工程師離不開(kāi)的那些電路設計工具（一）

EDA技術(shù)是在電子CAD技術(shù)基礎上發(fā)展起來(lái)的計算機軟件系統，是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的 *新成果，進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動(dòng)設計。利用EDA工具，可以將電子產(chǎn)品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過(guò)程在計算機上自動(dòng)處理完成。

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EDA常用軟件
EDA工具層出不窮，目前進(jìn)入我國并具有廣泛影響的EDA軟件有：protel、mentorpads、orcad、Mentor WG、Mentor EN、allegro、EWB、Pspice、 Synopsys等等。按主要功能或主要應用場(chǎng)合，大致可分為電路設 計與仿真工具、PCB設計軟件、IC設計軟件、PLD設計工具及其它EDA軟件。

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電子電路設計與仿真工具

電子電路設計與仿真工具包括：
SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView、Multisim、MMICAD等。下面簡(jiǎn)單介紹前三個(gè)軟件。

1）SPICE：由美國加州大學(xué)推出的電路分析仿真軟件，現在用得較多的是PSPICE6.2，在同類(lèi)產(chǎn)品中是功能*為強大的模擬和數字電路混合仿真 EDA軟件，它可以進(jìn)行各種各樣的電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數據輸出、并在同一窗口內同時(shí)顯示模擬與數字的仿真結果。無(wú) 論對哪種器件哪些電路進(jìn)行仿真，都可以得到精   確的仿真結果，并可以自行建立元器件及元器件庫。

2）EWB軟件：20世紀90年代初推出 的電路仿真軟件。相對于其它EDA軟件，它是較小巧的軟件(只有16M)。但它對模數電路的混合仿真功能卻十分強大，幾乎100%地仿真出真實(shí)電路的結 果，并且它在桌面上提供了萬(wàn)用表、示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數字信號發(fā)生器、邏輯轉換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它的界面直觀(guān)，易學(xué) 易用。它的很多功能模仿了SPICE的設計，但分析功能比PSPICE稍少一些。

3）MATLAB：它的一大特性是有眾多的面向具體應用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數集用來(lái)對圖像信號處理、控制系統設計、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等特殊應用進(jìn)行分析和設計。它具有數據采集、報告生成和MATLAB語(yǔ)言編程產(chǎn)生獨立C/C++代碼等功能。

PCB設計軟件
PCB設計軟件種類(lèi)很多，如Protel/AD、OrCAD、Viewlogic、cadence PSD、Mentor公司的Mentor EN、Mentor WG以及Mentor PADS等系列。常用的PCB設計軟件還有Zuken CadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO等等。

先來(lái)說(shuō)說(shuō)Mentor旗下幾個(gè)常用系列工具！
Mentor公司有三個(gè)系列的PCB設計工具，分別是：
Mentor EN系列，即Mentor Board Station.Mentor WG系列，即Mentor Expedition.還有PADS系列，即PowerPCB.
上面講到的Mentor PADS，也就是以前的PowerPCB/PowerLogic系列，是低端的PCB軟件中*優(yōu)良的一款，其界面友好、容易上手、功能強大而深受中小企業(yè)的青睞，在中小企業(yè)用戶(hù)占有很大的市場(chǎng)份額。
其他兩個(gè)系列Mentor EN系列和Mentor WG系列與Cadence Allegro一樣，都是目前*優(yōu)異的PCB軟件，像中興、華為這類(lèi)大型公司都會(huì )使用這些優(yōu)異的設計軟件。
其中，Mentor Expedition（WG系列）是拉線(xiàn)*順暢的軟件，被譽(yù)為拉線(xiàn)之  王，它的自動(dòng)布線(xiàn)功能非常強大，布線(xiàn)規則設計非常專(zhuān)業(yè)。
Mentor EN系列是從早期UNIX系統移植到Windows系統，也是*專(zhuān)業(yè)的PCB工具軟件，但其學(xué)習難度較大，自學(xué)的話(huà)會(huì )比較吃力。
PADS系列則相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單易用且上手快，設計靈活，用戶(hù)的自由度也非常高，很適合初學(xué)者及熱衷于自學(xué)的群體。

再來(lái)說(shuō)說(shuō)altium公司的Protel和AD
Protel/AD也有不少高校用戶(hù)，它擁有完整的全方位電位設計系統，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數字電路混合信號仿真、多層印刷電路板設計(包含印刷電 路板自動(dòng)布局布線(xiàn))，可編程邏輯器件設計、圖表生成、電路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server(客戶(hù)/服務(wù)器體系結構，同時(shí)還 兼容一些其它設計軟件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。

*后來(lái)談?wù)凜adence Allegro.
Cadence公司擁有Orcad/SPB/PSD等多個(gè)系列，三者都是Cadence公司基于capture和allegro的PCB設計套件，區別僅在于軟件配置。
Orcad的配置是低端產(chǎn)品，存在價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，但是在Orcad中Allegro 的功能比較弱，只有各項基本功能而沒(méi)有constrain manager，如果需要SI或者constrain manager呢，就需要另外的增加配置了。
PSD和SPB其實(shí)是同一個(gè)東西，PSD是Allegro系統互連設計平臺的早期版本，后來(lái)新出的版本叫做 SPB，因為改進(jìn)了設計理念，所以修改了套件包的名稱(chēng)。

由此大家應該明白了，SPB是Allegro*全功能的版本。
衡量一個(gè)軟件的優(yōu)劣，其中一個(gè)很現實(shí)的標準就是看它的市場(chǎng)占有率，也就是它的普及和流行程度.Cadence Allegro現在幾乎成為高速板設計中實(shí)際上的工業(yè)標準，被很多大型電子通信類(lèi)公司采用，因此掌握Cadence Allegro對求職有實(shí)質(zhì)的幫助；另外其學(xué)習資源也比較豐富，比較適合自學(xué)。
現在Cadence公司的系列產(chǎn)品有：Cadence SPB16.2, Cadence SPB16.0, Cadence SPB 15.7, Cadence SPB15.5, Cadence SPB15.2等。板級電路設計系統。
Cadence Allegro現在幾乎成為高速板設計中實(shí)際上的工業(yè)標準，其學(xué)習資源也比較豐富，比較適合自學(xué)。

曾經(jīng)有人這么評價(jià)Cadence：
“Cadence是高速板設計中實(shí)際上的工業(yè)標準。無(wú)論哪一方面都超牛。Cadence PCB Layout工具優(yōu)良上等，稍微熟悉一點(diǎn)后就不再想用其他工具了，布線(xiàn)超爽。仿真方面也是非常的牛，有自己的仿真工具，信號完整性仿真，電源完整性仿真都能做。在做pcb高速板方面牢牢占據著(zhù)霸主地位。要知道這個(gè)世界上60%的電腦主板40%的手機主板可都是拿Allegro畫(huà)的?！?br>
IC設計軟件
IC設計工具很多，其中按市場(chǎng)所占份額排行為Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。
1）設計輸入工具：像Cadence的composer，viewlogic的viewdraw，硬件描述語(yǔ)言VHDL、Verilog HDL是主要設計語(yǔ)言，許多設計輸入工具都支持HDL。另外像Active—HDL和其它的設計輸入方法，包括原理和狀態(tài)機輸入方法，設計 FPGA/cpld的工具大都可作為IC設計的輸入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的開(kāi)發(fā)工具，Modelsim FPGA等。

2）設計仿真工作：EDA工具的一個(gè)*大好處是可以驗證設計是否正確，幾乎每個(gè)公司的EDA 產(chǎn)品都有仿真工具。
Verilog—XL、NC—verilog用于Verilog仿真，Leapfrog 用于VHDL仿真，Analog Artist用于模擬電路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim門(mén)級電路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS— verilog仿真器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech 出品的VHDL和Verilog雙仿真器：Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSS(VHDL仿真器)?，F在的趨勢是各大EDA公司都逐漸用HDL仿真器作為電路驗證的工具。

3）綜合工具：綜合工具可以把HDL變成門(mén)級網(wǎng)表。這方面Synopsys工具占有較大的優(yōu)勢，它的Design Compile是綜合的工業(yè)標準，它還有另外一個(gè)產(chǎn)品叫Behavior Compiler，可以提供更上等的綜合。此外，美國還出了一家軟件叫Ambit，比Synopsys的軟件更有效，可以綜合50萬(wàn)門(mén)的電路，速度 更快。不過(guò)Ambit已被Cadence公司收購，為此Cadence放棄了它原來(lái)的綜合軟件Synergy。
隨著(zhù)FPGA設計的規模越來(lái)越大，各EDA 公司又陸續開(kāi)發(fā)了用于FPGA設計的綜合軟件，比較有名的有：Synopsys的FPGA Express，Cadence的Synplity，Mentor的Leonardo，這三家的FPGA綜合軟件占了市場(chǎng)的絕大部分。

4）布局和布線(xiàn)：在 IC設計的布局布線(xiàn)工具中，Cadence軟件是比較強的，它有很多產(chǎn)品，用于標準單元、門(mén)陣列已可實(shí)現交互布線(xiàn)。*有名的是Cadence spectra，它原來(lái)是用于PCB布線(xiàn)的，后來(lái)Cadence把它用來(lái)作IC的布線(xiàn)。
其主要工具有：Cell3，Silicon Ensemble—標準單元布線(xiàn)器;Gate Ensemble—門(mén)陣列布線(xiàn)器;Design Planner—布局工具。其它各EDA軟件開(kāi)發(fā)公司也提供各自的布局布線(xiàn)工具。

5）物理驗證工具：物理驗證工具包括版圖設計工具、版圖驗證工具、版圖提取工具等等。這方面Cadence也是很強的，其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。

6）模擬電路仿真器：前面講的仿真器主要是針對數字電路的，對于模擬電路的仿真工具，普遍使用SPICE，這是唯壹的選擇。只不過(guò)是選擇不同公司的 SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE現在被Avanti公司收購了。在眾多的SPICE中，*好*準的當數HSPICE，作為IC設計，它的模型* 多，仿真的精度也*高。