电路计算机辅助设计课件

电路计算机辅助设计课件课程大纲计算机辅助设计概述电路设计的流程CAD电路设计工具的分类电路设计软件的发展历程计算机辅助设计概述计算机辅助设计Computer-Aided Design,CAD是一种使用计算机软件进行设计和制图的技术它在电路设计、机械制造、建筑、航空航天等领域得到了广泛应用，极大地提高了设计效率和精度电路计算机辅助设计Electronic DesignAutomation,EDA是CAD技术在电路设计领域的应用，它使用专门的软件来设计、模拟、验证和制造电路，涉及电路原理图绘制、PCB布局布线、仿真分析、验证测试等多个环节电路设计的流程CAD需求分析1确定电路的功能和性能指标，并收集相关资料电路原理图设计2使用Schematic Capture软件绘制电路原理图，并进行元件选型和参数设置电路仿真与验证3使用仿真软件进行电路功能和性能验证，并根据仿真结果进行电路优化版图设计PCB4使用PCB设计软件进行电路板布线、元件放置和布局规划版图验证PCB5使用DRC检查工具进行版图规则验证，确保版图符合设计要求生产文件输出6生成生产所需的Gerber文件和其他相关文件，并交付给生产厂商电路设计工具的分类1Schematic Capture2PCB Layout用于绘制电路原理图，方便理用于设计电路板的物理布局，解电路结构将电路元件放置在电路板上的合适位置3Simulation4Verification用于模拟电路的行为，验证电用于检查电路设计是否满足设路设计是否符合预期计规范，确保电路设计正确性电路设计软件的发展历程早期1手动设计和绘制电路图世纪年代20702出现第一代EDA软件世纪年代20803EDA软件功能不断完善世纪至今214EDA软件走向集成化、自动化软件介绍Schematic CaptureSchematic Capture软件是电路设计中必不可少的工具，它允许工程师以图形化的方式创建电路原理图软件提供了各种各样的元件库，方便用户快速选择和放置元件它可以进行电路的逻辑验证和仿真，帮助工程师在设计阶段发现并解决潜在问题软件的基本操作Schematic Capture创建新项目首先，创建一个新的项目文件夹，并在其中创建新的原理图文件添加元件从元件库中选择所需的元件，并将其放置在原理图中连接元件使用连接线将元件之间的引脚连接起来，以构建电路添加标签使用文字工具添加元件名称、引脚编号、电路参数等标签保存和验证保存原理图文件，并使用软件自带的工具进行电路验证软件的绘图基础Schematic Capture元件库绘制工具布局设计包含各种常用电子元件的图形和属性信息提供线段、圆弧、文本等绘制工具，方便用户可以使用布局设计功能，合理安排元，方便用户快速选择和放置元件用户创建电路图的连接线、标识等元素件的位置，确保电路图清晰、美观软件的元Schematic Capture件库管理元件库建立元件库维护创建新的元件库，并添加所需元定期更新元件库，添加新元件或件信息，例如名称、引脚定义、修改现有元件信息，以满足设计封装等需求元件库共享将元件库共享给团队成员，方便团队协作设计软件的虚拟仿真Schematic Capture功能验证1电路功能验证性能评估2电路性能指标逻辑分析3电路逻辑功能时序分析4电路时序关系SchematicCapture软件提供虚拟仿真功能，以便在实际制作电路板之前进行验证通过仿真，可以验证电路的功能、性能、逻辑和时序等指标，帮助设计人员提前发现设计缺陷，提高电路设计的可靠性设计软件介绍PCBAltium DesignerKiCad OrCAD功能强大，界面友好，支持多种设计流程开源免费，功能完备，适合学习和个人使专业级PCB设计软件，功能强大，支持复，拥有丰富的元件库和功能插件用，拥有活跃的社区和丰富的教程资源杂的设计需求，拥有丰富的元件库和仿真功能设计软件的基本操作PCB创建项目1设置电路板尺寸和层数放置元件2从元件库中选择和放置元件布线3连接元件之间的走线检查DRC4检查设计规则是否满足生产文件输出5生成Gerber文件等生产文件设计软件的布线技巧PCB自动布线手动布线布线规则布线优化使用软件的自动布线功能，针对一些特殊情况，需要手遵循一定的布线规则，例如通过调整布线路径、添加过可快速完成大部分布线，节动进行布线，例如关键信号最小间距、拐角半径等，保孔等方式，优化布线，提高省时间和精力、敏感区域等证电路的可靠性和性能电路性能设计软件的检查PCB DRC规则检查错误提示确保设计符合规范，避免违反规则软件会自动识别和提示设计错误，帮助设计师及时更正问题修复通过DRC检查发现并解决潜在问题，提高设计质量设计软件的生产文件输出PCB文件GerberGerber文件是PCB制造商用于生产电路板的标准格式钻孔文件钻孔文件包含有关钻孔尺寸、位置和数量的信息元件放置文件元件放置文件指示制造商将元件放置在PCB上的位置阻焊层文件阻焊层文件定义了需要涂覆阻焊剂的区域，以防止焊接时短路仿真软件介绍Analog/Mixed-SignalAnalog/Mixed-Signal仿真软件是用于模拟和验证模拟和混合信号电路性能的工具它能够对电路进行建模，并模拟其在不同输入信号和工作条件下的行为这些软件通常提供各种功能，例如电路分析、波形查看、参数扫描和优化常见的Analog/Mixed-Signal仿真软件包括•Cadence Spectre•Synopsys HSPICE•Keysight ADS仿真软件的建模Analog/Mixed-Signal模型类型1包括电路元件模型、系统模型和行为模型模型参数2需要根据实际电路参数进行设置和调整模型验证3通过仿真结果与实际电路进行对比验证模型的准确性仿真软件的Analog/Mixed-Signal分析时域分析1模拟信号的瞬态和稳态响应分析频域分析2模拟电路的频率响应和噪声分析参数扫描3评估电路性能对不同参数变化的敏感性蒙特卡罗分析4考虑元器件参数误差对电路性能的影响工具的集成化发展趋势EDA多领域协同流程自动化12EDA工具将集成电路设计、仿通过自动化流程，简化设计过真、验证、制造等多个领域整程，提高效率，减少人为错误合，实现协同设计数据共享云端平台34不同工具之间共享设计数据，基于云平台，实现EDA工具的确保设计一致性，提高效率和共享和协作，提高灵活性，降可追溯性低成本工具的自动化设计EDA自动布线自动布局EDA工具可以自动完成电路板的EDA工具可以自动将电路元件放布线，减少人工操作置在电路板上，节省设计时间自动检查DRCEDA工具可以自动检查电路板设计规则，确保设计符合标准工具的可视化设计EDA图形界面虚拟仿真布局规划直观的图形界面让用户可以轻松地创建可视化仿真工具可以帮助用户模拟电路用户可以使用可视化工具进行PCB布局、编辑和查看电路设计这提高了设计行为，并找出潜在的问题，这有助于优规划，并优化元件的排列，这可以提高的效率和准确性化设计电路的性能和可靠性工具的云端协作EDA云端存储和共享设计文件，方便团队实时协作平台，支持多人同时编辑和成员协作修改设计版本控制功能，跟踪设计变更，防止冲突工具的建模标准化EDA统一模型表示标准化模型库12确保不同EDA工具之间模型的提供预定义的模型组件，提高兼容性，避免重复建模工作建模效率和精度模型验证工具3验证模型的准确性和一致性，确保模型质量工具的可编程性EDA自定义脚本扩展功能允许用户编写脚本来自动化重复通过编写自定义插件或模块来扩性任务，例如元件放置、布线和展EDA工具的功能，满足特定设仿真计需求集成开发环境提供一个集成开发环境来简化代码编写、调试和测试过程，提高开发效率电路技术的行业应用CAD电路CAD技术广泛应用于电子、通信、航空航天、汽车等多个行业在电子行业，电路CAD用于设计各种电子产品，如手机、电脑、电视等在通信行业，电路CAD用于设计通信设备，如基站、路由器、交换机等电路技术的未来发展CAD人工智能云计算虚拟现实人工智能将优化电路设计流程，提高效率云计算将提供更强大的计算能力和协作平虚拟现实将使设计人员能够沉浸式地体验和准确性台，促进更复杂的设计和评估电路设计，提升直观性和体验感电路设计中存在的问题CAD设计复杂度仿真精度设计效率现代电路设计变得越来越复杂，包含更对于复杂电路，仿真模型的精度难以满设计周期长，效率低下，难以满足快速多的组件和互连，给CAD工具带来了挑足需求，导致设计结果不可靠迭代和快速原型开发的需求战电路设计改进方向CAD加强自动化设计功能，简化设计流程引入人工智能技术，优化设计方案，，提高效率提升设计质量推动云端协作，实现资源共享，促进团队合作本课程总结本课程系统地介绍了电路计算机辅助设计（CAD）的基本原理、常用软件及应用从设计流程、工具分类、软件操作、仿真分析、未来发展等方面进行了深入讲解。