本书为高职高专电子类专业电子CAD课程教材。具体内容包括:电子CAD原理图设计:设计环境、配置元件库、创建原理图设计、电气检查、准备导入到PCB等等。库的管理:创建新的元件符号、创建器件封装、添加元件封装等等。PCB设计:PCB编辑基础、PCB设计流程及导入设计到PCB、设计规则、PCB布局、PCB布线等等。其他:其他软件简介、PCB加工简介。 采用理论和实践相结合的体例编写,内容科学,适合高职教学需要。
电路设计自动化(electronicdesignautomation,EDA)指的就是将电路设计中各种工作交由计算机来协助完成,如电路原理图(schematic)的绘制、印刷电路板(printed-circuitboard,PCB)文件的制作、执行电路仿真(simulation)等设计工作。随着电子科技的蓬勃发展,新型元器件层出不穷,电子线路变得越来越复杂,电路的设计工作已经无法单纯依靠手工来完成,电子线路计算机辅助设计(computeraideddesign,CAD)已经成为必然趋势,越来越多的设计人员使用快捷、高效的CAD设计软件来进行辅助电路原理图、印制电路板的设计,打印各种报表。
EDA软件Protel是Altium公司在20世纪80年代末推出的电路行业的CAD软件,它在国内使用时间较长,是国内电路设计者的首选软件。
OrCAD是由OrCAD公司于20世纪80年代末推出的EDA软件,在世界上使用较广泛。相对于其他EDA软件而言,它的功能较强大,但是它在国内并不普及,知名度也比不上Protel,只有少数的电路设计者使用它。
Proteus软件是英国LabcenterElectronics公司推出的EDA工具软件。它不仅具有其他EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及外围器件,受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。
Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows系统为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析功能。
QuartusⅡ是Altera公司推出的综合性PLD/FPGA开发软件,支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL(AlteraHardwareDescriptionLanguage)等多种设计输入形式,内嵌自有的综合器以及仿真器,可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程。
EWB(ElectronicsWorkbench)是加拿大InteractiveImageTechnologies公司在20世纪90年代初推出的一款非常优秀的电路仿真软件,专门用于电子电路的设计与仿真。
Allegro是Cadence公司推出的先进的PCB设计布线工具。Allegro提供了良好且交互的工作接口和强大完善的功能,它与前端产品Cadence、OrCAD、Capture的结合,为当前高速、高密度、多层的复杂PCB设计布线提供了完美的解决方案。
PowerPCB前身叫PadsPCB,现在也改叫PadsPCB,是一款用于设计及制作印制电路板底片的软件,与PowerLogic配合使用,支援多款电子零件,如电阻、电容、多款ICchip等。PowerPCB与PSpice不同,后者可模拟线路特性,而前者则不能。
株式会社图研公司(ZukenInc.)的Zuken软件,是日本在EDA行业唯一一款专注于PCB/MCM/Hybrid和IC封装设计的软件。
从开始的众多厂商在自己擅长的领域里发展,到后期不断地修改和完善,或优存劣汰,或收购兼并,或强强联合,现在在国内被人们熟知的EDA软件厂商屈指可数:Altium(收购Protel)、Cadence(收购OrCad)、Mentor(收购PowerPCB)、Zuken等。其中Cadence和Zuken的软件甚至被应用于芯片级设计。
AltiumDesigner是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统,主要在Windows操作系统中运行。这套软件通过对原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合,为设计者提供了全新的设计解决方案,使设计者可以轻松进行设计,熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。
AltiumDesigner除了全面继承了包括Protel99SE、ProtelDXP在内的先前一系列版本的功能和优点外,还增加了许多改进和高端功能。该平台拓宽了板级设计的传统界面,全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计功能,从而允许工程设计人员能将系统设计申的FPGA与PCB设计及嵌入式设计集成在一起。AltiumDesigner由于在继承先前Protel软件功能的基础上,综合了FPGA设计和嵌入式系统软件设计功能,因为对计算机系统的版本需求比先前要高一些。
在充分调研的基础上,本教材立足于AltiumDesigner13展开讲解。因为该版本软件使用较为稳定,市面上用户量较大,使用时间较长。
本教材以源自生活的典型单片机系统、PCB设计全流程8个步骤、AltiumDesigner13软件各大菜单为主线,深入浅出地介绍了AltiumDesigner13软件平台下原理图设计以及PCB设计的具体方法。全书共有13个项目。
项目1为AltiumDesigner13软件安装与认识,描述了硬件环境需求和如何安装AltiumDesigner13,讲述了AltiumDesigner13软件界面设置以及系统主菜单DXP操作及软件参数设置。
项目2为LED彩虹小夜灯电路制作,以彩虹小夜灯的PCB设计为任务载体,描述了从原理图设计到PCB设计的全流程,共8个步骤:①新建一个工程项目;②新建一个原理图并添加到工程;③绘制原理图;④编译工程与电气检查;⑤新建一个PCB文件并添加到工程;⑥导入设计到PCB文件;⑦布局与布线;⑧运行设计规则检查验证设计。
项目3为原理图元器件库的创建,以本教材所指单片机系统在默认库的未知元件为载体,阐述如何创建新的库文件和原理图库,如何创建新的原理图元件和多部件原理图元件,直至完成元件报表和库报表,对于库界面的菜单介绍,只做必要的讲解。
项目4为元器件封装库的创建,以本教材所指单片机系统在默认库的未知元件为载体,阐述如何创建新的元器件封装库,如何创建与元件关联的新封装,直至生成报表,对于库界面的菜单介绍,只做必要的讲解。
项目5到项目8,以PCB设计全流程8个步骤的前4个步骤为主线,分别以心形灯驱动电路原理图绘制、单片机最小系统电路原理图绘制、LCD1602显示电路原理图绘制、层次电路设计为任务载体,阐述原理图界面下各菜单的使用方法。
作者简介:蒋水秀,女,浙江科技职业技术学院机电工程分院副院长,副教授,长年从应用电子专业一线教学工作,教学经验丰富,深受学生好评,发表相关学术论文多篇,参与编写相关教材多部。