СИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И СКВОЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ И АНАЛОГОЦИФРОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ

В этом разделе кратко рассмотрены системы OrCad 9.x. и Protel 99. Более полная информация приведена в [10...13, 20].

 

Система OrCad 9.x.

Система OrCad 9.x фирмы Cadence (www.cadence.com) является системой моделирования и сквозного проектирования аналого-цифровых электронных устройств. Модули системы:

OrCad Capture - управляющий модуль. При помощи этого модуля создаются принципиальные схемы проектов разного типа. При синтезе ПЛИС и моделировании цифровых устройств этот модуль работает с модулем OrCad Express или OrCad Express Plus. При моделировании аналоговых или аналого-цифровых устройств он работает с одним из модулей PSPICE, PSPICE A/D, PSPICE A/D Basic. При параметрической оптимизации - совместно с модулем PSPICE Optimizer. При разработке печатных плат он работает совместно с одним из модулей OrCad Layout, OrCad Layout Engineers Edition, OrCad Layout Plus. Для создания управляющих файлов для фотоплоттеров он используется вместе с модулем OrCad GerbTool.

OrCad Capture Cis (Component Information System) - модуль для создания принципиальных схем с поддержкой Internet. Зарегистрированный пользователь получает доступ к каталогу из 200 000 компонентов ведущих фирм-производителей.

Группа модулей OrCad Express и OrCad Express Plus предназначена для редактирования и моделирования цифровых схем. OrCad Express - модуль, выполняющий редактирование цифровых схем, включая схемы, описанные на языке VHDL, и моделирование цифровых устройств, включая цифровые ИС и ПЛИС. OrCad Express Plus - расширенный модуль OrCad Express. Дополнительно позволяет выполнять разработки, содержащие элементы семейств Xilinx Virtex и Spartan, Lucent ORCA 3C FPGA, оптимизацию ОЗУ и ПЗУ.

При помощи модулей OrCad Express и OrCad Express Plus возможно моделирование схем, содержащих ограниченное количество простейших PLD. Для проектирования более сложных схем на ПЛИС предназначены программы PLSyn (MINC), Max+Plus II (Altera), XAST Step (Xilinx), не входящие в рассматриваемый пакет.

Группа модулей OrCad Layout Engineer's Edition, OrCad Layout, OrCad Layout Plus предназначена для редактирования печатных плат. Обеспечивают двухстороннюю связь с программным обеспечением других фирм (MicroSim PCBoards, Specctra). OrCad Layout Engineer's Edition - это графический редактор печатной платы без автотрассировщика. Позволяет выполнять проект одновременно группе разработчиков. OrCad Layout - редактор печатных плат вместе с сеточным автотрассировщиком проводников на 16 слоев. OrCad Layout Plus - редактор печатных плат вместе с бессеточным автотрасссировщиком на 16 слоев SmartRoute.

Группа модулей PSPICE, PSPICE A/D, PSPICE A/D Basic предназначена для моделирования аналоговых и аналого-цифровых схем.

Модуль PSPICE A/D является более полным и позволяет моделировать аналого-цифровые схемы, модуль PSPICE A/D Basic является его упрощенным вариантом, модуль PSPICE предназначен для моделирования аналоговых схем.

OrCad GerbTool - модуль для создания и доработки управляющих файлов для фотоплоттеров (аналог CAM 350).

Visual cadd - графический редактор фирмы Numera Software (упрощенный аналог системы Автокад)

OrCad 9.1 отличается ог предшествующих версий рядом новых свойств: наличие настраиваемой электронной таблицы свойств; показ результатов статического анализа; повышена точность вычислений; взаимодействие с модулем Schematic 8.0 ; гибкая, логически обоснованная прокладка трасс; отчет модуля DRC (Design Rule Chek) просмотр/сохранение/восстановление топологии для новых трасс др.

Для работы системы требуется PC с обьемом оперативной памяти 32 Мбайт, для установки полного комплекта требуется 250 Мбайт памяти на жестком диске.

 

Система Protel 99

Система моделирования и сквозного проектирования аналогоцифровых электронных устройств Protel 99 фирмы Protel (www.protel.com) по своим функциональным возможностям приближается к системеOrCadAD 9.1. Позволяет выполнять проектирование аналоговых и аналого-цифровых устройств, в том числе задаваемых многостраничными принципиальными схемами иерархической структуры и схемами, содержащими самые современные ПЛИС, производить размещение (компоновку/трассировку) печатных плат с применением различных программ автотрассировки, проводить анализ целостности сигналов.

Основными пользователями системы могут стать небольшие организации и отдельные разработчики, не связанные со сложившимся технологическим циклом и привлекаемые сравнительно невысокими ценами. Модули системы: Advanced Schematic - управляющий модуль для создания принципиальных схем, вызова модуля Advanced Sim для моделирования аналого-цифровых схем или модуля Advanced PLD для проектирования ПЛИС. Advanced Sim - модуль для моделирования аналого-цифровых устройств, использующий формат SPICE для моделирования аналоговых устройств и формат VHDL для описания цифровых элементов; Advanced PLD - модуль для проектирования программируемых логических матриц фирм Altera, AMD MACH, Atmel, Cypress, Intel, Lattice, Motorola, Philips и перепрограммируемых ПЛИС фирмы Xilinx. Advanced PCB - графический редактор печатных плат; Signal Integrity Analyzer - модуль, выполняющий анализ целостности сигнала.

 

СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ, РАБОТАЮЩИХ В РАДИО- И МИКРОВОЛНОВОМ ДИАПАЗОНАХ

Для проектирования и моделирования электронных устройств, работающих в радио- и микроволновом диапазонах, применяются системы и программы, перечисленные в таблице 5 (см. PDF-веpсию).

Рассмотрим эти системы и программы подробнее.

 

Многофункциональная система проектирования SERENADE

Многофункциональная автоматизированная система SERENADE фирмы Ansoft (www.ansoft.com) предназначена для проектирования устройств ВЧ- и СВЧ-диапазонов, используется как настольное устройство, работающее под управлением Windows 95/NT/98. Для полной установки системы требуется порядка 120 Мбайт памяти на жестком диске. Желательно использовать РС, имеющую не менее 32 Мбайт оперативной памяти. Некоторые модули системы подтвердили свою эффективность на протяжении длительного периода эксплуатации. Так, модуль HFSS эксплуатируется начиная с 1990 г. Модуль Harmonica свое начало берет от программы Cuper-Compact фирмы Compact, разработанной в начале 80-х годов. Эта программа обеспечивала проектирование радиочастотных устройств, особенно СВЧ-диапазона, при использовании линейных моделей таких устройств, как согласующие СВЧ-цепи, цепи связи СВЧ-диапазона, фильтры. В середине 80-х годов программный продукт Microwave Harmonica, полностью совместимый с предшествующей программой, позволяет моделировать как линейные, так и нелинейные устройства СВЧ-диапазона (усилители мощности, смесители, генераторы, переключатели). Утилиты этого программного продукта Trilines и Synthesis могут работать самостоятельно. Утилита Trilines предназначена для расчета линий передачи, а Synthesis - для синтеза фильтров. Имеются варианты системы, содержащие модули:

Super-Spice - модуль, выполняющий моделирование СВЧ-устройств во временной области при помощи системы SPICE;

Microwave Success, при помощи которого выполняется моделирование систем радиотелефонии.

Модуль Harmonica представляет программный продукт для проектирования проводных и беспроводных устройств, линейных и нелинейных, работающих в радиочастотном и микроволновом диапазонах.

Работает под управлением Windows в комплекте Serenade Desktop. Библиотека модуля содержит 100 000 моделей линейных и нелинейных, активных и пассивных устройств. Имеет удобный интерфейс, включающий окна различного типа - схемы и подсхемы, графики и таблицы результатов расчета, всплывающие меню инструментов, проекты иерархической структуры. Проектирование, выполняемое в диалоговом режиме, удобно еще и тем, что на экране монитора совмещаются исходная схема и результаты ее анализа.

По сравнению с предшествующим вариантом программы анализа, основанном на методе гармонического баланса, настоящая программа включает метод Крылова. Применение этого метода сокращает время анализа и объем занимаемой памяти. По данным фирмы, затраты машинного времени сокращаются в 30 раз, а объем занимаемой оперативной памяти на 90% меньше. В предшествующем варианте программы решение нелинейных алгебраических уравнений, полученных методом гармонического баланса, выполнялось методом Ньютона - Рафсона. При этом возникает проблема сходимости. По мнению фирмы, настоящий вариант программы является лучшим среди других аналогичных инструментов для получения точных результатов анализа. Ansoft Harmonica позволяет выполнять такие виды анализа малосигнальных и пассивных линейных цепей, как настройка, оптимизация и статистический анализ. Среди многочисленных моделей, с которыми работает программа, следует отметить модель многосвязанной линии (MPCL). Эта модель позволяет выполнять анализ до 20 взаимосвязанных линий.

Среди нелинейных устройств, которые позволяет анализировать модуль Harmonica, следует отметить усилитель мощности, усилитель с цифровой модуляцией, генераторы, включая защищенные от индустриальных помех, смесители, ограничители, детекторы. Совместно с нелинейным анализом выполняется настройка, оптимизация, а также анализ устойчивости цепей. Для выполнения линейного анализа могут использоваться входящие в комплект утилиты: TRL - анализ и синтез линий передачи. Результаты анализа непосредственно поступают в анализируемую схему; Filter Synthesis - автоматический синтез распределенных и сосредоточенных фильтров. Экспорт результатов непосредственно в схему; Matching Network Synthesis - выполняет широкополосное согласование сопротивлений; Smith Tool - инструмент для согласования сопротивлений при помощи диаграммы Смита (в отечественной литературе это диаграмма Вольперта или круговая диаграмма). Результаты анализа передаются непосредственно в схему.

При помощи модуля Harmonica возможно редактирование топологии проектируемой цепи и передача результатов обратно в схему для дальнейшего анализа. Результаты трассировки могут быть представлены в форматах DPX, DPX Countour, Ariadne, Eagle, Tango, Pads, Protel (v.5 и v.6), PostSript, Gerber, GDSII, GDS Merge, RS274x, что позволяет использовать их в производстве.