电荷弱信号检测设计及PSpice参数噪声仿真分析(3)

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如今的科技领域很多最先进的应用时由混合模式的集成电路和系统来提出，它依赖模拟电路与物理世界的接口。而数字电路作为处理和控制终端。岁看模拟电路可能只占整块芯片的一小部分（面积上），但却是我们设计人员在设计过程中最具挑战的一部分，并且在整个系统的性能上起着关键作用。即使是纯数字电路，当它们推向运算极限时，还是呈现出了模拟性行为。比如本文作者在利用Orcad模拟仿真电路时出现了问题，当向老师求助时，老师首先不是要求我看的还是电路的原理图模型，看看问题究竟出现在哪个地方，而不是一味的纠结于仿真电路。

2.1 EDA概述及其在电子工程设计中的应用

电子产品的设计生产，从选题、方案论证、性能指标确定、装配电路、修改、定型参数知道批量生产，是一个复杂而又费时的过程。该过程的任一环节，都对产品性能和经济效益产生直接的影响。传统的电路装配、调试过程，一般均采用面包板或专门的焊接板、通过手工连线装配、检查无误后，进行电路测量，最后评估电路性能。若性能与设计值不符合时，需调换参数并重新调试测量，直至符合设计要求为止。但是，当电路非常复杂时，采用插接板或焊接组装电路时所产生的连接错误、组件损坏等人为错误，常会造成人力、财力、时间的浪费及错误的性能评估。尤其是集成电路的设计，组件在插接板上就无法组合成像集成电路内部那样紧密复杂的电子电路，装配班上的寄生参数与集成环境中的完全不同。因此，在装配板测试的特性将无法准确的描述集成电路的真是特性。所以，电子电路的传统设计方法已经不适应当前电子技术发展的要求，这就要借助计算机完成电子电路的辅助设计，即电子电路EDA技术。EDA包括电子工程设计的全过程，如系统结构模拟、电路特性分析、绘电路图和制作印制电路板（Printed Circuit Board,PCB）等[1]。

EDA在电子工程设计中发挥了不可替代的重要作用，主要体现在如下三个方面。

(1)验证电路方案设计的正确性。当要求的系统功能确定后，首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证系统方案的可能性，这只要确定系统各环节的传递函数（数学模型）便可实现。这种系统仿真技术可推广应用于非电专业的系统方案设计，或某种新理论、新构思的方案设计，进而对构成系统个电路进行模拟分析，以判断电路结构设计的正确性以及性能指标的可实现性。这种精确的量化分析方法，对于提高设计水平和产品质量具有重要的指导意义。

(2)电路特性的优化设计。组件参数的容差和工作温度将对电路工作的稳定性产生影响。传统的电路设计方法很难对这种影响进行全面的分析和了解，因而也就很难实现电路的优化设计。EDA技术中的温度分析和统计分析功能，既可以分析各种恶劣温度条件下的电路特性，也可以对组件容差的影响进行全面的计算分析。其内容包括：

①对不同的容差特性进行规定次数的跟踪分析（蒙特卡洛分析）。文献综述

②单独分析每一组件容差对电路的影响量（灵敏度分析）。

③分析全体组件容差对电路的影响量（最坏情况分析）。

采用统计方法，便于确定最佳组件参数、最佳电路结构以及适当的系统稳定裕度真正做到电路的最优化设计。

（3）实现电路特性的模拟测试。电子电路的设计过程中，大量的工作是各种数据测试及特性分析。但是，受测试手段及仪器精度所限，有些测试项目实现困难。例如，超高频电路中的弱信号测量及噪声测量、某些功率输出电路中具有破坏性质的组件极限参数测量（如高温、高电压、大电流等）。采用EDA技术，即可以方便地实现全功能测试，也可以直接模拟各种恶劣工作环境及各种极限条件下的电路特性，二无原件或电路损坏之虞，较之传统的设计方式要经济的多。