虚拟电子实验室

Author: 湖北 詹羽中 Date: 1995-05-19

        在虚拟电子实验室中,不必实际应用任何电子元器件,不必搭制任何电路板,不必使用任何其他电子仪器,不必动用电烙铁,就可以判断电路设计方案的正确性;作大量的模拟测试而不再受限于_实际测试时特殊仪器设备的短缺、破坏性测试的不经济性、电路噪声与负载的限制;全面了解电路的性能;对电路进行最优化设计;帮助您完成新型电路结构和概念的构思和验证;完善各种设想。您可以拥有各种实验仪器设备,如宽频带、多踪、多功能(如仿真扫频仪)的示波器,多达几十通道的逻辑分析仪,等等,并且使用完全是自动进行的,智能的,只需您指定信号输入点或测试点即可,远较真实仪器的使用简便可靠。而一当虚拟实验完成,再进行实际的电路试验,成功率颇高,故可大大减少实验的盲目性,节省大量的实验费用和时间。
        当前,能在微型电子计算机上运行的、实用的模拟及数字电路仿真实验软件有PSPICE、orCAD/VST、WORKVIEW、PCAD/PC-LOGS等等,能进行单片机仿真开发的软件有仿真Intel MCS-51及MCS-96系列的cySIM51、cySIM96、AV-SIM51等。
        PSPICE是应用最广泛的通用电路模拟程序SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)的个人计算机版,可进行直流分析(线性或非线性网络的静态工作点,支路电流,节点电压,电路损耗),交流分析(线性网络的频率响应特性)、瞬态分析(线性和非线性网络的暂态特性),噪声分析(频域的等效输入输出噪声),温度分析,灵敏度分析,容差分析,最坏情况分析,传递函数分析,傅立叶分析。它相当于PSPICE=试验电路+函数信号发生器+超级示波器+超级电源的功能。
        PSPICE能模拟多种无源元件、二极管、双极晶体管、JFET、MOSFET、GaAs器件、磁芯、光电隔离器、数字电路宏模型、运放宏模型、电压比较器宏模型、电源宏模型等,并提供建模软件方便使用者。
        orCAD/VST是orCAD公司大型电子工程软件包orCAD EDA中的逻辑模拟(数字模拟)软件包。它可与ORCAD的SDT配合使用,由ORCAD/SDT绘出逻辑电路图,并转换为与VST匹配的连线网络表文件,交由VST进行逻辑模拟。
        所谓逻辑模拟,或曰逻辑仿真,即根据逻辑电路结构的拓扑关系和电路内各单元的功能和延迟特性,用计算机模拟分析逻辑电路的功能和特性,以便校验逻辑电路是否满足要求,有无逻辑与定时错误,或进行故障模拟。
        VST能模拟四种逻辑强度:激励(Supply),驱动(Driving),电阻性(Resisive)和高阻(High Imedance);三种逻辑电平:0,1,X;三级逻辑单元模型:门级模型,功能块级模型,寄存器级模型;可定义0延迟时间和指定延迟时间,时间精度为1ns。以人机交互菜单命令指挥整个仿真过程,能模拟逻辑功能,延迟时间,反映出冒险竞争现象,模拟规模一般在10000门等效逻辑与“非门”以至更大,视乎数字电路复杂程度而不一。
        cySIM51、cySIM96、AV-SIM51是用于PC机的MCS-51及MCS-96/98系列单片机的仿真调试软件,功能上相当于一台具有基本功能的简单单片机开发装置:可仿真运行汇编语言程序,动态显示程序流程和程序运行过程中各寄存器的状态,并能自动绘出流程图(此功能真正的单片机开发装置也不能及),调试程序非常方便,但功能并非十分强大,表现在访问单片机的外围设备不便,主要是供初调程序,进行侦错,十分适合于不需与外设联调的单片机应用系统的程序调试,无单片机开发装置者或学习单片机汇编语言者用此调试程序也将会受益匪浅。三者中,AV-SIM5功能较前两者强大得多,相信不久会有功能更强大的仿真调试软件问世。
        而这一切的代价,主要的是一台微机。现阶段,拥有一台4M内存,420MB硬盘,SVGA彩色显示器的486DX/2-50微机,价格也不会超过7500元。但它的用途却决不仅仅只能作虚拟实验室:装上AUTOCAD及3D STUDIO,可作产品的造型设计,设计动画、广告;装上字处理软件,给您换上生花妙笔;装上英语学习及翻译软件,可提高您的英语水平;装上PLD设计软件,您可在家中设计自己的专用集成电路......
        (湖北  詹羽中)