1、.wd電路的暫態過程在實際工程中的應用實例。1.汽車點火系統 汽車點火電路時給予RLC電路暫態響應的原理工作的。在點火電路中，通過開關的動作使電感線圈中產生一個快速變化的電流，電感線圈通常稱作點火線圈，點火線圈有兩個串聯的磁耦合線圈著稱，又稱為自耦合變壓器，其中與電池相連的線圈稱作初級線圈，與火花塞相連的線圈成為次級線圈。初級線圈上電流的快速變化通過磁耦合互感使次級線圈上產生一個高電壓，其峰值可到達2040kV，這一高壓將在火花塞的間隙間產生一個電火花，從而點燃氣缸中的油氣混合物。如下圖，此為簡化電路圖。2.文氏橋和運放構成的正弦波振蕩器 文氏橋正弦波振蕩器是一種經典式RC

2、振蕩器,它在低頻范圍內有著廣泛的用途。在新器件不斷出現的今天,從理論和實踐上再來探討它,對其開展和應用是有益的。1理論分析 文氏橋正弦波振蕩器的根本形式如圖1所示,它有反應網絡和放大器兩局部組成。在大連水產學院學報第8卷用晶體管構成放大器時需要二級,而采用新型器件集成運算放大器,只需要一級,用一個運放就可以滿足正反應的要求。選頻網絡 在文氏橋振蕩器中,反應網絡由選頻網絡承當。它的主要作用是只讓單一頻率滿足振蕩條件,以產生單一頻率正弦波。選頻網絡由兩個電阻Rl、RZ和兩個電容器C,、cZ構成,其聯接形式可以有圖2所示的三種形式圖l文氏橋振蕩器的組成圖2選頻網絡的3種聯接形式通

3、常為了方便,使Rl一RZ1十SCR sC一R,C、一CZ一C。 文氏橋正弦波振蕩器主要用于測量、遙控、通信、自動控制、熱處理和超聲波電焊等加工設備之中，也作為模擬電子電路的測試信號。例如函數信號發生器，數控等。3.二階低通濾波器 任何高階濾波器都可由一階和二階濾波器級聯而成。對于N階為偶數的高階濾波器，可以由N/2節二階濾波器級聯而成；而N為奇數的高階濾波器可以由(N-1)/2節二階濾波器和一節一階濾波器級聯而成，因此一階濾波器和二階濾波器是高階濾波器的根底。可是難度也會越加困難。 一個理想的濾波器應該有一個完全平坦的通帶，例如在通帶內沒有增益或者衰減，

4、并且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉，另外，通帶外的轉換在極小的頻率范圍完成。實際上，并不存在理想的帶通濾波器。濾波器并不能夠將期望頻率范圍外的所有頻率完全衰減掉，尤其是在所要的通帶外還有一個被衰減但是沒有被隔離的范圍。這通常稱為濾波器的滾降現象，并且使用每十倍頻的衰減幅度dB來表示。通常，濾波器的設計盡量保證滾降范圍越窄越好，這樣濾波器的性能就與設計更加接近。然而，隨著滾降范圍越來越小，通帶就變得不再平坦開場出現“波紋。這種現象在通帶的邊緣處尤其明顯，這種效應稱為吉布斯現象。除了電子學和信號處理領域之外，帶通濾波器應用的一個例子是在大氣科學領域，很常見的例子是使用帶通濾波器過濾最近3到10天

5、時間范圍內的天氣數據，這樣在數據域中就只保存了作為擾動的氣旋。在頻帶較低的剪切頻率f1和較高的剪切頻率f2之間是共振頻率，這里濾波器的增益最大，濾波器的帶寬就是f2和f1之間的差值。 二階低通濾波器“經過全橋整流，顯然是想得到直流電壓。經過二階低通濾波器目的是濾波，使得到的直流電壓更平直，更理想。否那么輸出是像你說的海浪形。不是要得到有效值。直流的有效值即使它本身。正弦信號的有效值要用單片機之類的處理器采樣計算才能得到電子設計自動化技術及其影響1. Multisim是美國國家儀器NI推出的以Windows為根底的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖

6、形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。2. iCircuit是一款電路仿真設計程序。其先進的模擬引擎可以處理模擬和數字電路，并提供強大的實時分析的功能。3. PCB抄板軟件，是利用逆向反工程技術來提取電路板的PCB文件，然后根據pcb文件逆向原理圖文件，BOM文件。從而到達完整的反向克隆出一套一模一樣的電路板4. PowerPCB與PowerLogic系列軟件是由美國Mentor Graphics公司主推的電路設計自動化軟件，也是目前在電子工程領域內使用最廣泛、性能最優秀的EDA軟件之一。EDA工具軟件可大致可分為芯片設計輔助軟件、可編程芯片輔助設計軟件、系統設計輔助軟件等

7、三類。目前進入我國并具有廣泛影響的EDA軟件是系統設計輔助類軟件和可編程芯片輔助設計軟件：Protel、Altium Designer、PSPICE、multisim12(原EWB的最新版本)、OrCAD、PCAD、LSIIogic、MicroSim、ISE、modelsim、Matlab等等。這些工具都有較強的功能，一般可用于幾個方面，例如很多軟件都可以進展電路設計與仿真，同時還可以進展PCB自動布局布線，可輸出多種網表文件與第三方軟件接口。下面按主要功能或主要應用場合，分為電路設計與仿真工具、PCB設計軟件、IC設計軟件、PLD設計工具及其它EDA軟件，進展簡單介紹。3.1 電子電路設計與

8、仿真工具電子電路設計與仿真工具包括SPICE/PSPICE；multiSIM7；Matlab；SystemView；MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等。下面簡單介紹前三個軟件。SPICESimulation Program with Integrated Circuit Emphasis：是由美國加州大學推出的電路分析仿真軟件，是20世紀80年代世界上應用最廣的電路設計軟件，1998年被定為美國國家標準。1984年，美國MicroSim公司推出了基于SPICE的微機版PSPICEPersonal-SPICE?，F在用得較多的是PSPICE6

9、.2，可以說在同類產品中，它是功能最為強大的模擬和數字電路混合仿真EDA軟件，在國內普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以進展各種各樣的電路仿真、鼓勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數據輸出、并在同一窗口內同時顯示模擬與數字的仿真結果。無論對哪種器件哪些電路進展仿真，都可以得到準確的仿真結果，并可以自行建立元器件及元器件庫。multiSIMEWB的最新版本軟件：是Interactive Image Technologies Ltd在20世紀末推出的電路仿真軟件。其最新版本為multiSIM13，目前普遍使用的是multiSIM2001，相對于其它EDA軟件，它具有更加形象

10、直觀的人機交互界面，特別是其儀器儀表庫中的各儀器儀表與操作真實實驗中的實際儀器儀表完全沒有兩樣，但它對模數電路的混合仿真功能卻毫不遜色，幾乎能夠100%地仿真出真實電路的結果，并且它在儀器儀表庫中還提供了萬用表、信號發生器、瓦特表、雙蹤示波器對于multiSIM7還具有四蹤示波器、波特儀相當實際中的掃頻儀、字信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換儀、失真度分析儀、頻譜分析儀、網絡分析儀和電壓表及電流表等儀器儀表。還提供了我們日常常見的各種建模準確的元器件，比方電阻、電容、電感、三極管、二極管、繼電器、可控硅、數碼管等等。模擬集成電路方面有各種運算放大器、其他常用集成電路。數字電路方面有74系列集成電

11、路、4000系列集成電路、等等還支持自制元器件。MultiSIM7還具有I-V分析儀相當于真實環境中的晶體管特性圖示儀和Agilent信號發生器、Agilent萬用表、Agilent示波器和動態邏輯平筆等。同時它還能進展VHDL仿真和Verilog HDL仿真。MATLAB產品族：它們的一大特性是有眾多的面向具體應用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數集用來對圖像信號處理、控制系統設計、神經網絡等特殊應用進展分析和設計。它具有數據采集、報告生成和MATLAB語言編程產生獨立C/C+代碼等功能。MATLAB產品族具有以下功能：數據分析；數值和符號計算、工程與科學繪圖；控制系統設計；數字圖像信號處理

12、；財務工程；建模、仿真、原型開發；應用開發；圖形用戶界面設計等。MATLAB產品族被廣泛應用于信號與圖像處理、控制系統設計、通訊系統仿真等諸多領域。開放式的構造使MATLAB產品族很容易針對特定的需求進展擴大，從而在不斷深化對問題的認識同時，提高自身的競爭力。3.2 PCB設計軟件PCBPrinted-Circuit Board設計軟件種類很多，如Protel、Altium Designer、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGraphices的Expedition PCB、Zuken CadStart、Winboard/Windraft/I

13、vex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard與LiveWire配套的PCB制作軟件包、ultiBOARD7與multiSIM2001配套的PCB制作軟件包等等。目前在我國用得最多當屬Protel，下面僅對此軟件作一介紹。Protel是PROTEL現為Altium公司在20世紀80年代末推出的CAD工具，是PCB設計者的首選軟件。它較早在國內使用，普及率最高，在很多的大、中專院校的電路專業還專門開設Protel課程，幾乎所在的電路公司都要用到它。早期的Protel主要作為印刷板自動布線工具使用，其最新版本為Altium Designer 10，現在普遍使用的是Prot

14、el99SE，它是個完整的全方位電路設計系統，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數字電路混合信號仿真、多層印刷電路板設計包含印刷電路板自動布局布線，可編程邏輯器件設計、圖表生成、電路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server客戶/效勞體系構造， 同時還兼容一些其它設計軟件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多層印制線路板的自動布線，可實現高密度PCB的100%布通率。Protel軟件功能強大同時具有電路仿真功能和PLD開發功能、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是電路設計和PCB設計。3.3 IC設計軟件IC設計工具很多，其中按市場所占份額排行為Caden

15、ce、Mentor Graphics和Synopsys。這三家都是ASIC設計領域相當有名的軟件供給商。其它公司的軟件相對來說使用者較少。中國華大公司也提供ASIC設計軟件熊貓2000；另外近來知名的Avanti公司，是原來在Cadence的幾個華人工程師創立的，他們的設計工具可以全面和Cadence公司的工具相抗衡，非常適用于深亞微米的IC設計。下面按用途對IC設計軟件作一些介紹。設計輸入工具這是任何一種EDA軟件必須具備的根本功能。像Cadence的composer，viewlogic的viewdraw，硬件描述語言VHDL、Verilog HDL是主要設計語言，許多設計輸入工具都支持HD

16、L比方說multiSIM等。另外像Active-HDL和其它的設計輸入方法，包括原理和狀態機輸入方法，設計FPGA/CPLD的工具大都可作為IC設計的輸入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的開發工具Modelsim FPGA等。設計仿真工作我們使用EDA工具的一個最大好處是可以驗證設計是否正確，幾乎每個公司的EDA產品都有仿真工具。Verilog-XL、NC-verilog用于Verilog仿真，Leapfrog用于VHDL仿真，Analog Artist用于模擬電路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim門級電路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS-veril

17、og仿真器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech出品的VHDL和Verilog雙仿真器：Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSSVHDL仿真器?，F在的趨勢是各大EDA公司都逐漸用HDL仿真器作為電路驗證的工具。綜合工具綜合工具可以把HDL變成門級網表。這方面Synopsys工具占有較大的優勢，它的Design Compile是作為一個綜合的工業標準，它還有另外一個產品叫Behavior Compiler，可以提供更高級的綜合。另外最近美國又出了一個軟件叫Ambit，據說比Synopsys的軟件更有效，可以綜合50萬門的電路，速度更快。今年初Amb

18、it被Cadence公司收購，為此Cadence放棄了它原來的綜合軟件Synergy。隨著FPGA設計的規模越來越大，各EDA公司又開發了用于FPGA設計的綜合軟件，比擬有名的有：Synopsys的FPGA Express， Cadence的Synplity， Mentor的Leonardo，這三家的FPGA綜合軟件占了市場的絕大局部。布局和布線在IC設計的布局布線工具中，Cadence軟件是比擬強的，它有很多產品，用于標準單元、門陣列已可實現交互布線。最有名的是Cadence spectra，它原來是用于PCB布線的，后來Cadence把它用來作IC的布線。其主要工具有：Cell3，Sili

19、con Ensemble-標準單元布線器；Gate Ensemble-門陣列布線器；Design Planner-布局工具。其它各EDA軟件開發公司也提供各自的布局布線工具。物理驗證工具物理驗證工具包括幅員設計工具、幅員驗證工具、幅員提取工具等等。這方面Cadence也是很強的，其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。模擬電路仿真器前面講的仿真器主要是針對數字電路的，對于模擬電路的仿真工具，普遍使用SPICE，這是唯一的選擇。只不過是選擇不同公司的SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE現在被Avanti

20、公司收購了。在眾多的SPICE中，HSPICE作為IC設計，其模型多，仿真的精度也高。3.4 PLD設計工具PLDProgrammable Logic Device是一種由用戶根據需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLDComplex PLD和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的根本設計方法是借助于EDA軟件，用原理圖、狀態機、布爾表達式、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，最后用編程器或下載電纜，由目標器件實現。生產PLD的廠家很多，但最有代表性的PLD廠家為Altera、Xilinx和Lattice公司。PLD的開發工

21、具一般由器件生產廠家提供，但隨著器件規模的不斷增加，軟件的復雜性也隨之提高，目前由專門的軟件公司與器件生產廠家使用，推出功能強大的設計軟件。下面介紹主要器件生產廠家和開發工具。ALTERA：20世紀90年代以后開展很快。主要產品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其開發工具-MAX+PLUS II是較成功的PLD開發平臺，最新又推出了Quartus II開發軟件。Altera公司提供較多形式的設計輸入手段，綁定第三方VHDL綜合工具，如：綜合軟件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真軟件ModelSim。

22、XILINX：FPGA的創造者。產品種類較全，主要有：XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列，其最大的Vertex-II Pro器件已到達800萬門。開發軟件為Foundation和ISE。通常來說，在歐洲用Xilinx的人多，在日本和亞太地區用ALTERA的人多，在美國那么是平分秋色。全球PLD/FPGA產品60%以上是由Altera和Xilinx提供的?？梢灾vAltera和Xilinx共同決定了PLD技術的開展方向。Lattice-Vantis：Lattice是ISPIn-System Programmability技術的創造者。IS

23、P技術極大地促進了PLD產品的開展，與ALTERA和XILINX相比，其開發工具比Altera和Xilinx略遜一籌。中小規模PLD比擬有特色，大規模PLD的競爭力還不夠強Lattice沒有基于查找表技術的大規模FPGA，1999年推出可編程模擬器件，1999年收購Vantis原AMD子公司，成為第三大可編程邏輯器件供給商。2001年12月收購Agere公司原Lucent微電子部的FPGA部門。主要產品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5。ACTEL：反熔絲一次性燒寫PLD的領導者。由于反熔絲PLD抗輻射、耐上下溫、功耗低、速度快，所以在軍品和宇航級上有較大優勢。ALTE

24、RA和XILINX那么一般不涉足軍品和宇航級市場。Quicklogic：專業PLD/FPGA公司，以一次性反熔絲工藝為主，在中國地區銷售量不大。Lucent：主要特點是有不少用于通訊領域的專用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要業務，在中國地區使用的人很少。ATMEL：中小規模PLD做得不錯。ATMEL也做了一些與Altera和Xilinx兼容的片子，但在品質上與原廠家還是有一些差距，在高可靠性產品中使用較少，多用在低端產品上。Clear Logic：生產與一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，這種芯片可將用戶的設計一次性固化，不可編程，批量生產時的本錢較低。WSI：生產PSD

25、單片機可編程外圍芯片產品。這是一種特殊的PLD，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP在線編程，集成度高，主要用于配合單片機工作。Altium：提供Actel、Altera、Lattice和Xilinx四家PLD/FPGA器件的通用跨廠商開發平臺，最新推出了Altium Designer 10軟件中集成了Aldec HDL仿真功能。順便提一下：PLD可編程邏輯器件是一種可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型電路，只要有數字電路根底，會使用計算機，就可以進展PLD的開發。PLD的在線編程能力和強大的開發軟件，使工程師可以幾天，甚至幾分鐘內就可完成

26、以往幾周才能完成的工作，并可將數百萬門的復雜設計集成在一顆芯片內。PLD技術在興旺國家已成為電子工程師必備的技術。3.5 其它EDA軟件VHDL語言：超高速集成電路硬件描述語言VHSIC Hardware Description Language，簡稱VHDL，是IEEE的一項標準設計語言。它源于美國國防部提出的超高速集成電路Very High Speed Integrated Circuit，簡稱VHSIC方案，是ASIC設計和PLD設計的一種主要輸入工具。Verilog HDL：是Verilog公司推出的硬件描述語言，在ASIC設計方面與VHDL語言平分秋色。其它EDA軟件如專門用于微波電路設計和電力載波工具、PCB制作和工藝流程控制等領域的工具，在此就不作介紹了。影響EDA在教學、科研、產品設計與制造等各方面都