用于电子电路设计和分析

用于电子电路设计和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 用于电子电路设计和分析(数电和模电)的常用软件有哪些, 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:OrCAD、PSPICE、PCAD、Protel、Mentor、Graphics、Synopsys、Cadence、等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时以可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件及其它EDA软件，进行简单介绍。 1、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; Matlab;SystemView;等。下面简单介绍前两个软件。 (1)SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE(Personal—SPICE)。现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件，在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。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，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。 (2)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、报告生成和MATLAB语言编程产生独立C/C++代码等功能。MATLAB产品族具有下列功能:数据分析;数值和符号计算;工程与科学绘图;控制系统设计;数字图像信号处理;财务工程;建模、仿真、原型开发;应用开发;图形用户界面设计等。MATLAB产品族被广泛地应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿真等诸多领域。开放式的结构使MATLAB产品族很容易针对特定的需求进行扩充，从而在不断深化对问题的认识同时，提高自身的竞争力。 2、PCB设计软件 PCB(Printed—Circuit Board)设计软件种类很多，如OrCAD;Protel; Viewlogic; PowerPCB; Cadence PSD;MentorGraphices的Expedition PCB;Zuken CadStart; Winboard/Windraft/Ivex-SPICE;PCB Studio等等。 (1)ORCAD是由ORCAD公司于八十年代末推出的EDA软件，它是世界上使用最广的EDA软件，每天都有上百万的电子工程师在使用它，相对于其它EDA软件而言，它的功能也是最强大的，早在工作于DOS环境的ORCAD4.0，它就集成了电原理图绘制、印制电路板设计、数字电路仿真、可编程逻辑器件设计等功能，而且它的介面友好且直观，它的元器件库也是所有EDA软件中最丰富的，在世界上它一直是EDA软件中的首选。ORCAD公司在与CADENCE公司合并后，更成为世界上最强大的开发EDA软件的公司，它的产品ORCAD世纪集成版工作于WINDOWS95与WINDOWSNT环境下，集成了电原理图绘制，印制电路板设计、模拟与数字电路混合仿真等功能，它的电路仿真的元器件库更达到了8500个，收入了几乎所有的通用型电子元器件模块。 (2)Protel是PROTEL公司在20世纪80年代末推出的CAD工具，是PCB设计者的首选软件。它较早在国内使用，普及率最高，有些高校的电路专业还专门开设Protel课程，几乎所在的电路公司都要用到它。早期的Protel主要作为印刷板自动布线工具使用，现在普遍使用的是Protel99SE，它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。使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度PCB的100%布通率。Protel软件功能强大、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是电路设计和PCB设计。 i=isL i=i sL I 0 V 0 i> I s0 D =t/T 1ons i < I L0 i L V s V L 2.2.2 Boost 变换器 Boost 变换器又称升压变换器、并联开关电路、三端开关型升压稳压器。线路由开关 S、电感 L、电容 C 组成，电路结构如图 2-3 所示，完成把电压V升压到V的功能。 s0i流过电感线圈 L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈 L中。此时，电容 C 放L 电，R 上流过电流I ，R 两端为输出电压V ，极性上正下负。由于开关管导通，二极00 管阳极接V负极，二极管承受反向电压，所以电容不能通过开关管放电。开关 S 转换到s 位置 b 时，构成电路如图 2-4b 所示，由于线圈 L 中的磁场将改变线圈 L 两端的电压极性，以保持i不变。这样线圈 L磁能转化成的电压V源V 串联，以高于V 电压向电容 LLs0C、负载 R 供电。高于V时，电容有充电电流;等于V 时，充电电流为零;当V 有000降低趋势时，电容向负载 R 放电，维持V 不变 0 由于V + V ，向负载 R 供电时，V高于V ，故称它为升压变换器。工作中输入电流i=i Ls0ssL是连续的。但流经二极管 D，电流却是脉动的。由于有 C 的存在，负载 R 上仍有稳定、连续的负载电流I。 0 2.2.3 Buck-boost 变换器 1(线路组成 在 Buck 变换器后串接一个 boost 变换器的线路，如图 2-5a)所示，此电路可以逐步进行简化，如图 2-5b)所示。 假定在图 2-5b)所示电路中，S 及S是同步的，并有统一的占空比，则S、S、D 、121 21D的功能可以用等效的双刀双掷开关来表示。注意，在图 2-5 b)所示电路中，己删去了电2 容C。直到目前的讨论为止，buck 变换器总是用带有滤波输出电容的，但严格地说，它1 不是一定要的。因为 buck 变换器的电感器，可以做成任意大，以满足在没有附加电容滤波器的情况下，减少负载电流纹波幅值，只是在实际中，加一个输出滤波电容来使电感器减小一些。但是后面接的 boost 变换器尽管它的电感做的如何的大，输出电流总是脉动的，所以输出电容C不能去除。由于L ,C 构成了一个第二级低通滤波器，所以第一级滤波22 2 电感1L 中的纹波是不会很大的，有可能去除C。去除C之后，电感L、L可以合成一1112个。如果允许电路输出的电压极性可以反过来的话，则图2-5b )可演变为图 2-6。图 2-7 所示电路是其由晶体管T及二极管D组成的实际电路。 r1 2(工作原理 图 2-7 当开关管T导通时，电流i流过电感线圈 L, L 储存能量。当开关管rs T断开时，i有减小趋势，电感线圈产生自感电势反向，为下正上负，二极管 D rL1受正向偏压而导通，负载上有了输出电压V ，电容 C 充电储能，以备 Tr 转至导通时放0 电维持不变。由于负载上的V电压极性与出入电压V 的极性相反，故称为反号型变换器。0s 线路中无论是电流i还是 i，都是脉动的，但通过滤波电容 C 的作用，i该是连续的。 s0 与其它DC,DC拓扑相比，移相全桥软开关拓扑结构充分利用了电路本身的寄生参数，使开关管工作在软开关状念，降低了开关管的不关损耗，提高了变换器的效率。与谐振软开关技术相比，移相PWM变换技术具有开关频率恒定、主开关管电压和电流应力比PWM硬开关和谐振软开关都要低，而且不需要辅助器件、结构简单等优点。根掘开关器件软不关方式的不同可以分成三类:全桥ZVS PWM DC,DC变换器、全桥ZVZCS PWM DC,DC变换器和全桥ZCS PWM DC,DC变换器。 移相控制零电压不关PWM变换器利用用变压器的漏感或原边串联电感和开关管的输出电容或外接并联电容谐振，谐振电感储能向C(i=1、2、3、4)释放过程中，使C电压逐步下降到零，其反并联体二极管Diii 导通，此时开通Q就是ZV开通，它的电路结构及主要波形如图2-1所示。 i