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1、电子设计自动化电子设计自动化(EDA)教学目的教学目的v熟悉并掌握当今电子设计系统中常用的一些软件。v为从事相关的科学技术工作打好基础。v本课程的教学目的及意义v电子工作台EWB的使用vProtel99SE软件的使用v硬件描述语言（VHDL)及其设计平台教学内容教学内容课时分配课时分配序号内 容学时1介绍目前电子技术发展动态及常用软件名称、主要使用场合。EWB软件的启动、文件创建、基本界面、库的使用、基本操作方法。32介绍EWB软件的电路分析方法。33介绍Protel99的界面、基本命令、库的加载、编辑、新元件的创建、原理图绘制入门。34介绍Protel99层次化电路图的设计、电器规则检查及生
2、成网络表。35介绍Protel99印制线路板的设计流程、单面PCB板的设计。36介绍Protel99创建新的元器件及双面PCB板的设计。37介绍硬件描述语言VHDL语言的结构和要素、VHDL的基本语句。38介绍MAXplus+II的基本界面，原理图设计方法、时序仿真。39介绍采用VHDL设计们电路及组合逻辑电路以及时序逻辑电路。310介绍采用VHDL兆功能块LPM的使用及状态机的描述等。3教学时数合计30电子技术计算机技术电子技术发展动态电子技术发展动态电子产品和电子产品和 计计算机紧密相联算机紧密相联电子产品智能化日益完善电子产品智能化日益完善电路的集成度越来越高电路的集成度越来越高电子产品
3、的更新周期越来越短电子产品的更新周期越来越短EDA技术技术CAD技术技术自动化程度更高；自动化程度更高；功能更完善；功能更完善；运行速度更快；运行速度更快；操作界面友好；操作界面友好；有良好的数据开放性和互换性；有良好的数据开放性和互换性；v研究对象：研究对象：数字集成电路以及它所构成的数 字系统的自动设计理论和设计方法。v应用领域：应用领域：信息系统、通信系统、计算机系统、机械电子、自动化等各个行业的设计领域。EDA技术技术 电子设计自动化（电子设计自动化（EDA）技术，）技术，使得电子线路的设计人员能在计算机使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、上完成电路的功能设
4、计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。的自动设计。目前常用的EDA软件v电子工作台（EWB）v印制电路板设计软件Protel99v电路硬件描述语言VHDL 及设计平台MAXplus+II电子工作台电子工作台EWB 电子工作平台Electronics Workbench(EWB)(现称为MultiSim)软件是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。电子工作台电子工作台EWB特点：v采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制
5、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。v软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。vEWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。v作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。vEWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。电子工作台电子工作台EWB在教学中的作用：在教学中的作用：v用EWB进行仿真模拟实验，实验过程非常接近实际操作的效果。各元器件选择范围广，参数修改方便，不会象实际操作那样多次地把元件焊下而损
6、坏器件和印刷电路板。使电路调试变得快捷方便。对模拟电子技术课程中的绝大部分电路都能应用，不仅能用于对单个电路特性和原理进行验证，也能就用于多级的组合电路。软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。电子工作台电子工作台EWB在教学中的作用：在教学中的作用：v 软件不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件,还提供了各种丰富的调试测量工具：各种电压表、电流表、示波器、指示器、分析仪等。是一个全开放性的仿真实验和课件制作平台,为教学提供了一个实验器具完备的综合性电子技术实验室。可以在任意组合的实验环境中，搭建实验。可用常规的调试方法如测量各点电压、电流，波形等来调试和测
7、量电路。对于较大规模的电路，可分级接线和调试。通过元件复制或单级电路的复制来完成整个电路的组装。因此也适用于较大型的设计性实验。电子工作台电子工作台EWB在教学中的作用：在教学中的作用：v EWB（电子学工作平台）为教学提供了一个很好的实用工具，使教师能够在教学过程中随时提供实验、演示和电路分析。教师可以在多媒体教室中深入浅出地分析各种电路的特性，讲解各种参数改变对电路的影响。学生可结合学习内容，进行接近于实际电路的调试分析，有利于对加深对理论理解。特别是一些实验条件不足的学校，通过这样的计算机模拟仿真实验，把电子技术的理论教学和实验教学有机地结合了起来。为电子电路实际制作打下一个良好的基础。
8、电子工作台电子工作台EWB在教学中的作用：在教学中的作用：v为开放及远程教育提供了一个很好的学习课件。学生可在网 上进行电子技术的仿真实验甚至可进行大型的专题作业和课程设计，应用这样的仿真实验课件进行网上电子技术理论学习、仿真实验、网上习题、和网上答疑。直接双击WEWB32.EXE快捷方法图标，即可进入EWB5.0用户工作界面。EWB启动方法启动方法EWB软件界面软件界面EWB主窗口主窗口EWB软件界面元件库栏软件界面元件库栏EWB软件界面元件库栏软件界面元件库栏信号源库EWB软件界面元件库栏软件界面元件库栏基本器件库EWB软件界面元件库栏软件界面元件库栏二极管库EWB软件界面元件库栏软件界面
9、元件库栏模拟集成电路库EWB软件界面元件库栏软件界面元件库栏指示器件库EWB软件界面元件库栏软件界面元件库栏仪器库EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 创建电路创建电路1、元器件的操作、元器件的操作元件选用元件选用：打开元件库栏，移动鼠标到需要的元件图形上，按下左键，将元件符号 拖拽到工作区。元件的移动元件的移动：按住鼠标左键拖拽。元件的旋转、反转、复制和删除元件的旋转、反转、复制和删除：用鼠标单击元件符号选定，用相应的菜单、工具栏，或单击右键激活弹出菜单，选定需要的动作。元器件参数设置元器件参数设置：选定该元件，从右键弹出菜单中选Component Properties可以设定元器件的标签
10、（Label）、编号（Reference ID）、数值（Value）和模型参数（Model）、故障（Fault）等特性。说明：说明：元器件各种特性参数的设置可通过双击元器件弹出的对话框进行；元器件各种特性参数的设置可通过双击元器件弹出的对话框进行；编号（编号（Reference ID）通常由系统自动分配，必要时可以修改，但必须保证编号的唯一性；）通常由系统自动分配，必要时可以修改，但必须保证编号的唯一性；故障（故障（Fault）选项可）选项可供人为设置元器件的隐含故障，包括开路（供人为设置元器件的隐含故障，包括开路（Open）、短路（）、短路（Short）、漏电（）、漏电（Leakage）、无
11、故障）、无故障（None）等设置。）等设置。EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 创建电路创建电路2、导线的操作、导线的操作（主要包括：导线的连接、弯曲导线的调整、导线颜色的改变及连接点的使用。）连接连接：鼠标指向一元件的端点，出现小圆点后，按下左键并拖拽导线到另一个元件的端点，出现小圆点后松开鼠标左键。删除和改动删除和改动：选定该导线，单击鼠标右键，在弹出菜单中选delete。或者用鼠标将导线的端点拖拽离开它与元件的连接点。说明：说明：连接点是一个小圆点，存放在无源元件库中，一个连接点最多可以连接来自四连接点是一个小圆点，存放在无源元件库中，一个连接点最多可以连接来自四个方向的导线，而且连
12、接点可以赋予标识；个方向的导线，而且连接点可以赋予标识；向电路插入元器件，可直接将元器件拖向电路插入元器件，可直接将元器件拖曳放置在导线上，然后释放即可插入电路中。曳放置在导线上，然后释放即可插入电路中。EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 创建电路创建电路2、电路图选项的设置、电路图选项的设置 Circuit/Schematic Option对话框（在菜单栏Circuit中）可设置标识、编号、数值、模型参数、节点号等的显示方式及有关栅格（Grid）、显示字体（Fonts）的设置，该设置对整个电路图的显示方式有效。其中节点号是在连接电路时，EWB自动为每个连接点分配的。EWB软件基本操作方法
13、软件基本操作方法 使用仪器使用仪器1、电压表和电流表、电压表和电流表 从指示器件库中，选定电压表或电流表，用鼠标拖拽到电路工从指示器件库中，选定电压表或电流表，用鼠标拖拽到电路工作区中，通过旋转操作可以改变其引出线的方向。双击电压表或电作区中，通过旋转操作可以改变其引出线的方向。双击电压表或电流表可以在弹出对话框中设置工作参数。流表可以在弹出对话框中设置工作参数。电压表和电流表可以多次选用。电压表和电流表可以多次选用。EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 使用仪器使用仪器2、数字多用表、数字多用表数字多用表的量程可以自动调整。数字多用表的量程可以自动调整。电压、电流档的电压、电流档的内阻，电
14、阻档的电流内阻，电阻档的电流和分贝档的标准电压和分贝档的标准电压值都可以任意设置。值都可以任意设置。从打开的面板上选从打开的面板上选Setting 按钮可以设按钮可以设置其参数。置其参数。EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 使用仪器使用仪器3、示波器、示波器 示波器为双踪模拟式示波器示波器为双踪模拟式示波器Expand-面板扩展按钮；面板扩展按钮；Time base-时基控制；时基控制；Trigger-触发控制；包括：触发控制；包括：Edge：上（下）跳沿触发上（下）跳沿触发 Level：触发电平：触发电平 触发信号选择按钮：触发信号选择按钮：Auto（自动触发按钮）；（自动触发按钮）；A
15、、B（A、B通道触发按钮）；通道触发按钮）；Ext（外触发按钮）（外触发按钮）X（Y）position-X（Y）轴偏）轴偏置；置；Y/T、B/A、A/B-显示方式显示方式选择按钮（幅度选择按钮（幅度/时间、时间、B通通道道/A通道、通道、A通道通道/B通道）；通道）；AC、0、DC-Y轴输入方式轴输入方式按钮（按钮（AC、0、DC）。）。EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 使用仪器使用仪器4、信号发生器、信号发生器 信号发生器可以产生正弦、三角波和方波形。可调节方波和三角信号发生器可以产生正弦、三角波和方波形。可调节方波和三角波的占空比。波的占空比。EWB软件基本操作方法软件基本操作方法
16、使用仪器使用仪器4、波特图仪、波特图仪 波特图仪类似于实验室的扫频仪，可以用来测量和显示电路的幅波特图仪类似于实验室的扫频仪，可以用来测量和显示电路的幅度频率特性和相位频率特性。度频率特性和相位频率特性。波特图仪有IN和OUT两对端口，分别接电路的输入端和输出端。每对端口从左到右分别为+V端和-V端，其中IN端口的+V端和-V端分别接电路输入端的正端和负端，OUT端口的+V端和-V端分别接电路输出端的正端和负端。此外在使用波特图仪时，必须在电路的输入端接入AC（交流）信号源，但对其信号频率的设定并无特殊要求，频率测量的范围由波特图仪的参数设置决定。Magnitude（Phase）-幅频（相频）
17、特性选择按钮；Vertical（Horizontal）Log/Lin-垂直（水平）坐标类型选择按钮（对数/线性）；F（I）-坐标终点（起点）EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 常用元件常用元件1、信号源、信号源 元件名称元件名称参数参数缺省设置值缺省设置值设置范围设置范围电池(直流电压源)电压V12VuVkV直流电流源电流I1AuAkA交流电压源电压频率相位120V60Hz0uVkVHzMHzDeg交流电流源电流I频率相位1A1HZ0uAkAHzMHzDeg电压控制电压源电压增益E1V/VmV/VkV/V电压控制电流源互导G1SmSMS电流控制电压源互阻H1WmWMW电流控制电流源电流增益
18、F1A/AmA/AkA/AEWB软件基本操作方法软件基本操作方法 常用元件常用元件2、基本元件、基本元件 元件名元件名称称参数参数缺省设缺省设置值置值设置范围设置范围电阻电阻值R1kWWMW电容电容值CuFpFF电感电感值L1mHuHH线性变压器匝数比(初级/次级)N漏感LE激磁电感LM初级绕阻电阻RP次级绕阻电阻RS20.001H5H00开关键SpaceAZ,0-9,Enter,Space延迟开关导通时间Ton断开时间Toff0.5S0SpSSpSSEWB软件基本操作方法软件基本操作方法 元件库和元器件的创建与删除元件库和元器件的创建与删除 对于一些没有包括在元器件库内的元器件，可以采用自己
19、设定的对于一些没有包括在元器件库内的元器件，可以采用自己设定的方法，自建元器件库和相应元器件。方法，自建元器件库和相应元器件。自自 建建 元元 件件 库库将多个基本元器件组合在一起，作为将多个基本元器件组合在一起，作为一个一个模块模块使用使用 以库中的基本元器件为模板，对它内以库中的基本元器件为模板，对它内部参数作适当改动来得到部参数作适当改动来得到 可采用子电路生可采用子电路生成的方法来实现成的方法来实现 在原有器件基础在原有器件基础上做改动，有局上做改动，有局限性限性 EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 子电路的生成与使用子电路的生成与使用 为了使电路连接简洁，可以将一部分常用电路定义
20、为子电路。为了使电路连接简洁，可以将一部分常用电路定义为子电路。生成子电路的生成子电路的方法方法：选中要定义为子电路的所有器件；选中要定义为子电路的所有器件；单击工具栏上的生成子电路的按钮或选择单击工具栏上的生成子电路的按钮或选择Circuit/Create Subcircuit命令命令;在所弹出的对话框中填入子电路名称并根据需要单击其中的某个命令按钮在所弹出的对话框中填入子电路名称并根据需要单击其中的某个命令按钮;子电路的定义完成。所定义的子电路将存入自定义器件库中。子电路的定义完成。所定义的子电路将存入自定义器件库中。一般情况下，生成的子电路仅在本电路中有效。要应用到其它电路中，一般情况下
21、，生成的子电路仅在本电路中有效。要应用到其它电路中，可使用剪贴板进行拷贝与粘贴操作，也可将其粘贴到（或直接编辑在）可使用剪贴板进行拷贝与粘贴操作，也可将其粘贴到（或直接编辑在）Default.ewb文件的自定义器件库中。以后每次启动文件的自定义器件库中。以后每次启动EWB，自定义器件库，自定义器件库中均自动包含该子电路供随时调用。中均自动包含该子电路供随时调用。EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 帮助功能的使用帮助功能的使用 EWB提供了丰富的帮助功能，选择提供了丰富的帮助功能，选择Help/Help Index命令可调用和命令可调用和查阅有关的帮助内容。查阅有关的帮助内容。对于某一元器件
22、或仪器，对于某一元器件或仪器，“选中选中”该对象，然后按该对象，然后按F1键或单击工键或单击工具栏的帮助按钮，即可弹出与该对象相关的内容。具栏的帮助按钮，即可弹出与该对象相关的内容。建议充分利用帮助内容。建议充分利用帮助内容。EWB软件基本操作方法软件基本操作方法 基本分析方法基本分析方法直流工作点的分析直流工作点的分析交流频率分析交流频率分析瞬态分析瞬态分析傅立叶分析傅立叶分析直流工作点的分析是对电路进行进一步分析的基础。在分析直流工作点的分析是对电路进行进一步分析的基础。在分析直流工作点之前，要选定直流工作点之前，要选定Circuit/Schematic Option中中Show node
23、s（显示节点）项，以把电路的节点号显示在电（显示节点）项，以把电路的节点号显示在电路图上。路图上。交流频率分析即分析电路的频率特性。需先选定被分析的电路交流频率分析即分析电路的频率特性。需先选定被分析的电路节点，在分析时，电路的直流源将自动置零，交流信号源、电节点，在分析时，电路的直流源将自动置零，交流信号源、电容、电感等均处于交流模式，输入信号也设定为正弦波形式。容、电感等均处于交流模式，输入信号也设定为正弦波形式。瞬态分析即观察所选定的节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形。瞬态分析即观察所选定的节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形。在进行瞬态分析时，直流电源保持常数，交流信号源随着时间
24、而改变，在进行瞬态分析时，直流电源保持常数，交流信号源随着时间而改变，电容和电感都是能量储存模式元件。在对选定的节点作瞬态分析时，一电容和电感都是能量储存模式元件。在对选定的节点作瞬态分析时，一般可先对该节点作直流工作点的分析，这样直流工作点的结果就可作为般可先对该节点作直流工作点的分析，这样直流工作点的结果就可作为瞬态分析的初始条件。瞬态分析的初始条件。傅里叶分析用于分析一个时域信号的直流分量、基频分量和谐波傅里叶分析用于分析一个时域信号的直流分量、基频分量和谐波分量。一般将电路中交流激励源的频率设定为基频，若在电路中分量。一般将电路中交流激励源的频率设定为基频，若在电路中有几个交流源时，可
25、以将基频设定在这些频率的最小公因数上。有几个交流源时，可以将基频设定在这些频率的最小公因数上。RC 高通电路和高通电路和RC低通电路的分析低通电路的分析+_+_CR RC 高通电路高通电路+_+_CRRC 低通电路低通电路例：例：RC 高通电路高通电路+_+_CR RC 高通电路高通电路令：令：则有：则有：对数幅频特性：对数幅频特性：实际幅频特性曲线：实际幅频特性曲线：幅频特性幅频特性当当 f fL(高频高频)，当当 f IBQ，则则需需要要 Rb1、Rb2 小小一一些些，但但这这会会使使电电阻阻消消耗耗功功率率增增大大，且且电电路路的的输输入入电电阻阻降降低低。实实际际选选用用 Rb1、Rb2 值值，取取 IR=(5 10)IBQ，UBQ=(5 10)UBEQ。二、静态与动态分析二、静态与动态分析静态分析静态分析C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuiuEuB由于由于 IR IBQ，可得可得(估算估算)静态基极电流静态基极电流动态分析动态分析C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1ReiBiCiEiRuirbe ebcRcRL+Rb2Rb1RcRb2+VCCRL+uiuoRb1Re