第1讲.绪论

1EDAEDA基础（模拟部分）基础（模拟部分）北京航空航天大学电子信息工程学院北京航空航天大学电子信息工程学院信号与信息处理教研室信号与信息处理教研室孙进平（孙进平（8231724082317240））[e-mail]@buaa.edu.cn2CC语言程序设计、电子信息工程导论、语言程序设计、电子信息工程导论、MATLABMATLAB基础；基础；电路分析、电子电路电路分析、电子电路((II))、、信号与系统、电磁场理论信号与系统、电磁场理论数字电路、电子电路数字电路、电子电路((IIII))、、电子测量、通信原理、电子测量、通信原理、微波技术、数字信号处理、微机原理及接口技术、自动控制原理微波技术、数字信号处理、微机原理及接口技术、自动控制原理；；…………已学课程：已学课程：后续课程：后续课程：EDAEDA基础基础II：：对计算机和EDA工具进行电路的设计与仿真有一定的了解，掌握一般的EDA设计思想。熟练掌握Multisim电路仿真软件3参考教材：参考教材：《《MultisimMultisim77电路设计及仿真应用电路设计及仿真应用》》熊伟等，清华大学出版社，熊伟等，清华大学出版社，20052005《《电子电路计算机仿真设计与分析电子电路计算机仿真设计与分析》》黄智伟，电子工业出版社，黄智伟，电子工业出版社，20052005《《电路仿真与电路仿真与PCBPCB设计设计》》骆新全等，北航出版社，骆新全等，北航出版社，20042004《《MutisimMutisim20012001设计与应用设计与应用》》…………45…………致学生们致学生们我并不想抨击学院式的教学方法，但我觉得，似我并不想抨击学院式的教学方法，但我觉得，似乎太多的学生是以填鸭式的方式在学校里学完各乎太多的学生是以填鸭式的方式在学校里学完各门课程的。你当然知道我指的是什么！门课程的。你当然知道我指的是什么！我所指的我所指的就是这样一种学习模式：听课，记住教师要你知就是这样一种学习模式：听课，记住教师要你知道的所有东西，参加考试，在正确的地方填上正道的所有东西，参加考试，在正确的地方填上正确的内容，最后确的内容，最后完成了整个课程却没有带走半点完成了整个课程却没有带走半点实用的东西实用的东西。。我认为许多学生是由于老师们没有我认为许多学生是由于老师们没有花时间好好备课，而被迫进入这种模式的花时间好好备课，而被迫进入这种模式的。学生。学生们压力很大，他们不能不及格。实际上，如果在们压力很大，他们不能不及格。实际上，如果在课程结束的时候，你能够课程结束的时候，你能够对一门课程建立起基本对一门课程建立起基本的、直觉的理解的、直觉的理解，那么你应用这些基本知识所取，那么你应用这些基本知识所取得的成功，要比应用课程大纲提到的任何东西所得的成功，要比应用课程大纲提到的任何东西所取得的成功都要大得多。取得的成功都要大得多。…………————DarrenAshbyDarrenAshby6课程内容与要求课程内容与要求EDA是一门实践性很强的课程。它的前修课程是电路分析、信号与系统、模拟电子技术基础、数字电子技术基础。通过本课程的学习，使学生对计算机和EDA工具进行电路的设计与仿真有一定的了解，掌握一般的EDA设计思想，并会利用EDA平台设计开发出理想的电路。第一周：第一周：1616课时课时（课堂讲授），每天（课堂讲授），每天44学时学时第二周：第二周：1616课时课时（上机实验）（上机实验）教辅：毕越凯教辅：毕越凯(F525)(F525)、韩啸、韩啸(F1117)(F1117)、路绪光、路绪光(F1115)(F1115)7第一讲：第一讲：EDAEDA基础，绪论基础，绪论第二讲：第二讲：SPICESPICE语言与电路仿真语言与电路仿真第三讲：第三讲：MultisimMultisim仿真软件的使用仿真软件的使用第四讲：电路分析第四讲：电路分析MultisimMultisim仿真仿真第五讲：晶体管放大电路仿真第五讲：晶体管放大电路仿真第六讲：集成运算放大器和滤波电路仿真第六讲：集成运算放大器和滤波电路仿真第七讲：波形发生与电源电路仿真第七讲：波形发生与电源电路仿真第八讲：总结、交流、答疑第八讲：总结、交流、答疑8电路和电路设计电路和电路设计世界上昀简单的电路电源元器件线路控制件电路设计：用正确的方法在正确的元件间建立正确的联接9简单电路复杂电路10印制电路（PrintedCircuitBoard即PCB）硬板硬板软板软板11集成电路芯片（元器件）集成电路芯片（元器件）一块密封的电路板一块密封的电路板Corei7:7.31Corei7:7.31亿个晶体管亿个晶体管12¾¾明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工作明确系统设计任务，完成单片机及其外围电路的选型工作（（上网查资料，参考书上网查资料，参考书购买芯片购买芯片芯片手册芯片手册确定外围电路确定外围电路））¾¾设计系统原理图和设计系统原理图和PCBPCB板，仔细检查板，仔细检查PCBPCB板后送工厂制作板后送工厂制作¾¾完成器件的安装焊接完成器件的安装焊接¾¾根据硬件设计和系统要求编写应用程序根据硬件设计和系统要求编写应用程序¾¾在线调试软硬件在线调试软硬件¾¾使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片机系统使用编程器烧写单片机应用程序，独立运行单片机系统完成一个电路的通常步骤（完成一个电路的通常步骤（单片机系统单片机系统）：）：131415PCBPCB工艺流程图工艺流程图1617接受系统设计任务后，首先确定设计方案，同时要选择能实现该方接受系统设计任务后，首先确定设计方案，同时要选择能实现该方案的合适元件，然后根据具体的元件设计电路原理图。接着进行第案的合适元件，然后根据具体的元件设计电路原理图。接着进行第一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析，模拟电路的交直一次仿真，包括数字电路的逻辑模拟、故障分析，模拟电路的交直流分析、瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支流分析、瞬态分析。系统在进行仿真时，必须要有元件模型库的支持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源持，计算机上模拟的输入输出波形代替了实际电路调试中的信号源和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。和示波器。这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。电路设计的典型过程电路设计的典型过程18仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行仿真通过后，根据原理图产生的电气连接网络表进行PCBPCB的自动的自动布局布线。在制作布局布线。在制作PCBPCB之前还可以进行后分析，包括热分析、噪之前还可以进行后分析，包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等，并且可以将分析声及窜扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等，并且可以将分析后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，后的结果参数反标回电路图，进行第二次仿真，也称为后仿真，这一次仿真主要是检验这一次仿真主要是检验PCBPCB在实际工作环境中的可行性。在实际工作环境中的可行性。19EDAEDA是电子设计自动化（是电子设计自动化（ElectronicDesignAutomationElectronicDesignAutomation）的缩写，）的缩写，在在2020世纪世纪6060年代中期从计算机辅助设计（年代中期从计算机辅助设计（CADCAD）、计算机辅助制造）、计算机辅助制造（（CAMCAM）、计算机辅助测试（）、计算机辅助测试（CATCAT）和计算机辅助工程（）和计算机辅助工程（CAECAE）的）的概念发展而来的概念发展而来的EDAEDA技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的昀新成果，进行电子产品的自动设技术、信息处理及智能化技术的昀新成果，进行电子产品的自动设计。计。利用利用EDAEDA工具，可以从概念、算法、协议等开始设计电子系工具，可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，从电路设计、性能分析到设计统，大量工作可以通过计算机完成，从电路设计、性能分析到设计出出ICIC版图或版图或PCBPCB版图的整个过程都可自动处理完成。版图的整个过程都可自动处理完成。EDAEDA技术的发展技术的发展202020世纪世纪7070年代为年代为CADCAD阶段，这一阶段人们开始用计算机辅助进行阶段，这一阶段人们开始用计算机辅助进行ICIC图编辑和图编辑和PCBPCB布局布线，取代了手工操作，产生了计算机辅助设计布局布线，取代了手工操作，产生了计算机辅助设计的概念。的概念。2020世纪世纪8080年代为年代为CAECAE阶段，与阶段，与CADCAD相比，除了纯粹的图形绘制功能相比，除了纯粹的图形绘制功能外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表外，又增加了电路功能设计和结构设计，并且通过电气连接网络表将两者结合在一起，以实现工程设计，这就是计算机辅助工程的概将两者结合在一起，以实现工程设计，这就是计算机辅助工程的概念。念。CAECAE的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动的主要功能是：原理图输入，逻辑仿真，电路分析，自动布局布线，布局布线，PCBPCB后分析。后分析。EDAEDA技术的发展技术的发展212020世纪世纪9090年代为年代为ESDAESDA阶段。尽管阶段。尽管CAD/CAECAD/CAE技术取得了巨大的技术取得了巨大的成功，但并没有把设计人员从繁重的设计工作中彻底解放出来。成功，但并没有把设计人员从繁重的设计工作中彻底解放出来。在整个设计过程中，自动化和智能化程度还不高，各种在整个设计过程中，自动化和智能化程度还不高，各种EDAEDA软件软件界面千差万别，学习使用困难，并且互不兼容，直接影响到设计界面千差万别，学习使用困难，并且互不兼容，直接影响到设计环节间的衔接。基于以上不足，人们开始追求贯彻整个设计过程环节间的衔接。基于以上不足，人们开始追求贯彻整个设计过程的自动化，这就是电子系统设计自动化的自动化，这就是电子系统设计自动化(ElectronicSystemDesign(ElectronicSystemDesignAutomationAutomation，，ESDA)ESDA)。。22硬件语言编译工具逻辑综合工具功能仿真工具布局布线工具版图生成工具形式验证工具ASIC设计平台硬件语言编译工具逻辑综合工具功能仿真工具布局布线工具时序仿真工具编程下载工具PLD设计平台原理图编辑工具网表生成工具布局布线工具规则检查工具电磁兼容分析工具热分析工具PCB设计平台半导体厂IC产品可编程ASIC产品制版厂PCB产品电子系统整机设计、制造用户最终产品电路图输入法HDL语言输入法波形输入法用户需求功能定义EDAEDA工具软件的分类工具软件的分类23电子电路设计与仿真工具：电子电路设计与仿真工具：系统级：系统级：SPWSPW，，ADSADS，，SystemViewSystemView，，MatlabMatlab等等电路级：电路级：SPICE/PSPICESPICE/PSPICE；；MultiSimMultiSim；；ProtelProtel；；OrCADOrCAD等等PCBPCB设计软件：设计软件：ProtelProtel、、OrCADOrCAD、、PowerPCBPowerPCB、、CadencePSDCadencePSD、、ultiBOARD7ultiBOARD7（（MultiSimMultiSim）等）等24集成电路集成电路ICICTopTop--downdown设计方法的三个主要的阶段：设计方法的三个主要的阶段：系统功能设计系统功能设计→→逻辑和电路设计→版图设计逻辑和电路设计→版图设计25集成电路设计集成电路设计的昀终输出是掩膜的昀终输出是掩膜版图版图，，通过制版和工艺流片得到芯片产品通过制版和工艺流片得到芯片产品26ICIC的基本单元的基本单元27