Краткий обзор средств компьютерного проектирования электронных устройств

Средства проектирования можно разбить на три группы: системы проектирования устройств, макеты программ (или системы) схемотехнического моделирования отдельных узлов и специализированные компьютерные средства.

Системы компьютерного проектирования. Система P-CAD разработана фирмой «Personal СЛ System, Inc.» для компьютеров IBM PC/AT. В программный комплекс системы P-CAD входят отдельные программы и пакеты взаимосвязанных программ, образующие в совокупности систему сквозного проектирования электронных устройств. Система P-CAD позволяет выполнить такие проектные операции, как:

• • графический ввод и редактирование символов электронных компонентов и в целом принципиальной электрической схемы;
• • извлечение списка электрических связей из принципиальных схем и обнаружение в них ошибок;
• • автоматическая коррекция электрической схемы после изменения первоначального размещения компонентов на печатной плате;
• • вывод принципиальной электрической схемы на плоттер и принтер;
• • моделирование аналоговых, цифровых и смешанных устройств, вывод на экран монитора результатов моделирования, составление библиотеки математических моделей электронных элементов;
• • ручная и автоматическая трассировка печатных проводников в интерактивном режиме с числом слоев до 20;
• • размещение элементов с планарными и многослойными контактными площадками и межслойных переходов на печатной плате;
• • автоматический контроль результатов проектирования печатной платы на соответствие электрическое схеме и технологическим ограничениям;
• • выпуск конструкторской документации и технологической информации на проектируемую печатную плату в виде чертежей принципиальных схем, деталировочного и сборочного чертежей, фотошаблонов для сверления отверстий и др.

Другая компьютерная система DesignLab 8.0 корпорации MicroSim [37, 53] представляет собой комплекс программ для сквозного проектирования аналоговых, цифровых и смешанных аналого-цифровых устройств. Проектирование начинается с графического ввода принципиальной схемы, ее моделирования и оптимизации, включает в себя синтез устройств программируемой логики и аналоговых фильтров и заканчивается созданием управляющих файлов для программаторов, разработкой печатной платы с выводом управляющих файлов для плоттеров и сверлильных станков. Система проектирования позволяет разрабатывать устройства типа PLD (Programmable Logic Device) различных фирм (Altera, Atmel, Motorola, Philips, Toshiba и др.), а также перепрограммируемых логических устройств FPGA (Field Programmable Gate Array).

Примерно такими же возможностями с точки зрения схемотехнического проектирования обладает система ICAP, разработанная фирмой Intusoft. Ее основу (как P-CAD и DesignLab) составляет пакет программ PSPICE. Система ЮАР отличается удобным оконным редактором, возможностью работы с измерительным оборудованием, совместимостью выходных файлов с пакетом P-CAD.

Пакет программ APLAC 7.0 предназначен для проектирования и моделирования во временной и частотной областях электронных устройств, содержащих цифровые и аналоговые узлы (в том числе узлы СВЧ-диапазона). При моделировании выполняются расчеты режима по постоянному току, частотных характеристик, спектральной плотности, коэффициента шума, чувствительности, параметрической оптимизации и др. К достоинству системы APLAC 7.0 следует отнести наличие библиотеки элементов и отдельных узлов, превосходящих библиотеки других систем, а также возможность ввода результатов измерений и вывода управляющих сигналов.

Программный пакет System VIEW фирмы Elanix (www. elanix.com) используют для проектирования систем аналоговой, цифровой и аналого-цифровой обработки сигналов, систем связи, систем автоматического регулирования и управления и др. Пакет позволяет из стандартных функциональных модулей (усилителей, иеремножителей, модуляторов, демодуляторов, генераторов, источников различных сигналов и др.) создавать и моделировать схемы устройств при воздействии на них различных сигналов и помех.

Для проектирования сверхбольших ИМС (СБИС), например типа систем на одном кристалле (system on chip) с числом до 10^Г) и более электронных компонентов, используют САПР, состоящие из большого числа программ, ориентированных на различные проектные процедуры и разные тины схем. Наиболее известными разработчиками интегрированных САПР являются фирмы Synopsys, Cadence Design Systems, Mentor Graphics.

Системы схемотехнического моделирования. К ним относят такие известные пакеты программ, как PSpice, Micro-Cap, Electronics Workbench, MutiSim, CircuitMaker, Aplac, Micro-Logic и др., предназначенные для моделирования аналоговых, цифровых и аналого-цифровых электронных устройств. Среди перечисленных систем следует выделить пакет программ PSpice, который является ядром ряда систем сквозного проектирования.

Специализированные компьютерные с и с т е м ы, такие как:

• • пакет программ MAX+PLUS II BASELINE, располагающий средствами описания, компиляции и верификации устройств на программируемых логических интегральных схемах фирмы Altera;
• • программа Microwave Office 2002 (www.mwoffice.com), позволяет моделировать СВЧ-усгройства, заданные как в виде принципиальных, гак и в виде функциональных схем. Моделирование стационарных режимов нелинейных устройств выполняется методом гармонического баланса, а в случае слабо нелинейных устройств используются функциональные ряды Вольтерра — Винера. Можно проводить также анализ шумов и синтез топологии микрополосковых линий.