pcbWord格式.docx

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3）印制电路板计算机辅助设计PCB-CAD技术

狭义EDA技术

•主要是指数字系统的自动化设计

•软件：

Max+plusII

•硬件：

CPLD或FPGA

•以计算机为工作平台

•以EDA软件工具为开发环境

•以硬件描述语言为设计语言

•以ASIC为实现载体

电子设计自动化EDAElectronicDesignAutomation

计算机辅助工程设计CAEComputerAssistEngineeringDesign

计算机辅助设计CADComputerAidedDesign

CAD阶段——以PCB制作为主

CAE阶段——以电路仿真、分析为代表

EDA阶段

——以复杂电路设计，可编程器件设计为代表。

可以应用IP核，制作ASIC器件

二、EDA的基本特征和基本工具

•特征：

采用高级语言描述

并行工程和“自顶向下”设计方法

•工具：

物理工具（PCB制作等）

逻辑工具（PLD器件设计）

•常用软件：

Protel，orCAD

Multisim，EWB，PSpice，MATLAB

MAX+plusII，XilinxFoundation等

三、EDA技术的应用领域

•教学领域几乎所有理工科（特别是电子信息）类的高校都开设了EDA课程

科研方面主要利用电路仿真工具（EWB或PSPICE）进行电路设计与仿真；

利用虚拟仪器进行产品测试；

将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；

从事PCB设计和ASIC设计等。

•在产品设计与制造方面，包括前期的计算机仿真，产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真，生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。

•从应用领域来看，EDA技术已经渗透到各行各业，包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA有应用。

五、EDA常用软件

•电子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

1）电子电路设计与仿真工具

•主要包括SPICE/PSPICE；

EWB；

Matlab；

SystemView；

MMICAD等

•SPICE（SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis）

•由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。

•最新推出的PSPICE9.1版本可以进行各种各样的电路仿真、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。

•EWB（ElectronicWorkbench）

•是加拿大InteractiveImageTechnologiesLtd.在20世纪90年代初推出的电路仿真软件。

目前普遍使用的是EWB5.2，相对于其它EDA软件，它是较小巧的软件（只有16M）

•对模数电路的混合仿真功能却十分强大，几乎100%地仿真出真实电路的结果，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。

•IIT公司的新产品Multisim继承并改进了EWB

•MATLAB产品族

•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。

•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。

•数据分析；

数值和符号计算；

工程与科学绘图；

控制系统设计；

数字图像信号处理；

财务工程；

建模、仿真、原型开发；

应用开发；

图形用户界面设计等。

•开放式的结构使MATLAB产品族很容易针对特定的需求进行扩充，从而在不断深化对问题的认识同时，提高自身的竞争力

2）PCB设计软件

•Protel是PROTEL公司在20世纪80年代末推出的CAD工具，是PCB设计者的首选软件

•现在普遍使用的是Protel99SE，它是个完整的全方位电路设计系统，包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布局布线），可编程逻辑器件设计、图表生成、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。

使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度PCB的100%布通率。

•Protel软件功能强大、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是电路设计和PCB设计。

3）IC设计软件

•按市场所占份额排行为

Cadence、Mentor 

Graphics和Synopsys

•中国华大公司也提供ASIC设计软件（熊猫2000）

•Avanti公司

•按用途分类：

　１）设计输入工具　VHDL等

　２）设计仿真工具Leapfrog，VSS等

　３）布局和布线Cadencespectra

　４）综合工具BehaviorCompiler，FPGAExpress等

　５）物理验证工具版图设计、验证、提取工具等

　６）模拟电路仿真器SPICE等

4）PLD设计工具

•PLD（ProgrammableLogicDevice）

是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。

•主要有两大类型：

CPLD（ComplexPLD）

FPGA（FieldProgrammableGateArray）

•最有代表性的PLD厂家

AlteraXilinxLattice

•ALTERA 

•20世纪90年代以后发展很快

•主要产品有：

MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等

•其开发工具—MAX+PLUSII是较成功的PLD开发平台，最新又推出了QuartusII开发软件

•Altera公司提供较多形式的设计输入手段，绑定第三方VHDL综合工具，如：

综合软件FPGAExpress、LeonardSpectrum，仿真软件ModelSim

•XILINX

•FPGA的发明者

•产品主要有：

XC9500/4000、Coolrunner（XPLA3）、Spartan、Vertex等

•最大的Vertex—II 

Pro器件已达到800万门

•开发软件为Foundation和ISE。

•在欧洲用Xilinx的人多，在日本和亚太地区用ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。

全球PLD/FPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。

可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向

•Lattice—Vantis

•是ISP（In—SystemProgrammability）技术的发明者，ISP技术极大地促进了PLD产品的发展

•中小规模PLD比较有特色，大规模PLD的竞争力还不够强（Lattice没有基于查找表技术的大规模FPGA

•第三大可编程逻辑器件供应商。

•主要产品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5

•ACTEL 

反熔丝（一次性烧写）PLD的领导者，由于反熔丝PLD抗辐射、耐高低温、功耗低、速度快，所以在军品和宇航上有较大优势。

•Quicklogic专业PLD/FPGA公司，以一次性反熔丝工艺为主，在中国地区销售量不大

•Lucent 

主要特点是有不少用于通讯领域的专用IP核

•ATMEL 

中小规模PLD做得不错

•ClearLogic 

生产与一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，这种芯片可将用户的设计一次性固化，不可编程，批量生产时的成本较低

•WSI 

生产PSD（单片机可编程外围芯片）产品。

这是一种特殊的PLD，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP（在线编程），集成度高，主要用于配合单片机工作

•VHDL语言

超高速集成电路硬件描述语言（VHSIC 

Hardware 

Deseription 

Languagt，简称VHDL），是IEEE的一项标准设计语言。

它源于美国国防部提出的超高速集成电路（VeryHighSpeedIntegratedCircuit，简称VHSIC）计划，是ASIC设计和PLD设计的一种主要输入工具。

•VerilogHDL 

是Verilog公司推出的硬件描述语言，在ASIC设计方面与VHDL语言平分秋色

何为印制电路板？

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印制电路板（PrintedCircuitBoard）

在绝缘材上，按预定设计，制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。

在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。

把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。

印制电路的分类

三种分类方式：

用途、基材、结构

按用途：

民用、工业用、军事用

按基材：

纸基、玻璃布基、合成纤维、陶瓷基底、

金属心基等

按结构：

刚性、挠性、刚挠结合

每类中都有单面板、双面板、多层板等

印制电路板的分类

单面板：

由一面敷铜的绝缘板构成，只可在敷铜面布线，用于较简单电路的布局

双面板：

由两面敷铜的绝缘板构成，包括顶层（元件层）和底层（焊接层），两面都可以布线，是制作电路板比较理想的选择

多层板：

由数层绝缘板和导电铜膜压合而成，除了顶层和底层之外，还包括中间层、内部电源及接地层等，适用于复杂的高密度布线场合。

PCB的制造原理

PCB的加工方法很多，按制作工艺分为

减成法（铜蚀刻法）

●先用光化学法或丝网漏印法或电镀法在敷铜箔板的铜表面上，将一定的由抗蚀材料组成的电路图形转移上去，再用化学腐蚀的方法将不必要的部分蚀刻掉，留下所需要的电路图形。

加成法（添加法）

●在绝缘基材表面上，有选择性地沉积导电金属而形成导电图形的方法

PCB的生产过程

生产过程复杂，涉及广泛的工艺范围

板子本身是绝缘隔热、不易弯曲的材料制成

布线

过孔

插座

阻焊漆

PCB的制造工艺

菲林底板

●PCB生产的前导工序，直接影响PCB的质量

●菲林（film胶片）：

一般是指胶卷，也指印刷制版中的底片

●印制板的每种导电和非导电图形至少