电子CAD与电子制作.doc

一；什么是电子CAD 随着电子技术的发展和新型元器件、集成电路的广泛应用，电路的设计越来越复杂，对电路的要求也越来越精密，电子线路CAD在国内得到了广泛的应用和发展。 1．发展概述 (Computer Aided Design ，简称CAD计算机辅助设计)是计算机在工程技术上的一项重要应用，最近全国CAD应用工程协调小组在《中国计算机报》上撰文强调应发挥政府宏观调控作用推动我国CAD产业发展.文中指出政府和行业应采取促进和鼓励企事业单位推广应用CAD技术，CAD技术在企事业单位的应用，应作为单位领导任职目标，政绩考核基本内容之一而电路CAI〕是CAD技术中发展较早和比较成熟的一个方面，国外一些技术先进的国家电路CAD应用技术已相当成熟和普及，国内电路(汰D技术的应用方兴未艾，在科研工程及高校教学领域中正在普及.在相关行业使工程技术人员迅速掌握电路CAD应用技术是提高我国电子产品及工程设计质量，使之具有国际先进水平的一项重要手段.在电子电路CAD领域中，电路仿真即电路的计算机辅助分析(Computer Aided Analysis简称CAA)，是电路CAD的核心部分，尤其是大规模、超大规模集成电路的分析与设计都离不开电路CAA与CAD程序的应用.现在CAA与CAD应用软件的用途早已超过了这个范围，很多电路与系统设计工作者常用它模拟和验证自己的电路设计. 2．电子线路CAD原理 2．1传统电子线路设计的缺陷 传统的电子线路设计通常要经历初步设计、实验试制、小批量生产、正式投产四个阶段，而且还必须经过这四个阶段的不断反复才能完成，因为这种设计过程实质上是以实验为主，辅以定性分析和定量估算的一种设计过程.传统的电子线路设计一般以典型电路的 分析为基础，设计者根据已有的公式、图表等依靠手算和简单的计算工具进行计算，因此，既难以跳出固有框框的限制，又难以进行复杂的计算分析.计算时一般要对元器件的等效电路和数学模型作大量的近似和简化处理，而且要忽略一些寄生参量的影响，这就使得计算结果与实际性能经常差距很大，需要经过费时颇长的实验调试反复凑试来修正原有的设计。 由于手算无法对电路进行灵敏度和统计分析，使得设计者不可能规定元件容差的合理范围，常造成电路中元件互换性差，产品合格率低.另外，传统的设计方法不便于模拟电子线路中某些故障分析，因而难以确保产品的可靠性.这些矛盾随着电子线路的日益复杂 而日趋尖锐.再有，传统的设计方法无法胜任大规模和超大规模集成电路的设计工作. 2．2现代电路设计 现代电路设计即电路CAD是以电子计算机为主要工具的.计算机的应用，改变了电路设计的方式.首先，由于计算机的计算能力强，有可能采用精确的模型，自动建立电路或系统方程，并用它分析、计算电路的性能指标，如不满足，还可自动修改参数，使所设计电 路达到最优化的目的.其次，电子计算机可用于直接模拟电路的各种功能，用功能程序代替大量的仪器仪表，对电路进行各种分析、计算和模拟，而不需要任何实际元件.因此，有人称计算机为“现代化实验室”.可见，电子计算机这一强有力的工具，使设计过程由搭接实验电路进行凑试为主的方式，改变为以计算机进行分析计算和最优化为主的设计方式.由于CAD把电子计算机的快速、高精度、存储容量大、严格的逻辑判断和优良的数据处理能力与人的创造性思维能力充分结合起来，因而，比传统的电路设计方法优越得多.具体 体现在下述几方面: (1)设计效率高，使设计周期大大缩短； (2)设计质量和产品合格率大大提高； (3)可节约原材料和仪器仪表等，从而降低了成本； (4)可模拟各种极限情况，如超低频、大功率、高温、低温等； (5)代替人的重复性劳动，节约人力资源. 目前，计算机应用于电子线路设计的许多阶段.诸如:在方案设计阶段，计算机可用来对各种预选的电子线路方案进行分析与比较，选取最佳方案;在方案设计成功后，计算机可进行印刷线路板和集成电路板的布线设计;在成缀阶段，计算机可完成对测量数据的处 理和分析等.但是利用计算机对电子线路进行设计虽然具有以上优点，目前却不能用于实现对电子线路的完全自动化设计一般说来，这种设计过程还是要依赖于人的智慧和劳动，依赖于对计算机的妥善使用.总之，在此过程中，设计者的思考和意图仍占主导地位，而计算机仅仅作为一种有效的设计工具.因此人们把上述过程称为计算机辅助电路设计(Computer Aided Circuit Design ，简称CACD). 至此，我们可以对电路CAD作一简单的概述:电路CAD是设计电子电路的一种方法，该方法中，人们利用已设计好的各种电路分析程序在电子计算机上辅助人工完成电子电路的设计任务. 3. 电路仿真软件PSPICE 3.1 PSPICE的介绍 随着大规模集成电路和计算机技术的迅猛发展,以计算机辅助设计(Compu