三个常用电路设计软件的比较

詹羽中
1996-02-09

        smARTwork可以称得上是国内微机上应用最早的ECAD软件包之一，其特点是内存开销很小，对系统配置要求很低，简便易学。其命令较少，能点对点自动布线，配备有较常用的元器件封装库，曾一度是非常流行的ECAD软件。但由于smARTwork功能单一，仅能设计印刷板；用命令行方式输入，要求使用者强记命令，软件的人机界面不够友好，并且基本上还是手工布线，故而很快为功能更强、性能更优秀的TANGO所代替。
        TANGO是一个非常流行、功能也较强的ECAD软件包，包括有三大部分：
        一、Schematic_电原理图辅助设计，
        二、PCB(Print Circuit Board)_印刷线路板设计，
        三、Route_印刷电路板自动布线。
        因而是一个功能较全面、实用的ECAD软件包。好学易用，自动布线布通率高是其最大的特点，硬件开销也不大，现在流行的计算机标准配置均胜任有余(PC/XT/AT/386/486等，1MB以上内存，CGA/EGA/VGA显示器，可在软盘上运行)。Schematic和PCB均有在线帮助功能，各命令均通过快捷键输入，可随时用热键翻阅命令，记忆量自然减少，光标的移动可支持键盘，用鼠标可大大提高工作效率。
        Schematic配备有近千种元器件的符号库，还可用随软件包提供的建库软件随时加入新的元器件，图纸输出设备为针式打印机、激光打印机、光绘机及磁盘文件格式。值得一提的是该软件的高亮度线功能(High-light)：该功能能以高亮度显示所指定的某一连线网络上所有直接相连的线，对于电路图检查非常有用。后处理程序能自动检查电路图设计错误，产生连线网络表文件供PCB及Route使用，提供各种报告文件如元器件表、错误报告、连线网络报告等，但速度较慢。
        PCB程序配备有各种元器件封装库供设计印刷线路板用。辅助布局命令有助于高效、快速地进行自动布线。可在PCB上设置禁布区，填充区，可预布部分电路。
        Route程序用于在PCB中布局后，装入连线网络表文件进行自动布线。可对双面印刷线路板自动布线，更多层数的布线可用PCB手工进行。布线过程中，可直接观察到计算机当前正在布哪条网络上的第几支，未布通线用飞线表示，已布线用固定的有色线表示。
        以上均是TANGO老版本的主要功能。TANGO的新版本PROTEL分为Schematic和TRAXedit两部分，另有SCHPLOT和TRAXPLOT用于打印机输出电路原理图和印刷电路板图。命令输入方式有两种，除功能键方式外，还增加了目前软件流行的下拉式命令菜单，使用更加便捷，无需强记命令。TRAXedit将PCB和Route集成在一个环境中，增加了布网状大地线功能，用于提高印刷线路板的高频抗干扰能力。还增加了自动布局功能。
        在应用TANGO近四年后，笔者又接触到一种更优秀的大型ECAD软件__OrCAD，试用后不久，就渐渐地喜欢上了它。
        本文介绍的OrCAD为4.10版，OrCAD公司的商品名为OrCAD EDA(电子设计助理)。该软件包共占9张1.2MB高密盘，为名符其实的电子工程师助理，除包括有TANGO的全部功能外，还有对电子设计十分有用的数字电路模拟软件包VST，即Digital Simulation Tools(数字激励工具)，通用电路模拟与分析软件包Pspice,即Personal Simulation program with Integrated Circuit Emphasis，可编程逻辑器件设计工具软件包PLD Tools，即Programmable Logic Design Tools，器件建模转换软件MODUL。并且OrCAD公司将SDT(Schematic Design Tools电路图设计工具)和PCB Layout(印刷电路板设计工具)、PLD、VST均集成在一个窗口化的环境中，可以十分简便地从一个子软件包转换到另一个子软件包中，还具有DOSShell功能，可暂时挂起当前的设计工作，回到DOS环境下执行DOS命令甚至其它程序，键EXIT即可返回到挂起的设计工作。各个子软件包又具有相对独立的窗口，集成了各种辅助处理程序，如SDT下集成有库维护，电路图网络处理、电连接规则(ERC)检查、图纸输出等等。各个程序均可单独进行配置(configuration)，用鼠标操作，各种功能均一目了然。每个子软件包均配备有庞大的库，和扩充库用的软件工具。命令的输入均采用下拉菜单和宏命令(MACRO)，因此功能十分强大。
        由于功能繁多，所以只能选择性地介绍。整个OrCAD EDA安装释放后，大约需占14.5MB硬盘空间，工作RAM空间需600KB左右，否则有些软件不能正常运行。若加入Pspice，还需协处理器和更多的硬盘空间。
        用SDT绘好电路图后，可按要求分别生成用于PCB、VST及Pspice的网络表文件，因此，SDT是最基础的软件包。
        各个软件包窗口下均包含以下部件：Editors编辑器、Processors处理器、Librarians库管理、Reportors报告四大部分。
        在SDT子系统中，具有庞大的元件库是该软件令用户喜爱的原因之一，其图纸输出有三种环境：DOS环境，Editors/DRAFT环境和Reporters环境。DOS环境，即将其它二环境下生成的“输出到文件”文件，在DOS下直接用Print命令打印。Editors/DRAFT环境即在编辑电路图时直接硬拷贝(HARDCOPY)当前编辑的电路图，Reporters环境下可一次输出整个工程的所有图纸。网络表文件支持不同的ECAD格式，也就是能直接生成其它ECAD软件所需的连线网络表文件，便于同其它公司的ECAD系统接口，给应用者以更广泛的选择，除本OrCAD系统的Pspice格式(供模拟电路模拟Pspice用)，EDIF(供数字电路模拟VST用)，PCB Ⅱ(供PCB Ⅱ用)以外，还有TANGO、EE Design、FCAD、CALAY等二十多种其它ECAD系统的格式。与TANGO之Schematic比较，唯一美中不足的是SDT缺少高亮度功能，绘制、检查电路图时稍显不便。
        PCB Layout子系统中，各功能部件大致与SDT相同，该子系统的主程序为Route board，PCB版图的模块输入，布局，手工布线，自动布线，生成布线网络表，生成图纸输出文件，布线优化，模块的修改与增补等，均集成在该程序中。工作窗口的坐标单位可为英寸(inch)，也可为毫米(milemeter)，可设置设计规则检查(ERC)开关，禁止与电路图不相符的连线，布线层数最大为16层，自动布线设在其中的一层或两层中进行。
        Route board有三大子命令集：QUIT，PLACE，ROUTE。
        QUIT：包括以下多项功能的命令集：自动模块装入，图纸相关文件输出，工作版图清除，布线清除，版图观察器，模块库维护，DOSSHELL，退出PCB Ⅱ系统等。
        PLACE：布局命令集，可布特殊区域(包括禁止布线区，大地线)、PCB边框、说明文字(可在丝印层，也可在铜箔层)，以及模块安放位置。
        ROUTE：与布线有关的命令均在该命令集中。如版图信息查询，网络表文件编译，手工布线，自动布线，布线优化，布线策略设置等。自动布线有六种策略，每次可任选两种自动进行，能单独对某一焊盘、模块、指定网络、现场定义的块、以至整个版图自动布线。布线优化针对已布线。进入PCB Ⅱ之前，可在NC(Netlist configuration)中特定最多十六个网络布线参数：自动布线策略、布线线宽、间距、过孔大小、焊盘大小、形状、方向、钻孔直径、编译算法，也可在DC(Design configuration)中指定非特定网络的各项布线参数。因此，对于包含有不同大小载流量印刷导线的电路板，尤为适用，十分灵活方便。
        但美中不足的是，其自动布通率不及TANGO。TANGO每次可用六种算法自动布线，而PCB Ⅱ为两种，这也许就是自动布通率不及TANGO的原因。另外，PCB Ⅱ还容易陷入死循环中。编译算法还存在某些缺陷，使布线看起来稍显别扭，在布线过程中也可以看到一些不当之处，有待于更进一步的改进。就笔者比较PCB Ⅱ V2.10B与PCB Ⅱ V2.20的结果来看，后续版本较前版本要稍好一些，自动布线结果更合理一些。
        OrCAD与TANGO各有所长，OrCAD虽自动化程度不高，但也更灵活，其自动布通率不及TANGO，而ERC、COMPNET功能又弥补了TANGO的不足。总的看来，PCB Ⅱ似乎更适合于专业人员使用。
        电路板的设计流程大致同TANGO软件，但由于以下特性，设计者可据情插入电路模拟过程，以更好、更经济地实现设计。
        集成化的环境为该软件包的最大特色，VST、PAPICE、PLD的加入使整个设计如虎添翼。而这点正是TANGO(包括PROTEL)所远远不及的。
        VST、Pspice用于在计算机上进行虚拟电路试验。二者均可减少试验所用的硬件开支，克服了实验技术条件的局限性(仪器、设备、元器件可靠性、实验电路板的可靠性、制作工艺、干扰等)，均可在屏幕上观察，或打印输出模拟结果。
        VST用于数字电路模拟与分析，可以说，VST=［试验电路］+［逻辑分析仪］+……，可用于检查逻辑电路设计的正确与否，并且能捕捉到数字电路中的竞争冒险并模拟出来。模拟规模为1万等效门以上，最多允许设置200个激励信号和测试信号，结果以波形表示。
        Pspice主要用于模拟电路模拟与分析，新版本中也加入了数字电路与模拟电路的混合模拟特性。Pspice=［试验电路］+［示波器］+［时效分析器(温度等)］+……。该软件包需要协处理器支持，实际使用发现，完全可以用协处理器仿真软件(如EMM387)来代替，从而给无协处理器者带来了方便。
        当然，这类电路工具虽然库功能大，但由于世界上的器件太多，不可能将所有的、甚至几分之一的器件均包括在内，建库工作还需要根据各人的具体情况适时进行，尤其是软件中并没有时序集成电路和大多数晶体管的模型参数，因此工作量并不算小。故此笔者有个想法，能否将各个OrCAD用户所建的新库(包括汉字元件库)广泛进行交流，以减少这方面的重复劳动，提高智力资源的利用率。
        PLD可将经逻辑模拟通过后的电路直接转换为某一特定PLD器件的编程参数，如逻辑方程、熔丝图等，供编程制作成模块使用。常用的PLD器件有PAL、GAL。PLD器件的应用有助于提高器件的利用率，减少芯片数量，简化设计，减小PCB面积，加快产品的设计和更新周期，更可以通过加密来保护设计者的利益。
        其它的ECAD软件有PCAD、EE Design、PADS等。笔者暂未深入接触，暂不置言。
 
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