工程師離不開的那些電路設(shè)計(jì)工具（一）

EDA技術(shù)是在電子CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)。利用EDA工具，可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過(guò)程在計(jì)算機(jī)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(guó)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(yīng)用場(chǎng)合，大致可分為電路設(shè) 計(jì)與仿真工具、PCB設(shè)計(jì)軟件、IC設(shè)計(jì)軟件、PLD設(shè)計(jì)工具及其它EDA軟件。

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電子電路設(shè)計(jì)與仿真工具

電子電路設(shè)計(jì)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(guó)加州大學(xué)推出的電路分析仿真軟件，現(xiàn)在用得較多的是PSPICE6.2，在同類產(chǎn)品中是功能*為強(qiáng)大的模擬和數(shù)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(lì)建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數(shù)據(jù)輸出、并在同一窗口內(nèi)同時(shí)顯示模擬與數(shù)字的仿真結(jié)果。無(wú) 論對(duì)哪種器件哪些電路進(jìn)行仿真，都可以得到精   確的仿真結(jié)果，并可以自行建立元器件及元器件庫(kù)。

2）EWB軟件：20世紀(jì)90年代初推出 的電路仿真軟件。相對(duì)于其它EDA軟件，它是較小巧的軟件(只有16M)。但它對(duì)模數(shù)電路的混合仿真功能卻十分強(qiáng)大，幾乎100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié) 果，并且它在桌面上提供了萬(wàn)用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號(hào)發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它的界面直觀，易學(xué) 易用。它的很多功能模仿了SPICE的設(shè)計(jì)，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(yīng)用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數(shù)集用來(lái)對(duì)圖像信號(hào)處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等特殊應(yīng)用進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。它具有數(shù)據(jù)采集、報(bào)告生成和MATLAB語(yǔ)言編程產(chǎn)生獨(dú)立C/C++代碼等功能。

PCB設(shè)計(jì)軟件
PCB設(shè)計(jì)軟件種類很多，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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(qiáng)大而深受中小企業(yè)的青睞，在中小企業(yè)用戶占有很大的市場(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、華為這類大型公司都會(huì)使用這些優(yōu)異的設(shè)計(jì)軟件。
其中，Mentor Expedition（WG系列）是拉線*順暢的軟件，被譽(yù)為拉線之  王，它的自動(dòng)布線功能非常強(qiáng)大，布線規(guī)則設(shè)計(jì)非常專業(yè)。
Mentor EN系列是從早期UNIX系統(tǒng)移植到Windows系統(tǒng)，也是*專業(yè)的PCB工具軟件，但其學(xué)習(xí)難度較大，自學(xué)的話會(huì)比較吃力。
PADS系列則相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單易用且上手快，設(shè)計(jì)靈活，用戶的自由度也非常高，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，它擁有完整的全方位電位設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印刷電路板設(shè)計(jì)(包含印刷電 路板自動(dòng)布局布線)，可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、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/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還 兼容一些其它設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)套件，區(qū)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(xiàng)基本功能而沒有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(tǒng)互連設(shè)計(jì)平臺(tái)的早期版本，后來(lái)新出的版本叫做 SPB，因?yàn)楦倪M(jìn)了設(shè)計(jì)理念，所以修改了套件包的名稱。

由此大家應(yīng)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(xiàn)實(shí)的標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)在幾乎成為高速板設(shè)計(jì)中實(shí)際上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，被很多大型電子通信類公司采用，因此掌握Cadence Allegro對(duì)求職有實(shí)質(zhì)的幫助；另外其學(xué)習(xí)資源也比較豐富，比較適合自學(xué)。
現(xiàn)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(jí)電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
Cadence Allegro現(xiàn)在幾乎成為高速板設(shè)計(jì)中實(shí)際上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其學(xué)習(xí)資源也比較豐富，比較適合自學(xué)。

曾經(jīng)有人這么評(píng)價(jià)Cadence：
“Cadence是高速板設(shè)計(jì)中實(shí)際上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。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，布線超爽。仿真方面也是非常的牛，有自己的仿真工具，信號(hào)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(jù)著霸主地位。要知道這個(gè)世界上60%的電腦主板40%的手機(jī)主板可都是拿Allegro畫的?！?br>
IC設(shè)計(jì)軟件
IC設(shè)計(jì)工具很多，其中按市場(chǎng)所占份額排行為Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。
1）設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)語(yǔ)言，許多設(shè)計(jì)輸入工具都支持HDL。另外像Active—HDL和其它的設(shè)計(jì)輸入方法，包括原理和狀態(tài)機(jī)輸入方法，設(shè)計(jì) FPGA/cpld的工具大都可作為IC設(shè)計(jì)的輸入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的開發(fā)工具，Modelsim FPGA等。

2）設(shè)計(jì)仿真工作：EDA工具的一個(gè)*大好處是可以驗(yàn)證設(shè)計(jì)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門級(jí)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(xiàn)在的趨勢(shì)是各大EDA公司都逐漸用HDL仿真器作為電路驗(yàn)證的工具。

3）綜合工具：綜合工具可以把HDL變成門級(jí)網(wǎng)表。這方面Synopsys工具占有較大的優(yōu)勢(shì)，它的Design Compile是綜合的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(guó)還出了一家軟件叫Ambit，比Synopsys的軟件更有效，可以綜合50萬(wàn)門的電路，速度 更快。不過(guò)Ambit已被Cadence公司收購(gòu)，為此Cadence放棄了它原來(lái)的綜合軟件Synergy。
隨著FPGA設(shè)計(jì)的規(guī)模越來(lái)越大，各EDA 公司又陸續(xù)開發(fā)了用于FPGA設(shè)計(jì)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：在 IC設(shè)計(jì)的布局布線工具中，Cadence軟件是比較強(qiáng)的，它有很多產(chǎn)品，用于標(biāo)準(zhǔn)單元、門陣列已可實(shí)現(xiàn)交互布線。*有名的是Cadence spectra，它原來(lái)是用于PCB布線的，后來(lái)Cadence把它用來(lái)作IC的布線。
其主要工具有：Cell3，Silicon Ensemble—標(biāo)準(zhǔn)單元布線器;Gate Ensemble—門陣列布線器;Design Planner—布局工具。其它各EDA軟件開發(fā)公司也提供各自的布局布線工具。

5）物理驗(yàn)證工具：物理驗(yàn)證工具包括版圖設(shè)計(jì)工具、版圖驗(yàn)證工具、版圖提取工具等等。這方面Cadence也是很強(qiáng)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(duì)數(shù)字電路的，對(duì)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(xiàn)在被Avanti公司收購(gòu)了。在眾多的SPICE中，*好*準(zhǔn)的當(dāng)數(shù)HSPICE，作為IC設(shè)計(jì)，它的模型* 多，仿真的精度也*高。