電子電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)綜述

孟伶伶

摘 要：計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用對于電子電路設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展是一大飛躍式突破，無論是電子產(chǎn)品種類的開發(fā)，還是電子電路設(shè)計(jì)性能的提高，都離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)的幫助。在電子電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)融入計(jì)算機(jī)技術(shù)手段能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的仿真性模擬實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果對產(chǎn)品性能做出進(jìn)一步改善。文章對于計(jì)算機(jī)技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用展開了全面論述，希望能夠進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍，不斷完善其技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)原理介紹；輔助設(shè)計(jì)；仿真測試

電子電路技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)具有相輔相成的關(guān)系，一方面電子電路技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用需要計(jì)算機(jī)技術(shù)加以支持，另一方面，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的演變過程中，電子電路設(shè)計(jì)也起到了不小的推動作用。將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)與電子電路技術(shù)有機(jī)結(jié)合能夠有效發(fā)揮其實(shí)際功效，不僅可以有效應(yīng)對技術(shù)開發(fā)中所遇到的技術(shù)性難題，同時也可以實(shí)現(xiàn)較好的產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)效果，通過對電路設(shè)計(jì)的仿真模擬和調(diào)試省去不必要的技術(shù)開發(fā)環(huán)節(jié)，提高設(shè)計(jì)工作的效能。

1 電子電路設(shè)計(jì)原理介紹

電子電路設(shè)計(jì)原理主要是指將一定數(shù)量的電子原件按照使用需求通過導(dǎo)線進(jìn)行連接，以實(shí)現(xiàn)電流流通的過程。其中電子原件包括開關(guān)和用電設(shè)備兩類，而用電設(shè)備由于其內(nèi)部電阻不同，又可以劃分為導(dǎo)電體，半導(dǎo)體和絕緣體，控制電路是否接通以及改變電流大小的任務(wù)則由電源開關(guān)來完成。電路原理的理論基礎(chǔ)主要涵蓋了物理學(xué)，電磁學(xué)等相關(guān)知識，是將實(shí)際生活中的電路系統(tǒng)通過模擬設(shè)計(jì)的方法表現(xiàn)出來。導(dǎo)體和絕緣體的劃分標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)物體的導(dǎo)電能力強(qiáng)弱來劃分的，導(dǎo)體的電流傳遞功能較強(qiáng)，電阻相對偏低，其導(dǎo)電性能通常與物質(zhì)材料有關(guān)，較為常見的導(dǎo)體物質(zhì)為金屬材料。絕緣體則是指導(dǎo)電能力相對較弱或根本不具備導(dǎo)電條件的物質(zhì)，這些物質(zhì)的電阻極高，電流幾乎不能夠通過，常見的絕緣材料主要包括玻璃，塑料，一些具有特殊性質(zhì)的液態(tài)物質(zhì)和氣態(tài)物質(zhì)。半導(dǎo)體的性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，主要為硅材料，其導(dǎo)電性能不穩(wěn)定，可以隨條件的變化而發(fā)生較大改變。開關(guān)主要是用于控制電流的流通，在不需要電流通過的情況下，實(shí)現(xiàn)斷電控制，在需要時又可以接通電流，需要注意的是電路能夠正常工作需要滿足回路的特點(diǎn)，即電流由原點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)由一定方向，最終又回到電路開關(guān)原點(diǎn)，在此過程中要保持電流始終聯(lián)通，要保證電路中用電器的數(shù)量，以免引發(fā)短路現(xiàn)象。

2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)介紹

電子電路設(shè)計(jì)中計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件不能缺少。首先，計(jì)算機(jī)要具備一定的輸入輸出功能，例如，硬件設(shè)備中要配備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的輸入和錄入設(shè)備以及終端輸出設(shè)備。其次，最為重要的是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中要具備圖形設(shè)計(jì)和處理軟件，以備電子電路設(shè)計(jì)繪圖之用。圖形輸入硬件設(shè)備可以將設(shè)計(jì)圖形通過信息轉(zhuǎn)換的方式輸送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理工作，常見的圖形輸入設(shè)備包括光筆，掃描儀，繪圖板等。要想將圖形處理結(jié)果轉(zhuǎn)化成實(shí)際的應(yīng)用就要靠輸出設(shè)備發(fā)揮其功效了。輸出設(shè)備的作用是可以將計(jì)算機(jī)處理過的數(shù)據(jù)再次轉(zhuǎn)化成具象的圖形、符號等形式，最為常見的輸出設(shè)備要屬打印機(jī)。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電子電路設(shè)計(jì)處理的核心環(huán)節(jié)，目前廣為應(yīng)用的圖形處理軟件主要是CAD制圖軟件。CAD制圖軟件主要應(yīng)用于圖形設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可以有效的幫助人們進(jìn)行產(chǎn)品的輔助設(shè)計(jì)，完善圖形設(shè)計(jì)流程。該軟件系統(tǒng)可以將設(shè)計(jì)圖在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行有效模擬，對于不符合設(shè)計(jì)需要的地方便于設(shè)計(jì)者修改，從而提高整個設(shè)計(jì)工作的效率。CAD制圖軟件較奇特軟件來說具有較強(qiáng)的人機(jī)互動性，能夠?qū)⑷说脑O(shè)計(jì)理念形象的展現(xiàn)出來，同時，它還適用于不同類型和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需要，實(shí)現(xiàn)圖形的多角度轉(zhuǎn)換，并能夠自動修改設(shè)計(jì)中錯誤的技術(shù)參數(shù)，使設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。另外，計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的使用還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算處理和存儲的自動化，大幅度減輕了人員數(shù)據(jù)處理的工作量。

3 對于仿真軟件的舉例分析

3.1 電子工作平臺的應(yīng)用（Electronic Workbench）

Electronic Workbench是一種比較高效的電子電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，它使用的是windows的平臺，能對一系列信息進(jìn)行模擬，數(shù)字以及模數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)，其具有一系列的特點(diǎn)，比如高精確度，強(qiáng)悍性能，友好的界面，方面的操作等，以其虛擬儀器而聞名，它把系統(tǒng)管理者放在一個虛擬的電子實(shí)驗(yàn)室里，彌補(bǔ)了當(dāng)前一系列高檔儀器數(shù)量不足，元器件耗費(fèi)等的缺陷。

3.2 MultisimX 系列的仿真工具

Multisim X適用于數(shù)字電路的設(shè)計(jì)工作，基于windows平臺的仿真工具。它具體包含了電路原理圖的圖形輸入以及一系列硬件描述語言的輸入，具有非常強(qiáng)大的仿真分析能力。對于Multisim X的電路仿真來說，以仿真軟件作為其平臺進(jìn)行一系列模擬電子電路設(shè)計(jì)，從接收任務(wù)到獲得最終的設(shè)計(jì)結(jié)果，電路仿真軟件都能夠仿照前期模擬電子電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行一系列的電路的可輔助設(shè)計(jì)?？梢詫?shí)現(xiàn)硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境的具體模擬，并且對模擬過程中的現(xiàn)場進(jìn)行記錄與分析。

3.2.1 對于電路的具體分析及其說明

對條幅電路進(jìn)行模擬電路的仿真設(shè)計(jì)以及分析。為了達(dá)到目的，可以先將待搬移的信號和參考信號之間進(jìn)行時域相乘，獲得兩者的混合頻率分量，再用其濾波器濾除無用的頻率分量就行。在實(shí)際運(yùn)用中，由于模擬乘法器IV芯片的優(yōu)點(diǎn)，比如小體積，低功耗，高可靠性，高性能等對于整體電路具有穩(wěn)定的調(diào)整性能。設(shè)計(jì)的時候，可以選擇模擬乘法器芯片和一系列外圍電路之間形成振幅調(diào)制等線性頻譜搬移的完整電路。

3.2.2 針對整體電路的仿真設(shè)計(jì)和電路的調(diào)試

在具體的電路設(shè)計(jì)中，單純性阻值不是電阻選擇的唯一方面，在選擇的時候?qū)τ诟哳l特性也要考慮進(jìn)去。在仿真設(shè)計(jì)的過程中，如果提升其工作頻率，元器件分布參數(shù)也會相應(yīng)變大，并且還會出現(xiàn)電路失控、波形失真的問題，在具體工作中想要防止因工作頻率升高而導(dǎo)致的電路工作失常的現(xiàn)象，就必須使用特定規(guī)格參數(shù)的金屬氧化膜電阻器，比如其很小的分布參數(shù)，這一系列都能說明仿真電路確實(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際電路的模仿。在實(shí)際的硬件運(yùn)行的條件下，如果出現(xiàn)三極管故障，就會導(dǎo)致工作出現(xiàn)問題以及整個電路工作不正常的事例。在一系列的仿真過程中，要選擇各個方面性能都比較優(yōu)秀的晶體三極管比如2N910以及二極管1N1204C等一系列元件，來搭建MC1596芯片內(nèi)部電路，使其具有很好的電氣性能。

4 電子電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與電子電路傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的聯(lián)系

在早期的時候，模擬電路設(shè)計(jì)步驟都是比較簡單的，一般分為電路形式與元器件型號，進(jìn)行元件參數(shù)的大致計(jì)算，確定電路形式以及元件參數(shù)值的硬件電路實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，進(jìn)行電路圖的繪制，印刷電路板的制作，進(jìn)行焊接并調(diào)制投入等電路仿真的具體應(yīng)用。它的好處顯而易見，可以隨意的實(shí)現(xiàn)對電路形式和元器件參數(shù)值的修改，使其滿足高性能指標(biāo)，這樣不僅增大了實(shí)際工作的效率，而且還減少了實(shí)際元器件的消耗問題。電路的仿真設(shè)計(jì)，能夠分清電子電路的一系列具體功能作用，基本分析方法與設(shè)計(jì)方法，還可以以仿真軟件作為實(shí)驗(yàn)的平臺，使用庫中的電子測量儀器觀測值、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及得出相應(yīng)的結(jié)果，來判斷設(shè)計(jì)的電路是否能滿足性能指標(biāo)，是否需要進(jìn)一步調(diào)整元件的參數(shù)進(jìn)行電路優(yōu)化。值得注意的是在電路的仿真設(shè)計(jì)中其儀器庫里的測量儀器不過是理想性的東西，無法實(shí)現(xiàn)對實(shí)際電路設(shè)置的完全模仿能力。

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