1、一.什么是“电子电路计算机仿真”,就是用计算机来帮助人们分析或者设计电子电路。它是CAD和EDA技术的重要组成部分。,电子电路设计就是根据给定的功能和特性指标要求，通过各种方式，确定采用的拓扑结构及各个元件的参数值。,第一章 概述,2.计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）就是在电子电路设计过程中，继承和借鉴前人在电路、图论与拓扑逻辑和优化理论等多学科的最新科技成果，在开发电子电路与系统时，借助于计算机来迅速准确地完成设计任务。,电子电路设计方式分为三种类型：,1.人工设计方案的提出、验证和修改都是人工完成的。其中设计方案的验证采用搭接实验电路的方式进行。,3.电子
2、设计自动化EDA（Electronic Design Automation）EDA技术可看作CAD的高级阶段。基本特征是：按照“自顶向下”的设计方法，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ASIC芯片实现，然后采用硬件描述语言完成系统行为级的设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。4.计算机辅助分析CAA（Computer Aided Analysis）借助于计算机硬件和系统软件组成的基本工作平台，利用相关软件工具对所作设计进行分析、仿真，以验证设计是否满足要求。,3.EDA技术的优点 缩短了设计周期。（计算机模拟代替搭实验电路；印刷电路板设计软件。） 节省设计费
3、用。 提高设计质量。（灵敏度分析、容差分析、成品率模拟、最坏情况分析、优化设计等。） 共享设计资源。（成熟的单元设计及各种模型和模型参数均放在数据库中。） 很强的数据处理能力。（计算机存储量大、数据处理能力强，设计完后，可以很方便地生成各种数据文件和报表文件。）,直到80年代初，CAD软件还只能在小型机或专用的工作站上运行。近年来，新型微机系统功能越来越强，微机上的EDA软件也发展到了相当的水平。典型代表： OrCAD/PSPice Protel/Protel Elanix /System View Altera/ MAXPLUSII、 QUARTUSII PADS /Power PCB El
4、ectronics Workbench(EWB),二、微机级电子电路EDA软件,1.OrCAD软件 OrCAD是美国OrCAD System公司推出的著名的EDA软件，它覆盖了电子设计的4项核心任务,2.Pspice软件,Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis PSpice是国际上著名的通用电路分析程序，是一个多功能的电路模拟实验台，从70年代问世以来，经过了近30年的不断改进、完善，已成为国际上公认的一种工业标准工具。http:/,PSpice软件的发展过程,1972年，由美国加州大学伯克莱分校研制出SPICE（Simulati
5、on Program with Integrated Circuit Emphasis）。 1975年，推出正式实用化版本SPICE 2G。 1988年，被定为美国国家标准。 1984年，MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版本PSpice（Personal- SPICE）。 此后各种版本的PSpice不断问世，功能也越来越强。,进入20世纪90年代，PSpice又出现了可在Windows环境下运行的5.1、6.1、6.2、8.0等版本，也称为窗口版，采用图形输入方式，操作界面更加直观，分析功能更强，元器件参数库及宏模型库也更加丰富。 1998年1月，著名的EDA公司OrCAD公司与
6、开发PSpice软件的MicroSim公司实现了强强联合，于1998年11月推出了最新版本的OrCAD/PSpice9软件。 2000年， OrCAD公司与著名的EDA公司Cadence公司合并，加强了其EDA后端的处理能力，推出了OrCAD/PSpice9.23版本。 2005年Cadence公司发布了OrCAD/PSpice10.5版本。,三.OrCAD/PSpice9.X软件的功能特点,OrCAD/PSpice 9.X可模拟以下6类常用的电路元器件 (1)基本无源元件，如电阻、电容、电感、传输线等。(2)常用的半导体器件，如二极管、双极晶体管、结型场效应管、MOS管等。(3)独立电压源和
7、独立电流源。(4)各种受控电压源、受控电流源和受控开关。 (5)基本数字电路单元，如门电路、传输门、触发器、可编程逻辑阵列等。(6)常用单元电路，如运算放大器、555定时器等。在这里集成电路可作为一个单元电路整体出现在电路中，而不必考虑该单元电路的内部结构。,OrCAD/PSpice 9.X可支持的元器件类别及其字母代号,2.OrCAD/PSpice9 可分析的电路特性,OrCAD/PSpice 9可分析的电路特性有6类15种：,2.OrCAD/PSpice9 可分析的电路特性,3.OrCAD/Pspice 9.X的配套软件,OrCAD是一个软件包，核心软件是PSpice A/D，为使模拟工作
8、做得更快更好，OrCAD软件包中还提供了以下5个配套软件与之相配合。（1）电路图生成软件（Capture）其主要功能是以人机交互方式在屏幕上绘制电路图，设置电路中元器件的参数，生成多种格式要求的电连接网表。在该程序中可直接运行 PSpice及其它配套软件。（2）激励信号编辑软件（StmEd：Stimulus Editor）其主要功能是生成电路模拟中需要的各信号源。包括瞬态分析中需要的脉冲、分段线性、调幅正弦、调频、指数等5种信号波形和逻辑模拟中需要的时钟、脉冲、总线等各种信号。,（3）模型参数提取软件（ModelEd：Model Editor）其主要功能是提取来自厂家的器件的数据信息，生成所需
9、要的模型参数。尽管PSpiceA/D的模型库中提供了一万多种元器件的模型参数，但在实际应用中仍有用户觉得不够用，这时ModelEd软件就显得至关重要。（4）波形显示和分析模块（Probe）其主要功能是将Pspice的分析结果用图形显示出来。不仅能显示电压、电流这些基本电路参量的波形，还可显示由基本参量组成的任意表达式的波形，所以有“示波器”之称。（5）优化程序（Optimizer）其主要功能是自动调整元器件的参数设计值，使电路的特性得到改善，实现电路的优化设计。,OrCAD软件包中5个配套软件之间的相互关系,四.电路仿真过程,五.OrCAD/PSpice 9中的单位和数字,Pspice 中采用
10、的是实用工程单位制，如电压用伏（V）、电流用安培（A）、电阻用欧姆（）、功率用瓦特（W）等。在运行中，Pspice会根据具体对象自动确定其单位。用户在输入数据时，代表单位的字母可以省去。例如给电压源赋值时，键入12和12V意思一样。Pspice 中的数字采用科学表示方式，即可以使用整数、小数和以10为底的指数。用指数表示时，底数10用字母E来表示。对于比较大或比较小的数字，还可采用10种比例因子，如下表所示。,例如1000、1E3和1K都表示同一个数。特别注意： （1）比例因子可用大写也可用小写，如m和M都表示10-3。而国标规定，m表示10-3，M表示10+6，我们通常的习惯也是这样。为了防
11、止混淆，在该软件中用MEG表示10+6。这一点在使用时应特别小心。 （2）比例因子只能用英文字母，如10-6用U或u表示，而国标规定10-6用m表示。这一点在使用时也应注意，如电容容量C=110-6F，应写成C=1u（或1U）。,OrCAD/PSpice 9.X中采用的比例因子,专用名词,CAD：Computer Aided Design DA：Design Automation EDA：Electronic Design Automation SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：重点用于集成电路的仿真程序 PSpice：P代表是在PC机上运行的版本 CIS (Component Information System) ：元器件信息系统 ICA（Internet Component System）：该功能表示可在设计电路图的过程中从Internet的元器件数据库中查阅、调用上百万种元器件 FPGA：现场可编程门阵列 PLD：可编程逻辑器件设计 VHDL (Verilog hardware description language): 超高速集成电路硬件描述语言，是EDA系统的一种输入模式。,
