传统电子电路设计与EDA设计

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1、EDA与传统电子设计的分析比较陆健摘要：电子电路的设计制作进入了一个新阶段，出现了新的设计制作方法。为与以往传统的电子电路 制作方法区别开来，我们称之为现代电子电路设计制作方法。现代电子电路的设计方式已经步入了EDA 技术时代。本文主要是介绍了传统电子设计的相关知识，即设计方法，设计流程。以及优缺点。同时也 详细说明了 EDA的设计流程以及多种设计方法，也介绍了 EDA的优点。这样的介绍是为了区分它们的不 同之处，来作为 EDA 与传统电子设计的分析比较。关键词：EDA电子设计 优点设计流程EDA and electronic design analysis and comparison of

2、 traditionalLu JianAbstract: The design of electronic circuits into a new phase, the emergence of new design methods. With the past, the traditional method of making a distinction between electronic circuits, we call modern electronic circuit design methods. Means of modern electronic circuit design

3、 EDA technology has entered the era. This study will introduce the traditional electronics design knowledge, that is, design methods, design process. And the advantages and disadvantages. Also details the EDA design flow and a variety of design, but also introduces the EDA advantages. This presentat

4、ion is to distinguish their differences, as with traditional electronic design EDA analysis and comparison.Key words:EDA Electronic Design advantages of the design process曰录第 1 章 前言 4第 2 章 传统电子设计的相关概念 521 电子电路设计的前景 521.1 电子线路课程体系的由来52.1.2 集成电路布图设计 522 传统电子设计 62.3. 传统电子的设计流程72.4 传统电子设计的优缺点 8第 3 章 EDA

5、 的设计 93.1 EDA 的时代背景93.1.1什么是 EDA93.1.2EDA 的发展阶段93.2 EDA 的设计流程 113.3 EDA 的设计步骤 143.4 EDA 电子电路的设计方法 163.4.1自顶向下的设计方法163.4.2 EDA 技术的基本设计方法163.4.3. 电路级设计法163.4.4 系统级设计法173.5 EDA 的优点： 19第 4 章举例说明60 进制计数器设计比较21致谢23参考文献24第1章 前言为了更好的了解传统电子电路设计，先从电子电路的课程设计开始，去了解电子电路 在教学领域中的发展，也能更好地让我们认识电子电路设计的发展前景，当中从在课程上 的设

6、计我们也能知道电子电路设计的怎么样一步一步的发展起来的，从而运用到生活当中 的设计，在课和设计的介绍下，从而认识传统电子设计的背景，去了解传统的电子设计。 本文第2章主要介绍传统电子设计的方法和设计流程，着重认识和了解传统电子设计相关 背景，也较为熟悉地知道它的设计方法，以及认识它的优缺点。第3章着重介绍EDA，主要 是它的意义、设计方法和设计流程。本文用一定的篇幅去介绍它的设计流程和设计方法， 主要是为了突出EDA的重要性，特别是为了体现出它的优势。第4章主要是通过对60进制计 数器的设计详细介绍来分步说明EDA设计好处。第2章传统电子设计的相关概念21 电子电路设计的背景 21.1电子线路

7、课程体系的由来1最初学苏联是以设备应用为主干的课程，后来改为模仿欧美以原理分析为主线的 体系。文革后逐步形成当前这种包括模拟和数字的内容，既强调理论又注重实践的教学模式。电子线路课程体系是随着电子技术特别是信息技术的发展而发展的，这个发展以电子器件为主线，经历了电子管到晶体管到集成电路的发展过程。成为当前稳定的专业基础课程体系，多年来既有专家老前辈的辛勤开拓也有广大教师的默默耕耘。近年来有关电子线 路教学领域有些事值得一提，一是教育部有关课委会整合（如电子线路与电子技术）和指 导作用的淡化，以往以专业和课程教学为主的老专家由学科和科研为主的中青年专家所替换；二是教育部提出的高校教学评估对包括电

8、子线路在内的课程建设的促进作用；三是和 电子线路课程体系有关的大学生电子设计大赛已成为国家级重要赛事且引起广泛重视；四 是电工电子教学基地和中心的建立和开放实验教学模式的推广；五是EDA技术已经对电子 线路课程体系的进一步发展产生潜在影响。2. 电子线路课程是信息技术的基础，主要强调硬件知识和技能的获取。信息的产生、 处理、存储以及传输无不以电子线路为硬件基础。电子线路包括器件、单元电路以及由此 组成的电路与系统。掌握这些硬件电路结构、原理以及如何进行分析和设计就构成电子线 路的主要教学内容。对硬件能力的培养需要环境条件和实践锻炼，对电子线路教学的要求 相对比较高。当前社会上呼吁需要硬件人员特

9、别是具有设计能力的硬件人员。3. 由于新的理论将带动新器件、新方法，也会有阶段性的“突变”和“飞跃”，电 子线路的这个特点就格外明显，例如从电子管到晶体管到集成电路的发展，都曾引起电 子线路教材内容发生重大变化；又如，过去集成运放对线性电路的促进、乘法器对非线 性电路的影响，当前可编程器件对数字电路的冲击。随着社会发展和科技进步，教材内容 和体系总要不断变化甚至更新换代。但从新的一轮“面向21世纪教材改革”情况来看，仍 然是几部传统的教材起主导地位，电子线路的基本轮廓还没有发生大的变化。教材的 质量和生命力在于立意和内容。一本书的厚薄，内容的多少，不仅牵扯到书的定价，也和 教学学时有关。国外都

10、是大部头，但组织教学时内容不一定都讲。综观国外一些教材，其 参考文献和素材往往取自论文和会议文献，而国内教材往往互相引来引去，因而缺乏特色 和新意。2.1.2 集成电路布图设计简称布图设计（Layout Design）是指集成电路中多个元件，其中至少有一个是有源元件和其部分或全部集成电路互连的三维配置，或者是为集成电路的制造而准备的这 样的三维配置。通俗地说，布图设计就是确定用以制造集成电路的电子元件在一个传导 材料中的几何图形排列和连接的布局设计。布图设计是制造集成电路产品中非常重要的一个环节，设计工程师们根据集成电路所要执 行的功能设计集成电路的结构。布图设计是艺术创造力与精密的电子工程技

11、术融合的产 物。在设计中，设计人员借助计算机模拟，把数以千万计的线路组成部分一而再、再而三 地调整位置，安排这些线路的组合，使一个芯片中能包含更多的元件，具有更强大的功能， 以求生产效率的最大化和芯片体积的最小化。在早期的集成电路生产中，布图设计被绘制 在掩膜上。掩膜（Mask）如同一张摄影底片，是将要置放到芯片中的线路的底片。布图 设计固定在掩膜上，该掩膜就成为制造芯片的模版，是制造集成电路的中间产品。这种掩 膜也曾是工业间谍千方百计想要窃取的目标。随着科技的发展，目前的集成电路布图设 计更多的是以编码方式储存于磁盘、磁带等介质生产集成电路已经有些过时了。22 传统电子设计1. 从传统的基础

12、层面上讲，电子设计（这里就是指传统电子设计）将有限个电子组件 组装连接起来，实现预期的功能性目的，这也是电子设计的传统理念。自电子设计诞生以 来，这种观点作为一种具有可操作性的理念，也基本符合电子设计工艺本身的特性，即便 是我们在考虑嵌入式系统及软件定义的功能性等较为新颖的概念时也是适用的。2. 电子产品设计传统理念的特征就是，它本身就只考虑电子产品内部元件。因此，在 创建可实现产品本身差异化的设计过程中，这也是传统电子设计存在的问题。传统电子设计 仅从器件本身去考虑问题，在市场中难以实现可持续的特色化。这种体验越来越取决于外 部互联系统的表现，包括用户自身所处的环境（PC和本地网络）以及外部

13、广域网结构（公 司服务器和网络化服务）的表现。3. 以串联稳压电路为代表的线性电源技术在不同的电子时代其具体实现方式由电子 管,晶体管过渡到了集成电路,但其基本电路原理却没有本质性的变化,以通电即开,恒定 电压供给为默认属性来定义电子产品中各个部分的电源供给 ,已成为传统电子产品设计 的潜在规则.随着电子技术,信息技术在人们生活中的不断渗透,为人类服务的电子产品在 数量上不断增加,其能量消耗已大大超过了人们生活中照明所用的能源,从另一角度考虑， 转换效率非常的低，体积相对现代电子设计的产品的体积较大，重量也相对较大，功率较 高。电源技术是单纯的提供恒定的电压的静态供电模式J4 在实践中，传统电

14、子设计电路系统执行速度慢、提供特性少，组件技术成本高，这使产品场外价格处于市场劣势。这一趋势就需要提供以电子产品为中心的理念所定义的全 新或改进型产品设计方案。2.3. 传统电子的设计流程一般说来，电子制作的步骤无非是设计电路，采购相应的分立元件和集成电路，在实 验电路板上搭成电路进行调试，然后制作和组装印刷线路板，如果电路比较复杂，有五六 块甚至十余块集成电路，或者有译码器、存储器、A/D、D/A转换器等，则需要进行比较规 范的设计制作。这种设计制作主要分为两个阶段，即设计、实验阶段和调试鉴定阶段，其 流程如图1所示。在第一阶段，也就是设计、实验阶段，首先进行方案设计和电路设计， 根据电路需

15、要采购各种元器件，有时还要制作一些专用的测试仪器。然后设计、加工印刷 电路板(PCB),焊接元器件，再对这块印刷电路板进行试验。如果有问题，还要对电路进 行修改。这是一个十分繁琐的工作。如果实验不顺利，元器件不合适，还要去采购其它器 件。在第二阶段，也就是调试鉴定阶段，把实验后确定下来的印刷电路板再行加工，进行 电路板的调试和性能检测，对于产品还要进行例行试验。如果电路复杂，则难于一次成功， 有时还得反复修改电路。如若对构思的电路原理图是否完全正确可行，心中没有充分的把 握，还不能冒然通电试验，即使采用了一些限流、限压等保护应急措施，第一次合闸通电 时，心中难免有些紧张。特别是强电，小则瞬间元件冒烟烧毁，大则贵重仪器报废，这是 常有的事。电购制电性加例P路作路行买工C有,有设板检实器BP有问问计n件验设调调n测成C问题n题计试试功B题吗吗信吗?焊号?接yyy能图1传统电子电路设计的流程图2.4 传统电子设计的优缺点传统电子电路设计的验正工作很多。需要按照完成的电子电路设计图的面板或 PCB 板 上进行调试安装，然后再用电源，信号发生器，示波器等各种测试仪表来加以验证。并且 这种做法在制