文档介绍：第1章电路CAD/EDA技术基础
电路CAD/EDA技术概述
电路CAD/EDA技术发展
常用各类软件及其特点比较
PCB制版的一般工艺及过程
习题
电路CAD/EDA技术概述
概述
EDA(Electronic Design Automation)是电子设计自动化的英文简称,即电子系统设计自动化。CAD是计算机辅助设计的简称。电子设计的任务包括专用集成电路ASIC设计、CPLD/FPGA等可编程器件设计和电路板设计等。电子电路产业目前已演化为设计、制造、封装、测试四个产业环节,其中的设计工作已成为产业的龙头。随着IC设计流程日趋复杂,新品上市时间不断缩短,寻求完善的EDA解决方案来满足复杂的设计需求已是非常紧迫。
那么什么是EDA呢?
EDA技术是以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包,主要用来辅助进行IC设计、电子电路设计以及电路板设计,包含仿真电路图设计自动布局布线、版图设计及验证等功能。
IC设计又称为物理级设计,一般由IC厂家完成;大型复杂的电子产品设计称为系统级设计,主要由产品厂商完成;一般民用及教学所涉及的设计称为电路级设计。日常使用的EDA软件多属于电路级设计,主要实现三项任务:电子线路原理图(简称电路图)的创建、混合信号的仿真及PCB制版等。一般过程是先创建电路图,然后进行电路图的仿真,最后将绘制完成的电路图自动或手动转化为PCB设计文件,以供生产电路板使用。
在进行电路级设计工作时,当电子工程师接受系统设计任务后,首先需要确定设计方案并选择合适的元器件;然后根据具体的元器件设计电路原理图;接着进行第一次仿真,其中包括数字电路的逻辑模拟、故障分析、模拟电路的交直流分析、瞬态分析等,此次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性;
仿真通过后,根据电路原理图产生的电气连接信号网络表进行PCB板的手动或自动布局布线,生成PCB产品的版图文件,以供PCB生产厂家生产使用;有条件的还可以进行PCB后分析,其中包括热分析、噪声及串扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等,并可将分析后的结果参数反馈回电路原理图,进行第二次仿真。第二次仿真也称作后仿真,主要用来检验PCB板在实际工作环境中的可行性。
由此可见,EDA软件是一种专门为IC/电子设计企业提供设计和生产方案的专业辅助软件。根据不同设计模式,EDA软件又可分为综合软件、模拟软件和验证软件,它是电子/IC产业不可或缺的重要工具。没有EDA技术的支持,设计工作将会非常困难,特别是想要完成超大规模集成电路的设计制造是不可想象的。反过来,生产制造技术的不断进步又必将对EDA技术提出新的要求。由于现代电子设计技术的核心就是EDA技术,电子设计师可以利用EDA技术方便地实现IC设计、电子电路设计和PCB设计等工作。
随着我国电子产业的急速发展,EDA电子设计人才已成为该领域最紧缺的人才。本课程的最终目的正是为了推动电子设计自动化的发展,培养出具备相当设计经验和动手能力的工程技术人员。
电路CAD/EDA技术发展
现代电子工业的高速发展以及IC的开发使用,使电路板的走线越来越精密和复杂,利用手工来设计和制作PCB已不能适应当前的形势。EDA技术发展是历史的必然,它的历程大致可分为三个阶段。20世纪70年代为计算机辅助设计(CAD)阶段,人们开始用计算机进行IC版图编辑、PCB布局布线。20世纪80年代为计算机辅助工程(CAE)阶段,CAE除了有纯粹的图形绘制功能外,又增加了电路功能分析和结构设计,并且通过电气连接信号网络表将两者结合在一起,实现了工程设计。20世纪90年代为电子系统设计自动化(EDA)阶段,同时还有计算机辅助工艺(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)等技术。
常用各类软件及其特点比较
电路板设计(PCB design)或称电路板布局(PCB layout)的领域由传统的人工贴图方式进展到目前的计算机化作业已近几十年,在这个过程中,全世界至少有七十家以上的软件供货商在此领域中激烈竞争,而只有少数的软件供货商能够继续生存下去并脱颖而出。一般业界所熟悉的电路板设计软件可归为两大类,分列如下: