李念軍

（荊州市機(jī)械電子工業(yè)學(xué)校,湖北荊州，434000）

1 電子電路仿真軟件簡要介紹

目前市面上應(yīng)用比較多的電子電路軟件大致有：multiSIM7、PSPICE、Matlab、EDison等，這些軟件功能強(qiáng)大，電路設(shè)計(jì)與仿真、PCB自動(dòng)布局、網(wǎng)表文件與第三方軟件接口等一系列技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)。PSPICE是20世紀(jì)80年代運(yùn)用較為廣泛的電路設(shè)計(jì)軟件，它是由美國MicroSim公司主要推行的，它具備強(qiáng)大的功能，能將模擬與數(shù)字電路進(jìn)行混合仿真，我國使用較為普遍，推出的9.1版本，可以進(jìn)行電路仿真、分析溫度與噪聲、波形與數(shù)據(jù)輸出、能在同一窗口一并將模擬和數(shù)字的仿真結(jié)果進(jìn)行顯示，精確仿真結(jié)果，自己建立元器件/庫。

以O(shè)rCAD軟件為例，其各個(gè)部分組成的完整EDA系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 OrCAD軟件EDA系統(tǒng)

每個(gè)系統(tǒng)部分既可以單獨(dú)作為單獨(dú)模塊來獨(dú)自運(yùn)轉(zhuǎn)，又可以以內(nèi)在的聯(lián)系形成一個(gè)有機(jī)的整體。Proteus可提供的仿真元器件資源：仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件，有30多個(gè)元件庫。Proteus可提供的仿真儀表資源 ：示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調(diào)試器、I2C調(diào)試器、信號(hào)發(fā)生器、模式發(fā)生器、交直流電壓表、交直流電流表。除了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外，Proteus還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測量結(jié)果的影響。multiSIM軟件，multiSIM7為最近版本，multiSIM2001使用最為普遍，它的特點(diǎn)較為突出，人機(jī)交互界面形象直觀，軟件中儀器儀表庫與真實(shí)實(shí)驗(yàn)中的幾乎沒有區(qū)別，模數(shù)電路混合仿真功能也特別出色，儀器儀表庫中包含比較全面，將各類儀器儀表和元器件都囊括其中，功能特別強(qiáng)大。

2 電子電路仿真技術(shù)對(duì)電子應(yīng)用開發(fā)的積極意義

2.1 讓電子應(yīng)用開發(fā)更為簡單高效

簡單高效明了，是電子電力仿真技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)，它在實(shí)際應(yīng)用中，能基本模擬電子產(chǎn)品使用過程中，遇到的環(huán)境改變及設(shè)計(jì)不合理的地方，及時(shí)修訂，使產(chǎn)品在規(guī)模產(chǎn)出之前，就得到及時(shí)改善更新。在仿真技術(shù)應(yīng)用之前，我們會(huì)采用人工測試，但那樣既不精確操作也比較棘手，導(dǎo)致后期技術(shù)修改的不合理，就會(huì)給以后產(chǎn)品的問世留下安全隱患。但電子電力仿真技術(shù)不會(huì)有這樣的問題，它能將操作步驟簡化，并且目標(biāo)明確，將電子應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)變得簡單高效。

2.2 使電子應(yīng)用開發(fā)具備實(shí)現(xiàn)可能性

中國已經(jīng)從科技大國變成科技強(qiáng)國，科研人員不斷增多，科學(xué)技術(shù)水平也在不斷攀升，電子應(yīng)用與研發(fā)技術(shù)也愈加成熟，在集成電路方面成效尤為明顯。電子應(yīng)用開發(fā)中，設(shè)計(jì)人員是重中之重，他們首先在腦海中呈現(xiàn)芯片級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，在這種思路的指引下，將各板塊電路進(jìn)行有效整合，在同一水平下維持各種功能，從而使得電子產(chǎn)品能夠高效運(yùn)轉(zhuǎn)，將電子產(chǎn)品的真實(shí)性和可靠性進(jìn)行展現(xiàn)。因此電子電路仿真技術(shù)已經(jīng)成為電路器件集成越來越重要的一種方式。

2.3 使電子應(yīng)用開發(fā)有了新的方向

電子產(chǎn)品從設(shè)計(jì)研發(fā)到投入生產(chǎn)，是不斷地制作并修改的過程，這些過程非常復(fù)雜并且次數(shù)繁多，不斷地修改與調(diào)試就是一整個(gè)電子產(chǎn)品問世的關(guān)鍵所在，它將對(duì)電子產(chǎn)品的生命時(shí)長與品質(zhì)起到?jīng)Q定性的作用。研發(fā)階段許多公司已經(jīng)全面實(shí)行電子仿真技術(shù)，摒棄之前的人工作業(yè)方式，基本實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全自動(dòng)。技術(shù)人員以電腦仿真效果作為根據(jù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行具體規(guī)劃，在計(jì)算機(jī)的幫助下，進(jìn)行研究試驗(yàn)、修改漏洞，從而使得電子產(chǎn)品上的設(shè)計(jì)更加完美。

3 電子電路仿真技術(shù)在電子應(yīng)用開發(fā)中的有效作用

3.1 提升電子產(chǎn)品的電力設(shè)計(jì)能力

適合的溫度是電子產(chǎn)品正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，但電子產(chǎn)品又非常敏感，溫度的些微變化都會(huì)影響器件的正常工作。外部環(huán)境溫度的變化，不但會(huì)降低電子產(chǎn)品的工作效率，還會(huì)對(duì)電路的穩(wěn)定性有所影響。電子電路仿真技術(shù)解決了以上存在的問題。將電子電路仿真技術(shù)運(yùn)用到模擬工作環(huán)境中時(shí)，它能及時(shí)分析溫度所處狀況，并由此進(jìn)行調(diào)整，最終將器件穩(wěn)定在適合的運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境中，進(jìn)而幫助技術(shù)人員設(shè)計(jì)出更加優(yōu)質(zhì)、適合市場需要的電子產(chǎn)品。在面對(duì)相同電子產(chǎn)品時(shí)，電子電路仿真技術(shù)能有效分析出他們參數(shù)之間的聯(lián)系與區(qū)別，經(jīng)過仿真技術(shù)的精確測算，計(jì)算出電子器件最優(yōu)的參數(shù)值。在分析某個(gè)電子產(chǎn)品的參數(shù)時(shí)，也能為電子線路貢獻(xiàn)出最為詳盡的參數(shù)值，使電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)盡善盡美，從而實(shí)現(xiàn)規(guī)模性生產(chǎn)。

3.2 提升虛擬測試電路的便捷性

通過計(jì)算機(jī)分析各種惡劣環(huán)境，在電路運(yùn)行的極限范圍內(nèi)，發(fā)現(xiàn)不同影響因素，很多電力參數(shù)在高溫條件下無法獲得，影響工作狀態(tài)。在這種實(shí)際工作狀態(tài)下，可以運(yùn)用電子電路仿真技術(shù)來模擬此種極限工作狀態(tài)，使電子器件正常運(yùn)行。這對(duì)電路的設(shè)計(jì)與研發(fā)有著重要意義，推進(jìn)科技工作，為電力設(shè)計(jì)提供有效的保障，保證電路的真實(shí)性。計(jì)算機(jī)的持續(xù)發(fā)展，孕育出了電子電路仿真技術(shù)，并且一路進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和內(nèi)容創(chuàng)新。電子電路仿真技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用多在硬件，計(jì)算機(jī)中央處理器的數(shù)字系統(tǒng)能被其控制，讓程序設(shè)計(jì)更加符合要求。算法、系統(tǒng)、功能越來越被優(yōu)化升級(jí)，電子電路仿真技術(shù)將推動(dòng)電子產(chǎn)品持續(xù)進(jìn)步。通常來說中央處理器仿真程序就是將電子系統(tǒng)與應(yīng)用程序進(jìn)行具體結(jié)合，進(jìn)行仿真和測試的開展，對(duì)各個(gè)程序運(yùn)行的效果進(jìn)行測試。未來電子系統(tǒng)的發(fā)展，必然會(huì)持續(xù)優(yōu)化仿真技術(shù)，軟硬件的結(jié)合，又對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保證，從而提高軟件開發(fā)水平。對(duì)計(jì)算機(jī)中央處理器的高仿真工作進(jìn)行集中開展，對(duì)描述語言下功夫，以此來加快運(yùn)行效率。將軟硬件的使用界限模糊化，技術(shù)人員參考程序語言設(shè)計(jì)，在軟件應(yīng)用程序中也使仿真技術(shù)有所體現(xiàn)，最終提高器件的運(yùn)行效率。

3.3 提升電路功能的驗(yàn)證方式

在電子產(chǎn)品研發(fā)方案基本完成后，就需要去驗(yàn)證方案是否有效，以此來保證技術(shù)人員設(shè)計(jì)出來的電子電路在實(shí)際工作中能達(dá)到預(yù)期效果。將電子電路仿真技術(shù)運(yùn)用到電子產(chǎn)品系統(tǒng)的研發(fā)中，以此來實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品系統(tǒng)運(yùn)行的可行性，與此同時(shí)，能夠判斷模擬中的電路功能與實(shí)際操作中的誤差。電子電路仿真技術(shù)對(duì)電子應(yīng)用開發(fā)有著不可比擬的意義，將此項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用在電子應(yīng)用開發(fā)中，就能提前預(yù)防設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中產(chǎn)生問題。電子電路真正生產(chǎn)之前，將這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，既能維護(hù)電路功能，又對(duì)技術(shù)人員的工作環(huán)節(jié)進(jìn)行簡化，并且提高產(chǎn)品品質(zhì)，壓縮產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間。

3.4 促進(jìn)電路設(shè)計(jì)方案更新完善

電子產(chǎn)品器件與外界環(huán)境溫度有著不可分割的關(guān)系，當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)明顯對(duì)電子產(chǎn)品器件的功能有所影響，甚至?xí)闺娮赢a(chǎn)品的整體穩(wěn)定性能發(fā)生改變。但是如果在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中就采用仿真技術(shù)，這種情況就會(huì)有所改善。因?yàn)榉抡婕夹g(shù)有強(qiáng)大的分析功能，它能夠?qū)Ω鞣N溫度條件下的電路特點(diǎn)進(jìn)行有效分析，技術(shù)人員就可以以此作為依據(jù)，對(duì)電路方案進(jìn)行及時(shí)修訂，達(dá)到降低電子器件溫度敏感性的目的。參數(shù)上有差異的相同類型電子器件，在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)限制極大，但在生產(chǎn)中及時(shí)采用電子電路仿真技術(shù)，就能讓問題迎刃而解。整體對(duì)電子器件進(jìn)行分析是電子電路仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，技術(shù)人員依據(jù)分析結(jié)果，從中選取合適的參數(shù)，以此將電路設(shè)計(jì)方案的完備性能達(dá)到最大。將不協(xié)調(diào)的參數(shù)應(yīng)用到有規(guī)定次數(shù)的跟蹤分析器件中，優(yōu)化電路仿真技術(shù)，完善電路設(shè)計(jì)方案。

3.5 改變電子產(chǎn)品的更新方式

實(shí)踐是驗(yàn)證電子產(chǎn)品中主要的手段，電子產(chǎn)品開發(fā)有一套繁雜的流程，反復(fù)的制作、設(shè)計(jì)、修改、調(diào)試，才能最終擁有成品。要是沒有經(jīng)過充分的修改和調(diào)試，產(chǎn)品就可能出現(xiàn)設(shè)計(jì)不達(dá)標(biāo)、方案不合適等現(xiàn)實(shí)問題。因此電子電路仿真技術(shù)就顯得尤為重要，對(duì)比之前在電路上的修改和調(diào)試，它的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，能準(zhǔn)確提升產(chǎn)品的修改和調(diào)試效率。這樣，電子產(chǎn)品的開發(fā)就不需受到限制能積極推動(dòng)新型電子產(chǎn)品的研究開發(fā)。在計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)上規(guī)模集成電路器件應(yīng)用是電子應(yīng)用開發(fā)的根本，它已經(jīng)改變了電子產(chǎn)品的發(fā)展方式，它能細(xì)化和分解電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的每一步驟。

3.6 促進(jìn)集成電路技術(shù)的更新?lián)Q代

只有在電子產(chǎn)品的研究開發(fā)過程中，運(yùn)用電子電路仿真技術(shù)，才能進(jìn)一步完善集成電路。電子產(chǎn)品對(duì)集成電路有著很高的要求，技術(shù)人員一定要將芯片級(jí)系統(tǒng)思想作為指導(dǎo)思想，進(jìn)行電子產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計(jì)，集多種功能于一身的芯片集成電路，能保證電子產(chǎn)品的真實(shí)和可靠。要實(shí)現(xiàn)上述條件，就要將電子電路仿真技術(shù)進(jìn)行合理有效的使用，從而提升集成電路技術(shù)的更新速度。電子電路仿真技術(shù)在今后的電子產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)中會(huì)發(fā)展的越來越好，技術(shù)水平和應(yīng)用設(shè)備將會(huì)進(jìn)一步提升，壓縮電子產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)長，提高電子產(chǎn)品的研究開發(fā)設(shè)計(jì)效率，為電子產(chǎn)品的生產(chǎn)提供可靠性。最終會(huì)在計(jì)算機(jī)中央處理器上實(shí)現(xiàn)此功能，打造出技術(shù)完備的電子產(chǎn)品，為科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

電子電路仿真技術(shù)在現(xiàn)階段電子應(yīng)用研發(fā)中的地位越來越重，并且發(fā)展勢頭良好，技術(shù)在不斷進(jìn)行革新中。在計(jì)算機(jī)的硬件環(huán)境基礎(chǔ)下，建立模型，在仿真虛擬情況下，對(duì)電子電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為技術(shù)人員的設(shè)計(jì)方案貢獻(xiàn)可靠數(shù)據(jù)，提升產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)，雖然目前電子電路技術(shù)還只能應(yīng)用到電路硬件系統(tǒng)上，在計(jì)算機(jī)中央處理器的數(shù)字系統(tǒng)運(yùn)用方面還不能進(jìn)行，但在不久的將來，將會(huì)進(jìn)一步健全電子電路仿真系統(tǒng)模型，精確計(jì)算方法。