当代电子电路与系统的设计与实现研究

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【摘要】在电子电路的分析与设计中，EDA起着重要的作用，如提高工作的速度，提高工作的成功率等等。文章主要介绍电子电路与系统分析设计的相关软件以及电子电路的层次化设计方法和设计与实现过程。

【关键词】电子电路；系统设计；实现研究

1.引言

当前，高级语言描述、系统仿真和综合优化是EAD的技术的特征。关于EAD技术，其一直被广泛运用于教学与科研当中，并且其在科研机构与电子行业的产品开发与设计中有着不可替代的位置，是一项具有十分意义的辅助工具。为此，以下就针对这个内容展开论述。

2.相关软件介绍

关于电子电路与系统分析设计的软件有很多种，比如PSpice、Protel、OrCAD、VISIO、PADS、EWB、EAD2002等。关于PSpice的最新版本为PSpice9.1，这款软件可以进行各种激励建立，温度与噪音分析、波形输出和数据输出等等，并将仿真结果显示在同一个窗口内。到目前Protel的最新升级版本为Tango，在早期，Protel的主要作用是为印刷版自动布线，最后发展成为Protel99se，在并购之后更名为Altium 公司。当前Protel推出的最新版本ProtelDXP包含很多内容，如电原理图绘制、数字电路混合信号仿真、可编程逻辑器件设计、图表和电子表格生成等功能。关于OrCAD，它是由OrCAD 公司推出的EDA软件。这款软件界面友好直观，其主要拥有以下功能：电原理图绘制、模拟与数字电路混合仿真、可编程逻辑器件设计等。它的原件库有8500个，是EDA 软件最多的一个。VISIO是VISIO 公司推出的软件，这款软甲主要用在作图上，它可以绘制出单片机、电路、工艺、组织结构图、商业行销图等的流程图。PADS是美国Mentor Graphics 公司推出的软件，它是一套完整的电子设计自动化系统，主要有五个部分组成，这五个部分分别为PowerLogic、PowerBGA、CAM350、HyperLynx、PowerPCB。这款软件可以完成128页复杂的电子系统原理设计，其主要采用平面分层和层次化设计与混合应用方式。EWB主要由加拿大的互交图像技术有限公司推出，它具有两个优势功能，即仿真功能和虚拟仪器功能。并且可以在桌面上提供以下工具：万用表、信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换、数字信号发生器等。这个软件的容量很小，所以，可以直接拷贝，其在电子行业被广泛应用。关于EAD2002，其是由厦门超伦软件公司推出的，主要功能是绘图、输出、建库、优化设计等。这些功能主要被用于电子线路图的设计、电气工程图的设计的呢过方面。其所用的符号是中国采用的国家标准符号，这种符号比其它的EDA 更方便快捷。

3.层次化设计方法

电子电路与系统的设计主要面向三个不同的层次，也就是系统级、电路级和物理实现级。在以往，电子系统的设计的方法主要是由抵向上的设计方法。在此过程中，其工作主要由专家人工完成，每一次修改就是一次设计过程的重复。目前的EDA所采用的设计方法主要是自顶向下的设计方法，这种方法可以使系统性能、系统成本与设计所花的时间达到平衡。ESDA在设计过程中，其系统级主要有以下几个步骤：首先是根据性能指标和限制条件建立系统方块图，其次后运用VHDL描述系统，并对系统级模拟进行验证。最后，将模块进行划分，将其分为多个子模块。这些子模块主要有数字电路、模拟电路等。其电路级的设计内容有：对子系统进行电路原理结构进行设计，用相关优化工具生成门逻辑电路EDIF网表。最后是根据子系统电路类型的不同选择不同的软件进行设计和仿真、优化。其优化的内容有建立工具构造、进行仿真优化等。关于ESDA中的物理实现级设计主要内容是：由系统设计目标决定物理实现方法。在此过程中会涉及到性能、价值和时间等问题。比如说IC系统的 PCB 实现、掩膜ASIC 的实现等。

4.设计与实现过程

在PCB 的设计与实现过程，产生 Gerber是设计过程中的最后一步，在设计过程中，Gerber是必须文件，它是生产 PCB板所需的文件，其主要从PCB 原文件中衍生出来的光码文件和坐标文件。在这个过程中，生成PCB 的菲林胶

片主要由Gerber文件利用光绘机进行，最后再利用菲林胶片生产出PCB 板。在实际过程当中，一个PCB 设计中含了很多的Gerber 文件，而一个Gerber 文件又包含了光绘信息。想要将PCB 板完全体现出来，只需要将1个PCB 设计的所有文件即可。在Gerber文件中，其主要有七种板数据，这七种板城数据有走线层、电源地平层、SMD 贴片层、丝印层、NC 钻孔层、钻孔参考图层和主焊层等。在实际情况中，关于CAD设计软件有文件的输出功能提供。关于PowerPCB，其主要有以下几个输出功能：打印功能、绘图功能、文件输出功能等。从当前的情况上看，关于电子设计最受人咀嚼的话题的EDA 概念，而曾经的CAD设计模式早已脱离现代轨迹，其所要面临的挑战是高速 PCB 设计。相关人员在挑战高速PCB设计时，需要考虑两个问题：一个是必须计算互连路径的传播时间，保证信号的完整无缺才能满足时序这个要求。另一个是考虑阻抗不匹配的不利影响。

电子系统的实现经历由分立元件到UVLSI的过程。为了使系统的可靠性和通用性得到提高，可用通用全硬件 LSI 电路代替微处理器和专用集成电路。ASIC 体拥有重量轻、功耗能、体积小和成本低等优点，在制作过程中可利用现场可编程逻辑器件进行制作。

5.结论

在科技的不断发展之下，电子系统的设计方法和设计环境有了很大的变化，关于EDA 技术，其应用了编程技术制作 ASIC、宏模型库、系统级仿真软件，以及IP 核的 SOC的设计与制造技术等，从而进入了ESDA 阶段。在当前的电子电路与系统的分析设计与实现过程中，只有采用EDA 工具，才能达到提高效率的目的。

参考文献：

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