Проектирование принципиальных схем

Детальное исследование радиоэлектронных устройств на ЭВМ на уровне принципиальных схем можно провести с помощью множества специальных программ. В учебных целях и начальных этапах работы целесообразно применять более простые программы: Electronics Workbench&MiltiSim, MicroCAP, CircuitMaker, Aplac, TangoPRO и др. Большинство этих программ готовят данные в текстовом формате SPICE, чем обеспечивается совместимость со многими программами.

Для сложных задач используются OrCAD (PSpice A/D) и SPECCTRA, P-CAD 2000-200X (ACCEL EDA) и Altium Designer (Protel), eProduct Designer, PowerPCB, CAM 350, Viewlogik (Analog), BETASoft, MATLAB+Simulink и т.д.

При проектировании устройств сверхвысокочастотного диапазона могут быть использованы программы Super Compact, Touchstone, Libra, Microwave Office.

Все современные продукты предполагают ввод проекта в редакторе принципиальных схем, после чего генерируется список соединений, необходимый для работы программы моделирования. В качестве счетного ядра почти во всех программах используется программа SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis). Различные версии этого алгоритма были в разное время заимствованы производителями программного обеспечения для использования в своих продуктах. Сейчас для моделирования аналоговых устройств в основном используется версия SPICE 3, а для моделирования цифровых устройств версия XSPICE. Эта версия была разработана специально для моделирования цифровых устройств, описанных списком соединений, причем сами модели компонентов описываются на языке SimCode.

Если сложность разрабатываемых устройств невелика, то для проектирования можно использовать более дешевые продукты, например, Electronic Workbench, Pulsonix, MicroCAP, CircuitMaker.

Наиболее легка в освоении программа Electronics Workbench. Она построена интуитивно понятно, и работа с этой программой напоминает экспериментальную деятельность радиоинженера. В программе имеются виртуальные приборы (вольтметры, амперметры, генераторы, осциллограф, измеритель амплитудно-частотной характеристики и т.п.). Испытуемая схема "монтируется" на виртуальном столе, и затем делаются необходимые измерения. При этом настройка виртуальных измерительных приборов осуществляется практически так же, как и настройка реальных приборов. Предусмотрена возможность вывода данных для программы разработки печатных плат. После пятой версии программа переименована в MultiSIM плюс год издания (2001, 2003), хотя иногда используют старое название Electronics Workbench (6, 7, 8,9). Все версии после 5 являются скорей профессиональными, чем учебными.

Сейчас пакет принадлежит NI. Multisim 10.1 реализованы новые возможности профессиональной разработки, нацеленные также на модернизацию процесса моделирования, улучшению совместимости с моделями PSpice и базой данных из 300 новых компонентов лидирующих производителей, таких как Analog Devices и Texas Instruments. Среда Multisim 10.1 также обладает автоматизированным интерфейсом прикладного программирования (API) в помощь разработчикам для автоматизации моделирования в COM-ориентированных языках программирования.

Благодаря интеграции Multisim 10.1 и LabVIEW, специалисты смогут точнее определять и анализировать поведение схем и детектировать ошибки еще на ранних стадиях разработки. Кроме того, с использованием бета версии NI LabVIEW Multisim Connectivity Toolkit, разработчики смогут улучшить реализацию своих проектов.

Программа Micro-Cap (Microcomputer Circuit Analysis Program) рекомендуется для выполнения исследовательских работ, не предусматривающих немедленной конструкторской реализации (т.е. разводки печатной платы и оформления конструкторской документации). В состав программы входит модуль расчета параметров моделей аналоговых элементов по результатам экспериментальных исследований (таким способом создаются новые модели). В системе предусмотрен режим исследования чувствительности выходного сигнала к изменению параметров любого элемента. Есть возможность определить входное и выходное сопротивление устройства. Предусмотрена возможность разработки активных и пассивных фильтров с заданными параметрами.

Сходными возможностями обладает программа CircuitMaker. Программа позволяет осуществить пошаговое (по тактам) исследование цифровых схем, создать собственные микросхемы пользователя (определить их внутреннее устройство), и затем использовать их как обычные стандартные микросхемы. Элементы анимации наглядно зафиксируют наступление событий. Для использования в учебном процессе в системе предусмотрен режим умышленного создания неисправностей. Это одно из самых дешевых решений для проектирования несложных печатных плат. Стандартная версия программы позволяет разрабатывать платы, содержащие до шести сигнальных слоев и до двух слоев металлизации.