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高频开关电源工程师离不开的那些电路设计工具(上)

EDA常用软件

高频开关电源电路设计与仿真工具

PCB设计软件

IC设计软件

PLD设计工具

其它EDA软件

  

高频开关电源电路设计与仿真工具


  高频开关电源工程师离不开的那些电路设计工具


1

SPICE


由美国加州大学推出的高频开关电源电路分析仿真软件,现在用得较多的是PSPICE6.2。




在同类产品中是功能最为强大的模拟和数字高频开关电源电路混合仿真 EDA软件,它可以进行各种各样的高频开关电源电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。


无论对哪种器件哪些高频开关电源电路进行仿真,都可以得到精确的仿真结果,并可以自行建立元器件及元器件库。



2

EWB软件


20世纪90年代初推出的高频开关电源电路仿真软件。相对于其它EDA软件,它是较小巧的软件(只有16M)。


但它对模数高频开关电源电路的混合仿真功能却十分强大,几乎100%地仿真出真实高频开关电源电路的结果,并且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器和电压表、电流表等仪器仪表。


它的界面直观,易学易用。它的很多功能模仿了SPICE的设计,但分析功能比PSPICE稍少一些。

  


3

文字MATLAB产品族

 

它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块,包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。




它具有数据采集、报告生成和MATLAB语言编程产生独立C/C++代码等功能。

  

PCB设计软件


  

Protel;

OrCAD;

Viewlogic

PowerPCB;

Cadence PSD;

MentorGraphices的Expedition PCB;

Zuken CadStart;

Winboard/Windraft/Ivex-SPICE;

PCB Studio ;

TANGO;


Protel是个完整的全方位高频开关电源电路设计系统,包含了电原理图绘制、模拟高频开关电源电路与数字高频开关电源电路混合信号仿真、多层印刷高频开关电源电路板设计(包含印刷高频开关电源电路板自动布局布线),可编程逻辑器件设计、图表生成、高频开关电源电路表格生成、支持宏操作等功能。


并具有Client/Server(客户/服务器体系结构,同时还兼容一些其它设计软件的文件格式,如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。

  

IC设计软件



01

设计输入工具


像Cadence的composer,viewlogic的viewdraw,硬件描述语言VHDL、Verilog HDL是主要设计语言,许多设计输入工具都支持HDL。




另外像Active—HDL和其它的设计输入方法,包括原理和状态机输入方法,设计 FPGA/CPLD的工具大都可作为IC设计的输入手段,如Xilinx、Altera等公司提供的开发工具,Modelsim FPGA等。


02

设计仿真工作


EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确,几乎每个公司的EDA 产品都有仿真工具。


Verilog—XL、NC—verilog用于Verilog仿真,Leapfrog 用于VHDL仿真,Analog Artist用于模拟高频开关电源电路仿真。




Viewlogic的仿真器有:viewsim门级高频开关电源电路仿真器,speedwaveVHDL仿真器,VCS— verilog仿真器。


Mentor Graphics有其子公司Model Tech 出品的VHDL和Verilog双仿真器:Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSS(VHDL仿真器)。


现在的趋势是各大EDA公司都逐渐用HDL仿真器作为高频开关电源电路验证的工具。


03

综合工具

  

综合工具可以把HDL变成门级网表。


这方面Synopsys工具占有较大的优势,它的Design Compile是作综合的工业标准,它还有另外一个产品叫Behavior Compiler,可以提供更高级的综合。




另外最近美国又出了一家软件叫Ambit,说是比Synopsys的软件更有效,可以综合50万门的高频开关电源电路,速度更快。今年初Ambit被Cadence公司收购,为此Cadence放弃了它原来的综合软件Synergy。


随着FPGA设计的规模越来越大,各EDA 公司又开发了用于FPGA设计的综合软件,比较有名的有:Synopsys的FPGA Express,Cadence的Synplity,Mentor的Leonardo,这三家的FPGA综合软件占了市场的绝大部分。


04

布局和布线

  

在IC设计的布局布线工具中,Cadence软件是比较强的,它有很多产品,用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。




最有名的是Cadence spectra,它原来是用于PCB布线的,后来Cadence把它用来作IC的布线。


其主要工具有:Cell3,Silicon Ensemble—标准单元布线器;Gate Ensemble—门阵列布线器;Design Planner—布局工具。


其它各EDA软件开发公司也提供各自的布局布线工具。


05

物理验证工具

  

物理验证工具包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等。这方面Cadence也是很强的,其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。


06

模拟高频开关电源电路仿真器

  

前面讲的仿真器主要是针对数字高频开关电源电路的,对于模拟高频开关电源电路的仿真工具,普遍使用SPICE,这是唯一的选择。


只不过是选择不同公司的 SPICE,像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。


HSPICE现在被Avanti公司收购了。在众多的SPICE中,最好最准的当数HSPICE,作为IC设计,它的模型最多,仿真的精度也最高。


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