1、電子電路電子電路CAD一一符欲梅2019年9月本節要求n1、了解電子電路CAD和EDA技術，了解電子電路CAD軟件OrCAD，掌握 OrCAD/PSpice A/D軟件的有關規定；n2、熟習電路圖設計軟件OrCAD/Capture，掌握電路圖編輯器Page Editor，掌握電路圖的繪制及電路圖的編輯修正。1.1 電子電路CAD和EDA技術nCAD：Computer Aided Design，計算機輔助設計n建筑CAD，機械CADAutoCAD，電子電路CADProtel, OrCAD,流體CAD等n從計算機誕生至今，CAD的概念和最初的功能在發生變化 電子電路CAD技術n是指以計算機硬件和軟

2、件為根本平臺，承繼和自創前人在電路和系統、圖論、拓撲邏輯優化和人工智能實際等多學科的最新科技成果而研制成的通用支撐軟件和運用軟件包，協助設計人員開發新的電子系統與電路、集成電路IC、印制電路板PCB、現場可編程門陣列FPGA、復雜可編程邏輯器件CPLD等產品，實如今計算機上調用元件庫、繪制電路圖、編制鼓勵信號文件、確定跟蹤點、調用參數庫以及模擬程序等手段設計電路。電子設計自動化EDAn從計算機輔助設計CAD、計算機輔助制造CAM、計算機輔助測試CAT、計算機輔助工程CAE的概念開展而來的。EDA技術n就是以計算機為工具，在EDA軟件平臺上對用硬件描畫言語HDL為系統邏輯描畫手段完成的設計文件，

3、由計算機自動完成邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、構造綜合、規劃和布線，以及邏輯優化和仿真測試，直至對于特定目的芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載任務。nEDA技術的出現，使得技術人員可以利用硬件描畫言語和EDA軟件實現系統硬件功能，極大地提高了電路設計的效率和可靠性，減輕了設計人員的勞動強度。n沒有EDA技術，怎樣實現一個電路？怎樣測試它的性能？EDA開展的三個階段n20世紀70年代：計算機取代手工勞動，輔助進展集成電路板圖編輯、PCB布線等n20世紀80年代：復雜可編程邏輯器件已進入商業時代，相應的輔助軟件也投入運用。FPGA，CAE及CAD技術的廣泛運用，為電路建模、規范文檔及仿真測試奠定了

4、根底。n20世紀90年代：隨著硬件描畫言語規范化的進一步確立，計算機輔助工程、計算機輔助分析和設計在電子領域獲得了更加廣泛的運用。與此同時，電子技術在通訊、計算機及家電產品消費中的市場需求和技術需求極大地推進了全新的電子設計自動化技術的運用和開展。超深亞微米工藝、百萬門以上的大規模可編程邏輯器件等等陸續面世。nEDA技術是電子電路CAD的高級階段1.2 電子電路CAD軟件OrCADnOrCAD軟件是OrCAD公司于20世紀80年代末推出的EDA軟件，運用廣泛、功能強大，集成了電路原理圖繪制、印刷電路板設計、模擬與是在電路混合仿真等功能。它的電路模擬的元器件庫以及到達了16000個，包含了幾乎一

5、切的通用型電路元器件模塊。OrCAD9軟件包OrCAD軟件系統框圖1、OrCAD/Capture CISn功能強大的電路原理圖設計軟件，除可以生成各類模擬電路、數字電路和數/模混合電路的電路原理圖外，還配備有元器件信息系統CIS，Component Information System，可以對元器件的采用實施高效管理。該軟件還配備有ICAInternet Component Assistant功能，在設計過程中可經過internet的元器件庫查閱、調用上百萬種元器件2、OrCAD/PSpice A/Dn通用電路模擬軟件，除可對模擬電路、數字電路和數、模混合電路進展模擬外，還具有優化設計的功能。

6、該軟件中的Probe模塊，不但可以在模擬終了后顯示信號波形，而且還可以對波形進展各種運算處置，包括提取電路特性參數，分析電路特性參數與元器件參數的關系。3、OrCAD/Express Plusn邏輯模擬軟件。可進展Capture生成的數字電路門級模擬，不斷到VHDL綜合和仿真。可進展10萬門以上的CPLD、FPGA和ASIC設計。4、OrCAD/Layout Plusn印刷電路板PCB設計軟件，可直接將OrCAD/Capture生成的電路圖經過手工或自動布線方式轉為印制板設計。在整個設計過程中，可以創建共享的PCB數據，從Capture CIS開場，自動獲取完好的元器件信息，添加設計約束和其他

7、屬性，還可以交換平面布置信息，包括電路板輪廓、安裝孔、高度限定、布線區域限定等。完成PCB設計后，可生成三維顯示模型，也可直接生成Gerber光繪文件。OrCAD軟件系統框圖1.3 OrCAD軟件的功能特點n高集成性n模塊化、層次化設計和按工程有效管理n強大的電路模擬和波形顯示功能n豐富的元器件模型庫和封裝庫及擴展功能n強大的電路印制板設計功能n具有與多種EDA和CAD運用軟件交換數據的功能n功能強大的機械接口和計算機輔助加工CAM接口：可以與機械CAD例如PRO/ENGINEER、AutoCAD、CATIA等的數據雙向交換n軟件的廣泛適用性：提供了不同習慣或規范的支持本課程的重點n充分利用O

8、rCAD的仿真及分析功能，在曾經繪制完成的電路圖的根底上，設置不同的參數進展電路特性分析。n而僅僅作為PCB輸出的電路和用于仿真的電路存在不同，例如：用于PCB的電路必需設置元器件的封裝方式直插、表貼等；用于仿真的電路必需設置一些用于仿真和分析的信號源。1.4 OrCAD/PSpice A/D軟件的有關規定n1、所支持的元器件：6類最常用的元器件n根本無源元件：阻、容、感n常用的半導體器件：二極管、場效應管等n獨立電壓源和獨立電流源n各種受控電壓源、電流源和開關n根本數字電路單元：TTL電路、CMOS集成電路、CPLD、RAM、ROM等n常用的單元電路：運放、比較器PSpice A/D支持的元

9、器件及其字母代號nV：獨立電壓源nI：獨立電流源nD：二極管nC：電容nR：電阻nL：電感nU：數字電路單元n*在電路圖中，不同元器件編號的第1個字母必需符合該規定PSpice A/D中的數字和單位符號比例因子名稱f10-15飛（femto-）p10-12皮（pico-）n10-9納（nano-）u10-6微（micro-）mil25.4x10-6密耳（mil）m10-3毫（milli-）k103千（kilo-）MEG106兆（mega-）G109吉（giga-）T1012太（tera-）n1.23K，1.23E3和1230是一樣的nPSpice A/D中采用的是適用工程單位制，時間采用秒，電

10、流：安培，電壓：伏特，頻率：赫茲n例如，表示470千歐姆的電阻時，可以用470K，4.7E5，470kOhm等。n對于計算量的單位，PSpice會自動確定其單位。電壓與電流相乘的結果為瓦特。本卷須知n在OrCAD中，少數物理量的單位表達與法定單位的規范表達不一致，例如： 表示為Ohm， 表示為u,M表示為MEG等。儀表情況下，單位可省略，由軟件自動識別。nOrCAD軟件中大多數情況下不區分大小寫。PSpice A/D中的運算表達式n算術運算符：+，-，*，/，*n邏輯運算符：not ， |or，xor ， &andn關系運算符：= ，!= ， ， = ， ， =PSpice A/D中的

11、函數nABSxnLOGxnMAXx，y1.4.4 電路圖中的節點編號n1、由設計者設置的節點稱號n例如：RESET就是利用這種方法確定的稱號n2、為電路端口符號確定的節點稱號。n例如：OUT、OUTBARn3、用元器件的引出端作為節點稱號。n其普通方式為：n元器件編號：引出端n其中，元器件編號必需是該元器件在電路圖中的編號，其第1個字母必需是代表該元器件類型的關鍵字符。n4、用數字編排作為節點序號n在生成電路銜接網表文件時，PSpice將每個節點編排一個數字編號，并將節點數字編號與上述幾種節點名的對應關系存放在Alias文件中以ALS為擴展名的文件，同時顯示在以OUT為擴展名的輸出文件中。1.

12、4.5 輸出變量的根本表示格式n電壓變量的根本格式nV節點號1，節點號2n圖中的VRESETn電流變量的根本格式nI元器件編號，引出端名n無源兩端：1進2出n獨立源：正進負出n多端有源器件：引出端流入1.4.6 輸出變量的別名表示n交流小信號AC分析中的輸出變量名n用元器件引出端名表示的輸出變量第2章 電路圖的繪制及后處置n電路圖的繪制及后處置是由OrCAD/Capture CIS軟件完成的。n本章引見如何在OrCAD/Capture CIS軟件中繪制電路圖，如何修正和打印電路圖2.1.1 電路設計流程nCapture CISnPSpice A/DnLayout2.1.2 Capture中的電

13、路圖類型n單頁式電路one-page Designn拼接式電路Flat Designsn分層式電路Hierarchical Designs2.2 電路圖的繪制流程n1、繪制元器件符號n2、元器件間的電氣銜接n3、繪制電路圖中的輔助元素差分對放大電路如何繪制電路圖？n1)啟動Capture CISn2)新建一個project：n選擇菜單file-New-Projectn3)配置元器件符號庫n選擇在繪制電路圖及仿真分析等要用到的元器件庫OrCAD提供的提供的元器件符號庫元器件符號庫文件清單文件清單為新建立計為新建立計工程配置的工程配置的庫文件庫文件問題n假設不知道元器件在什么庫中怎樣辦？n4)進入

14、設計工程管理窗口系統菜單系統菜單工程管理器窗口工程管理器窗口電路圖編輯窗口電路圖編輯窗口Page Editor記錄器窗口記錄器窗口公用繪圖工公用繪圖工具欄具欄Capture的工程管理器nCapture對于電路圖及有關資源的管理，全部都是由“工程管理器來管理的。n5)啟動電路圖編輯模塊(Page Editor)n6)繪制電路圖電路圖編輯窗口電路圖編輯窗口Page Editor公用繪圖工公用繪圖工具欄具欄工具欄和菜單的對應nA、放置元器件n菜單：place-partn或者選擇繪圖工具欄中的相應圖標幾個常用的庫文件nANALOG：模擬電路中的各種無源器件nSOURCE：電源，鼓勵用nCAPSYM：電

15、源，僅為電學符號nDesign Cashe：設計文件緩存庫Place part放置元器件元器件元器件查找查找Part Searchn搜索途徑：capturelibrarypspice搜索結果選中一個元器件選中的元器件在Page Editor中n一旦開場放置元器件后，在Design Cache中就可以找到曾經放置過的元器件，這樣大大方便了操作延續放置同類元器件選中元器件后的鼠標右鍵修正屬性nFilter選為PSpice屬性過濾器屬性過濾器Place power或者Place GNDn放置地鼓勵電源的放置：place part直流電壓源電學符號電源的放置留意n假設繪制的電路圖將要調用OrCAD/PSpice進展電路模擬，電源和接地符號都應從SOURCE庫中選取。假設運用了CAPSYM庫中的電源符號，那么還應該調用SOURCE庫中的符號進一步闡明這些電源符號的電平值。兩種電源符號Place wire進展連線Placewire為保證連線是直的nSnap to grid電源的放置ni真正代表一種鼓勵源，經過設置可以賦予他們一定的電平值由source庫提供nii僅僅為一種電學符號由CAPSYM提供n電路圖的后處置及結果保管n包括：元器件自動編號、設計規那么檢查、統計報表輸出和電銜接表生成等。2.6 電路圖的后處置annotation