电子CAD技术在专业教学中的应用

74电子CAD技术在专业教学中的应用薛继华随着电子计算机及其相关技术的发展，一门崭新的技术正在世界范围内兴起，这就是计算机辅助设计（CAD）技术以及以CAD为基础的计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助检测（CAT）和计算机集成制造系统（CIMS）等。CAD技术是电子信息技术发展的杰出成果，它的发展与应用不仅带来了一场工业设计和制造领域的革新，同时，对新世纪的专业教师而言，也提出了更高的要求。1、电子CAD技术可以改变以往手工画图的不方便和弊端,可用来绘制电路原理图。现今可用来绘制电原理图的软件有很多，如：澳大利亚PROTEL公司最新推出的应用于WINDOWS95/98/NT系统下的电子CAD软件。它饱含5个核心模块：电路原理图设计（ADVANCEDSCH99），印制电路板设计（ADVANCEDPCB99），无网格布线（ADVANCEDROUTE99），可编程逻辑器件设计（ADVANCEDPLD99）、电路模拟仿真（ADVANCEDSIM99）。我们可以运用其中的电路原理图设计模块（ADVANCEDSCH99），通过莱单命令，调用PROTEL99中提供的元件库，绘制出所需的电路图。设计步骤包括对图纸进行设置、确定整体布局，放置元器件并联线、对元器件进行调整和修改以及保存和打印。例如：下图就是用PROTEL99绘制的固定偏置式晶体管放大电路：75当然，可以用来绘制电原理图的电子CAD软件还有著名的PSPICE中的SCHEMATICS模块。例如：下图即用PSPICE画出的半波整流电路图：2、电子CAD技术可以用来验证设计电路的性能,减少生产成本。早期对已设计好的电路进行初步验证的方法是将设计的电路图在面包板上搭接起来，然后接上电源、信号发生器、示波器、电表等电子测量仪器通过实验来加以验证。但是，随着微电子技术和大规模集成电路制造技术的爆炸式发展，电路规模越来越大，传统的验证方法已经完全不可行了。这就需要电脑仿真来达到验证的目的，只要有精确的电路模型，就可以得到接近真实的仿真结果。上面提到的电路模拟仿真模块（ADVANCEDSIM99），就是一个功能强大的模/数混合信号电路仿真器。下图是用EDA软件WORKBENCH对RC瞬态电路进行瞬态分析的结果图形：76设计者可以从电脑仿真的结果（数值或波形）来验证设计方案，并可以在重新更改各元器件的参数后，再次仿真验证，直到最终达到设计要求。在电子专业课程的教学中，如果能运用这些EDA软件模拟出各种电子单元电路的运行结果，给学生以感性认识，加深学生对抽象理论的理解与掌握。对提高教育教学效果无疑具有重要意义。例如在讲解译码器与七段数字显示器构成的显示电路工作原理时，可以用软件WORKBENCH来绘出电路，并进行模拟。下面是其电路图及模拟情况：3、用电子CAD技术制作PCB（PrintedCircuitBord）板图，方便电子制作。印刷电路板（PrintedCircuitBord，简称PCB）通常以称为印制板，它是以绝缘覆铜板为基材，经过印刷、腐蚀、钻孔及后处理等工序，将电路的连接关系用一组导电图形及孔位制作在覆铜板上，最后经裁剪而成为具有一定处形尺寸的板子。加工在绝缘覆铜板上的导电图形及孔位称为印刷电路板的版图。印刷电路板的作用主77要是固定各种元件，实现元件之间的电路连接关系，在高频电路及微波电路中还充当电路元件等。早期的印刷电路板设计多由人工完成，通常先在一定大小的纸上进行布线、定位，再将这一版图用复写纸复制到覆铜板上，经过钻孔、上漆、腐蚀、修整及上助焊剂等工序即可制作出一块印刷电路板。人工设计的印刷板电路往往都是较简单的电路，遇到布线量大的，布线密度大的情况时就无能为力了。现今，PCB板的设计就进步多了，运用各种电子CAD软件中的PCB板设计功能，你能很准确迅速的等到需要的印刷板图。例如：下图是运用MICROSIMPCBBOARDS模块制作的一块印刷电路板图：在日常教学过程中，我们可以将从各种期刊杂志上找到的小制作或趣味电路制作成实物。具体步骤如下：（1）先根据电子原理，查找出元件大小、性能等参数，设计成电路原理图；（2）运用电子CAD软件中的电原理图设计工具将电路图绘制出来，有的CAD软件具有独特的电路描述语言，也可以用这种语言将设计好的电路图描绘出来，并输入到电脑中。（3）运用PCB板图生成工具，在电原理图的基础上生成网络表，并制作出PCB板图。（4）通过激光打印机，将PCB图打出来，再经过后序，最终制作成印刷板，并进行助焊处理。（5）焊上元件，进行相关调试与测量。通过上述实际制作过程的实习，不但能培养学生的专业兴趣，而且能加深学生对电子产品生产过程的初步了解，提高学生的动手能力。为后续相关电子实习课程的开设打下基础。（02年10月南通市教育学会评比二等奖）