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从实例中学习OrCAD-PSpice -----第二章 OrCAD 10.3的结构

上一篇 / 下一篇  2011-07-10 21:48:11 / 个人分类:模拟电路

http://blog.ednchina.com/longhaihai/1909789/message.aspx

OrCAD10.3是OrCAD a Cadence product family 公司于2004年11月推出的电子设计自动化(EDA)软件系统。其中包括三个主要部分:

  • 锁定元件信息系统的原理图输入器(Capture CIS);
  • 模拟和混合信号仿真(PSpice A/D)和其高级分析(PSpice –AA);
  • 印刷电路板设计(Layout Plus)形成Gerber文件可与Protel等PCB软件连接;

并与FPGA 设计系统(FPGA Studio)有接口,形成了完整的输入、分析、编辑和制造的全线EDA辅助设计工具Cadence studio系列化解决方案。OrCAD10.3结构图如图2-1所示。现分别介绍如下:
 

2.1 Capture CIS10.3
    OrCAD Capture由于它能够提供直观界面和具有丰富的特点,从而使其成为原理图设计输入的工业标准。OrCAD Capture CIS(Component Information System)是内置的元件高级文档管理系统, 不仅提供Capture的完整功能,更是提供了一个完美的Part Database的管理接口,它可以通过Microsoft Windows 的ODBC接口去连结不同Database,整合Part Database的所有信息。使用这个功能全面的设计输入工具和管理环境,可以减少查找和手工输入元器件资料的时间及人为的错误。OrCAD 10.3 Capture CIS的结构如图2-2所示。
 

  •      Capture为Cadence studio系统总体输入器。利用Capture来连结OrCAD Layout、Allegro PCB Layout或其它Layout的软件,来完成PCB设计;也整合了PSpice与VHDL(NC Verilog)的环境---提供给使用者做模拟与数字(FPGA Design Flow)前端设计平台。另外也可以配合SpecctraQuest来解决高频问题。
  •      导出30种平板和分层格式(电路),可用于电路图、PSpice、PCB和可编程器件设计,其中导出的PCB Layout软件的网络表格式包含OrCAD Layout、Allegro、Pads P2K、Mentor Graphics BoardStation等等;
  •      在http://www.orcad.com/上提供了72000个启动数据库,可以免费下载到Capture CIS中,更弹性的结合所选择的数据库,可以在ODBC支持的环境中工作,例如MRP、ERP、PDM等系统或是Microsoft Access or SQL Server 等数据库。Capture CIS支持小型的设计群组更方便扩充的设定,例如Microsoft 产品(Access),如果在同一个区域的团体需要更高级的Client端Server数据库管理系统技术可以选择更复杂的数据库(SQL);
  •      也可以径直从国际互联网(www.SpinCircuir.com)搜索和选择器件,直接拖拉放置到用户的原理图页中而不用退出CaptureCIS。SpinCircuit.com包含了“激活”器件和一百万个商用和军用标准器件、制造商、PCB图形封装、价格和供货日期等信息;
  •      可以建立完整的组件数据减少以后出错的风险,提供多重的PLD设计组件与方式,包含Xilinx、Altera、Actel、Lattice、Lucent与Atmel六种Vendor的组件。能更集中管理数据库的组件避免多余的组件数据存在;
  •      更自动的输入组件所需要的数据,让电路图产生更多有效的数据,更容易与快速的获得组件数据,生成具有报价水平的元器件清单Netlist、接口等40多种文件,支持所有的公用程序,包括VHDL、Spice、EPIF、PADS和PCAD/Protel/Tango等。能自动打开或转换SDT Release/V、PSpice和EDIF200、PDIF的设计。 

    OrCAD Capture CIS 10.3版本的新特色及加强的新功能:

  1. 产生可分离组件,应用到不同区段的图表页,提高图表页编辑速度;
  2. 设定信号属性参数流程,提高高速电子的运行限制,确保输出到Allegro PCB编辑设计器的属性参数文件的正确性和有效性;
  3. 线路图航行的新功能:在RMB菜单中运用当前页(快捷键Shift + F10)和下一页(快捷键F10)选项来转换图表编辑页;
  4. 在替换隐藏对话框中保留参考文件选择器;
  5. 新增选择过滤器,在块模式选择操作时,可以运用该工具来控制图表页选择的目标文件等;
  6. 支持最新的Xilinx及Altera档案格式;
  7. 支持Crystal Version 10.0的格式输出。

2.2  PSpice A/D和PSpice-AA
    PSpice仿真器是一个全功能的模拟与混合信号仿真工具,它支持从高频系统到低功耗IC设计的电路设计。自1985年问世以来,经过不断革新,现已成为工业标准工具。PSpice不是一般意义的教学演示软件,而是为严肃的模拟设计而特性化的仿真器。PSpice工具中提供了内建的Model,包含高频系统到低功率IC的模拟设计。有方便的Model Editor功能,可自行建立新的组件或是更新,通过仿真完成电路设计。PSpice A/D是其扩展集。使用它可以仿真任何尺寸、包含从IGBTs和脉宽调制器到DACs和ADCs等模拟和数字器件在内的混合信号设计。
    PSpice A/A 是新增加的一套高级分析特色工具,这些特色包含Sensitivity、Monte Carlo、Smoke(Stress)、Optimizer、Parametric Plotter Analysis;并在Optimizer的引擎里,新建立多种的算法。运用Parametric Plotter测量并扫描参数的曲线轨迹。在PSpiceA/D分析完善的基础上,再用PSpice-AA的五个特色工具进行分析,可以最大程度地提高设计电路的性能、可生产性以及可靠性。其结构图如图2-3所示。现简介如下:
 

  • 可以从16000个PSpice A/D模型库器件中(其中包括精确传输线、磁芯、MOSFET、IGBT、CMOS、ECL、RAM、ROM、PAL、DAC、ADC、PWM以及符合工业标准的BSIM3v3.1和EKV MOSFET等模型)或者从OrCAD Capture CIS巨大的国际互联网上的元器件库一百万个标准元器件中,选择理想元器件建立通常的原理图;
  • 可以很方便地将PSpice A/D原理图编辑器导入到OrCAD Capture-PSpice A/D设计、分析环境中;
  • 可以创建各种激励信号:包括模拟激励(如直流源、交流源、瞬态的正弦源、指数源等)和数字激励(如信号、时钟和总线等);
  • 可以进行各种电路仿真,如直流分析、交流分析、瞬态分析、参数分析、容差分析、温度分析等,其精确程度主要依赖于器件模型精度的选择;
  • PSpice A/D自动识别A到D和D到A连接,并插入接口子电路和电源,如此处理后可以再现模拟和数字器件的物理连接;
  • PSpice A/D包括了Xilinx的所有产品库,其独特的FPGA和数/模混合设计能力,能便捷的进行印刷电路板设计;
  • 模拟仿真方法和事件驱动法的数字仿真综合利用,从而提高了仿真的速度,而不会降低精度;
  • PSpice优化器(PSpice Optimizer)在指定可变的参数和要优化的性能指标下进行优化,即PSpice-AA这是新版更新最多的一块(对Parameter及Specifications的个数无限制)。

    OrCAD PSpice 10.3版本的新特色及加强的新功能:

  1. 支持Monte Carlo历史的数据输出,可以方便快捷的编辑模型参数值;
  2. 在PSpice新增可以加载波形的功能,运用输入波形对话框在.txt 或者.csv文件格式中输入添加的曲线波形;
  3. 新增PSpice SLPS接口,PSpice SLPS 接口是在 MathWorks' MATLAB/ Simulink 系统模拟器和 OrCAD PSpice A/D 电路模拟器之间的一个接口工具,运用该接口能顺利的完成两者之间的模型电路转换;
  4. 可查看版本的信息程序,在帮助菜单下可以查看所有OrCAD产品的信息和工作流程,利用信息程序可以检查排除故障信息;
  5. 支持模拟仿真的电池模型(Battery Model),在Capture设计中新增了awblead_battery 和 awbflooded_battery模型;
  6. 进一步加强PSpice model,支持最新GaAsFET的TOM3模型和BSIM NLEV模型;
  7. 进一步加强Probe功能。

2.3 Layout Plus
    该产品包含了OrCAD Layout的所有特征,并包括一个无栅格自动布线器。它适用于:设计复杂、高密度、混合间距、多层
电路板;设计具有大模拟容量的电路板;具有高产量的工程部门。OrCAD10.3 Layout的结构图如图2-4所示。现简介如下:
 

  •     用Capture CIS自动获取元器件数据,当Capture变更其电路设计Layout可以透过AutoECO功能达到与Capture一起变更的目的,OrCAD Capture/Layout 提供了更强大的整合功能;
  •     可以更容易的使用组件编辑器来制作出不同的组件符号, 利用区块编辑的方式提供快速且容易评估的走线设计;
  •     新增的组件精灵可以提供更方便的建立、识别组件文件,包括IPC-D-356/A、 Gerber、Drill、Mill、HPGL、DXF等格式文件均可查看、编辑、修改;
  •     有与机械CAD系统接口,可以将如Pro/ENGINEER,SDRC,CATIA和 Solid Edge的数据导入到Layout中,并将电路板轮廓、高度等数据放进PCB数据库中。待放置好元器件后,用户可将设计返回机械系统进行3维建模;
  •     与其它Cadence工具有接口,为实现高速的数字设计,可通过Layout 内含的Cadence SPECCTR自动布线器将数据转到Cadence,完成FPGA、SPLD等设计和制造。

OrCAD Layout 10.3版本的新特色及加强的新功能:

  1. 改进Layout 到 SPECCTRA接口,运用自动布线器SPECCTR解决手工创建.DO文件的问题,生成的报告文件可以更全面的解决PCB设计过程的信息处理问题;
  2. 支持零件群组设定最多到265个零件群组。

2.4 PSpice–AA的工作流程
    PSpice –AA的特色工具原是包含在基于UNIX平台上工作的AWB中,现在提供给基于Windows平台上工作的PSpice 用户使用。PSpice–AA的工作流程示意图如图2-4所示。 
 

  •  在完成经典PSpice分析后必须为相应元器件设置高级分析参数,然后才能进入PSpice–AA。
  •  通常情况是先进行灵敏度(Sensitivity)分析:以便确定电路中对电路特性影响最大的关键元器件参数。
  •  针对这几个关键元器件参数,调用参数优化(Optimizer):进行优化设计,优化关键元件参数。
  •  由于优化设计所得的优化元件参数还是一种标称值设计,而实际采用的各个元器件不可能都是标称值,具有一定的分散性。调用蒙特卡洛(Monte Carlo)分析:预测电路成品率,分析其可生产性。
  •  满足上述要求的条件下,还需要检查电路中是否存在个别元件受到超出其安全工作条件的应力作用。如出现这种情况会降低电路的可靠性。因此,设计最后一关时,就需要调用热电应力分析(Smoke冒烟报警):提高电路的可靠性。

用PSpice–AA通过这些环节设计出来的电路,才算是电路性能优越、具有较高成品率、适于批量生产的安全可靠电路。


 


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