28.2. Программные продукты для разработки и моделирования

аналоговых и цифровых электронных устройств

Ниже приведен обзор и краткая характеристика направленности и возможностей некоторых программных продуктов электронного профиля.

Программы схемотехнического моделирования HyperSignal Block Diagramm, Electronics Workbench, Micro-Cap позволяют проводить не только моделирование, но и обработку сигналов в реальном времени. Возможно подключение звуковой карты для прослушивания образцов сигналов.

Программа моделирования устройств обработки сигналов Hyper Signal Block Diagram предоставляет возможность подключения аппаратуры для обработки сигналов в реальном времени и предназначена для моделирования аналоговых и цифровых устройств, заданных функциональными схемами. Имеется электронный учебник в формате Acrobat Reader фирмы Adobe. Профессиональная версия содержит библиотеку примерно из 500 моделей устройств для работы в реальном времени и 300 – для моделирования. Дополнительно поставляется транслятор Hyperception Application Interface для генерации выполняемых модулей.

Программа Electronics Workbench. Самая мощная программа для моделирования процессов и расчета электронных устройств на аналоговых и цифровых элементах. Большой выбор виртуальных генераторов, тестеров, осциллографов. Очень большая библиотека компонентов. Последняя версия работает надежно, и ее можно рекомендовать для выполнения студенческих лабораторных и курсовых работ.

Система моделирования электронных схем ASIMEC (разработана в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники в 2001 г.). ASIMEC представляет собой программный комплекс, содержащий необходимые инструменты для создания графических образов схем, их моделирования и визуализации результатов. Моделируемая схема может содержать следующие компоненты: резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы, диоды, биполярные и полевые транзисторы с p-n-переходами, управляемые ключи и ключи, коммутируемые согласно требуемой временной последовательности, независимые, а также все типы линейно-зависимых источников токов и напряжений и текстовые пояснения. Модели диодов и транзисторов совместимы с общепринятыми в SPICE-программах. При моделировании допускается наличие «особенностей» в виде индуктивных узлов и емкостных контуров. ASIMEC позволяет проводить анализ во временной области и строить логарифмические амплитудную и частотную характеристики. Доступно несколько различных методов расчета во временной области. ASIMEC не имеет никаких специальных ограничений на число элементов схем. ASIMEC предназначен для использования в научных исследованиях и для учебных целей. Реализованы следующие типы анализа: расчет процессов во временной области; построение логарифмических амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик.

Программа Micro-Cap имеет удобный интерфейс, возможность моделирования смешанных аналого-цифровых схем и является одним из лидеров по применению в вузах.

Кроме этого, различными фирмами выпускается большое количество других программных продуктов, предназначенных для разработки, моделирования, расчета и проектирования как аналоговых, так и цифровых электронных устройств и микросхем. Среди них можно назвать достаточно серьезные средства разработки электронных схем, краткое описание которых приведено ниже.

VirtualBench. Мощная электронная лаборатория, включает 10 готовых виртуальных инструментов (осциллограф, динамический анализатор сигнала, генератор произвольной формы волны, генератор функций, цифровой мультиметр, таймер, анализатор логики, редактор формы волны, калибратор устройств).

Фирма MicroSim выпустила очередную версию своего программного продукта DesignLab 8.0. Он включает библиотеки полупроводниковых приборов, операционных усилителей и компараторов напряжения, выпускаемых фирмами Maxim, Philips, Siemens и Zetex. Наиболее существенными нововведениями являются следующие: ускорение поиска ошибок, допущенных при создании принципиальной схемы; введение мастера создания символов новых компонентов, упрощение создания иерархических символов; новый менеджер проектов и средства ведения журнала проектов; отображение на схеме значений узловых потенциалов и токов выбранных ветвей в режиме по постоянному току; возможность моделирования схем, содержащих несколько устройств программируемой логики Xilinx; построение графиков не только суммарной плотности выходного шума, но и вклада от отдельных шумящих компонентов; загрузка в редактор печатных плат готовых файлов электрических соединений схем, созданных в других системах. Имеется интерфейс со средствами синтеза аналоговых и цифровых фильтров.

ORCAD Lite. Программа служит для моделирования и сквозного проектирования аналого-цифровых электронных устройств. Состоит из следующих модулей: ORCAD Capture – программа создания принципиальных схем электронных устройств всех типов; PSpice A/D – моделирование аналоговых и смешанных аналогово-цифровых устройств. Алгоритмы аналогового и цифрового моделирования взаимоувязаны в рамках одной программы, которая автоматически распознает и обрабатывает аналого-цифровые и цифроаналоговые интерфейсы. Библиотеки цифровых ИС включают в себя ИС серии 7400, ТТЛ ИС с диодами Шотки, ИС на КМОП-структурах, программируемые логические матрицы и др.; ORCAD Layout Plus – гpафический pедактоp печатных плат, имеющий бессеточный автотpассиpовщик SmartRoute на 16 слоев и сpедства автоpазмещения компонентов. Использует методы оптимизации нейронных сетей. Предоставляет разработчику при проектировании следующие возможности:

максимальный pазмеp печатной платы 144х144 дюйма; общее число слоев – 30; число одновpеменно pазводимых слоев – 16; 7 500 компонентов на плате; 10 000 элементовна плате; 32 000 связей на плате; 1 000 pазличных контактных площадок; 250 pазличных пеpеходных отвеpстий; pазpешающая способность на плате – 1мкм; дискpетность угла повоpота – 1 угловая минута.

P-CAD. Интуитивная и мощная среда проектирования как для индивидуальных конструкторов, так и для больших корпораций.

MicroWave Office (MWO). Программа для профессионального проектирования современных электронных схем. Возможности MWO: наличие четырех основных расчетных модулей (электромагнитный анализ планарных структур, анализ нелинейных схем методом гармонического баланса или рядов Вольтерра, взаимная интеграция принципиальных схем и их топологии, проведение моделирования не только на уровне принципиальных, но и функциональных схем), объединенных в одну управляющую оболочку и использующих единую базу данных. MWO предоставляет возможность проведения оперативной настройки схем «в реальном» времени. В частности, в ней предусмотрены функции моделирования цифровых устройств и фазовых шумов автогенераторов, имеются библиотеки моделей компонентов и каналов связи. Возможно моделирование устройств, содержащих малошумящие усилители, преобразователи частоты, устройства цифровой обработки сигналов, а также синтез фильтров СВЧ. Имеется опыт использования MWO в учебном процессе и научной работе. В ее состав входят модули: Voltaire XL – пакет моделирования линейных и нелинейных схем; EMSight – система трехмерного электромагнитного моделирования; Artisan – графический редактор топологии печатной платы (включая планарные антенны).

CamCad Graphic. Редактор с поддержкой множества форматов CAD и EDA/PCB (печатных плат). CamCad PCB Translator преобразует файлы CAD в различные форматы: Import ( PADS, PCAD, Accel, ORCAD, PROTEL, REDAC CADIF, CR3000, Mentor, CADENCE Allegro, Veribest, DANSK Data); Export (Mentor BoardStation, CADENCE Allegro, Accel EDA, Veribest, REDAC CADIF, PROTEL, DANSK Data, ORCAD).

Имеется еще около двух-трех десятков других программных продуктов электронного профиля, выпускаемых различными фирмами, отдельные из которых также могут завоевать популярность в высшей школе.