿真工具都是以spice为基础实现的。其中以美国原Meta Software 公司的Hspice和MicroSim 公司的Pspice 最为流行。两者程序由于收敛性强，适于作系统和电路级仿真，现在两者均有微机版本，在世界范围内用户广泛。 ; 模拟电路仿真工具是以电路理论、数值计算方法和计算机技术为基础实现的。它采用数学模型和仿真算法，利用计算机的计算、 存储和图形处理的高速和高效率，以电路理论为依据， 无须任何元器件，用预先设计出的各种功能??应用程序， 取代大量的仪器仪表。电路设计人员可以利用这些应用程序对电路进行各种分析与验证。一个好的电路CAD工具就是一个现代化的电子线路实验室，可以对整个电路系统设计进行全方位、 全过程的逼真模拟，它为设计人员提供了一个创造性的开发环境， 不仅能使设计者的设计达到高质量、高可靠性，而且降低了成本，缩短了开发周期，同时使设计者有更多的时间和精力去更充分地发挥创造性，以求设计精益求精。 ; 本章鉴于篇幅，不再系统讲解CAD工具Pspice的原理和算法，而是把重点放在Pspice、Hspice等软件的应用上。 结合模拟电路课程内容， 在介绍Pspice的功能时，尤其侧重于模拟单级、 多级电路的各项主要参数的模拟验证，以此可以代替电子线路部分实验，解决电子线路理论教学往往与实验脱节的问题。鉴于篇幅有限，本章并未涵盖Pspice软件的所有功能，因为毕竟Pspice功能十分强大， 感兴趣的同学可进一步参考有关资料。 ;10.2 电子线路仿真工具Pspice ; 1. 电原理图输入程序Schematics Pspice的输入基本上是电路原理图输入和网表文本输入两种方式。 电路原理图输入方式比较简单、直观。 Pspice的电路元器件库中备有大量的绘制电路图所需的各种元器件符号，如电阻、电容、 电感、二极管、三极管、电源等电路级器件，以及运放、比较器等宏模型级器件，还有数字电路仿真用的各种寄存器与门级电路。 用户可以直接调用元器件进行原理图绘制，由原理图编辑器自动将原理图转换为网表文件，并标上节点号以供仿真工具调用。 当然，用户也可以直接用文本输入的方式直接输入网表文件。 该输入方式要求设计者对输入语言比较熟悉，但文本输入方式通用性、可读性强，不受软件界面变化和软件升级的影响，为早期也是最基本的一种输入方式。 ; 2. 激励源编辑程序Stimulus Editor 该程序用于帮助用户快速建立输入信号源的波形，Pspice中信号源的种类很多，如正弦波、 脉冲波， 分段线性波形等。 ; 3. 电路仿真程序 Pspice A/D 该程序为Pspice的核心部分。它的仿真功能包括：直流工作点分析、 直流传输函数计算、交流小信号分析、交流噪声分析、 瞬态分析、 傅里叶分析、 灵敏度分析、 最坏情况分析、 蒙特卡罗统计分析等。在近期的版本中， Pspice还具备模数混合电路的混合仿真能力。一般情况下，Pspice还是主要用于模拟电路的仿真， 因为它的优势主要还是在模拟电路的仿真上。  电路仿真程序接收电原理图输入程序输入的电路拓扑信息和参数信息，经过元器件模型处理形成电路方程，求解方程后得到计算结果。仿真结果由图形文件（*.DAT）和数据文件(*.OUT)两部分构成。 ;图 10 - 1 仿真程序的构成与流程图 ; 4. 输出结果绘图工具Probe Probe 程序是Pspice的输出图形后处理软件包。它通过接受仿真程序输出的绘图文件（*.DAT），在屏幕上绘出仿真结果的曲线、 波形， 还可以打印输出。 ; 5. 模型参数提取程序Parts 电路仿真工具的精度、可靠性和实用性在很大程度上取决于电路元器件模型及模型参数的精度。目前主要是依靠模型参数库提供。由于模拟电路的种类繁多，而Pspice的模型参数库规模有限，因此Pspice提供了一个从器件中提取模型参数的软件包Parts。 ; 6. 元器件模型参数库LIB Pspice提供的元器件参数库都以*.LIB的文件形式放于LIB目录中供仿真程序调用。元器件参数库除了包括分立