畢業(yè)設計（論文）EDA技術(shù)在電子線路中的應用

1、 本科生畢業(yè)論文（設計）題 目: eda技術(shù)在電子線路中的應用 姓 名: xxx 學 院: 工學院 專 業(yè): 電子信息科學與技術(shù) 班 級: 信息61 學 號: 3236102 指導教師: xxx 職稱: 講師 2010 年 5 月 28 日南京農(nóng)業(yè)大學教務處制37 本科生畢業(yè)論文（設計）開題報告題 目: eda在電子線路中的應用 姓 名: xxx 學 院: 工學院 專 業(yè): 電子信息科學與技術(shù) 班 級: 信息61 學 號: 3236102 指導教師: xxx 職稱: 講師 2010 年 2 月 22 日南京農(nóng)業(yè)大學教務處制本課題的意義、國內(nèi)外研究概況、應用前景等（列出主要參考文獻）隨著電子技術(shù)

2、和計算機技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品已與計算機緊密相連，電子產(chǎn)品的智能化日益完善，電路的集成度越來越高，而產(chǎn)品的更新周期卻越來越短。電子設計自動化（eda）技術(shù)，使得電子線路的設計人員能在計算機上完成電路的功能設計、邏輯設計、性能分析、時序測試直至印刷電路板的自動設計。eda 是電子設計自動化（electronic design automation）的縮寫，在20 世紀90 年代初從計算機輔助設計（cad）、計算機輔助制造（cam）、計算機輔助測試（cat）和計算機輔助工程（cae）的概念發(fā)展而來的。eda 技術(shù)就是以計算機為工具，設計者在eda 軟件平臺上，用硬件描述語言hdl 完成設計文件，然后

3、由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。與早期的cad 軟件相比，eda 軟件的自動化程度更高、功能更完善、運行速度更快，而且操作界面友善，有良好的數(shù)據(jù)開放性和互換性。國內(nèi)從目前的eda 技術(shù)來看，其發(fā)展趨勢是政府重視、使用普及、應用廣泛、工具多樣、軟件功能強大。中國eda 市場已漸趨成熟，不過大部分設計工程師面向的是pc 板和小型asic 領(lǐng)域，僅有小部分（約11%）的設計人員開發(fā)復雜的片上系統(tǒng)器件。為了與臺灣和美國的設計工程師形成更有力的競爭，中國的設計隊伍有必要購入一些最新的eda 技術(shù)。在eda 軟

4、件開發(fā)方面，目前主要集中在美國。但各國也正在努力開發(fā)相應的工具。日本、韓國都有asic 設計工具，但不對外開放 。中國華大集成電路設計中心，也提供ic 設計軟件，但性能不是很強。相信在不久的將來會有更多更好的設計工具有各地開花并結(jié)果。據(jù)最新統(tǒng)計顯示，中國和印度正在成為電子設計自動化領(lǐng)域發(fā)展最快的兩個市場，年復合增長率分別達到了50%和30%。在產(chǎn)品設計與制造方面，包括前期的計算機仿真，產(chǎn)品開發(fā)中的eda工具應用、系統(tǒng)級模擬及測試環(huán)境的仿真，生產(chǎn)流水線的eda 技術(shù)應用、產(chǎn)品測試等各個環(huán)節(jié)。如pcb 的制作、電子設備的研制與生產(chǎn)、電路板的焊接、asic 的流片過程等。從應用領(lǐng)域來看，eda 技術(shù)

5、已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，如上文所說，包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學、軍事等各個領(lǐng)域，都有eda 有應用。另外，eda 軟件的功能日益強大，原來功能比較單一的軟件，現(xiàn)在增加了很多新用途。如autocad 軟件可用于機械及建筑設計，也擴展到建筑裝璜及各類效果圖，汽車和飛機的模型、電影特技等領(lǐng)域。multisim2001 是加拿大interactive image technologies 公司于2001 年推出的一個專門用于電子電路仿真和設計的非常優(yōu)秀的eda 軟件。它豐富的元件庫中提供了超過16000個組件, 且大多數(shù)采用實際模型,確保了仿真和設計結(jié)果的真實性和實用性; 它

6、提供了包括示波器、頻譜分析儀、網(wǎng)絡分析儀等多達十余種的虛擬儀表,各種儀器均可在同一實驗中同時多次使用, 并能將用于電路測試任務的各式儀器非常逼真地與電路一起放置在同一操作界面上, 進行各項測試試驗;它具有完備的分析手段, 如直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等多種分析手段, 基本上能滿足一般電子電路的分析設計要求; 它界面形象直觀、簡單易用, 電路的原理圖輸入/ 建立、仿真、分析和結(jié)果顯示/ 輸出均在同一環(huán)境中完成;multisim 2001 既可對模擬電路或數(shù)字電路分別進行仿真, 也可進行數(shù)?；旌戏抡? 還具有射頻(rf)電路的仿真功能。1馬風格mult

7、isim在電子線路實驗教學中的應用探索j實驗技術(shù)與管理，2005(12)：73-752chinnock c.microdisplay and manufacturing infrastructure mature at sid2000j.information display,2000,16(9):18-21.3林 剛. 電路設計與制板-protel 應用教程m.北京：清華大學出版社，2007：18-29研究的目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題研究目標： 1.查閱相關(guān)資料，了解電子線路工作原理； 2.設計相關(guān)電子線路； 3.完成multisim2001軟件的測試和仿真。研究內(nèi)容：1.eda相關(guān)軟件在

8、電子線路中的應用，eda軟件按主要功能或主要應用場合，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；2.掌握電子線路的重要原理，在電子線路分析與設計過程中, 經(jīng)常要對輸入、輸出信號進行波形、頻譜分析。本課題就以電子線路中幾個重要的電路調(diào)幅、調(diào)制與解調(diào)、混頻電路以及典型放大電路為例, 分別對這些仿真電路工作原理進行理論分析和功能驗證；3.multisim2001軟件的基本操作，包括如何生成子電路、在電路工作區(qū)內(nèi)輸入文字、輸入文本、編輯圖紙標題欄，還有multisim2001的電路創(chuàng)建的基礎(chǔ)、元器件的選用、電路圖選項的設置等，以更好的在電子線路測試和仿真過

9、程中應用。擬解決的關(guān)鍵問題： 1.熟悉multisim2001操作環(huán)境； 2.溫習電子線路相關(guān)課程，掌握電子線路的重要原理，能自行設計； 3.將設計好的電子線路用multisim2001軟件完成，并存在自定元器件庫中。研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析研究方法： 熟悉multisim2001操作環(huán)境，先理論分析相關(guān)電路的輸出結(jié)果，然后應用軟件將設計好的電子線路生成在該軟件的操作界面上，再保存在電子元器件庫中，在調(diào)試和仿真過程中調(diào)用，更改其中元器件參數(shù)，并通過軟件的仿真了解不同改變對電子線路的影響，最后將仿真分析出的結(jié)果和理論分析出的結(jié)果相比較，得出結(jié)論。技術(shù)路線： 1.查閱相關(guān)資料，了解

10、eda在電子線路中的重要應用； 2.了解multisim2001軟件在電子線路仿真測試中的作用；3.設計相關(guān)電子線路；4.結(jié)合電子線路的原理，設計仿真結(jié)果的要求；5. 電子線路在軟件中搭建；6.仿真調(diào)試。實驗方案：首先設計電子線路，然后結(jié)合multisim2001軟件的功能實現(xiàn)設計功能仿真，待相關(guān)電子線路在軟件中搭建好之后，在multisim2001平臺上進行軟件仿真調(diào)試，系統(tǒng)實現(xiàn)?？尚行苑治觯涸谶^去的幾年間，multisim2001在電子線路仿真測試領(lǐng)域中已經(jīng)得到了相當廣泛的應用，通過網(wǎng)絡和書籍可以找到大量的參考實例。同時，不同電子線路實現(xiàn)的功能也已經(jīng)很成熟，我們所做的工作只是根據(jù)電子線路實

11、驗的要求，對現(xiàn)有的實例進行調(diào)整修改，并加入一些自己的創(chuàng)新。特色或創(chuàng)新之處eda技術(shù)發(fā)展迅猛，特別是在教學中的應用，如何把電子線路仿真和測試更好的和eda技術(shù)相結(jié)合成為信息學科的熱門問題，比如實驗中不消耗實際的元器件；實驗所需元器件的種類和數(shù)量不受限制；實驗成本低，實驗速度快，效率高；設計和實驗成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用等。 如果能將mutisim 2001 為電子線路的功能驗證及性能分析提供一套新的、簡便易行且經(jīng)濟可靠的方法, 將會使這種方法在教學中得到更好的應用。研究計劃及預期進展2010.2：明確任務，查閱資料，提出初步設計思路；2010.3：設計并畫出流程圖、框圖；2010.4：設計

12、電路圖，進行仿真；2010.5：電路圖的修改、仿真，論文初稿、定稿。已具備的條件、尚缺少的條件和擬解決的途徑（包括利用教學實驗中心、科研實驗室、實習基地、校外其它企事業(yè)單位等條件的計劃與落實情況）已具備的條件：擁有電子線路知識的基礎(chǔ)，并已具備設計中核心的軟件multisim2001。尚缺少的條件：一些相關(guān)的實驗器材、工具和相關(guān)的學習資料。擬解決的途徑：1.通過查閱圖書館相關(guān)書籍；2.通過學校圖書館提供的便捷的數(shù)據(jù)庫接入，查閱相關(guān)期刊論文和優(yōu)秀碩士生畢業(yè)論文。本科生畢業(yè)論文（設計）開題報告評定表指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日系審核意見 系主任簽名： 年 月 日院審核意見 院長簽名： 年

13、 月 日備注教務處制表 目 錄摘要1關(guān)鍵詞1abstract1key words1引言21 eda技術(shù)的特點、應用和發(fā)展31. 1 eda技術(shù)的特點31. 2 eda的應用31. 3 eda的發(fā)展趨勢42 multisim2001仿真軟件42. 1 multisim2001系統(tǒng)簡介42. 2 multisim2001的基本操作52. 2. 1 創(chuàng)建子電路52. 2. 2 在電路工作區(qū)內(nèi)輸入文字（placeplace text）62. 2. 3 輸入文本（placeplace text description box）72. 2. 4 編輯圖紙標題欄72. 3 multisim2001的電路創(chuàng)建

14、的基礎(chǔ)82. 3. 1 元器件的選用82. 3. 2 電路圖選項的設置83 multisim2001基于高頻電路仿真分析93. 1 利用multisim2001對普通調(diào)幅電路的仿真分析93. 1. 1 am調(diào)幅波的數(shù)學表達式93. 1. 2調(diào)幅信號的波形93. 1. 3 調(diào)幅波的頻譜123. 2 利用仿真軟件分析dsb 調(diào)制解調(diào)電路123. 2. 1 dsb 調(diào)幅波的數(shù)學表達式123. 2. 2調(diào)幅信號的波形133. 2. 3調(diào)幅波的頻譜143. 3 混頻電路的仿真分析143. 4 倍頻器電路的仿真分析163. 5 振幅鍵控（ask）調(diào)制電路的仿真分析164 單元電子電路的仿真研究174. 1

15、 三極管交流小信號放大器仿真研究174. 1. 1 放大器最佳工作點的研究194. 1. 2 放大器最大允許輸入電壓研究224. 1. 3 放大電路帶負載能力的研究234. 2 帶負反饋的交流小信號放大器仿真研究244. 2. 2 基本放大電路引入負反饋后性能指標的研究264. 2. 3 放大器頻率特性研究274. 2. 4 負反饋對非線性失真改善研究285 結(jié)論29致謝30參考文獻30eda技術(shù)在電子線路中的應用電子信息科學與技術(shù)專業(yè)學生 xxx指導教師 xxx摘要：隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機技術(shù)為我們提供了一個進行電路輔助設計的完美平臺電子設計自動化（eda）技術(shù)，使得電子線路的設計人

16、員在計算機上完成電路的功能設計、邏輯設計、性能分析、時序測試直至印刷電路板的自動設計。eda在教學、科研、產(chǎn)品設計與制造等各方面都發(fā)揮著巨大的作用。本課題主要應用multisim2001，它是一個專門用于電子電路仿真和設計的非常優(yōu)秀的eda軟件，用它能迅速準確地對電子線路進行仿真分析。它用軟件的方法模擬電子線路元器件和儀器儀表，實現(xiàn)了“軟件即元器件”和“軟件即儀器”。這個平臺將虛擬儀器技術(shù)的靈活性擴展到了電子設計者的工作臺上，彌補了測試與設計功能之間的缺口。本課題旨在以電子電路中幾個重要的電路調(diào)幅、調(diào)制與解調(diào)、混頻電路以及一些單元電子線路為例, 分別對這些仿真電路工作原理進行理論分析和功能驗證

17、。從而闡明如何利用multisim2001 的仿真分析法及仿真儀器對電子線路進行仿真分析與測試。關(guān)鍵詞：eda；電子線路；multisim2001；理論分析；仿真the applications of eda to electric circuitsstudent majoring in electronics information science and technology niu yuanyuantutor lu jingxiaabstract：with high development of electronic technology, computer technique prov

18、ided a perfect platform for the circuit-aided design -the electronic design automation (eda) technology, it allows designers of electronic circuits could complete the circuit functional design ,logic design, performance analysis, sequential testing and the automatic design of printed circuit boards

19、on the computer .eda play an important role in teaching, research, product designing and manufacturing .the subject is main about the applications of multisim2001, which is a very special eda software that dedicated to electronic circuit simulation and design. it can quickly and accurately on the el

20、ectronic circuit simulation and analysis. it uses software to simulate electronic circuit components and instrumentation, to achieve a software as the component and software as the instrument. the platform will extend the flexibility of virtual instrumentation to the electronics designers benchtop,

21、bridging the features between the test and the gap of design. several important electronic circuitsam, modulation and demodulation, mixed-frequency circuits and electronic circuits will be used as examples to theoretical analysis and functional verification in this article. multisim2001 is to clarif

22、y the use of simulation analysis and simulation equipment for electronic circuit simulation and analysis and testing. key words: eda；electronic circuit；multisim2001；theoretical analysis; simulation引言 eda是電子設計自動化（electronic design automation）的縮寫，在20世紀90年代初從計算機輔助設計（cad）、計算機輔助制造（cam）、計算機輔助測試（cat）和計算機輔助

23、工程（cae）的概念發(fā)展而來的1。eda技術(shù)就是以計算機為工具，設計者在eda軟件平臺上，用硬件描述語言hdl完成設計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作8。與早期的cad軟件相比，eda軟件的自動化程度更高、功能更完善、運行速度更快，而且操作界面友善，有良好的數(shù)據(jù)開放性和互換性。利用eda工具，電子設計師可以從概念、算法、協(xié)議等方面開始設計電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設計、性能分析到設計出ic版圖或pcb版圖的整個過程在計算機上自動處理完成。multisim

24、2001是加拿大interactive image technologies公司于2001年推出的一個專門用于電子電路仿真和設計的非常優(yōu)秀的eda軟件。它豐富的元件庫中提供了超過16000個組件, 且大多數(shù)采用實際模型,確保了仿真和設計結(jié)果的真實性和實用性; 它提供了包括示波器、頻譜分析儀、網(wǎng)絡分析儀等多達十余種的虛擬儀表,各種儀器均可在同一實驗中同時多次使用, 并能將用于電路測試任務的各式儀器非常逼真地與電路一起放置在同一操作界面上, 進行各項測試試驗;它具有完備的分析手段, 如直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、用戶定義分析、噪聲圖形分析和射頻分析等多種分析手段, 基本上能滿足一般電子電路

25、的分析設計要求; 它界面形象直觀、簡單易用, 電路的原理圖輸入/ 建立、仿真、分析和結(jié)果顯示/ 輸出均在同一環(huán)境中完成, 不必在不同的應用程序間切換; 它的元件編輯器給用戶提供了自行創(chuàng)建或修改所需元件模型的工具; 各元件之間的連接連線允許任意走向;開設了edaparts.com網(wǎng)站, 為用戶提供元器件模型的擴充和技術(shù)支持。它采用開放式的庫管理模式, 能自動的由技術(shù)參數(shù)生成模擬和數(shù)字組件模型, 這對新器件的補充十分有利; multisim2001既可對模擬電路或數(shù)字電路分別進行仿真, 也可進行數(shù)?；旌戏抡? 還具有射頻(rf)電路的仿真功能4、5。以往對電子線路的仿真分析是在面包板上搭接電路或用

26、購買的高頻電路實驗箱, 通過測試儀器來進行測試及性能分析。這種方法往往受實驗儀器的精度、頻率制約、影響實驗的準確性, 還常常由于插件接觸不良而造成電路功能失常, 而且有許多電路驗證實驗在實驗箱上無法實現(xiàn), 使得實踐無法與理論相結(jié)合, 再者, 實驗設備如高頻示波器, 高頻實驗箱等也很昂貴。本課題旨在以電子線路中幾個重要的電路調(diào)幅、調(diào)制與解調(diào)、混頻電路以及一些單元電子線路為例, 分別對這些仿真電路工作原理進行理論分析和功能驗證。從而闡明如何利用multisim2001的仿真分析法及仿真儀器對電子線路進行仿真分析與測試。1 eda技術(shù)的特點、應用和發(fā)展1.1eda技術(shù)的特點隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的

27、發(fā)展，電子產(chǎn)品已與計算機緊密相連，電子產(chǎn)品的智能化日益完善，電路的集成度越來越高，而產(chǎn)品的更新周期卻越來越短。電子設計自動化（eda）技術(shù)，使得電子線路的設計人員能在計算機上完成電路的功能設計、邏輯設計、性能分析、時序測試直至印刷電路板的自動設計6。eda是電子設計自動化（electronic design automation）的縮寫，在20 世紀90 年代初從計算機輔助設計（cad）、計算機輔助制造（cam）、計算機輔助測試（cat）和計算機輔助工程（cae）的概念發(fā)展而來的。eda 技術(shù)就是以計算機為工具，設計者在eda軟件平臺上，用硬件描述語言hdl 完成設計文件，然后由計算機自動地完

28、成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。與早期的cad軟件相比，eda軟件的自動化程度更高、功能更完善、運行速度更快，而且操作界面友善，有良好的數(shù)據(jù)開放性和互換性。利用eda工具，電子設計師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設計電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設計、性能分析到設計出ic版圖或pcb版圖的整個過程在計算機上自動處理完成?，F(xiàn)在對eda的概念或范疇用得很寬。包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學、軍事等各個領(lǐng)域，都有eda的應用。目前eda技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研

29、教學部門廣泛使用。例如在飛機制造過程中，從設計、性能測試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到eda技術(shù)3。本文所指的eda技術(shù)，主要針對電子電路的實驗設計和模擬仿真。eda工具軟件層出不窮，目前進入我國并具有廣泛影響的eda軟件有：ewb、pspice、orcad、pcad、protel、viewlogic、mentor、graphics、synopsys、lsilogic、cadence、microsim 20等等。這些工具都有較強的功能，一般可用于幾個方面，例如很多軟件都可以進行電路設計與仿真，同時也可以進行pcb自動布局布線，可輸出多種網(wǎng)表文件與第三方軟件接口。eda軟件按主要功能或主要

30、應用場合，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。1.2 eda的應用eda在教學、科研、產(chǎn)品設計與制造等各方面都發(fā)揮著巨大的作用。在教學方面，幾乎所有理工科（特別是電子信息）類的高校都開設了eda課程。主要是讓學生了解eda 的基本概念和基本原理、掌握用hdl語言編寫規(guī)范、掌握邏輯綜合的理論和算法、使用eda 工具進行電子電路課程的實驗并從事簡單系統(tǒng)的設計。一般學習電路仿真工具（如ewb、pspice）和pld開發(fā)工具（如altera/xilinx 的器件結(jié)構(gòu)及開發(fā)系統(tǒng)）為今后工作打下基礎(chǔ)。科研方面主要利用電路仿真工具進行電路設計與仿真；利用虛

31、擬儀器進行產(chǎn)品測試；將cpld/fpga器件實際應用到儀器設備中；從事pcb設計和asic設計等。在產(chǎn)品設計與制造方面，包括前期的計算機仿真，產(chǎn)品開發(fā)中的eda工具應用、系統(tǒng)級模擬及測試環(huán)境的仿真，生產(chǎn)流水線的eda技術(shù)應用、產(chǎn)品測試等各個環(huán)節(jié)。如pcb 的制作、電子設備的研制與生產(chǎn)、電路板的焊接、asic的流片過程等。從應用領(lǐng)域來看，eda技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，如上文所說，包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學、軍事等各個領(lǐng)域，都有eda有應用9。另外，eda軟件的功能日益強大，原來功能比較單一的軟件，現(xiàn)在增加了很多新用途。如autocad軟件可用于機械及建筑設計，也擴展

32、到建筑裝璜及各類效果圖，汽車和飛機的模型、電影特技等領(lǐng)域。1.3 eda的發(fā)展趨勢從目前的eda技術(shù)來看，其發(fā)展趨勢是政府重視、使用普及、應用廣泛、工具多樣、軟件功能強大。中國eda市場已漸趨成熟，不過大部分設計工程師面向的是pc板和小型asic領(lǐng)域，僅有小部分（約11%）的設計人員開發(fā)復雜的片上系統(tǒng)器件。為了與臺灣和美國的設計工程師形成更有力的競爭，中國的設計隊伍有必要購入一些最新的eda技術(shù)。在信息通信領(lǐng)域，要優(yōu)先發(fā)展高速寬帶信息網(wǎng)、深亞微米集成電路、新型元器件、計算機及軟件技術(shù)、第三代移動通信技術(shù)、信息管理、信息安全技術(shù)，積極開拓以數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代信息產(chǎn)品，發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)，

33、培育新的經(jīng)濟增長點。要大力推進制造業(yè)信息化，積極開展計算機輔助設計（cad）、計算機輔助工程（cae）、計算機輔助工藝（capp）、計算機機輔助制造（cam）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（pdm）、制造資源計劃（mrpii）及企業(yè)資源管理（erp）等。有條件的企業(yè)可開展“網(wǎng)絡制造”便于合作設計、合作制造，參與國內(nèi)和國際競爭。開展“數(shù)控化”工程和“數(shù)字化”工程。自動化儀表的技術(shù)發(fā)展趨勢的測試技術(shù)、控制技術(shù)與計算機技術(shù)、通信技術(shù)進一步融合，形成測量、控制、通信與計算機（m3c）結(jié)構(gòu)。在asic和pld設計方面，向超高速、高密度、低功耗、低電壓方向發(fā)展。外設技術(shù)與eda工程相結(jié)合的市場前景看好，如組合超大屏幕的相

34、關(guān)連接，多屏幕技術(shù)也有所發(fā)展7。中國自1995年以來加速開發(fā)半導體產(chǎn)業(yè)，先后建立了幾所設計中心，推動系列設計活動以應對亞太地區(qū)其它eda市場的競爭。在eda軟件開發(fā)方面，目前主要集中在美國。但各國也正在努力開發(fā)相應的工具。日本、韓國都有asic設計工具，但不對外開放 。中國華大集成電路設計中心，也提供ic設計軟件，但性能不是很強。相信在不久的將來會有更多更好的設計工具有各地開花并結(jié)果。據(jù)最新統(tǒng)計顯示，中國和印度正在成為電子設計自動化領(lǐng)域發(fā)展最快的兩個市場，年復合增長率分別達到了50%和30%。eda技術(shù)發(fā)展迅猛，完全可以用日新月異來描述。eda技術(shù)的應用廣泛，現(xiàn)在已涉及到各行各業(yè)。eda水平不

35、斷提高，設計工具趨于完美的地步。eda市場日趨成熟，但我國的研發(fā)水平還很有限，需迎頭趕上。2 multisim2001仿真軟件62.1 multisim2001系統(tǒng)簡介multisim2001是加拿大interactive image technologies公司2001年推出的multisim最新版本，是該公司電子線路仿真軟件ewb(虛擬電子工作臺)的升級版。目前interactive image technologies公司的ewb的包含有電路仿真設計的模塊multisimpcb設計軟件ultiboard、布線引擎ultiroute及通信電路分析與設計模塊commsim4個部分，能完成從電

36、路的仿真設計到電路版圖生成的全過程。multisim、ultiboard、ultiroute、commsim4各部分相互獨立，可分別使用。multisim2001用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實現(xiàn)了“軟件及元器件”和“軟件即儀器”。multisim2001是一個原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。multisim2001的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用，同時也可以新建或擴充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此可很方便的在工程設計中使用。multisim2001的虛擬測試儀器儀表種類齊全，有一般是沿用的通用儀

37、器，如萬用表，函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源；還有一般實驗室少有或沒有的儀器，如波特圖儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡分析儀等。multisim2001具有較為詳細的電路分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析和穩(wěn)態(tài)分析、時域和頻域的分析、器件的線性和非線性分析、電路的噪聲分析和失真分析、離散傅立葉分析、電路零極點分析。交直流靈敏度分析等電路分析方法，以幫助設計分析人員分析電路的性能。multisim2001可以設計、測試和演示各種電子電路，包括電工電路、模擬電路、數(shù)字電路、射頻電路及部分微機接口電路等?？梢詫Ρ环抡娴碾娐分械脑骷O置各種故障，如開路、短路和

38、不同程度的漏電等，從而觀察不同故障情況下的電路工作狀況。在進行仿真的同時，軟件還可以存儲測試點的所有數(shù)據(jù)，列出被仿真電路的所有元器件清單，以及存儲測試儀器的工作狀態(tài)，顯示波形和具體數(shù)據(jù)等10。multisim2001有豐富的help功能，其help系統(tǒng)不及包括軟件本身的操作指南，更重要的是包含有元器件的功能說明，help中這種元器件功能說明有利于使用multisim2001進行cai教學。另外，multisim2001還提供了與國內(nèi)外流行的印刷電路板設計自動化軟件protel及電路仿真軟件pspice之間的文件接口，也能通過windows的剪貼板把電路圖送往文字處理系統(tǒng)中進行編輯排版，同時還支

39、持vhdl和vcriloghdl語言的電路仿真和設計。利用multisim2001可以實現(xiàn)計算機仿真設計與虛擬實驗，與傳統(tǒng)的電子電路設計與實驗方法相比，具有如下特點：設計和實驗用的元器件及測試儀器儀表齊全，可以完成各種類型的電路設計與實驗;可方便的對電路參數(shù)進行測試和分析；可直接打印輸出實驗數(shù)據(jù)、測試參數(shù)、曲線和電路原理圖；實驗中不消耗實際的元器件，實驗所需元器件的種類和數(shù)量不受限制，實驗成本低，實驗速度快，效率高；設計和實驗成功的電路可以直接在產(chǎn)品中使用。2.2 multisim2001的基本操作2.2.1創(chuàng)建子電路子電路是由用戶自己定義的一個電路（相當于一個電路模塊），可存放在自定元器件庫

40、中供電路設計時反復調(diào)用。利用子電路可使大型、復雜系統(tǒng)的設計模塊化、層次化，從而提高設計效率與設計文檔的簡潔性、可讀性，實現(xiàn)設計的重要，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。place操作中的子電路菜單選項，可以用來生成一個子電路。首先在電路工作去連接好一個電路，如圖2-1波形變換電路 圖2-1 波形變換電路然后用拖框操作將電路選中，這時框內(nèi)元器件全部選中。用鼠標單擊placereplace by subcircuit菜單選項，即出現(xiàn)子電路對話框，如圖2-2所示。 圖2-2子電路對話框 圖2-3 子電路圖標輸入電路名如bx（最多為8個字符，包括字母和數(shù)字）后。用鼠標單擊“ok”按鈕，生成一個子電路圖標如圖2-3所

41、示用鼠標單擊filesave選項或用ctrl+s快捷操作，可以保存生成的子電路。用說表單擊filesave as選項，可將當前子電路文件換名保存。2. 2. 2 在電路工作區(qū)內(nèi)輸入文字（placeplace text）為加強對電路圖的理解，在電路圖中的某些部分添加適當?shù)奈淖肿⑨層袝r是必要的。在multisim的電路工作區(qū)內(nèi)可以輸入中英文文字，其基本步驟如下。（1）啟動place text命令啟動place text命令，然后用鼠標單擊需要放置文字的位置，可以在該處放置一個文字塊，如圖2-4所示（注意：如果電路窗口背景為白色，則文字輸入框的黑邊框是不可見的）圖2-4 文字輸入框（2）輸入文字在文

42、字輸入框中輸入所需要的文字，文字輸入框會隨文字的多少會自動縮放。文字輸入完成畢后，用鼠標單擊文字輸入框以外的地方，文字輸入框會自動消失。（3）改變文字的顏色如果需要改變文字的顏色，可以用鼠標指向該文字塊，單擊鼠標右鍵彈出快捷菜單。選取color命令，在“顏色”對話框中選擇文字的顏色，但是文字的字體和大小是無法改變的。（4）移動文字如果需要移動文字，用鼠標指針指向文字，按住鼠標右鍵，移動到目的地后放開鼠標左鍵即可完成文字的移動。（5）刪除文字如果需要刪除文字，則先選取該文字塊，單擊鼠標右鍵打開快捷菜單，選取delete命令即可刪除文字。2. 2. 3 輸入文本（placeplace text d

43、escription box）利用文本描述框輸入文本可以對電路的功能、使用說明等進行詳盡的描述，并且在需要查看是可打開，不需要時關(guān)閉，不占用電路窗口空間。文字描述框的操作很簡單，寫入時，啟動place菜單中的place text description box命令，打開如圖2-5所示的文本描述對話框，在其中輸入需要說明的文字，可以保存和打印所輸入的文本。打開view菜單中的show text description box也可以得到如圖5所示的文本描述對話框。 圖2-5 文本描述對話框2. 2. 4 編輯圖紙標題欄用鼠標單擊view菜單中的show tide block and border可

44、以顯示或者關(guān)閉圖紙的標題欄和邊界。用鼠標單擊options菜單中的modify title block則彈出標題欄對話框如圖2-6所示，在標題欄中包括11個欄位，說明如下。 圖2-6 標題欄對話框title：當前電路圖的圖名，程序會自動將文件名設定為圖名。description：當前電路圖的功能描述，可以用來說明該電路圖。designed：當前電路圖的設計者姓名。checked：當前點路途的檢查者的姓名。approved：當前電路圖的核準者姓名。document：當前電路圖的圖號。date：當前電路圖的繪制日期。sheet：表明當前電路圖為圖案中的第幾張。of：當前電路圖所屬的圖案，總共有幾張

45、圖。revision:當前電路圖的版本號碼。size：圖紙尺寸。標題欄的內(nèi)容可進行輸入和修改，編輯完畢單擊“ok”按鈕即可。2. 3 multisim2001的電路創(chuàng)建的基礎(chǔ)2. 3. 1 元器件的選用選用元器件時，首先在元器件庫欄中用鼠標單擊包含該元器件的圖標，打開該元器件庫，然后從選中的元器件庫對話框中（見圖2-7所示電容庫對話框），用鼠標單擊該元器件，然后單擊“ok”按鈕即可，用鼠標拖曳該元器件到電路工作區(qū)的適當?shù)胤郊纯?。選中元器件后，雙擊該元器件，或者選擇菜單命令editcomponent properties（元器件特性）會彈出相關(guān)的對話框，可供輸入數(shù)據(jù)。元器件特性對話框具有多種選項

46、可供設置，包括label（標識）、edit models（編輯模型）、value（數(shù)值）、fault（故障設置）、display（顯示）等11。 圖2-7電容庫對話框2. 3. 2 電路圖選項的設置選擇options菜單中的preferences（設置操作環(huán)境）（options-preferences）用于設置與電路圖顯示方式有關(guān)的一些選項。（1）circuit對話框 選擇optionspreferences對話框的circuit選項可彈出如圖2-8所示的對話框，其中，show component labels：選擇是否顯示零件的標示文字。show component reference id

47、s：選擇是否顯示零件序號。show node names：選擇是否顯示連接線的節(jié)點編號。show component values：選擇是否顯示零件值。show component attribute：選擇是否顯示零件的屬性。adjust component identifiers：選擇是否自動調(diào)整零件序號。color 中的5個按鈕用來選擇電路工作區(qū)的背景、元器件、導線等的顏色。 圖2-8 circuit對話框（2）wiring對話框選擇optionspreferences對話框的wiring選項，可彈出wiring對話框，其中wire width：選擇線寬。autowlre on conne

48、ction：選擇自動連接線autowlre on move：選擇移動零件時，連接于該零件的線路是否保持垂直/水平走線，若選中本選項則可自動重新走線，讓連線保持垂直/水平走線；如沒有選中本選項，則不會自動重新走線，連線將可能變化成為斜線。3 multisim2001基于高頻電路仿真分析3. 1利用multisim2001對普通調(diào)幅電路的仿真分析3. 1. 1 am調(diào)幅波的數(shù)學表達式15設調(diào)制信號為: (t) = + cost載波電壓為: (t) = cost 上兩式相乘為普通振幅調(diào)制信號:(t) = k (+cost) cost= k (+cost) cost= k (1 +macost) co

49、st= (1 +macost) cost 式(1)式中, ma = / 稱為調(diào)幅系數(shù)(或調(diào)制指數(shù)) 。3. 1. 2調(diào)幅信號的波形在multisim仿真電路窗口中創(chuàng)建圖3-1所示的由乘法器(k= 1) 組成的普通調(diào)幅(am) 電路, 在該電路中, 直流電壓源(圖中v3) 和低頻調(diào)制信號(t) (圖中v1) 加到乘法器的x 輸入端口, 高頻載波信號電壓(t) (圖中v2) 加到乘法器的y輸入端口。運行仿真電路可得輸出波形(見圖3-2) 。此時調(diào)幅指數(shù)ma = / = 05 , 運行仿真開關(guān), 雙擊示波器圖標, 可以得到示波器仿真輸出波形和輸入制信號波形(見圖3-2) , 從圖中輸出波形可以看出,

50、 高頻載波信號的振幅隨著調(diào)制信號的規(guī)律變化。 圖3-1.乘法器組成普通調(diào)幅電路若將圖3-1中調(diào)制信號電壓的幅值改為2v , 則調(diào)幅指數(shù)ma = / ec = 1 , 這時電路輸出的曲線的包絡恰好為調(diào)幅曲線,仿真結(jié)果見仿真示波器屏幕（圖3-3）若將圖3-1中調(diào)制信號電壓的幅值改為4v , 則調(diào)幅指數(shù)ma = / ec = 2 , ma 1 , 這時電路輸出的曲線為過量調(diào)幅曲線, 仿真結(jié)果如圖3-4所示, 已調(diào)波的包絡形狀與調(diào)制信號不一樣,產(chǎn)生了嚴重的包絡失真, 這種情況稱為過調(diào)失真,在實際應用中應盡量避免。圖3-2 調(diào)幅電路輸入調(diào)制信號和輸出波形 圖3-3 調(diào)幅電路恰好調(diào)幅時的調(diào)制信號及輸出波形

51、圖3-4 調(diào)制電路過調(diào)失真(ma 1) 時的輸出波形因此, 在振幅調(diào)制仿真過程中可以得出如下結(jié)論: 為了保證已調(diào)波的包絡真實地反映出調(diào)制信號的變化規(guī)律, 避免產(chǎn)生過調(diào)失真, 要求調(diào)制系數(shù)ma 必須滿足0 ma 1 , 這與式(1)理論上推導得出的結(jié)論一致。3. 1. 3 調(diào)幅波的頻譜、式(1) 可以利用三角函數(shù)式展開為:(t) = (1 +macost) cost= 2cost +macos ( +) t+macos () t / 2 式(2)可見, 式(2) 表達的不是一個簡單的正弦波,其中包含有三個頻率分量, 即載波分量、上邊頻分量 +、下邊頻分量。圖3-5 調(diào)幅電路輸出的頻譜頻譜分析儀可

52、用來測量信號所包含的頻率和頻率所對應的幅度。利用頻譜分析儀觀察所仿真調(diào)幅電路頻譜分布是否與(2)式表達的一致。方法是: 將乘法器輸出連接到頻譜分析儀的in端, 雙擊頻譜分析儀圖標, 合理設置面板參數(shù), 得到如圖3-5的仿真結(jié)果。從圖3-5可以看出: 當前指針所處的頻率為20 khz ,即中心頻率為20 khz的載波分量幅值最大。移動指針, 可以觀察到在21khz和19khz有兩個上、下邊頻分量, 這與(2)式表達的完全一致。這樣, 混頻理論得到了形象、直觀的驗證11。3. 2利用仿真軟件分析dsb 調(diào)制解調(diào)電路（圖3-6） 圖3-6 dsb乘法器調(diào)制解調(diào)電路3. 2. 1 dsb調(diào)幅波的數(shù)學表達式16(1) 調(diào)制過程的數(shù)學表達式設載波電壓為: (t) = cost調(diào)制信號為: (t) = cost經(jīng)過模擬乘法器a1后輸出電壓為抑制載波雙邊帶調(diào)制信號, 其數(shù)學表達式為:(t) = k(t) (t)= kcost cost= k cos ( +) t+ cos ( - ) t / 2 式(3)(2) 解調(diào)過程的數(shù)學表達式雙邊帶調(diào)幅波的電壓(t)可表示為:(t) = kcostcost = (t) cost本機載波電壓為: