第8章 EDA工具应用

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EDA工具应用
Pspice使用
对仿真的波形进行测量
将顶峰处电压数值与谷底处电压数值相减，可得到输出波形峰峰值 Vopp。 输出波形峰峰值Vopp与输入波形峰峰值Vipp相除，可得到系统放大 增益Av。
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Pspice使用
下面我们将在原晶体管放大电路图中做交流分析。 首先需要更换激励信号源，删除VSIN，更换为信号源 VAC，并将V1修改为Vi，交流电压改为20mVac，直流电 压不变，为0Vdc。接着执行PSpiceCreate Netlist 命令，创建电路网表。 然后进行仿真参数类型设置，可以执行PSpiceEdit Simulation Profile命令修改原仿真类型，也可以执 行PSpice New Simulation Profile命令新建仿真。 将仿真类型设置为AC Sweep/Noise，AC Sweep Type栏 选择Logarithmic及Decade，Start 栏填写0.1Hz，End 栏填写100MegHz，Points/Decade填写100如图8.1.17 所示。
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8.1 8.2 8.3 8.4 Pspice仿真 EWB仿真 Proteus 仿真 Protel 99 SE的使用
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8.1 Pspice仿真 8.1.1 Pspice简介
PSpice是较早出现的EDA软件 之一，也是当今世界上著名的 电路仿真标准工具之一，1984 年1月由美国Microsim公司首 次推出。
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8.2.2 EWB软件的界面及电路分析应用
1.EWB5.0c的主窗口及各部分简介
EWB5.0c的主窗口如图8.2.1所示。
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Pspice简介
PSpice软件几乎完全取代了电路和电子 电路实验中的元件、面包板、信号源、 示波器和万用表。有了此软件就相当有 了电路和电子学实验室。 在电路系统仿真方面，PSpice独具特色， 是其他软件无法比拟的，它是一个多功 能的电路模拟试验平台，PSpice软件收 敛性好，适于做系统及电路级仿真，具 有快速、准确的仿真能力。
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Pspice使用
图8.1.17 交流仿真设计界面
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然后，执行PSpiceRun命令进行仿真。在仿真结果图中，执行 TraceAdd Trace命令，将弹出Add Traces对话窗口（如图 8.1.18所示），在Add Traces对话窗口的Trace Expression栏填 写V[Q1:c]/V[Vi:+]，即输出幅度与输入幅度之比（增益Av）随 信号频率变化的关系。
Байду номын сангаас
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Pspice主要优点
1. 图形界面友好，易学易用，操作简单
原理图的输入方式（也有文本方式输入），使电路设计更加 直观形象。PSpice 6.0以上版本采用Windows图形界面，利用 鼠标和热键操作，操作简单。
2. 功能强大，集成度高
在PSpice内集成了许多仿真功能，如：直流分析、交流分析、 噪声分析、温度分析等 ，用户只需在所要观察的节点放置电 压（电流）探针，就可以在仿真结果图中观察到其“电压 （或电流）——时间图”。而且该软件还集成了诸多数学运 算，不仅为用户提供了加、减、乘、除等基本的数学运算， 还提供了正弦、余弦、绝对值、对数、指数等基本的函数运 算。 另外，用户还可以对仿真结果窗口进行编辑，如添加窗口、 修改坐标、叠加图形等 ，还具有保存和打印图形的功能，这 些功能都给用户提供了制作所需图形的一种快捷、简便的方 法。
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Pspice使用
点击“OK”后，会弹出如图8.1.3所示的 原理图输入窗口。
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在原理图输入窗口中的原理图输入工具栏中， 从左到右第2个按钮是加入新元件按钮，第3个 是连接各元件的连线，如图8.1.4所示。后面 的按钮和其他绘制原理图的软件工具一样，根 据其在状态栏的提示就可知道其功能，这里不 再祥述。
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点击加入新元件按钮，就会弹出如图 8.1.5所示的库加入和元件选择窗口。
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点击加入库按钮，会出现如图8.1.6所示的库加入窗口。 在此可选择所需元器件所在的库文件。 注意，在 OrCAD Capture 中，需要加入定义元器件的 库（library），才能选取所需的元器件。
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Pspice使用
这里我们以晶体管放大电路为例讲述Pspice的使用。此例 中的晶体管Q2N2222在库“eval.olb” 中，电阻和电容在库 “ analog.olb” 中 ， 直 流 电 源 VDC 和 输 入 信 号 VSIN 在 库 “source.olb”中。把这几个库加入库选择列表中。 接着，选取元件。这里以选取晶体管Q2N2222为例，其余类 似。如图8.1.7所示。
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8.1.2 Pspice使用
在这里，首先介绍Pspice的基本操作步骤。这里采用 PSpice Student 9.1版。
1.新建设计项目
选File New Project 会弹出如图8.1.1所示的新建工程 窗口。
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点击“OK”后，会弹出如图8.1.2所示的 窗口，我们选择第2项：创建一个空白工 程。
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在这里要强调的是，电路中必须加入参考“0”点（即 接地），否则Pspice仿真器将认为电路浮空，不能进 行仿真。点击原理图输入快捷工具栏中的“place ground”按钮，即弹出如图8.1.8所示的参考“0”点 选择窗口。注意，参考“0”点的的符号和模型在库 “source.olb”中。完成原理图绘制的电路如图8.1.9 所示。
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然后设定要做何种仿真。此例中我们首先做 transient simulation。选择选项中的 pspice New Simulation Profile，即弹出 如图8.1.10所示的对话框。为该仿真取名后， 点击“Create”，即可弹出如图8.1.11所示的 仿真类型选择和设置对话框。
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Pspice简介
Cadence® OrCAD® PSpice 是一个成熟且先进的全功 能模拟与混合信号的仿真器，配合众多的板级 （ Board-level）模型可适用于复杂的混合设计，并 且可在单一窗口中以同一个时间轴看到模拟与数字讯 号的波形。Pspice A/D对于任何大小的电路，都可以 做模拟与数字信号的混合设计。 PSpice软件具有强大的电路图绘制功能、电路模拟仿 真功能、图形后处理功能和元器件符号制作功能，以 图形方式输入，自动进行电路检查，生成网表，模拟 和计算电路。它的用途非常广泛，不仅可以用于电路 分析和优化设计，还可用于电子线路、电路和信号与 系统等课程的计算机辅助教学。与印制版设计软件配 合使用，还可实现电子设计自动化。
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Pspice使用
点击“OK”，将把晶体管Q2N2222放置到原理 图编辑窗口中，然后点击鼠标右键，选择 “end mode”结束放置元件。在每完成一个操 作后，按鼠标右键点击相应的结束项即可结束 该操作。只有结束该操作后，才能进行下一个 不同的操作，否则将重复原操作。 元器件放置的方向需要修改时，点击鼠标右键， 在快捷菜单栏中选择“Rotate”即可。 放置完元器件后，需要将各元器件连接起来， 并设定或修改各个元器件的参数值。
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Pspice使用
各节点的电压电流仿真结果
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如图8.1.16所示，我们需要对仿真的波形进行测量。在该仿真界 面下，执行TraceCursorDisplay命令，就可以查看各个时间 点的仿真结果值。 在该仿真界面下，点击分析窗口左下角“V(C2:2)”，选择输出 端C2与RL连接处的输出电压波形，执行TraceCursorPeak命 令 ， 测 量 标 尺 定 位 于 输 出 波 形 顶 峰 。 接 着 执 行 PlotLabelMark命令，可以显示输出波形顶峰标尺坐标。第 一个数为顶峰处时间数值,第二个数为顶峰处电压数值。
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仿真类型选择和设置对话框
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Pspice使用
在我们要观察波形的点加上探针 （probe）。由快捷工具栏中选择加入， 如图8.1.12所示。
最后按下如图8.1.13所示的按钮，进行 仿真。
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产生如图8.1.14的波形以及如图8.1.15 所示的仿真结果。
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8.2.1 EWB 5.0c的主要功能及其特点
EWB 5.0c的主要功能有：
1.电路编辑功能。通过该软件提供的多样化的工具、丰富的 元器件库和仪器库等，可以很方便的创建电路，进行电路的 编辑，还可以编辑修改元器件的参数、创建子电路、自定义 自己的元器件库等，大大方便了电路的设计工作。 2. 电路分析功能。在该软件中，提供了直流分析、交流分析 等基本分析功能，还为设计人员提供了高级分析功能，如灵 敏度分析、温度扫描分析、失真分析等，通过这些分析功能， 设计人员可以研究电路的特性。另外，在分析设置中，还可 以根据设计需要，对元器件人为设置故障，如开路、短路和 漏电等，从而使设计人员得以观察不同故障情况下，电路的 各种特性变化，这是在实际设计中，无法做到的。
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EWB 5.0c的主要功能及其特点
EWB 5.0c的基本特点有：
3. 元器件丰富，分析方法多样。EWB软件带有丰富 的电路元件库，提供了数千种元器件；器件库没有 的元器件模型，还可以由外部导入。提供多种电路 分析方法，实现电路的仿真分析。 4. 资源共享。EWB 5.0c是一种功能强大的EDA软件， 其文件格式较多，还可以与OrCAD/Pspice、Protel 等软件共享设计数据。 5.仿真功能十分强大，能仿真出近似真实电路的结 果。
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Pspice使用
点击“OK”，就会生成如图8.1.19所示的仿真结果。
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8.2 EWB仿真
Electronics Work Bench(简称EWB)，中 文又称电子工程师仿真工作室。该软件 是 加 拿 大 Interactive Image Technologies公司在上世纪90年代初推 出的电路分析和设计软件。 这里以EWB 5.0c为例介绍该软件的使用。
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EWB 5.0c的主要功能及其特点
EWB 5.0c的主要功能有：
3. 电路优化功能。EWB 5.0c提供了高级分析功能， 其中参数扫描分析、最坏情况分析及蒙特卡罗分析 等，可以帮助设计人员调整元器件的参数，确定一 个最佳的元器件参数值，通过最坏情况分析和蒙特 卡罗分析等统计分析方法，设计人员可以掌握元器 件参数变化时，电路特性变化的最坏可能性，预测 出电路生产时的成品率和生产成本。
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EWB 5.0c的主要功能及其特点
EWB 5.0c的基本特点有：
1.图形操作界面，直观易用。在PC机屏幕上模仿真 实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电 路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。 2.虚拟仪器真实感强。EWB 5.0c提供的虚拟仪器 （如示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、 数字信号发生器、逻辑转换器，万用表等），其控 制面板外形和操作方式都与实际的实验仪器相似， 可以实时显示测量结果。因此EWB 5.0c不仅是一种 EDA设计软件，还是一个优秀的电子技术训练工具。