主流电子电路仿真设计软件大盘点

2020年1月12日10:42:00 评论

工欲善其事必先利其器,工程师要想设计出优秀的电路,首先就要有功能强劲的电路设计软件。本文总结了数款主流的电子电路设计软件,为工程师的电路设计提供参考。

Protel

PROTEL是Altium公司在80年代末推出的EDA软件,在电子行业的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电子设计者的首选软件,它较早就在国内开始使用,在国内的普及率也最高,很多高校的电子专业还专门开设了课程来学习它,几乎所有的电子公司都要用到它,许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。

Altium Designer 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,主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、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。

电路设计自动化 EDA(Electronic Design Automation)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(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、印制电路板图的设计,打印各种报表。

Altium Designer 除了全面继承包括Protel 99SE、Protel DXP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很多高端功能。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 计实现功能,从而允许工程设计人员能将系统设计中的FPGA与PCB设计及嵌入式设计集成在一起。 由于Altium Designer 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,Altium Designer 对计算机的系统需求比先前的版本要高一些。

Protues

Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它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。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真,一键切换到PCB设计,Proteus真正实现了从概念到产品的完整设计。迄今为止是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台,其处理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等,2010年即将增加Cortex和DSP系列处理器,并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面,它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译。

在PROTUES绘制好原理图后,调入已编译好的目标代码文件:*.HEX,可以在PROTUES的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程。PROTUES不仅可将许多单片机实例功能形象化,也可将许多单片机实例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验的效果,后者则是实物演示实验难以达到的效果。它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能,例:元器件选择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。由于PROTUES提供了实验室无法相比的大量的元器件库,提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表,因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。随着科技的发展“计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要的前期设计手段。它具有设计灵活,结果、过程的统一的特点。可使设计时间大为缩短、耗资大为减少,也可降低工程制造的风险。在单片机开发应用中PROTUES也能茯得愈来愈广泛的应用。

Multisim

Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows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。它包含了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能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim易学易用,功能强大,已经成为电子专业科学人员、教师、学生的标配软件。

今年6月新推出的Multisim Touch,NI 将Multisim移入平板电脑,电子专业的学生们可以将Multisim Touch 的 app下载至iPad里进行高精度的电子电路仿真实验,能让学生随时随地地验证设计结果,激发他们的灵感与想象力。

Quartus II

Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件,支持原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL(Altera Hardware Description Language)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。

Quartus II可以在XP、Linux以及Unix上使用,除了可以使用Tcl脚本完成设计流程外,提供了完善的用户图形界面设计方式。具有运行速度快,界面统一,功能集中,易学易用等特点。

Quartus II支持Altera的IP核,包含了LPM/MegaFunction宏功能模块库,使用户可以充分利用成熟的模块,简化了设计的复杂性、加快了设计速度。对第三方EDA工具的良好支持也使用户可以在设计流程的各个阶段使用熟悉的第三方EDA工具。

此外,Quartus II 通过和DSP Builder工具与Matlab/Simulink相结合,可以方便地实现各种DSP应用系统;支持Altera的片上可编程系统(SOPC)开发,集系统级设计、嵌入式软件开发、可编程逻辑设计于一体,是一种综合性的开发平台。

Maxplus II 作为Altera的上一代PLD设计软件,由于其出色的易用性而得到了广泛的应用。目前Altera已经停止了对Maxplus II 的更新支持,Quartus II 与之相比不仅仅是支持器件类型的丰富和图形界面的改变。Altera在Quartus II 中包含了许多诸如SignalTap II、Chip Editor和RTL Viewer的设计辅助工具,集成了SOPC和HardCopy设计流程,并且继承了Maxplus II友好的图形界面及简便的使用方法。

Altera Quartus II作为一种可编程逻辑的设计环境,由于其强大的设计能力和直观易用的接口,越来越受到数字系统设计者的欢迎。

OrCAD

OrCAD 是一套在个人电脑的电子设计自动化套装软件,专门用来让电子工程师设计电路图及相关图表,设计印刷电路板所用的印刷图,及电路的模拟之用。

OrCAD是一个混合名词,反映了软件的发源地:俄勒冈(Oregon)+计算机辅助设计(CAD)。

OrCAD Capture(以下以Capture代称)是一款基于Windows操作环境下的电路设计工具。

利用Capture软件,能够实现绘制电路原理图以及为制作PCB和可编程的逻辑设计提供连续性的仿真信息。OrCAD Capture作为行业标准的PCB原理图输入方式,是当今世界最流行的原理图输入工具之一,具有简单直观的用户设计界面。OrCAD Capture CIS具有功能强大的元件信息系统,可以在线和集中管理元件数据库,从而大幅提升电路设计的效率。OrCAD Capture提供了完整的、可调整的原理图设计方法,能够有效应用于PCB的设计创建、管理和重用。将原理图设计技术和PCB布局布线技术相结合,OrCAD能够帮助设计师从一开始就抓住设计意图。不管是用于设计模拟电路、复杂的PCB、FPGA和CPLD、PCB改版的原理图修改,还是用于设计层次模块,OrCAD Capture都能为设计师提供快速的设计输入工具。此外,OrCAD Capture原理图输入技术让设计师可以随时输入、修改和检验PCB设计。

EWB

EWB(EleCTRonICWorkbench,即电子工作平台)是加拿大InteractiveImageTechnologiesLtd公司在20世纪90年代初推出的一个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。

目前普遍使用的是EWB5.2,相对于其它EDA软件,它是较小巧的软件(只有16M)。但它对模数电路的混合仿真功能却十分强大,几乎100%地仿真出真实电路的结果。与其它电路仿真软件(如Prote199se)相比,它具有界面直观、操作方便、易学易用等优点。EWB在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器和电压表、电流表等仪器仪表,创建电路选用元器件和测试仪器等均可直接从屏幕上器件库和仪器库中直接选取。电子电路的分析、设计与仿真工作蕴含于轻点鼠标之间,不仅为电子电路设计者带来了无尽的乐趣,而且大大提高了电子设计工作的质量和效率。它的很多功能模仿了SPICE的设计,但分析功能比PSPICE稍少一些。

EWB的元件库不仅提供了数千种电路元件供选用,而且还提供了各种元器件的理想值,因此,仿真的结果就是该电路的理论值,这对于验证电路原理,开发、设计新电路极为方便,同时具有很大的灵活性。

EWB提供了6种基本分析方法和7种高级分析方法,即直流工作点(DCOperatingPoint)分析、交流频率(ACFrequency)分析、瞬态(Transient)分析、傅里叶(Fourier)分析、失真(Distortion)分析、噪声(Noise)分析、传递函数(TransferFunction)分析、零一极点(Pole-Zero)分析、灵敏度(Sensitivity)分析、温度扫描(TemperatureSweep)分析、参数扫描(ParameterSweep)分析、蒙特卡罗(MonteCarlo)分析、最坏情况(WorstCase)分析。

Allegro

Allegro是Cadence推出的先进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,和它前端产品Cadence、OrCAD、Capture的结合,为当前高速、高密度、多层的复杂PCB设计布线提供了最完美解决方案。Allegro拥有完善的Constraint设定,用户只须按要求设定好布线规则,在布线时不违反DRC就可以达到布线的设计要求,从而节约了烦琐的人工检查时间,提高了工作效率!更能够定义最小线宽或线长等参数以符合当今高速电路板布线的种种需求。

软件中的ConstraintManger提供了简洁明了的接口方便使用者设定和查看Constraint宣告。它与Capture的结合让E.E.电子工程师在绘制线路图时就能设定好规则数据,并能一起带到Allegro工作环境中,自动在摆零件及布线时依照规则处理及检查,而这些规则数据的经验值均可重复使用在相同性质的电路板设计上。

对于业界所重视的铜箔的绘制和修改功能,Allegro提供了简单方便的内层分割功能,以及能够对正负片内层的检阅。对于铺铜也可分动态铜或是静态铜,以作为铺大地或是走大电流之不同应用。动态铜的参数可以分成对所有铜、单一铜或单一对象的不同程度设定,以达到铜箔对各接点可设不同接续效果或间距值等要求,来配合因设计特性而有的特殊设定。在输出的部分,底片输出功能包含274D、274X、BarcoDPF、MDA以及直接输出ODB++等多样化格式数据当然还支持生产所需的Pick&Place、NCDrill和Bare-BoardTest等等原始数据输出。Allegro所提供的强大输入输出功能更是方便与其它相关软件的沟通,例如ADIVA、UGS(Fabmaster)、VALOR、AgilentADS…或是机构的DXF、IDF……为了推广整个先进EDA市场,Allegro提供了Cadence、OrCAD、Layout、PADS、P-CAD等接口,让想转换PCBLayout软件的使用者,对于旧有的图档能顺利转换至Allegro中。Allegro有着操作方便,接口友好,功能强大,整合性好等诸多优点,是一家公司投资EDA软件的理想选择。

PowerPCB

PowerPCB,前身叫PadsPCB,现在也改回叫PadsPCB,是一款用于设计及制作印制电路板底片的软件,与Power Logic配合使用,支援多款电子零件,如电阻、电容、多款IC chip等。PowerPCB与PSpice不同,后者可模拟线路特性,而前者则不能。

电路仿真HyperLynx,高速PCB设计PADS Route,原理图设计DxDesigner,PADS Logic与仿真。PADS软件广泛用于手机PCB设计,MID,和其它消费类电子产品的PCB设计。PADS软件可以直接导入其它软件的设计图纸,非常方便。

PowerPCB是一个优秀的印制电路板设计软件。PowerLogic 5.0和PowerPCB 5.0是Mentor Graphics公司推出的优秀EDA设计软件,目前已成为众多EDA设计软件中的佼佼者,深受用户的喜爱。

新版PowerPCB2007的视窗更简洁,是基于形状化(shape-based)、规则驱动(rules- driven)的布局布线设计解决方案,适合复杂、高速印制电路板的设计应用。PowerPCB2007采用自动和交互式的布线方法,具有目标连接与嵌入 (OLE)自动化功能,将前后端的设计工具有机集成,其中包括测试、准备和生产制造等过程。PowerPCB2007支持Microsoft标准的编程界面,使得与其它基于Windows的补充设计工具连接更加方便有效。

为了进一步优化电子制造厂商的产品设计和制造过程,保持设计的完整性,PowerPCB2007具有智能化的属性定义和控制、基于形状化(Shape-based)的全自动布线、禁止区(Keepouts)和切割区(cutouts)、锁定/保护(Lock /protect)导线等功能,确保了设计数据的准确性。其中,PADS Router“快速交互布线编辑器”的功能是交互式布线领域的一次跨越,采用了PADS Autorouter(BlazeRouter)算法,包括推挤功能、平滑布线、自动变线宽、焊盘入口质量和Plowing分等级的布线规则设置等。

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