电子线路CAD软件

3.
本教材以计算机辅助设计（CAD）为引导，粗略的探讨了一下“电子线路的计算机仿真分析”、“电子线路的计算机辅助设计”和“印刷电子线路板的制作等电子产品设计制作方面的知识。
因为电子工程能力往往是在实际动手操作的过程中逐步培养出来的，所以我们比较重视知识内容的可操作性，重视对学生工程实践能力的培养。
PSPICE是较早出现的EDA软件之一，1985年就由MICROSIM公司推出。在电路仿真方面，它的功能可以说是最为强大，在国内被普遍使用，工作于Windows环境，整个软件由原理图编辑、电路仿真、激励编辑、元器件库编辑、波形图等几个部分组成，使用时是一个整体，但各个部分各有各的窗口。PSPICE发展至今，已被并入ORCAD，成为ORCAD－PSPICE，但PSPICE仍然单独销售和使用，新推出的版本是功能强大的模拟电路和数字电路混合仿真EDA软件，它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一个窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，包括IGBT、脉宽调制电路、模／数转换、数／模转换等，都可以得到精确的仿真结果。对于库中没有的元器件模块，还可以自已编辑。
绪
1.
随着科学技术的迅猛发展和计算机的普及应用，计算机技术已经成熟，并已渗透到人们的科研、生产、工作、生活等各个领域。世界上许多公司为了自己的CAD软件能在激烈的市场竞争中占有一席之地，纷纷推出具有自己公司特色的CAD软件，经过多年的实践检验、不断修改和完善，或优存劣汰，或收购兼并，或强强联合，CAD技术已日臻成熟。
跨入21世纪初，加拿大IIT公司在保留原版本的优点基础上，增加了更多功能和内容，将EWB5.0版本更新换代推出EWB6.0，并更名为MultiSIM(Multi：多重、万能；SIM：仿真)，即Multisim2001，2003年升级为Multisim7，2005年初又在其官方网站上发布Multisim8.0。相比之下Multisim7版本比较成熟稳定，功能已十分强大，能胜任电路分析、模拟电路、数字电路、高频电路、RF电路、电力电子及自控原理等各方面的虚拟仿真；并提供多达18种基本分析方法。目前，加拿大IIT公司官方网站还在不断发布Multisim8.0的补丁，已求尽善尽美。
ORCAD是由ORCAD公司于20世纪80年代末推出的EDA软件。它是世界上使用最广的EDA软件之一，每天都有上百万的电路工程师在使用它，相对于其它EDA软件而言，它的功能也是比较强大的，由于ORCAD软件使用了软件狗防盗版，因此在国内它并不普及，知名度也比不上PROTEL，只有少数的电路设计者使用它。早在工作于DOS环境的ORCAD 4.0，它就集成了电原理图绘制、印制电路板设计、数字电路仿真、可编程逻辑器件设计等功能，而且它的界面友好且直观。它的元器件库也是所有EDA软件中最丰富的，在世界上它一直是EAD软件中的首选。ORCAD公司在与CADENCE公司合并后，更成为世界上最强大的开发EDA软件的公司，它的产品ORCAD世纪集成版工作于Windows环境下，集成了电路原理图绘制，印刷电路板设计、模拟与数字电路混合仿真等功能。它的电路仿真的元器件库更达到了8500个，收入了几乎所有的通用型电路元器件模块。它的强大功能导致了它的售价不菲，在北美地区它的世纪加强版就卖到了7995美元，当然这对它的普及应用也起到了一定的负面作用。
90年代为电子系统设计自动化（EDA）阶段。
如何借助计算机掌握电子电路的仿真设计和制板技术，不仅是从事电子行业人员的基本功和技术要求，更是时代的一种潮流。我们在这里谈一点肤浅看法，与广大读者共同交流。
2.
现今较常见的EDA软件除了我们常见的Protel、EWB、MAX+PLUSⅡ以外，还有Pspice、Multisim、Tina Pro、ORCAD、VISIO、PowerPCB等许多。其中Pspice、EWB、Multisim、Tina Pro等都是主要用于电子线路仿真的软件。
PROTEL软件是PORTEL公司在20世纪80年代末推出的电路行业的CAD软件，它当之无愧地排在众多EDA软件的前面，是电路设计者的首选软件。它较早在国内使用，普及率也最高，许多高校都专门开设了课程来学习它，几乎所有的电路公司都要用到它。
Protel的前身是美国的ACCEL Technologies公司的TANGO软件包，当时它只能运行在计算机的DOS操作系统下，直到微软公司的Windows操作系统问世以后，1991年由澳大利亚的Protel Technology公司最早推出Protel for Windows 1.0版本，其间随着计算机技术取得了令人瞩目的长足进步，Protel Technology公司相继推出Protel for Windows2.0、Protel for Windows3.0、Protel 98，1999年初，Protel公司推出Protel 99。Protel 99是一个基于Windows平台的32位EDA设计系统，集电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层电路板设计、可编程逻辑器件设计、图表生成等功能于一身。它具有丰富多样的编辑功能、强大便捷的自动化设计能力、有丰富的原理图元件库、极其全面的工具、文档及设计项目的组织能力，Protel软件的良好信誉以及它的卓越表现，很快成为了众多EDA用户的首选和喜爱软件，Protel软件资源丰富，而且学习和入门比较容易，非常适合初学者设计一些相对简单的电路和制板。
第1篇的四个仿真软件，我们不需要要求学生全部掌握，因为这几个软件各有优势：EWB软件简单易学，大多数学校将其作为学生学习电路仿真软件的首选；Multisim2001软件作为其升级版本，功能大大增加，特别是可以在高频电子线路课程中进行仿真实验，但是其入门的难度也有所增加；Tina Pro软件是一款具有中文菜单和中文帮助的软件，具有很友好的界面，深受同学们喜欢；Proteus软件教学中常常用在对单片机电路的仿真中。这四个软件大家可以根据自己的实际情况有选择的学习。
衡量一个软件的优劣，其中一个很现实的标准就是看它的市场占有率，也就是它的普及和流行程度。正如鲁迅先生所说：“其实地上本没有路，走的人多了，也便成了路。”说到EDA软件，美国Cadence公司的OrCAD、加拿大Interactive Image Technologies公司的EWB、澳大利亚Altium公司的PROTEL、美国Mentor Graphics公司的PADS都是其中有代表性的佼佼者。
EWB(ELECTRONICS WORKBENCH EDA)软件是加拿大交互图像技术有限公司（INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd）于1988年推出的颇具特色的EDA软件，曾风靡全世界。到目前为止，至少有35个国家、被译成10多种语言在使用。它以其界面形象直观、操作方便、分析功能强大、易学易用等突出优点，早在上世纪90年代就在我国得到迅速推广，许多大专院校把EWB5.0编入教材，作为电子类专业课程教学和实验的一种辅助手段。相对其它EDA软件而言，它是个较小巧的软件，功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真，但你绝对不可小瞧它，它的仿真功能十分强大，几乎100％地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入。在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件。对于电路设计工作者来说，它是个极好的EDA工具，许多电路你无须动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只须点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。EWB的兼容性也较好，其文件格式可以导出能被ORCAD或PROTEL读取的格式，该软件只有英文版，在中文版的Windows下它的一些图标会偏移两个位置，但不影响它的使用。
VISIO是VISIO公司在1991年推出的用于制作图表的软件。在早期它主要用作商业图表制作，后来随着版本的不断提高，新增了许多功能。VISIO 4.0已是个多功能的流程图制作软件，进入国内后很受软件工作者的欢迎。它的界面很友好，操作也很简单，但却具有强大的功能，可以绘出各种各样的流程图，它不仅仅局限在商业、软件业和电路设计领域，也是所有软件设计者必不可少的工具，可以用它制作的流程图包括电路流程图、工艺流程图、程序流程图、组织结构图、商业行销图、办公室布局图、方位图……在微软公司的OFFICE中就集成了VISIO 4.0的组成部分。VISIO 2000被宣称为是世界上最快捷、最容易使用的流程图软件，并比以前的版本增加了更多的功能。VISIO只有英文版，但由于它的直观界面，即使英文不好的人也可以较快学会使用它。
Protel公司后来又推出Protel 99 SE(Second Edition)，是Protel 99的改良加强版，主要是在PCB制版方面增加了一些更实用的功能。现在Protel公司已经改名为Altium公司，跨入新世纪后，Altium公司耗时两年，不断革新和优化功能，终于在2002年推出了它的基于Windows XP操作系统的得意巨作Protel DXP。Protel DXP是新一代的板级电路设计系统，与Protel 99 SE相比，除功能更加完备以外，其界面风格更加成熟、更加灵活，尤其在仿真和PLD电路设计方面进行了改进。由于它的功能强大、设计严谨、对操作系统有要求，给初学者入门带来了一定的难度，另外它占用计算机的系统资源比较多，目前使用Protel DXP的用户不如使用Protel 99 SE普及。不过，Protel 99 SE的电路仿真功能好像有些不尽人意。
EDA技术已有30年的发展历程，大致可分为三个阶段：
70年代为计算机辅助设计（CAD）阶段，人们开始用计算机辅助进行IC版图编辑、PCB布局布线，取代了手工操作。
80年代为计算机辅助工程（CAE）阶段。与CAD相比，CAE除了有纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，实现了工程设计。CAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，PCB分析。