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淺析EDA技術在通信電子線路中的應用

2022-12-17 08:35黃韜
新型工業(yè)化 2022年6期
關鍵詞:電子線路電路設計設計方案

黃韜

摩托羅拉移動互聯(lián)科技(廈門)有限公司,福建廈門,361006

0 引言

科學技術快速進步,諸多的高科技成果涌現(xiàn)出來,應用于社會各個領域中,發(fā)揮著重要的作用。在現(xiàn)代通信中,電子線路地位是不可替代的。電子通信中應用EDA(電子設計自動化)技術,對電子通信發(fā)展起到了推進作用,促使電子通信行業(yè)繁榮發(fā)展,以跟得上時代的步伐,滿足社會需求。本文對EDA技術在通信電子線路中的應用展開研究。

1 EDA技術概述

1.1 概念

現(xiàn)代電子技術中,EDA技術起到了核心作用。該技術應用中,主要發(fā)揮作用的是工具軟件平臺,所采用的是系統(tǒng)邏輯描述方法實施文件設計工作,進行邏輯編譯,經過簡化之后綜合處理并進一步優(yōu)化,這些操作所使用的都是軟件,對于各項工作綜合處理,結合使用描繪性語言,運行仿真軟件測試,由此可以實現(xiàn)系統(tǒng)硬件功能[1-2]。

關于EDA技術的發(fā)展進程可以劃分為三個階段:

第一個階段,主要是利用計算機技術,發(fā)揮重要作用的是程序編輯軟件。此前,人們所采用的是手工操作方式,當進入到這個階段就開始使用計算機操作,人們的勞動量減少,工作更加便利。應用計算機進行輔助設計,此時該技術還沒有完善,依然處于初步階段,因此沒有處于良好的發(fā)展水平。

第二個階段,EDA技術呈現(xiàn)出快速發(fā)展態(tài)勢,一些新的功能得以實現(xiàn),此時可以應用計算機軟件實施自動布局布線,開展電路設計工作,還可以進行印制電路板分析。此時,發(fā)達國家之間的競爭異常激烈,對EDA技術的發(fā)展起到了推動作用,技術水平全面提高。

第三個階段,也就是20世紀90年代,智能技術應運而生,并滲入到各個領域中,EDA技術趨向于智能化。此時,該技術的應用提高了技術層次,所使用的是高級描述語言,系統(tǒng)仿真技術更加高端,實現(xiàn)各種技術的綜合化。

1.2 特征

EDA技術本身就是一個設計工具,主要的工作平臺是計算機,將當前比較先進的技術充分利用起來,諸如計算機技術、智能技術和電子技術等等?,F(xiàn)在EDA技術應用覆蓋面非常廣,可以用于設計各種電子產品,比如,設計電子電路、設計印刷電路板等,還可以對可編程器件進行編程,設計集成電路板。相比較于傳統(tǒng)設計方法,EDA技術應用中所呈現(xiàn)出來的特點是非常顯著的,即電路可靠性非常高,能夠加快設計速度,還可以使用硬件描述語言。在實施設計文檔管理的時候,操作簡單,使用方便。該技術的應用中,電路仿真功能是非常強大的,而且有自主知識產權,所開發(fā)技術具有非常強的可用性,不需要設計人員有豐富的經驗。

EDA技術的應用中可以實現(xiàn)自動設計,設計人員在設計電路的時候還可以采用邏輯分析方法,進行時序測試,也可以進行性能設計。在開發(fā)EDA軟件技術的時候,EDA技術功能的充分發(fā)揮,軟件支撐平臺起到重要的支撐作用,能夠保證建立電路,分析實驗過程中產生的各種數(shù)據(jù),還能夠實現(xiàn)結構輸出,在集成系統(tǒng)中對于數(shù)據(jù)信息的處理以及分析。

在開展設計工作中應用EDA技術,設計人員使用鼠標就可以操作,創(chuàng)建電路變得更加簡單,電路參數(shù)也會相應地更改,還可以根據(jù)需要更換電路元器件。進行電路設計的時候應用EDA技術,能夠自行測試設計方案,保證其功能性和可用性,分析設計電路所具備的性能,如果電路設計存在漏洞,能夠自行補充,對于所存在的問題可以自行修改,由此起到優(yōu)化設計電路的作用,使其性能得以充分發(fā)揮。

在UG8.0軟件支撐平臺上應用EDA技術,在設計電路以及對電路的優(yōu)化中可以發(fā)揮軟件功能,無論是各項指令的輸入、輸出,還是各種語言的控制方面,都不會提出較高的技術要求,也不需要使用程序編制電路各個環(huán)節(jié)。該技術的操作非常簡單,啟動電路設計平臺之后,使用節(jié)點和線連接虛擬電子元器件即可,虛擬儀器表運行的過程中,就可以獲得仿真波形,并進行分析,還可以獲得各種參數(shù)。在UG8.0軟件平臺上設置有很多對應于實際元器件的模型,而且都是虛擬化的。在進行電子電路設計的過程中,其形式上更符合現(xiàn)實情況,從而獲得更加精確的仿真效果[3-4]。

2 EDA技術在通信電子線路中的應用

2.1 設計步驟

通信電子線路的設計過程中應用EDA技術,可以采用如下的設計步驟:

其一,對于設計項目要全面理解。在設計電子電路之前,對于電路從多個角度綜合理解并全面分析,了解電路所發(fā)揮的功能、設計過程中需要遵循的標準,需要采用的設計元件以及各項技術指標等等,都要熟練掌握。要注重分析處理信號的特點,還要掌握被控制轉換對象的特點,系統(tǒng)分析其參數(shù),并對分析所獲得的結果做好統(tǒng)計工作。當進入到設計環(huán)節(jié),要明確設計要求,對系統(tǒng)實施高層次的抽象描述,之后進行設計分析并加以驗證,如果沒有通過驗證,就要從頭開始重新操作,驗證通過之后,進行物理設計實現(xiàn),然后進入到樣機環(huán)節(jié),物理設計實現(xiàn)和樣機環(huán)節(jié)沒有通過的情況之下,都要回到系統(tǒng)高層次抽象描述環(huán)節(jié)進行重新操作。樣機環(huán)節(jié)通過之后,就可以定型制造電子產品。

其二,將相應的設計方案制定出來。通過分析系統(tǒng)的總體功能,將電路設計原理框圖制定出來,然后將設計方案細化,劃分為多個環(huán)節(jié)。分析各個環(huán)節(jié)之間所存在的關聯(lián)性,將所采用的信號交流方式確定下來,明確電路運行的時序。采用這種方式,電路設計更加簡單化,電路設計的原理也能夠清晰表達。

其三,使用仿真軟件對單元電路實驗。將總體設計方案確定下來之后,要正確選擇元器件。通過運行電子仿真軟件繪制電路的每個環(huán)節(jié),之后進行仿真模擬操作,實施仿真檢驗,這樣可以對設計方案是否可行作出判斷。在進行電路設計的過程中所使用的元器件多種多樣,包括中央處理器、TTL等等,電能供應中采用不同電源,合理設計電路之間的電平轉換過程,對于所采用的轉換方式以及轉換的流程都可以繪制框圖,對于相關內容準確表達,保證電平正確轉換。

在設計仿真電路的過程中,選擇仿真軟件的時候要考慮到設計電路所屬類型?,F(xiàn)在,通信行業(yè)開發(fā)出多種類型的仿真軟件,而且各有側重點。通常而言,進行電路設計的過程中,如果對基礎電路進行仿真操作,MulTIsim軟件是比較合適的,可以用于仿真實驗[2]。如果控制電路比較復雜,可以使用Proteus軟件。設計通信工程電路時,設計仿真實驗過程中,比較常用的是MATLAB軟件。根據(jù)實際需要使用各種仿真電路軟件,可以檢驗各個環(huán)節(jié)設計方案所能夠發(fā)揮的性能,模擬運行原理以及運行流程,還可以自動分析電路設計方案,同時對參數(shù)進行分析,如果設計方案存在不足,可以自動修改,由此起到優(yōu)化設計方案的作用。通過合理應用EDA技術,使得設計過程更加簡單,而且操作便捷,工作量減少,設計工作時間縮短,在設計中還可以不斷創(chuàng)新思維,設計者的動手能力大大增強。

其四,分析設計方案。在對單元電路采用仿真模擬方式進行實驗的過程中應用EDA技術,需要著重分析電路的可行性。針對各個單元采用仿真模擬方法進行實驗,在此過程中需要檢驗一部分性能,確保各個環(huán)節(jié)都不會有問題存在。但是,經過組合而形成一個整體之后,各個環(huán)節(jié)之間很有可能出現(xiàn)不合理搭配問題,使得整個系統(tǒng)運行的過程中不能很好地發(fā)揮性能,不能實現(xiàn)預期目標。所以,仿真模擬操作各個環(huán)節(jié)中,需要從多個角度分析各個環(huán)節(jié)電路,明確信號輸入與輸出之間的關系,以及各個環(huán)節(jié)接口的極性和時序等等,從而明確電路設計中的矛盾沖突,經過不斷修改之后,將最完美的設計方案提供出來。

其五,將各個設計環(huán)節(jié)進行組合。檢驗各個環(huán)節(jié)電路設計情況,還要明確電路之間設計方案的合理性,采用模擬仿真的方法展開實驗,從而對設計加以驗證,明確其是否可行。在設計電路元件時嚴格按照設計要求進行,經過反復實驗,明確不同環(huán)節(jié)設計方案之間所存在的關聯(lián)性,讓設計人員對于設計電路所采用方式熟練掌握。在實施電子仿真實驗的時候,應用元件都比較理想,而且在連接上也采用理想工藝,落實到實際電路中,由于各種因素的影響,導致其性能不能保持穩(wěn)定。所以,在安裝電路實體的時候,要積極調試其性能并不斷優(yōu)化,以更好地發(fā)揮其功能。

2.2 實際應用

電子產品設計領域因為應用EDA技術而產生巨大變化,在電子通信領域,EDA技術是非常重要的元素,推動電子線路設計工作快速發(fā)展。所以,通信電子線路中已經廣泛應用EDA技術。通信電子線路中合理應用EDA技術,使電子設計線路運行非常方便,而且具有良好的安全可靠性。

2.2.1 在仿真實驗中的應用

通信電子線路主要用于電子信息工程和通信工程,應用EDA技術,要充分掌握通信基礎知識,全面了解通信電子線路的基本功能以及運行原理,使用實驗儀器進行示范操作,將線路的運行狀態(tài)充分展示出來。如果采用傳統(tǒng)的實驗儀器,由于沒有較高的精確度,使得實驗準確度受到影響,所獲得的實驗結果不夠理想。應用EDA技術可以改變實驗條件,實驗結果有較高的精準度。

在進行仿真模擬操作的過程中應用EDA技術,確保設計更加科學,而且實現(xiàn)標準化。如果采用傳統(tǒng)設計方法,需要先進行整體設計,然后進入到實驗環(huán)節(jié),經過檢驗之后各項指標合格,就可以進行大批量生產,如果質量不合格,就要對樣機進行重新設計并制作,這樣導致可靠性不是很高,而且人力成本和物力成本消耗量大[5]。采用模擬仿真軟件進行設計,很多的技術難關都能夠克服,在設計制作之前要對原理實施模擬仿真,并進行虛擬聯(lián)機,制作工作不再繁瑣,得以簡化,由此節(jié)約了成本,同時仿真系統(tǒng)提供的設計標準更加準確,保證設計的科學性,基于此展開設計,可以獲得更加可靠的結果。所以,EDA技術的應用,使得產品的研究制作更加方便。

2.2.2 在通信產品中的應用

通信產品中對EDA技術合理應用是非常必要的?,F(xiàn)在人們的生活質量已經明顯改善,對通信產品有了更高的質量要求,特別是抗干擾性需要進一步提高,使數(shù)字技術不斷升級,包括模擬信道、話音以及加密技術都采用數(shù)字化操作方式,技術要求也越來越高。對于這些要求要充分滿足,就要調整電子線路,合理應用高速電子電路,還要結合使用數(shù)?;旌想娐?,這樣的電路設計比較繁瑣。如果按照傳統(tǒng)設計方式,主要是采用拼接的方法,只要經驗豐富,操作就非常容易,對于設計方案加以驗證,不足之處進行修改之后再驗證,就可以完成操作,消耗的時間比較多,成本也會增加,特別是沒有詳細分析精密儀器,導致可靠性不高。應用EDA工具可以規(guī)避這些不足,設計的速度更快,而且準確率更高,確保通信產品電路有很高的準確度。

2.2.3 在射頻電子中的應用

射頻即為“RF射頻”,也就是射頻電流,其是作為一種高頻交流變化電磁波存在的,如果交流電每秒變化不大于1000次,就是低頻電流,超過1000次則為高頻電流。射頻屬于高頻電流,有線電視系統(tǒng)就是采用這種射頻傳輸方式。按照電子學理論,當導體中有電流流過的時候,在導體的周圍就會有磁場形成;交變電流通過導體的過程中,導體周圍有交變影響下產生的電磁場,這就是電磁波。如果電磁波頻率還不足100kHz,此時地表會將電磁波吸收,不能做到有效傳輸,但是如果電磁波頻率比較高,已經超過100kHz的時候,空氣就會發(fā)揮載體作用促使電磁波傳播,經過大氣層外緣的電離層反射之后就會形成遠距離傳輸能力,對于具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波,即為射頻。

在射頻電子電路設計的過程中應用EDA技術,充分發(fā)揮其優(yōu)勢,以提高設計質量和設計效率。EDA技術作為科學技術發(fā)展的重要產物,主要發(fā)揮作用的是計算機軟件平臺。在對電路進行編輯設計的時候使用超高速集成電路硬件描述語言,對電子線路設計進行編輯,使設計的一系列過程自動完成,包括邏輯編輯和翻譯、簡化處理、分割之后綜合并進一步優(yōu)化,合理布局、布線。應用EDA技術可以使得電路有非常強的可操作性,設計人員在設計中不會感到有難度,工作量減少,強度降低[6]。

3 結語

通過上面的研究可以明確,現(xiàn)在的電子通信領域中已經廣泛應用EDA技術,改變了傳統(tǒng)設計方法存在的弊端,使得設計人員快速準確地完成工作任務,產品設計有較高精確度。通過合理應用EDA技術,推動通信電子線路設計創(chuàng)新,對通信產品研究制作起到一定的推動作用。

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