Материал: 690_Glukhov_A.V._OrCAD_9.2_Proektirovanie_ehlektronnykh_

Можно выделить следующие преимущества OrCAD Capture: высокая эффективность редактирования схем благодаря возможности повторного использования типовых фрагментов; создание и редактирование условного графического обозначения (УГО) в библиотеке, или непосредственно на схеме в процессе проектирования; автоматическая интеграция с FPGA и PLD для проектируемой схемы; коррекций свойств любых компонентов; возможность быстрого изменения с помощью редактора электронной таблицы; генерация перечня компонентов схемы (BOM – файл).

OrCAD Capture CIS (Component Information System) – модуль для созда-

ния принципиальных схем с поддержкой Internet, где после регистрации пользователь получает доступ к каталогу компонентов ведущих фирмпроизводителей. База данных CIS позволяет связать схемную часть проекта и топологию кристалла. Структурированная база данных CIS обладает большими возможностями поиска, извлечения и анализа свойств различных компонентов. Это значительно сокращает время поиска для повторного применения или выбора новых компонентов. База данных CIS включает в себя информацию об УГО, посадочном месте, технических характеристиках и поставщике компонента.

К преимуществам OrCAD Capture CIS относятся: быстрый, интуитивный полнофункциональный схемный ввод; наличие менеджера проекта, который координирует и отслеживает различные типы данных, генерируемых во время проектирования; иерархическая структура проекта, позволяющая повторно использовать блоки, схемы, и типовые их фрагменты; возможность редактировать УГО в библиотеке или непосредственно на схеме во время проектирования.

Пакет CDS OrCAD 9.2 содержит схемотехнический редактор создания принципиальных схем PSPICE Schematics, который ранее входил в состав системы DesignLab фирмы MicroSim, позволяющий передавать схемы на моделирование и разработку топологии в виде списков соединений. Программа предназначена для моделирования аналоговых устройств и обеспечивает как стандартные методы анализа (расчёт режима по постоянному току, частотных характеристик и переходных процессов), так и многовариантный и статистический анализ (по методу Монте-Карло); расчёт чувствительности схемы к разбросу параметров компонентов и проверку работоспособности для наихудшей комбинации отклонений от номинала; графический анализ формы сигнала; анализ производительности по результатам моделирования; графическое редактирование входных сигналов с возможностью аналитического задания входных воздействий; полуавтоматическое описание полупроводниковых устройств на основе данных производителя. Имеется библиотека аналоговых моделей, содержащая более десяти тысяч устройств: диоды, полевые транзисторы, мощные МОПтранзисторы, операционные усилители, стабилизаторы, регуляторы и компараторы напряжения, нелинейные магнитные устройства, тиристоры, оптроны, кварцевые резонаторы и др.

- 6 -

Программа PSPICE A/D предназначена для моделирования аналоговых и смешанных устройств, где в рамках одной программы взаимоувязаны алгоритмы для аналогового и цифрового моделирования.

Программа PSPICE Optimizer позволяет выполнять оптимизацию параметров с целью достижения заданных характеристик смешанных устройств. Она обеспечивает оптимизацию на основе градиентных методов при наличии линейных и нелинейных ограничений. При этом оптимизация выполняется автоматически или интерактивно до полного удовлетворения заданных пользователем требований. Для анализа и моделирования незаменимым средством является опция Advanced Analysis. Расширенная версия системы PSPICE – PSPICE A/D является высокоразвитой и широко используемой системой моделирования смешанных сигналов, которую используют конструкторы для получения точных результатов моделирования. Эта программа позволяет решать широкий спектр задач, таких как моделирование любой комбинации аналоговых и цифровых устройств, имеющих сигналы разных форм и величины. Преимущества PSPICE A/D: наличие инструмента для точного анализа и получения оптимальных результатов; проверка работоспособности схемы при наихудшей комбинации отклонений от номинальных значений; расчёт режима по постоянному току и чувствительности схемы к разбросу параметров её элементов; графический анализ форм, взаимовлияния и параметров сигналов одновременно в нескольких точках контроля; многовариантный и статистический анализ по методу Монте-Карло; контроль параметров и их вывод в отдельный текстовый файл.

- 7 -

1. Структура системы OrCAD, интерфейс, окна и меню схемотехнического редактора PSpice Schematics

Система автоматизированного проектирования OrCAD 9.2 содержит следующие модули (рис. 1.1):

PSpice Schematics схемотехнический редактор схем из пакета

DesignLab;

Capture графический редактор схем;

Capture CIS (Component Information System) - графический редактор схем,

дополненный средством ведения баз данных компонентов; при этом зарегистрированные пользователи получают через Интернет (с помощью службы 1СА, Internet Component Assistant) доступ к каталогу компонентов, содержащему более 200 тыс. наименований;

PSpice A/D программа моделирования аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств, данные в которую передаются как из PSpice Schematics, так и из OrCAD Capture;

PSpice Optimizer программа параметрической оптимизации; Layout графический редактор печатных плат;

Layout Plus программа OrCAD Layout, дополненная бессеточным автотрассировщиком SmartRoute, использующим методы оптимизации нейронных сетей (используется также в системах Protel 99 SE и P-CAD 2000);

Layout Engineer's Edition программа просмотра печатных плат, созданных с помощью Layout или Layout Plus, средство общей расстановки компонентов на плате и прокладки наиболее критических цепей, выполняемых инженером-схемотехником перед выдачей задания на проектирование печатной платы конструктору;

GerbTool программа создания и доработки управляющих файлов для фотоплоттеров (разработка фирмы WISE Software Solutions специально для OrCAD, аналог программы САМ350).

Visual CADD – графический редактор сборочных чертежей, получающий данные для работы от OrCAD Layout или Layout Plus.

Рисунок 1.1 Состав САПР OrCAD 9.2

- 8 -

Процесс проектирования устройства при помощи САПР OrCAD можно представить в виде следующей структуры рис. 1.2.

Рисунок 1.2. Алгоритм проектирования электронных устройств

Техническое задание (ТЗ) на сложное проектируемое устройство предусматривает описание внешних и внутренних параметров: входных и выходных сигналов, диапазона частот, потребляемой мощности, условий эксплуатации, предельных допусков на основные характеристики и т.п. На этом этапе очень многое зависит от личности разработчика-конструктора: от его знаний, интуиции, интеллекта и кругозора. После формулировки ТЗ на разрабатываемый блок составляется его принципиальная электрическая схема начального (нулевого) приближения (блок 2, рис. 1.2). Это обычно делается разработчиком также на основании собственного опыта и опыта предыдущих разработок. Здесь же выбираются компоненты схем, как-то: транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и др., а также номинальные значения и допуски на параметры компонентов. Далее осуществляется проверка корректности проведенных соединений элементов принципиальной схемы в соответствие с ТЗ

- 9 -

посредством программы OrCAD Capture. Затем принципиальная схема проектируемого блока подготавливается для проведения компьютерного анализа и вводится в программу текстовым или графическим способом. Далее на основании встроенной библиотеки моделей компонентов автоматически составляется математическая модель анализируемого устройства по введенной принципиальной схеме и производится анализ математической модели в диалоговом режиме. Например, в случае анализа схемы аналогового устройства предполагается выполнение следующих видов расчетов:

расчёт схемы по постоянному току;

расчёт схемы в частотной области; например, вычисление АЧХ и ФЧХ, спектральной плотности шума;

расчёт во временной области; например, определение переходных и импульсных характеристик, проведение спектрального анализа.

Полученные в результате анализа характеристики схемы сравниваются с данными ТЗ и (или) с результатами испытаний макета. На основании этого сравнения принимается решение о принятии или отклонении рассмотренного варианта проекта (блок 10). Такое решение проводится неформально, так как в некоторых случаях инженерное понимание сути дела позволяет пренебречь некоторым расхождением результатов компьютерного анализа с ТЗ. Если характеристики неудовлетворительны, то принципиальная схема и (или) модели компонентов должны быть изменены (возврат в блок 2).

Проектом в OrCAD называется несколько файлов, содержащих всю информацию, в том числе и документы отчета, необходимую для разработки принципиальной электрической схемы и всего радиоэлектронного устройства в целом. Входящие в проект файлы имеют расширения (.dsn, .pcb, .drc, .mnr и другие), соответствующие определенным стадиям разработки проекта. Управляет проектом менеджер проекта программа, позволяющая просматривать и перемещать любой из файлов проекта (рис. 1.3). При создании

схемы из библиотеки Library (рис. 1.3) в PSpice Schematics файл с символами компонентов имеет расширение .sib, а для упаковочной информации .plb. Анализ моделей проводится посредством программы PSpice, где используются расширения: .cir текстовый файл задания на моделирование для программы PSpice; .net список соединений схемы; .als cписок соответствий номеров выводов компонентов именам подсоединенных к ним цепей. При анализе функционирования разрабатываемых схем используется редактор входных воздействий Stimulus Editor, где создаются аналоговые и цифровые сигналы, которые просматриваются в графическом виде на экране и записываются в файл с расширением .stl для подключения внешних воздействий к моделируемой схеме. В системе OrCAD программа моделирования PSpice объединена с программой отображения и обработки результатов моделирования Probe. Результаты моделирования, полученные с помощью PSpice, заносятся в файлы данных для построения графиков, имеют

- 10 -