电子电路设计是一门很高深的学问,学习电子电路设计的相关知识需要有耐心。对于电子电路设计,边肖曾讲解过电子电路设计的原理、方法和步骤。本文主要介绍EDA技术在电子电路设计中的应用。如果你对本文将要讨论的内容感兴趣,不妨继续阅读。
EDA技术是90年代初迅速发展起来的新技术,代表了当今电子设计的最新发展方向。它以计算机为基础,集成应用电子技术、计算机技术、智能技术等多种技术,实现电子产品的自动化设计。EDA技术也是高度发达的信息社会发展的必然趋势,其应用也越来越广泛。主要电子产业包括:通信产业、信息产业、半导体产业、电子零部件产业、消费电子产业、光电与仪器产业等。它是现代电子设计的核心,在现代电子电路设计中起着非常重要的作用。
1.1的发展。EDA技术
随着大规模集成电路技术、计算机技术和电子系统设计技术的不断发展,EDA技术的含量正在以惊人的速度上升。它的出现和发展大大缩短了产品开发周期,大大提高了性能价格比。综上所述,其发展主要分为四个阶段:
(1)20世纪70年代是计算机辅助设计(CAD)阶段。人们开始用计算机来编辑IC版图和PCB版图,而不是手工操作。
(2)80年代是计算机辅助工程(CAE)阶段。与CAD相比,CAE不仅具有纯图形绘制功能,还增加了电路功能设计和结构设计,并通过电气连接网络表将它们结合起来,实现工程化设计。CAE的主要功能有原理图输入、逻辑仿真、电路分析、自动布局布线、PCB后分析。
(3)90年代是电子系统设计自动化(EDA)阶段。
(4)现代EDA技术是以计算机为工具,在EDA软件平台上完成基于硬件描述语言HDL的设计文件,可以自动完成逻辑编译、逻辑简化、逻辑划分、逻辑综合与优化、布局布线、逻辑仿真等。从软件描述的电子系统到硬件系统,直到完成针对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载。
2.2的主要内容。EDA技术
ESDA代表了电子设计技术的最新发展方向。其基本特点是:设计人员按照“自顶向下”的设计方法设计整个系统,系统的关键电路由一个或几个专用集成电路(asic)实现,然后由硬件描述语言(HDL)完成系统的行为设计,最后由合成器和适配器生成最终的目标器件。这种设计方法称为高级电子设计方法。
“自顶向下”的全新设计方法,从系统设计师开始,从顶层划分功能框图,设计结构。在框图级进行仿真和纠错,用硬件描述语言描述高层系统行为,并在系统级进行验证。然后使用综合优化工具生成具体门电路的网表,其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。由于设计的主要仿真和调试过程是在高水平上完成的,这有利于及早发现结构设计错误,避免设计工作的浪费,减少逻辑功能仿真的工作量,提高设计的一次成功率。
现代电子产品的复杂性日益加深。一个电子系统可能由成千上万个中小型集成电路组成,带来了体积大、功耗高、可靠性差的问题。解决这个问题的有效方法是用ASIC(专用集成电路)芯片进行设计。根据设计方法的不同,ASIC可分为全定制ASIC、半定制ASIC和可编程ASIC(也称可编程逻辑器件)。
在设计完全定制的ASIC芯片时,设计者要定义芯片上所有晶体管的几何图形和工艺规则,最后将设计结果提交给lC厂商进行掩膜制造。这种方法的优点是:芯片可以获得最佳性能,即高面积利用率、高速度和低功耗;缺点是:开发周期长,成本高,只适合批量产品开发。
半定制ASIC芯片的版图设计方法不同,分为门阵列设计方法和标准单元设计方法。这两种方法都是绑定设计方法,主要目的是以牺牲芯片性能为代价,简化设计,缩短开发时间。
可编程逻辑芯片与掩膜ASic的区别在于,设计者完成版图设计后,可以在实验室自行烧录芯片,无需IC厂商的参与,大大缩短了开发周期。
硬件描述语言是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言。它通过软件编程描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。与传统的门级描述相比,HDL-硬件描述语言更适合大规模系统的设计。VHDL是一种全方位的硬件描述语言,包括系统行为级、寄存器传输级和逻辑门级,支持结构、数据流和行为的混合描述。所以VHDL几乎涵盖了以往硬件描述语言的所有功能,整个自顶向下或者自底向上的电路设计过程都可以用VHDL来完成。
3.3的应用。EDA技术
EDA技术近年来发展非常迅速,在教学、科研、通信、国防、航空航天、医学、工业自动化、计算机应用、仪器仪表等领域的电子系统设计中发挥着越来越重要的作用。
(1)在教学中
几乎所有的理工科大学(尤其是电子信息工程)都开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本原理和概念,掌握用VHDL硬件描述语言描述系统逻辑的方法,利用仿真软件工具进行电子电路课程的仿真实验,让学生在毕业设计时从事简单电子系统的设计,为以后的工作打下基础。
(2)在科学研究中
主要使用电路仿真工具对电路进行设计和仿真;利用虚拟仪器调试产品;FPGA器件的发展应用于仪器设备。在CDMA无线通信系统中,所有的手机和无线基站都工作在同一个频谱上。为了区分不同的通话,每部手机都有唯一的编码序列。CDMA基站必须能够从不同的角度区分这些代码序列,以便区分不同的寻呼过程。这种区分是通过匹配滤波器的输出显示在输入数据流中检测到特定的代码序列;FPGA可以提供良好的滤波器设计,并且可以完成DSP的高级数据处理功能,因此FPGA在现代通信领域得到了广泛的应用。
(3)在产品设计和制造方面。
从高性能微处理器和数字信号处理器到彩电、音响和电子电路,EDA技术不仅应用于计算机仿真和产品调试,而且在电子设备的开发和生产以及电路板的焊接过程中发挥着重要作用。可以说EDA技术已经成为电子行业不可或缺的一部分。
4.结束语
随着微电子和计算机技术的不断发展,电子产品的发展日新月异。EDA技术已经成为现代电子设计的核心,它的发展将是电子设计和电子工业领域的一次重大技术革命。同时也对电子专业课程的教学和科研提出了更深更高的要求。掌握和推广EDA技术将对我国电子技术的发展具有重要而深远的意义。
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