工程师离不开的那些电路设计工具

　　EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的成果，进行电子产品的自动设计。利用EDA工具，可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。

　　EDA常用软件

　　EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、ViewLogic、 Mentor、Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。按主要功能或主要应用场合，可分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件。

　　电子电路设计与仿真工具

　　电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE;EWB;Matlab;SystemView;MMICAD等。下面简单介绍前三个软件。

　　(1)SPICE：由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，现在用得较多的是PSPICE6.2，在同类产品中是功能为强大的模拟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，都可以得到的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。

　　(2)EWB软件：20世纪90年代初推出的电路仿真软件。相对于其它EDA软件，它是较小巧的软件(只有16M)。但它对模数电路的混合仿真功能却十分强大，几乎100%地仿真出真实电路的结果，并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、逻辑转换器和电压表、电流表等仪器仪表。它的界面直观，易学易用。它的很多功能模仿了SPICE的设计，但分析功能比PSPICE稍少一些。

　　(3)文字MATLAB产品族

　　它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块，包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、生成和MATLAB语言编程产生独立C/C++代码等功能。

　　PCB设计软件

　　PCB(Printed—Circuit Board)设计软件种类很多，如Protel;OrCAD;Viewlogic;PowerPCB; Cadence PSD;MentorGraphices的Expedition PCB;Zuken CadStart;Winboard/Windraft/Ivex-SPICE;PCB Studio; TANGO等等。其中Protel是个完整的全方位电路设计系统，包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计(包含印刷电路板自动布局布线)，可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server(客户/服务器体系结构，同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。

　　IC设计软件

　　IC设计工具很多，其中按市场所占份额排行为Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。

　　(1)设计输入工具：像Cadence的composer，viewlogic的viewdraw，硬件描述语言VHDL、Verilog HDL是主要设计语言，许多设计输入工具都支持HDL。另外像Active—HDL和其它的设计输入方法，包括原理和状态机输入方法，设计 FPGA/CPLD的工具大都可作为IC设计的输入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的开发工具，Modelsim FPGA等。

　　(2)设计仿真工作：EDA工具的一个好处是可以验证设计是否正确，几乎每个公司的EDA 产品都有仿真工具。Verilog—XL、NC—verilog用于Verilog仿真，Leapfrog 用于VHDL仿真，Analog Artist用于模拟电路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim门级电路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS— verilog仿真器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech 出品的VHDL和Verilog双仿真器：Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSS(VHDL仿真器)。现在的趋势是各大EDA公司都逐渐用HDL仿真器作为电路验证的工具。

　　(3)综合工具

　　综合工具可以把HDL变成门级网表。这方面Synopsys工具占有较大的优势，它的Design Compile是作综合的工业标准，它还有另外一个产品叫Behavior Compiler，可以提供更的综合。另外近美国又出了一家软件叫Ambit，说是比Synopsys的软件更有效，可以综合50万门的电路，速度更快。今年初Ambit被Cadence公司收购，为此Cadence放弃了它原来的综合软件Synergy。随着FPGA设计的规模越来越大，各EDA 公司又开发了用于FPGA设计的综合软件，比较有名的有：Synopsys的FPGA Express，Cadence的Synplity，Mentor的Leonardo，这三家的FPGA综合软件占了市场的绝大部分。

　　(4)布局和布线

　　在IC设计的布局布线工具中，Cadence软件是比较强的，它有很多产品，用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。有名的是Cadence spectra，它原来是用于PCB布线的，后来Cadence把它用来作IC的布线。其主要工具有：Cell3，Silicon Ensemble—标准单元布线器;Gate Ensemble—门阵列布线器;Design Planner—布局工具。其它各EDA软件开发公司也提供各自的布局布线工具。

　　(5)物理验证工具

　　物理验证工具包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等。这方面Cadence也是很强的，其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。

　　(6)模拟电路仿真器

　　前面讲的仿真器主要是针对数字电路的，对于模拟电路的仿真工具，普遍使用SPICE，这是的选择。只不过是选择不同公司的 SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE现在被Avanti公司收购了。在众多的SPICE中，准的当数HSPICE，作为IC设计，它的模型多，仿真的也。

　　PLD设计工具

　　PLD(Programmable Logic Device)是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。目前主要有两大类型：CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它们的基本设计方法是借助于EDA软件，用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，用编程器或电缆，由目标器件实现。生产PLD的厂家很多，但有代表性的PLD厂家为ALTERA、Xilinx和Lattice公司。

　　PLD的开发工具一般由器件生产厂家提供，但随着器件规模的不断增加，软件的复杂性也随之提高，目前由专门的软件公司与器件生产厂家合作，推出功能强大的设计软件。

　　PLD(可编程逻辑器件)是一种可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型电路，只要有数字电路基础，会使用计算机，就可以进行PLD的开发。PLD的在线编程能力和强大的开发软件，使可以在几天，甚至几分钟内就可完成以往几周才能完成的工作，并可将数百万门的复杂设计集成在一颗芯片内。PLD技术在发达国家已成为电子必备的技术。

　　PLD生产及开发工具：

　　(1)ALTERA 20世纪90年代以后发展很快。主要产品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其开发工具—MAX+PLUS II是较成功的PLD开发平台，又推出了Quartus II开发软件。Altera公司提供较多形式的设计输入手段，绑定第三方VHDL综合工具，如：综合软件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真软件ModelSim。

　　(2)ILINX FPGA的发明者。产品种类较全，主要有;XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列，其的 Vertex—II Pro器件已达到800万门。开发软件为Foundation和ISE。通常来说，在欧洲用Xilinx的人多，在***和亚太地区用ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。PLD/FPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD 技术的发展方向。

　　(3)Lattice—Vantis Lattice是ISP(In—System Programmability)技术的发明者，ISP技术极大地促进了PLD产品的发展，与ALTERA和XILINX相比，其开发工具比Altera 和Xilinx略逊一筹。中小规模PLD比较有特色，大规模PLD的竞争力还不够强(Lattice没有基于查找表技术的大规模FPGA)，1999年推出可编程模拟器件，1999年收购Vantis(原AMD子公司)，成为第三大可编程逻辑器件供应商。2001年12月收购Agere公司(原 Lucent微电子部)的FPGA部门。主要产品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5。

　　(4)ACTEL 反熔丝(性烧写)PLD的领导得，由于反熔丝PLD抗辐射、耐高低温、功耗低、速度快，所以在军品和宇航级上有较大优势。ALTERA和XILINX则一般不涉足军品和宇航级市场。

　　(5)QuicklogicPLD/FPGA公司，以性反熔丝工艺为主，在中国地区销售量不大。

　　(6)Lucent 主要特点是有不少用于通讯领域的专用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要业务，在中国地区使用的人很少。

　　(7)ATMEL 中小规模PLD做得不错。ATMEL也做了一些与Altera和Xilinx兼容的片子，但在品质上与原厂家还是有一些差距，在高可*性产品中使用较少，多用在低端产品上。

　　(8)Clear Logic 生产与一些PLD/FPGA大公司兼容的芯片，这种芯片可将用户的设计性固化，不可编程，批量生产时的成本较低。

　　(9)WSI 生产PSD(单片机可编程外围芯片)产品。这是一种特殊的PLD，如的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP(在线编程)，集成度高，主要用于配合单片机工作。

　　其它EDA软件

　　(1)VHDL语言超高速集成电路硬件描述语言(VHSIC Hardware DeseriptionLanguagt，简称VHDL)，是IEEE的一项标准设计语言。它源于美国国防部提出的超高速集成电路(Very High Speed Integrated Circuit，简称VHSIC)计划，是ASIC设计和PLD设计的一种主要输入工具。

　　(2)Veriolg HDL 是Verilog公司推出的硬件描述语言，在ASIC设计方面与VHDL语言平分秋色。

　　(3)其它EDA软件如专门用于微波电路设计和电力载波工具、PCB制作和工艺流程控制等领域的工具，在此就不作介绍了。

　　saber软件简介，我主要应用于开关电源的仿真。

　　Saber是混合信号、混合技术设计与验证工具，在电力电子、数模混合仿真、汽车电子及机电一体化领域得到广泛应用。Saber软件在技术、理论及新产品开发方面保持明显优势，其大量的器件模型、先进的仿真技术和的建模工具为客户提供了全面的系统解决方案，在并在技术方面不断地完善创新。

　　Saber的建模工具运用广泛，有可用于电源、机电、磁、热、负载等各种建模工具。Saber也有独特的设计与验证方法：“自顶向下”(Top-Down Design)设计与“自下而上”(Bottom-Up)仿真验证方法。在作了建模方法演示、混合技术设计方法演示、线缆设计(从电气设计到线缆生产)流程演示后，Johnson演示了单故障模式仿真调试;关键参数与非关键参数的多故障模式仿真调试，显示了Saber仿真器Testify的强大功能。

　　Saber的典型是航空器领域的系统设计，其整个设计过程包含了机械技术、电子技术、液压技术、燃油系统、娱乐系统、雷达无线技术等复杂的混合技术设计与仿真。从航空器、轮船、汽车到消费电子、电源设计都可以通过Saber来完成。

　　在开关电源设计中，如果有变压器，saber仿真是的，变压器模型比较全。saber仿真现在主要问题就是没有教材。不方便学习。