模擬電路仿真軟件的研究

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1、1引言1.1本課題研究的目的和意義隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法已經(jīng)進(jìn)入電子設(shè)計(jì)的領(lǐng)域并廣泛應(yīng)用。模擬電路中的電路分析、數(shù)字電路中的邏輯模擬、電路板印制和集成電路圖設(shè)計(jì)都采用計(jì)算機(jī)輔助工具來加快設(shè)計(jì)效率，提高設(shè)計(jì)成功率。而大規(guī)模集成電路的發(fā)展，使得原始設(shè)計(jì)方法無論從效率還是精度上都無法適應(yīng)當(dāng)前電子工業(yè)的要求，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真已經(jīng)勢在必行。同時(shí)，微機(jī)以及適合于微機(jī)系統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件的發(fā)展使得計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)逐漸成為提高電子線路設(shè)計(jì)的速度和質(zhì)量的不可缺少的重要工具，逐漸開發(fā)出適合各個(gè)領(lǐng)域系統(tǒng)的軟件。電路的

2、仿真技術(shù)也越來越受到人們的重視。仿真技術(shù)逐步成為電子工程領(lǐng)域進(jìn)行電路分析與輔助設(shè)計(jì)的重要工具。應(yīng)用電路仿真軟件快速分析電路的性能參數(shù)，有利于設(shè)計(jì)方案的確定和設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇，從而提高設(shè)計(jì)效率?？朔鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)研發(fā)周期長的缺點(diǎn)，使設(shè)計(jì)者可以更直接地將精力集中在設(shè)計(jì)層面上，縮短了整體設(shè)計(jì)周期。真因如此在仿真系統(tǒng)方面，軟件種類繁多，應(yīng)用甚廣。應(yīng)用在模擬電路仿真方面的主要有EWB,SPICE，PROTEL,MATLAB等。它們實(shí)現(xiàn)了功能從簡單到復(fù)雜，操作由繁雜到智能，界面也變得越來越形象化[18]。研究電路仿真軟件是為了設(shè)計(jì)電路及其系統(tǒng)的快速性和

3、精確性引入的。使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)能簡單、方便、有效地對電路精確設(shè)計(jì)測試。仿真軟件的應(yīng)用將大大有助于設(shè)計(jì)人員和教學(xué)的效率，已經(jīng)成為科研和教學(xué)上必不可少的工具。1.2國內(nèi)外文獻(xiàn)綜述和發(fā)展前景模擬電路仿真軟件研究是關(guān)于模擬電路仿真軟件理論、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等幾個(gè)方面的研究，它在理論上的研究推動(dòng)了軟件的應(yīng)用。同時(shí)仿真軟件的應(yīng)用也推動(dòng)了仿真軟件的理論研究。而仿真軟件的實(shí)現(xiàn)則是理論與應(yīng)用之間的橋梁。第29頁共29頁在電子技術(shù)的的發(fā)展歷程中，按計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)介入的深度和廣度，出現(xiàn)了三種設(shè)計(jì)方案，或者說三個(gè)階段：第一種方法是所謂傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，涉及的電子

4、系統(tǒng)一般較為簡單，工作量不大，從方案的提出、驗(yàn)證、修改到完全定性都采用人工手段完成；第二種方法是所謂的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）方法，就是由計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)處理、模擬評價(jià)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證等部分工作，它是在電子產(chǎn)品由簡單到復(fù)雜、電子設(shè)計(jì)工作量由小到大發(fā)展過程中產(chǎn)生的；的三種方法是所謂的EDA方法，它是在電子產(chǎn)品向更復(fù)雜、更高級、向數(shù)字化、集成化、微型化和低功耗方向發(fā)展過程中逐漸產(chǎn)生并完成的[19]。MATSIM和Pspice就是第三種設(shè)計(jì)方法涉及到的軟件，它采用自上而下的設(shè)計(jì)方法，從系統(tǒng)入手，現(xiàn)在頂層進(jìn)行功能劃分、行為描述和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后在底層

5、進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與驗(yàn)證、電路設(shè)計(jì)與PCB設(shè)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)、仿真、測試一體化。就EDA發(fā)展現(xiàn)狀來看，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)自動(dòng)化；模擬電路因其復(fù)雜，全自動(dòng)設(shè)計(jì)還需從事EDA技術(shù)的研究人員乃至從事集成電路工藝制造設(shè)計(jì)師們繼續(xù)不斷地努力，使EDA仿真軟件朝著更高方向發(fā)展，而這一方向表現(xiàn)在:（1）超大規(guī)模集成電路的集成度和工藝水平的提高，可以在一個(gè)芯片上完成系統(tǒng)的集成。（2）成本大大降低系統(tǒng)體積越來越小，集成度性能越來越好。（3）高性能EDA長足發(fā)展，自動(dòng)化程度及智能程度越來越高，可以進(jìn)行功能強(qiáng)大的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)就EDA仿真軟

6、件中的MULTISIM與Pspice對模擬電路仿真展開討論。這兩種軟件對模擬電路的仿真有很好的模擬效果，成為模擬電路的仿真的標(biāo)準(zhǔn)軟件。本文前半部分介紹了MULTISIM和PSpice的基本功能，后半部分是對它們在模擬電路中的仿真運(yùn)用，說明兩款軟件的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。第29頁共29頁2仿真軟件的介紹2.1Multisim的介紹及應(yīng)用2．1．1EWB與MULTISIM簡介EWB(ElectricalWorkbench,虛擬電子工作臺)是加拿大IIT公司與20世紀(jì)80年代末推出的電子線路仿真軟件。該軟件可對模擬、數(shù)字、模擬/數(shù)字混合電路進(jìn)行仿真

7、，克服了實(shí)驗(yàn)室條件對傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)工作的限制。廣泛應(yīng)用于電子工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域。從6.0版本開始，EWB進(jìn)行了全套規(guī)模改動(dòng)，仿真設(shè)計(jì)模塊更名為MULTISIM，ElectronicsWorkbenchLayout模塊更名為ULtibord.2001年推出了最先版本MULTISIM2001。它包含有電子電路仿真設(shè)計(jì)模塊Multisim、PCB設(shè)計(jì)軟件Ultiboard、不限引擎Ultiroute及通信電路分析及設(shè)計(jì)模塊CommSIM四個(gè)部分，四個(gè)部分可相互獨(dú)立分別使用。Multisim是一個(gè)完整的設(shè)計(jì)工具系統(tǒng)，提供了一個(gè)龐大的元件數(shù)據(jù)庫，并提

8、供原理圖輸入接口、全部的數(shù)模SPICE仿真功能、VHDL/Verilog設(shè)計(jì)接口與仿真功能、FPGA/CPLD綜合、RF射頻設(shè)計(jì)能力和后處理功能、還可以進(jìn)行從原理圖到PCB布線工具包的無縫數(shù)據(jù)傳輸。它提供的單一易用的圖形輸入接口可以滿