探究電子線路設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用分析

姜碩

（吉林財(cái)經(jīng)學(xué)校，吉林長(zhǎng)春，132013）

0 引言

在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，電子線路是關(guān)鍵的組成部分，其質(zhì)量直接影響著電子線路的使用安全。如果電子線路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，工具的使用十分關(guān)鍵，EDA 技術(shù)系列軟件如Multisim、Oread 以及技術(shù)人員熟知的SystemView、HFSS 等實(shí)現(xiàn)了電子設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)仿真并模擬運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)人員對(duì)電子線路的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)和調(diào)試。

良好的電路板設(shè)計(jì)能夠使電子產(chǎn)品在質(zhì)量上提升層次，同時(shí)也能夠使電子產(chǎn)品的系統(tǒng)性能更加完善。EDA 技術(shù)的主要內(nèi)涵就是通過(guò)系統(tǒng)邏輯描述及系統(tǒng)特定邏輯語(yǔ)言進(jìn)行編程和表現(xiàn)[1]。通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)能夠從電子信息技術(shù)的編程領(lǐng)域上提高智能化水平，并就EDA 技術(shù)的相關(guān)元件實(shí)現(xiàn)高水平的智能化設(shè)計(jì)，這對(duì)于不斷發(fā)展的電子工業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是提升了其設(shè)計(jì)的水平和等級(jí)。

1 EDA 技術(shù)在電子線路設(shè)計(jì)中的實(shí)現(xiàn)方式

依照EDA 技術(shù)的基本特征，在電子線路設(shè)計(jì)中，一般遵循“自頂而下”的系統(tǒng)模塊劃分方式，在高層設(shè)計(jì)中輸入VHDL 代碼。將代碼編譯成VHDL 文件，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，這期間根據(jù)代碼的級(jí)別進(jìn)行功能仿真，以保證設(shè)計(jì)功能的正常實(shí)現(xiàn)。而后，用專(zhuān)門(mén)的仿真器對(duì)源代碼進(jìn)行優(yōu)化，生成關(guān)鍵的門(mén)級(jí)描述網(wǎng)表文件。以便實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件電路，此后，還要對(duì)網(wǎng)表文件進(jìn)行時(shí)序仿真，以便匹配適配器進(jìn)行具體的邏輯映射操作，這其中包括邏輯分割、優(yōu)化、布線、線路底層器件配置等。運(yùn)行適配器后，得出結(jié)果，再進(jìn)行時(shí)序仿真，檢驗(yàn)電子芯片的真正性能。適配操作后，通過(guò)CPLD/FPGA/ASIC 芯片實(shí)現(xiàn)小批量和大批量的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與實(shí)現(xiàn)。如圖1所示。

2 EDA 技術(shù)在電子線路設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 以ADS 為代表的射頻電子線路設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)

射頻電子線路屬于基本電子線路中較為常見(jiàn)的一種，同時(shí)也是電子線路設(shè)計(jì)中常常會(huì)遇見(jiàn)的一種特殊的線路情況。在此類(lèi)型的電子線路中，EDA 技術(shù)能夠起到重要作用，并且在相關(guān)技術(shù)與設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中反饋出良好的時(shí)間數(shù)據(jù)。一般來(lái)講，常用的軟件有ADS、HFSS、CST、AWR，其中ADS 使用較為廣泛，該軟件主要采用矩量法，在器件分析、電路設(shè)計(jì)分析等方面具有相當(dāng)高的準(zhǔn)確度，非常適合專(zhuān)業(yè)的研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲得。在眾多的軟件中，ADS 軟件最為常用，對(duì)微帶無(wú)源電路的參數(shù)運(yùn)算，即在電子線路設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的耦合器、濾波器等方面有著十分廣泛的應(yīng)用。

圖1 EDA 實(shí)現(xiàn)圖

在EDA 技術(shù)應(yīng)用在射頻電子線路時(shí)，采用ADS 軟件進(jìn)行C 波段微帶濾波器的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)要求為4.25GHz-5.5GHz，帶內(nèi)插損設(shè)定為1dB。根據(jù)設(shè)計(jì)有要求，通過(guò)AER 軟件首先進(jìn)行濾波器快速擬合運(yùn)算并選擇5 階半波長(zhǎng)寬邊耦合諧振微帶濾波器為任務(wù)，同時(shí)設(shè)定參數(shù)：帶寬3.85GHz-5.95 GHz，帶內(nèi)插損選擇0.2dB，介質(zhì)（ε=9.6，厚度25mil），得出模型后，形成仿真參數(shù)曲線，得出結(jié)果后，我們進(jìn)行電磁數(shù)值的計(jì)算，對(duì)濾波器的性能進(jìn)行調(diào)試。接下來(lái)，使用ADS 軟件，對(duì)傳輸耦合線進(jìn)行逐一修正，進(jìn)入EM 模式進(jìn)行矩量分析，得出準(zhǔn)確的濾波器優(yōu)化參考。需要注意的是，這個(gè)過(guò)程可以反復(fù)進(jìn)行，直到我們認(rèn)為電路的運(yùn)行參數(shù)達(dá)到最佳，可以滿(mǎn)足實(shí)際的應(yīng)用需求。經(jīng)過(guò)反復(fù)的運(yùn)算和模擬，濾波器設(shè)計(jì)基本成型，而反復(fù)修正和優(yōu)化的濾波器在實(shí)際應(yīng)用中也經(jīng)得起檢驗(yàn)。

2.2 以Muhisim 為代表的電子線路檢驗(yàn)及價(jià)值

在現(xiàn)代通信電子線路中的改革，是EDA 技術(shù)最主要的應(yīng)用之一，其中Muhisim 是最為常見(jiàn)的應(yīng)用平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電子元件和電子儀器儀表的仿真模擬，對(duì)專(zhuān)業(yè)的電子實(shí)驗(yàn)室來(lái)講，具有非常大的實(shí)用價(jià)值。通過(guò)Muhisim，可以顯著提高了實(shí)驗(yàn)的數(shù)量和效率，特別是典型的雙邊帶調(diào)制電路，運(yùn)用Muhisim 可直觀地呈現(xiàn)信號(hào)的波形圖和變化規(guī)律，對(duì)電路運(yùn)行的實(shí)際效果實(shí)驗(yàn)和調(diào)試都有相當(dāng)大的幫助，在自身功能上，Muhisim 包含豐富的元件庫(kù)和十多個(gè)虛擬儀表，可以實(shí)現(xiàn)全面地仿真，是電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中不可或缺的軟件平臺(tái)。

可以毫不夸張地說(shuō)，EDA 技術(shù)在電子線路的設(shè)計(jì)領(lǐng)域極大地改良了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中準(zhǔn)確性度不夠高的缺陷，使現(xiàn)代的通訊電子線路技術(shù)實(shí)驗(yàn)與檢驗(yàn)水平上了新臺(tái)階。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先在設(shè)計(jì)方案上，EDA 技術(shù)能夠在仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，為通訊電子線路解決準(zhǔn)確性不高的傳統(tǒng)弊病，同時(shí)在電子線路的功能性上有了更深刻的研究。其次，在一系列的設(shè)計(jì)方案里，相關(guān)技術(shù)人員能夠針對(duì)主要的電子線路進(jìn)行功能性的開(kāi)發(fā)，對(duì)于傳統(tǒng)的通訊線路來(lái)講，新式的線路能夠?qū)崿F(xiàn)更高的智能化。再次，通過(guò)EDA 技術(shù)的分析軟件能夠自動(dòng)化進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，從而對(duì)電子線路的通信進(jìn)行驗(yàn)證，顯示實(shí)驗(yàn)的真實(shí)效果，增強(qiáng)現(xiàn)代電子線路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性。對(duì)于這種應(yīng)用手段，還可以將其技術(shù)應(yīng)用在通訊行業(yè)的繼續(xù)培訓(xùn)上，對(duì)工作人員進(jìn)行EDA 技術(shù)的培訓(xùn)，增強(qiáng)從業(yè)人員對(duì)現(xiàn)代電子線路的功能研究層次。

2.3 以MAX+plus 軟件為代表的信號(hào)處理應(yīng)用

EDA 技術(shù)在信號(hào)的處理方面能夠提高信息接收與反饋的準(zhǔn)確性，通過(guò)相關(guān)技術(shù)操作，不僅能夠降低處理信號(hào)的難度與強(qiáng)度，同時(shí)能為相關(guān)處理工作提供一定的便利[2]。其中MAX+plus 軟件可以為電子線路設(shè)計(jì)提供多種功能的宏模塊，由時(shí)序電路、運(yùn)算電路、存儲(chǔ)器三大宏模塊組成，通過(guò)ROM 和除法器，可實(shí)現(xiàn)正弦波基波信號(hào)的存儲(chǔ)和調(diào)幅電路設(shè)計(jì)。以MAX+plus 為代表的軟件，其技術(shù)的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在增強(qiáng)技術(shù)處理準(zhǔn)確性和提高設(shè)計(jì)圖的準(zhǔn)確性。再技術(shù)處理工作之前，相關(guān)人員需要對(duì)硬件的參數(shù)反復(fù)確認(rèn)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言的有機(jī)轉(zhuǎn)化，對(duì)電路設(shè)計(jì)的可操作性實(shí)現(xiàn)更有效的鏈接。在基礎(chǔ)工藝上對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作中，EDA 技術(shù)不僅能夠增強(qiáng)信號(hào)處理能力，同時(shí)在處理方法上為工作人員提供了更便捷的途徑，降低了一定程度的操作難度，為設(shè)計(jì)成本起到節(jié)約作用，對(duì)工作人員的效率提升起到助益作用。

3 EDA 技術(shù)應(yīng)用于電子線路設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)操作人員的要求

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用我們可以看到，EDA 技術(shù)在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中起到了非常關(guān)鍵的作用。同時(shí)也對(duì)操作者和技術(shù)人員提出了較高的要求。首先在進(jìn)行EDA 技術(shù)語(yǔ)言編程的時(shí)候，對(duì)設(shè)計(jì)方案的編譯工作要更重視對(duì)電子產(chǎn)品的智能化與自動(dòng)化的水平提升，同時(shí)，對(duì)于實(shí)用EDA 技術(shù)的語(yǔ)言進(jìn)行編譯自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，應(yīng)將提升性能作為設(shè)計(jì)產(chǎn)品的第一理念。第二，對(duì)于EDA 設(shè)計(jì)工作的仿真編譯工作，要在設(shè)計(jì)共組中對(duì)其不斷的整合和優(yōu)化，以保證電子線路系統(tǒng)的實(shí)用性能與自動(dòng)化流程，同時(shí)更要注意一些容易發(fā)生的問(wèn)題，并對(duì)這些常見(jiàn)問(wèn)題予以防范。EDA 技術(shù)在對(duì)硬件語(yǔ)言的描述過(guò)程中，需要注意在各個(gè)單元組成的電路設(shè)計(jì)中進(jìn)行仿真，這樣的做法不僅能夠使電路設(shè)計(jì)趨于完善，同時(shí)也對(duì)電子線路的系統(tǒng)化性能進(jìn)行了進(jìn)一步的提升。在完整的自動(dòng)化電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，變成要做到與其他方面的電路設(shè)計(jì)進(jìn)行配合工作，從而達(dá)到科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理念。再次，對(duì)于EDA 技術(shù)的強(qiáng)大功能，相關(guān)配合使用的軟件對(duì)于客觀條件的硬性要求，也是需要設(shè)計(jì)者考慮的，并且對(duì)于類(lèi)似PCB之類(lèi)的搭配軟件，設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)其密度與尺寸進(jìn)行合理的規(guī)劃和調(diào)節(jié)，避免不必要的設(shè)計(jì)誤區(qū)產(chǎn)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

EDA 技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的重要表現(xiàn)，同時(shí)也是提升現(xiàn)代電子工業(yè)的重要技術(shù)支持。在相關(guān)實(shí)際電子線路設(shè)計(jì)工作中，EDA 技術(shù)的相關(guān)編程工作是比較嚴(yán)苛的，尤其是在與其他軟件搭配過(guò)程中，要注意操作的精細(xì)度和對(duì)數(shù)據(jù)分析能力的提升。對(duì)于這些工作流程及需要注意的事項(xiàng)，EDA技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中，相關(guān)設(shè)計(jì)與編程人員應(yīng)進(jìn)行更細(xì)致的探討和研究，使其應(yīng)用性能提升，并更加適合大范圍的推廣。