美國Cadence公司的OrCAD、加拿大Interactive Image Technologies公司的EWB、澳大利亞Altium公司的PROTEL、美國Mentor Graphics公司的PADS等EDA軟件對比
提到電子設計自動化,還得從上世紀80年代,世界上許多公司相繼推出用于微機系統(tǒng)的電子CAD(Computer Aided Design,計算機輔助設計)軟件說起。世界上許多公司為了自己的CAD軟件能在激烈的市場競爭中占有一席之地,紛紛推出具有自己公司特色的CAD軟件,經過多年的實踐檢驗、不斷修改和完善,或優(yōu)存劣汰,或收購兼并,或強強聯(lián)合,CAD技術已日臻成熟。CAD是一種通用技術,除了在機械、建筑等其它許多行業(yè)得到廣泛應用之外,借助美國加洲大學伯克利分校的SPICE3.5/XSPICE作為仿真引擎,世界上許多公司還推出各種用于電子行業(yè)的優(yōu)秀EDA 軟件;從另一個角度講,CAD(計算機輔助設計)是電子設計的物理級初級階段;CAE(計算機輔助工程)是電路級設計階段;EDA(電子設計自動化)是高級的電子系統(tǒng)設計階段。衡量一個軟件的優(yōu)劣,其中一個很現實的標準就是看它的市場占有率,也就是它的普及和流行程度。正如魯迅先生所說:“其實地上本沒有路,走的人多了,也便成了路。” 說到EDA軟件,美國Cadence公司的OrCAD、加拿大Interactive Image Technologies公司的EWB、澳大利亞Altium公司的PROTEL、美國Mentor Graphics公司的PADS都是其中有代表性的佼佼者。
一 美國Cadence公司的OrCAD軟件
Cadence公司的OrCAD 軟件,是世界上應用最廣的EDA軟件之一,是EDA軟件中一個比較突出的代表。OrCAD軟件功能強大,而且它的界面友好、直觀,在國外使用廣泛,歐美地區(qū)有相當數量的電子工程師都在使用它。由于OrCAD軟件進入我國時間比較晚,但隨著我國電子行業(yè)飛速發(fā)展,使用OrCAD軟件的用戶呈逐年增長的趨勢。從早期版本工作于DOS環(huán)境的OrCAD 4.0,發(fā)展到現在最新的OrCAD 10.5,OrCAD軟件集成了電原理圖繪制、印制電路板設計、數字/模擬電路仿真、可編程邏輯器件設計等等功能,它的元器件庫也是所有EDA軟件中最豐富的,在世界上它一直是EDA軟件的首選。Cadence公司已成為世界上最強大的開發(fā)EDA軟件的公司之一。OrCAD軟件系統(tǒng)中主要包括:OrCAD /Capture CIS(電路圖設計);OrCAD /PspiceA/D(數/?;旌夏M);OrCAD /Layout Plus(PCB設計)等,其中每一個部分可以根據需要單獨使用,又可以共同組成完整的EDA系統(tǒng)。
OrCAD軟件系統(tǒng)的幾個主要軟件的功能及特點:
OrCAD /Capture CIS:它是OrCAD軟件包中的共用軟件,也是其它兩個軟件的基礎。它是一個功能強大的電路原理圖設計軟件。除了可以生成各類電路原理圖外,與其它電路圖繪制軟件相比,Capture CIS軟件中還有明顯特點的元器件信息系統(tǒng)模塊CIS(Component Information System)。該信息系統(tǒng)模塊除了可以對元件庫中4萬多種元器件實施高效的管理以外,還具有ICA(Internet Component Assistant)功能,可以在設計電路圖的過程中,通過Internet網上其它元器件數據庫中查閱到百萬多種元器件,并可以根據繪圖需要將它們調入電路圖或添加到自己的庫文件中;用Capture軟件繪制的電路圖完成成后,還可以直接調用OrCAD /Pspice軟件進行仿真,也可以進入OrCAD /Layout Plus軟件進行制板設計;OrCAD /Capture CIS操作界面友好、直觀形象、使用方便;操作功能強大、靈活,項目管理科學有效,適應性很強,支持國際上多種標準。
OrCAD / PspiceA/D:這是一個通用電路模擬軟件,除了對數字電路和數/?;旌想娐纺M外,還具有優(yōu)化設計的功能。該軟件中的Probe模塊,相當于一臺 “虛擬示波器”不但可以在模擬結束后顯示結果信號波形,而且可以對波形進行各種運算處理,包括提取電路特性參數、分析電路參數與元器件參數的關系,使分析過程更加方便直觀。
OrCAD /Layout Plus:這是一個印制電路版PCB設計軟件,可以直接將生成的電路圖通過手工或自動布局布線方式轉為PCB設計。OrCAD /Capture軟件具有高水平的設計指標:可設計的最大電路板尺寸為68(英寸)2;層次可達30層;布線最高分辨率為1微米;放置元器件時旋轉角度可精確到1分。另外還有自動推擠、矩陣布局、智能化敷銅、與多種PCB設計軟件可進行數據交換,包括與多種機械 CAD軟件交換數據,生成3維輪廓圖形等功能。它的元器件封裝庫非常豐富,并且可以通過庫管理器(Library Manager)對封裝庫進行編輯、修改和添加新的封裝,OrCAD /Layout Plus軟件在PCB制板界以其功能強大著稱,是一款名副其實的高檔、專業(yè)PCB設計EDA軟件。
二 加拿大Interactive Image Technologies公司的EWB軟件
EWB(Electronics Workbench)是加拿大Interactive Image Technologies(IIT)公司于1988年推出的頗具特色的EDA軟件。它以其界面形象直觀、操作方便、分析功能強大、易學易用等突出優(yōu)點,早在上世紀90年代就在我國得到迅速推廣,許多大專院校把EWB5.0編入教材,作為電子類專業(yè)課程教學和實驗的一種輔助手段。跨入21世紀初,將 EWB5.0版本更新?lián)Q代推出EWB6.0,并更名為Multisim2001,2003年升級為Multisim7,2005年發(fā)布 Multisim8.0,其功能已十分強大,能勝任電路分析、模擬電路、數字電路、高頻電路、RF電路、電力電子及自控原理等各方面的虛擬仿真;并提供多達18種基本分析方法。目前,加拿大IIT公司官方網站還在不斷發(fā)布Multisim10,已求盡善盡美。
電子仿真軟件Multisim7的主要特色功能有以下一些:
基本界面左側有兩列共23個元件箱,分門別類地集中了各種仿真元件可供調用;右側有17種虛擬儀器可不受數量限制調用;中間是電路的搭建和仿真操作平臺。
Multisim9軟件提供的15種電路基本分析方法。
Multisim軟件有幾款其它任何仿真軟件所沒有的虛擬儀器,如“4蹤示波器”、“實時測量探極”可以在線動態(tài)測量電路各節(jié)點的電壓、世界頂尖跨國公司安捷倫公司測量儀器:“安捷倫函數信號發(fā)生器”、“安捷倫6位半數字萬用表”、“安捷倫示波器” ,這三臺儀器的面板、旋鈕操作和實際安捷倫儀器完全一樣。
三 制版軟件Ultiboard7簡介
作為MultiSIM技術的另一方面,加拿大IIT公司還向用戶提供配套制版軟件Ultiboard7。用Multisim7進行仿真設計后的電子電路內容可以直接無縫鏈接到Ultiboard7進行印制電路板的設計。制版軟件Ultiboard7的一個明顯優(yōu)點就是它的元件封裝庫十分豐富,針插式元件封裝有4000多種,是Protel元件封裝文件PCB Footprints.lib中的10多倍,一般情況下總能從其大量的封裝形式中直接找到合適的元件封裝,免去修改和創(chuàng)建元件封裝之苦。但要嫻熟掌握它的 PCB設計規(guī)則、自動布線等操作是要下一番功夫的,加上軟件的獲取、資料的匱乏在一定程度上限制了它的推廣。但業(yè)余條件下用Ultiboard7進行制作簡單電路印制板,可以不受它的設計規(guī)則約束,用直接手工元件布局和繪線,因其元件封裝庫豐富,仍不失為一種簡捷方便的制版選項。
四 澳大利亞Altium公司的PROTEL軟件
Protel集電路原理圖繪制、模擬電路與數字電路混合信號仿真、多層電路板設計、可編程邏輯器件設計、圖表生成等功能于一身。它具有豐富多樣的編輯功能、強大便捷的自動化設計能力、有豐富的原理圖元件庫、極其全面的工具、文檔及設計項目的組織能力,Protel軟件的良好信譽以及它的卓越表現,很快成為了眾多EDA用戶的首選和喜愛軟件,Protel軟件資源豐富,而且學習和入門比較容易,非常適合初學者設計一些相對簡單的電路和制版。
Protel公司后來又推出Protel 99 SE(Second Edition),主要是在PCB制版方面增加了一些更實用的功能?,F在Protel公司已經改名為Altium公司,跨入新世紀后,Altium公司推出Protel DXP。Protel DXP是新一代的板級電路設計系統(tǒng),與Protel 99 SE相比,除功能更加完備以外,其界面風格更加成熟、更加靈活,尤其在仿真和PLD電路設計方面進行了改進。由于它的功能強大、設計嚴謹、對操作系統(tǒng)有要求,給初學者入門帶來了一定的難度,另外還可以仿真電路。
五 美國Mentor Graphics公司的PADS軟件
PADS(Personal Automated Design Systems個人自動設計系統(tǒng))軟件是美國Mentor Graphics公司的產品。PowerLogic5.0是一個功能強大、多頁的原理圖設計輸入工具,具有在每頁進行快速存取、在線元件編輯、庫管理方便簡潔等特點,所有這些都為PowerPCB提供了高效的電路板設計環(huán)境,提高了由原理圖設計鏈接到PCB制版的轉化效率。
PowerPCB5.0是一個復雜的、高速印制電路板設計軟件。它具有快速交互布線編輯器(FIRE),它的這一功能在眾多的交互布線模式中獨樹一幟,由于FIRE采用強大功能的算法,布線完成后很少需要用戶修改調整,可以使用戶在布線時節(jié)省大量時間,提高效率。對表貼元件等細小焊盤間距、對高速布線的約束條件設定、對圖形用戶界面的定制等方面功能,PowerPCB5.0軟件都是無可挑剔的。由于PowerLogic5.0和PowerPCB5.0兩軟件運行速度快,加之功能強大,有些簡單的操作可以實現復雜的功能、快捷鍵方便、視窗寬等優(yōu)點。
六 關于EDA軟件的選用和業(yè)余制版注意事項
每個EDA軟件,都有自己的特色。在具體選擇用哪個EDA軟件最好,就要看你的用途。就從事專業(yè)PCB設計而言,你不妨選擇PowerPCB和 OrCAD,PowerPCB更適合設計專業(yè)的、高級復雜的電路,OrCAD仿真和制版功能都很強,是高端電路設計和制版的主流工具之一,但它的元件封裝比較麻煩;如果你是初學者,不妨建議你選擇Protel DXP。由于Protel進入我國市場早,普及率高,尤其是書籍參考資料多,特別適合初學者。目前國內相當數量群體在使用Protel 從事電路設計和制版,國外的圖紙則大都用OrCAD設計。
EDA軟件選用還有地域因素影響,比如臺灣省的電子工程師設計PCB一般用PowerPCB和OrCAD,臺商在江浙、上海一帶有許多合資企業(yè),廣東、深圳一帶南方用PowerPCB和OrCAD設計PCB就普及,北方可能比較喜歡使用Protel設計PCB,但隨著時間推移,PowerPCB和 OrCAD設計PCB將會越來越流行普及起來。
EDA軟件選用還跟個人喜好、興趣、習慣有關,其實任何一款優(yōu)秀的EDA軟件只要用習慣了,精通了,你就是某方面的人才、高手。當然有志將來到廣東、深圳、上海等南方地區(qū)去發(fā)展的學子,就要優(yōu)先選學OrCAD或PowerPCB,或多學幾種,以滿足企業(yè)廠家的招聘需求。
EDA軟件選用還要考慮本地區(qū)制版廠家所能支持加工的PCB文件格式,用Protel設計的PCB文件,只要是制版廠家,那怕規(guī)模再小,一般都能加工用Protel設計的電路板。關于選用電子電路的仿真軟件,除了OrCAD仿真功能非常強大和理想以外,Multisim9也是一款非常優(yōu)秀的EDA軟件。了解和掌握這款最新的優(yōu)秀EDA軟件用法。
七 電子線路的設計過程
EDA就是“Electronic Design Automation”的縮寫技術已經在電子設計領域得到廣泛應用。發(fā)達國家目前已經基本上不存在電子產品的手工設計。一臺電子產品的設計過程,從概念的確立,到包括電路原理、PCB版圖、單片機程序、機內結構、FPGA的構建及仿真、外觀界面、熱穩(wěn)定分析、電磁兼容分析在內的物理級設計,再到PCB鉆孔圖、自動貼片、焊膏漏印、元器件清單、總裝配圖等生產所需資料等等全部在計算機上完成。 EDA技術借助計算機存儲量大、運行速度快的特點,可對設計方案進行人工難以完成的模擬評估、設計檢驗、設計優(yōu)化和數據處理等工作。EDA已經成為集成電路、印制電路板、電子整機系統(tǒng)設計的主要技術手段。美國NI公司(美國國家儀器公司)的Multisim 9軟件就是這方面很好的一個工具。而且Multisim 9計算機仿真與虛擬儀器技術(LABVIEW 8)(也是美國NI公司的)可以很好的解決理論教學與實際動手實驗相脫節(jié)的這一老大難問題。