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非常荣欣参加了这次《混合式数字与全数字电源控制实战》试读体验活动，同时非常感谢面包板论坛举办此活动。本书印刷还是非常新颖，具有精美漫画。下图为图书正面。 本书专注于补偿控制器理论与计算并实现完整控制环路设计过程，并且书中处处藏有设计小技巧或经验，可让读者避开一些坑洞，顺利开发电源。本书以Buck转换器为主要论述基础，因为Buck尤其适合作为人门架构，已被广泛使用与延伸，包含半桥、全桥、推挽式等;其补偿控制器原理皆相同，DC/ACInverter亦为Buck延伸架构。 另外本书介绍电源设计、仿真、验证等软件工具使用，图文并茂，详实细致，本人根据书中内容，完成了一个单极点仿真试验。过程如下： 本书使用Microchip®提供的免费仿真工具软件：MPLAB® MindiTM AnalogSimulator。 该软件随时可能更新，因此界面或功能可能有所不同，请以网络当前版本为主(本人当前版本为Rev.9.10)。 1、MPLAB® MindiTM AnalogSimulator简介 “MPLAB® MindiTM AnalogSimulator”以下简称Mindi，是MPLAB®提供的一套免费仿真工具软件，专门用来做模拟相关的仿真工作。 Mindi其核心其实是来自于SIMetrix MPLAB TechnologiesLtd公司所开发的SIMPLIS。 SIMPLIS/SIMetrix是一组易于使用、指令周期快的混合信号电路仿真软件，软件功能强大，精度高，在开关电源系统设计中可提高10~50倍的仿真速度。 Mindi则是免费的软件，所以Mindi在使用上，会存在一些限制，至于实际限制条件，请以Microchip官网发布为主。本书以实务理论与基础操作为目标，若需要非常详细的软件介绍与使用，需至Microchip查询使用手册。Mindi做分段线性化，所以收敛很快，仿真速度也快。 图 1 Mindi版权声明 Mindi下载网址最新版本: https://www.microchip.com/mplab/mplab-mindi 安装完后，应该是迫不及待地开始想试试吧？首先应该会看到类似下图的Mindi界面，相当的简洁。接下来就让我们进入仿真的世界啰！ 图 2 Mindi界面 2、基础实验:单一极点实验与其波特图测量 单一极零点实验虽然很基础，但还是建议读者遇到第一次使用的仿真软件时，都应该先做单一极零点实验，主要原因是单一极零点实验的结果是已知的，才能快速得知仿真技巧是否正确，并且单一极零点实验若能成功，进化到更多极零点是不是更合理呢？ 下图是一个单一极点的OPA线路，基础分析非常简单，首先OPA负端“-”到 VIN 的阻抗 ZS 等于 RS ，其中假设 VIN 的输出阻抗为0。 图 3单一极点OPA线路 而OPA负端“-”到VOut的阻抗ZF为： 即，此OPA线路的传递函数HPOLE(s)： 其中： 此OPA线路的直流增益为 GP ，并且极点频率为 fP 。在接下来的实验前，读者是否已经可以预期实验结果应该是怎样子呢？ 可以预期波特图的低频直流增益会是 GP ，然后频率于 fP 开始以每10倍频衰减20dB的斜率往下衰减， fP 频率的增益为-3dB。相位图也能预期，低于( fP /10)的频段，相位为0。相位由( fP /10)频率点开始落后，以每10倍频落后45°的斜率递减，直到 fP 刚好是减少45°，于( fP x10)频率点落后达-90°，而后的相位维持-90°。 假设: Vref=0V RS = 1.5kΩ RF = 15kΩ C = 47nF fP = 1/2πRF C= 1/ = 225.8Hz ≈ 226Hz 准备好参数，接下来是时候使用Mindi来验证理论基础，顺便练习一下Mindi这个强大的免费工具吧！ 3、仿真电路绘制 请于Mindi菜单中依序选择 SIMPLISSchematic，如下图所示。 图 4建立SIMPLIS新电路 ParameterisedOpamp，如下图所示。 图 5加入一个典型OPA 并找个好位置后，单击鼠标左键即可摆放OPA于想要的位置上，如下图所示。 图 6 摆放OPA 按下快捷键回R、此时鼠标标会变成一颗电阻的外形，在适当位置点击鼠标左键即可摆放此颗电阻，接着重复同一动作，摆放两颗电阻如下图所示。 图 7 摆放电阻 若需要旋转元件的话，于摆放前后都可以用快捷键F5，每按一次，被选取的元件会旋转90°。 使用鼠标左键于R1上连续单击两次后，会出下列对话窗口，如下图所示。 图 8 电阻的对话窗口 将R1的Result改为1.5k，同时于R2重复此步骤，并将R2的Result改为15k，得更新画面如下图所示。 图 9 电阻值修改 接下来摆放电容，按下快捷键回C，此时鼠标光标会变成一颗电容的外形，在适当位置单击鼠标左键即可摆放此颗电容，并同上面步骤，于电容C上连续单击两次后，会出电容对话窗口，将电容值改为47nF。 图上中的x1，“+”在上，“-”在下。由于要绘制的是负反馈OPA线路，因此图中的x1 OPA需要上下翻转，方便接线。可点选一下x1，而后单击组合快捷键Shift+F6，即可将x1上下翻转。 接着将鼠标移到元件的端点处，鼠标光标会变成一支画笔的外形，此时单击左键即能开始连接各端点，进行接线，按下Esc键可以结束当前的连接动作。 完成接线如图2.2.7所示。 图 10 OPA+RC接线图 若需要镜像翻转的话，可记住以下两个快捷键方式: F6：左右(水平)翻转。 Shift+F6：上下(垂直)翻转。 OPA需要供电，所以接下来的步骤是供应±12V给OPA。 快捷键V能快速调出标准直流电源，在适当位置单击鼠标左键即可摆放此直流电源，并于此直流电源上连续单击两次后，会出现对话窗口，将电压值改为+12V。 重复上述步骤，一共摆放两个+12V的直流电源，将其串联起来，中间接点为地，相对两端的电压就是我们需要的±12V。使用快捷键G调用出接地符号，接到两电源的中间接点。再用快捷键Y调用出节点符号两次，建立+12V与-12V两个节点，分别于此两节点上连续单击两次后，会调出相对应的对话窗口，将接点名称改为12V,与12V，并接成下图所示。 图 11双极性电源 此12VP与12Vn两节点便是OPA的电源，因此再次用快捷键Y调用出节点符号两次，一个接到OPA电源正端，一个接到OPA电源负端。 其中OPA电源正端上的节点改成12Vp(通过相对应的对话窗口)，OPA电源负端上的节点改成12Vn(通过相对应的对话窗口)。 至此OPA的输入几乎都已经接好，除了输入“+”接点还没接线，这一接点需接VREF，此例子为低通滤波器，相对VREF是对地，所以使用快捷键G调用出接地符号，接到输入“+”端点接点。参考下图，目前已经完成一个完整的单极点线路。 图 12 单极点线路 4、设置波特图测量 有了线路，接下来就可以开始于R1上，输入一变频正弦信号Vin，频率从低频至高频，然后于OPA输出上量得Vout，还记得传递函数HPOLE(s)？ 是的，HPOLE(s) = Vout/Vin。 波特图测量便是连续于系统中注入Vin，然后量得Vout，而后连续计算两信号的增益比例与相位差异，并绘制成图，即为波特图，即为相应两测量点，于不同频率下的增益比例与相位差异曲线图。 所以接下来需要加入测量波特图所需要的Vin，以及波特图测量器。菜单中，依序选择: ACSource(forACanalysis)，参考下图。即可找到交流电源元件，其“+”端请接到R1左侧，并且其另一端连接至地，可以用快捷键G调用出接地符号。 图 13 选择ACSource 接着摆放波德图测量器，菜单中，依序选择： BodePlotProbe-Basic，参考下图。 图 14 选择波特图测量器 即可找到波特图测量器，其“IN”端请接到R1左侧，并且其“OUT”端连接至OPA输出，以上标准的接线已完成，如下图所示。 图 15 单极点线路与波特图测量 目前为止。万事俱备只欠东风，东风是什么呢？就是仿真系统最重要的关键：仿真条件设定，否则计算机怎么知道要仿真什么？ 波特图测量会需要一个POP触发器，在此之前，需要一个波形来源给POP触发器。 使用快捷键W调用出波形产生器，找一适当位置摆放后，正端不接，负端则再使用快捷键G调用出接地符号，接到地，如下图所示。 图 16 波形产生器 于波形产生器V4上连续单击两次后，会调出波形产生器对话窗口，将部分参数修改如下图所示。 图 17 波形产生器参数 POPTrigger，参考下图。 图 18 选择POPTrigger 并将POPTrigger与波形产生器的“+”端连接在一起，如下图所示。 图 19 POPTrigger 完整仿真线路如下图所示。 图 20 完整单极点仿真线路 接着可以开始设定仿真条件了，菜单中，依序选择： ChooseAnalysis...，或者使用快捷键F8，参考下图。 图 21 选择分析器 依序下面2张参考图，设定PeriodicOperating Point与AC参数请使用相同设定，方便比对结果。 图 22 PeriodicOperatingPoint参数 图 23 AC参数 5、仿真结果与分析 为了比对分析方便，请单击两次波特图测量器，于对话窗口中,修改坐标刻度，如下图所示。 图 24 波特图测量器坐标刻度设定 完成仿真设定后，按下RunSchematic，或者快捷键F9，即可以看到仿真结果，如下图所示。 图 25单极点波特图测量模拟结果 回顾一下预期的结果应该是： fP = 1/2πRF C= 1/ = 225.8Hz ≈ 226Hz Gp(dB)=20log10(RF/RS) = 20log10(10) = 20dB 观察一下图： fP 约226Hz(减少3dB处); ( fP /10)处，相位开始落后; fP 处，相位落后了45°; ( fP x10)处,相位落后90°; 增益曲线过了 fP 后开始衰减，斜率是每10倍频衰减20dB; Gp(dB)约20dB。 聪明如你，是不是发现了一个很诡异的问题，不是说好从0°开始落后，直到停在-90°?但仿真结果图，怎么看，都是180°开始落后，最后停在90°?为何整整差了180°呢? 这是因为VREF接在OPA正端上，RC线路接在OPA负端与输出上，称之为负反馈系统。换言之，反馈信号相对控制系统角度而言，都是从负端回来，因此都需要减180°，而我们仿真的方式，是直接测量反馈信号与电源输出的关系，所以相对差180°。 因此测量结果是正确的，只是相对于不同的角度而已。 观察波特图的相位图时，其刻度是相对的相位，并非绝对的。必须注意是不是负反馈系统，若测量的是负反馈系统，就必须确认是不是需要减180°，也就是说，负反馈系统测量到0°，其实是-180°。别误以为轻松设计了一个P.M.很足够的电源转换器，但其实早已经不稳定了。 6、总结 本书专注于实战，以开关电源基础理论与数字控制概论为基础，提供大量仿真与验证、混合式数字电源设计、全数字电源设计及延伸应用。本书非常适合设计电源的电子工程技术人员阅读参考。

这里是根据受欢迎的需求整理出来的另外一批免费工具，工程师和DIYer可以在他们的各种项目中使用这些工具。鉴于经济现状，‘免费’就像黄金一样，这些工具至少值得你没有在上面花费的每一分钱。 我们请求工程师将工具自发添加到我们的原始清单中。在后面几页显示的结果中包括一种替代电子表格(Excel)的极具吸引力的新兴工具，名叫R Project，用于统计运算。工程师们表示，这种工具能够处理很大的数据量，具有更加灵活的图形化功能，因此值得深入学习。工程师们对FreePCB也给予了很高的评价，除了功能形式略有折衷外，它允许用户使用简单的图形界面进行PCB原理图的设计和编辑。 如果遗漏了您最喜爱的免费工具，欢迎补充哦。 用于统计运算的R Project——可替代Excel 首先是RR公司(是Robert Gentleman和Ross Ihaka创建的)的R Project，或简写为‘R’。这是一个可下载的软件环境，主要用于提供统计性的运算和图形。 这个软件提供统计和图形化的技术，包括线性/非线性建模、时间序数分析和经典的统计测试等许多功能。该软件兼容大多数操作系统，可以在基于各种UNIX平台、Windows和MacOS的PC机上运行。R也是一种开源软件，可以让用户随意修改以适合他们的需要，不用担心违法问题。 Sage可在各种数学应用中提供帮助 你被某些数学问题难住过吗？也许你需要用基于CAD模型的计算。不管是什么样的问题，Sage都能帮助到你。该软件使用近100种开源包创建，并统一在一种界面下以方便使用。这种平台可以用于大量数学应用，包括微积分、代数和基础数学。平台还集成有许多先进的‘Doc Brown’应用程序，比如群论、密码学和组合学等等。这种可下载的软件可以通过网络浏览器访问，并在本地连接到你的Sage安装程序，或通过Sage网络服务器访问。界面非常有趣，采用‘笔记本’的形式，允许用户创建自己定制的图形、数学表达式(适合弦论迷)，并且能够根据具体项目增加/删除输入。另外，你能像使用儿时的复古玩具那样创建难以置信的‘旋转图形’艺术品。 用于高级解释性语言数值计算的GNU Octave 另外一个流行的免费数学工具是GNU Octave，主要用于数值计算，比如化学工程和科学计算中需要的那些数值计算。这是一个软件平台，汇聚了大量的设计用于解决数字线性代数问题的工具，深入到非线性方程的‘根基’，并集成了普通函数。有趣的事情不止这些，因为Octave还集成了用于操作多项式和整合常微分与微分代数方程的工具。就像大多数著名的开源软件那样，Octave也可以被用户用包括C、C++和FORTRAN等许多种语言进行修改和再次发布。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 用于嵌入式设计应用的Microchip公司MPLAB开发平台 电路设计是一个很大的市场，其设计实现自从近年越来越流行的单板计算机推出以来已经造就了很大的制造商市场。在微控制器(MCU)市场中电路设计也很流行，它允许客户通过配置系统来适应他们的需要。当然，制造MCU的大多数公司都有自己的免费工具供客户使用，比如Microchip公司的MPLAB开发平台。这种平台包含了从编译器到模拟器和调试器的所有东西，涉及电路的几乎方方面面。一些更加流行的工具包括用于开发微控制器/数字信号控制器(DSC)代码的MPLAB X IDE，用于在线调试的MPLAB ICD 3，以及用于Mircochip Flash DSC和MCU器件的MPLAB REAL ICE模拟器。 Maxim Integrated公司的EE-SIM交互式工具 设计和仿真平台的价格通常非常昂贵，只要看看SolidWorks平台，你就能很快理解其中的原因了。从概念设计参数到计划的材料成本以及中间的任何对象都有相应的工具。那些不能负担这些软件套件费用的人完全可以采用Maxim Integrated公司的EE-SIM设计创建和仿真工具，这些工具的功能就如字面意义一样。该平台允许用户输入他们的设计要求，然后自动产生交互式原理图，再由用户调整个别元件以满足他们的规范要求。一旦他们选好了元件，他们就能开展设计仿真，最终产生容易理解的波形(包括波特图和电压图)。用户甚至还能保存他们的原理图，然后将包含制造商器件型号的这些原理图下载下来。对于一个免费的设计与仿真平台来说EE-SIM给人的印象是非常深刻的。该平台已经帮助我完成了许多繁重的工作。 TI的WEBENCH设计中心——综合性工具 另外一种设计与仿真套件来自TI公司，它集成了各种各样的工具，可以满足你能想象的所有要求。由于有无数的SBC和评估板，因此为它们提供相应的工具也是说得过去的。TI公司的WEBENCH设计中心所加载的软件可以覆盖设计和仿真的方方面面，它会让你的大脑兴奋不已。这些工具包含定制电源、滤波和传感设计所需的所有东西，并且有非常详细而且随时可以修改的原理图。WEBENCH Power Designer的图形用户界面可以清晰地显示从电源要求到想要的LED流明数的所有结果，而且有一个方便的按键让用户根据个人喜好在BOM成本、元件外形尺寸和设计效率之间作出调整。所有TI的设计和仿真工具都通过你选用的网络浏览器运行，项目设计可以在线保存或下载，无论你处于设计过程中的哪个阶段。WEBENCH帮助我在过去完成了一个LED项目，没有它的话这个项目不会这么快完成，也不会做得这么完美。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 iCircuit公司的电路设计器和仿真器可供四处奔走的人使用！ 随着过去几年来移动设备市场中适合四处奔走的工程师使用的应用数量不断增加，电路设计和仿真不再只局限于PC端。EveryCircuit、Circuit Simulator和Electrodroid就是其中一些可供下载的比较流行的免费移动应用。不过就适合几乎任何平台的实时设计和仿真工具而言，iCircuit很快就要拔得头筹。那么为何iCircuit有别于上述其它应用呢？很简单，它即使在设计过程中也一直在运行仿真，只要一加电就像在跟电路玩游戏。该应用据称有30个单元用于电路设计，包括电阻、MOSFET和数字门电路，并且集成了一个方便的万用表，可立即读取电路中任何地方的电流和电压。甚至还有一个内置的示波器用于跟踪多个信号，并观察这些信号值随时间的变化！使用iCircuit的唯一缺点是用户需要带多个CPU内核的新款移动设备，因为该应用很耗资源。这款免费应用可以用于苹果的iPhone和iPad以及基于安卓和Windows的移动设备。 FreePCB——在基于Windows的PC机上运行的免费PCB设计与编辑工具 为何提到免费设计软件就觉得电路应该很有趣？对PCB—以及用于设计和编辑的免费软件工具来说可爱之处在哪里？答案是以FreePCB的形式为例，允许用户使用简单的图形界面进行PCB原理图的设计和编辑。这种界面不会因2D图形本身获什么奖项，但它的‘美丽’之处在于其功能。用户能够设计出铜层数量达16层、最大尺寸达60X60英寸的PCB！好好想象一下，这可是一个5平方英尺的母板啊！该软件套件提供了PCB版图设计所需的所有工具，包括英制和米制功能、Ivex Design International、PCB Matrix和IPC库。FreePCB还提供了封装向导/封装编辑器用于封装设计和编辑、设计规则检查器，以及导入导出PADS-PCB网表的功能。该软件设计在Windows下工作，但可以通过MacPorts应用在使用Virtual Box或Wine的Mac和Linux系统上运行。 GDB：GNU项目调试器——诊断崩溃的软件 所有软件都会崩溃，这是不可避免的，它的发生只是时间问题。为了更好地理解哪里出错，软件工程师和代码编写人员通常会使用调试软件来掌握跨多个平台的冲突和其它错误。一个较好的免费调试器——不需要介绍就能用的——是GDB公司推出的方便易用的GNU调试器。GNU调试器可以帮助用户观察程序运行过程中发生的事，或者程序崩溃时刻发生的情况。该软件包含4个主要工具用于帮助诊断问题，包括它在启动时的程序规范、在特定条件下停止、检查它在停止运行时发生的事情以及用于实验和纠正所见缺陷的程序编辑。GDB可以在许多编程语言中使用，包括Ada、C、C++、对象型C和Pascal。它还具有在大多数Linux和Windows平台上运行的优点。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 Cypress Perform的PSoC Creator 3.0 SP1——设计SoC 设计工程的发展方向是什么？全能型芯片。 当今世界到处都是带独立SoC(系统级芯片)的移动设备和SBC，这些SoC允许从CPU到GPU的所有东西集成在单片硅片(或其它材料)上。SoC设计不再局限于具有复杂制造中心的技术型公司，因为技术的发展使得制造商和基于家庭的工程师可以在他们的业余时间设计自己的PSoC。正如你能猜到的那样，在这个领域也有许多免费的软件开发工具，比如Cypress Perform公司的PSoC Creator3.0 SP1，它允许用户设计自己的可编程系统级芯片并进行制造(这部分费用比较高)。这个软件套件含有集成式设计平台所需的所有东西，包括以PSoC 3、PSoC 4和PSoC 5LP系统为中心的硬件/固件应用设计可以使用的PSoC Creator。它还包含PSoC Components，可以让用户拖放虚拟的模拟和数字可定制元件，并用完整的API库满足他们的需要。最近该软件平台推出了一种内置的C源代码编译器/编辑器，与调试工具一起可以清除创建过程中产生的任何有害故障。另外还集成了用于I2C、USB、UART和SPI接口的完整通信库。使用PSoC Creator可以做许多事情，随着更多的制造商、业余爱好者和工程师能够在自己家里舒适地生成自己的SoC，这也许就是未来电路设计的发展方向。随着时间的推移，3D打印机和外包制造变得越来越负担得起，人们因此能够非常方便地生产出他们自己的SoC。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

这里是根据受欢迎的需求整理出来的另外一批免费工具，工程师和DIYer可以在他们的各种项目中使用这些工具。鉴于经济现状，‘免费’就像黄金一样，这些工具至少值得你没有在上面花费的每一分钱。 我们请求工程师将工具自发添加到我们的原始清单中。在后面几页显示的结果中包括一种替代电子表格(Excel)的极具吸引力的新兴工具，名叫R Project，用于统计运算。工程师们表示，这种工具能够处理很大的数据量，具有更加灵活的图形化功能，因此值得深入学习。工程师们对FreePCB也给予了很高的评价，除了功能形式略有折衷外，它允许用户使用简单的图形界面进行PCB原理图的设计和编辑。 如果遗漏了您最喜爱的免费工具，欢迎补充哦。 用于统计运算的R Project——可替代Excel 首先是RR公司(是Robert Gentleman和Ross Ihaka创建的)的R Project，或简写为‘R’。这是一个可下载的软件环境，主要用于提供统计性的运算和图形。 这个软件提供统计和图形化的技术，包括线性/非线性建模、时间序数分析和经典的统计测试等许多功能。该软件兼容大多数操作系统，可以在基于各种UNIX平台、Windows和MacOS的PC机上运行。R也是一种开源软件，可以让用户随意修改以适合他们的需要，不用担心违法问题。 Sage可在各种数学应用中提供帮助 你被某些数学问题难住过吗？也许你需要用基于CAD模型的计算。不管是什么样的问题，Sage都能帮助到你。该软件使用近100种开源包创建，并统一在一种界面下以方便使用。这种平台可以用于大量数学应用，包括微积分、代数和基础数学。平台还集成有许多先进的‘Doc Brown’应用程序，比如群论、密码学和组合学等等。这种可下载的软件可以通过网络浏览器访问，并在本地连接到你的Sage安装程序，或通过Sage网络服务器访问。界面非常有趣，采用‘笔记本’的形式，允许用户创建自己定制的图形、数学表达式(适合弦论迷)，并且能够根据具体项目增加/删除输入。另外，你能像使用儿时的复古玩具那样创建难以置信的‘旋转图形’艺术品。 用于高级解释性语言数值计算的GNU Octave 另外一个流行的免费数学工具是GNU Octave，主要用于数值计算，比如化学工程和科学计算中需要的那些数值计算。这是一个软件平台，汇聚了大量的设计用于解决数字线性代数问题的工具，深入到非线性方程的‘根基’，并集成了普通函数。有趣的事情不止这些，因为Octave还集成了用于操作多项式和整合常微分与微分代数方程的工具。就像大多数著名的开源软件那样，Octave也可以被用户用包括C、C++和FORTRAN等许多种语言进行修改和再次发布。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 用于嵌入式设计应用的Microchip公司MPLAB开发平台 电路设计是一个很大的市场，其设计实现自从近年越来越流行的单板计算机推出以来已经造就了很大的制造商市场。在微控制器(MCU)市场中电路设计也很流行，它允许客户通过配置系统来适应他们的需要。当然，制造MCU的大多数公司都有自己的免费工具供客户使用，比如Microchip公司的MPLAB开发平台。这种平台包含了从编译器到模拟器和调试器的所有东西，涉及电路的几乎方方面面。一些更加流行的工具包括用于开发微控制器/数字信号控制器(DSC)代码的MPLAB X IDE，用于在线调试的MPLAB ICD 3，以及用于Mircochip Flash DSC和MCU器件的MPLAB REAL ICE模拟器。 Maxim Integrated公司的EE-SIM交互式工具 设计和仿真平台的价格通常非常昂贵，只要看看SolidWorks平台，你就能很快理解其中的原因了。从概念设计参数到计划的材料成本以及中间的任何对象都有相应的工具。那些不能负担这些软件套件费用的人完全可以采用Maxim Integrated公司的EE-SIM设计创建和仿真工具，这些工具的功能就如字面意义一样。该平台允许用户输入他们的设计要求，然后自动产生交互式原理图，再由用户调整个别元件以满足他们的规范要求。一旦他们选好了元件，他们就能开展设计仿真，最终产生容易理解的波形(包括波特图和电压图)。用户甚至还能保存他们的原理图，然后将包含制造商器件型号的这些原理图下载下来。对于一个免费的设计与仿真平台来说EE-SIM给人的印象是非常深刻的。该平台已经帮助我完成了许多繁重的工作。 TI的WEBENCH设计中心——综合性工具 另外一种设计与仿真套件来自TI公司，它集成了各种各样的工具，可以满足你能想象的所有要求。由于有无数的SBC和评估板，因此为它们提供相应的工具也是说得过去的。TI公司的WEBENCH设计中心所加载的软件可以覆盖设计和仿真的方方面面，它会让你的大脑兴奋不已。这些工具包含定制电源、滤波和传感设计所需的所有东西，并且有非常详细而且随时可以修改的原理图。WEBENCH Power Designer的图形用户界面可以清晰地显示从电源要求到想要的LED流明数的所有结果，而且有一个方便的按键让用户根据个人喜好在BOM成本、元件外形尺寸和设计效率之间作出调整。所有TI的设计和仿真工具都通过你选用的网络浏览器运行，项目设计可以在线保存或下载，无论你处于设计过程中的哪个阶段。WEBENCH帮助我在过去完成了一个LED项目，没有它的话这个项目不会这么快完成，也不会做得这么完美。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 iCircuit公司的电路设计器和仿真器可供四处奔走的人使用！ 随着过去几年来移动设备市场中适合四处奔走的工程师使用的应用数量不断增加，电路设计和仿真不再只局限于PC端。EveryCircuit、Circuit Simulator和Electrodroid就是其中一些可供下载的比较流行的免费移动应用。不过就适合几乎任何平台的实时设计和仿真工具而言，iCircuit很快就要拔得头筹。那么为何iCircuit有别于上述其它应用呢？很简单，它即使在设计过程中也一直在运行仿真，只要一加电就像在跟电路玩游戏。该应用据称有30个单元用于电路设计，包括电阻、MOSFET和数字门电路，并且集成了一个方便的万用表，可立即读取电路中任何地方的电流和电压。甚至还有一个内置的示波器用于跟踪多个信号，并观察这些信号值随时间的变化！使用iCircuit的唯一缺点是用户需要带多个CPU内核的新款移动设备，因为该应用很耗资源。这款免费应用可以用于苹果的iPhone和iPad以及基于安卓和Windows的移动设备。 FreePCB——在基于Windows的PC机上运行的免费PCB设计与编辑工具 为何提到免费设计软件就觉得电路应该很有趣？对PCB—以及用于设计和编辑的免费软件工具来说可爱之处在哪里？答案是以FreePCB的形式为例，允许用户使用简单的图形界面进行PCB原理图的设计和编辑。这种界面不会因2D图形本身获什么奖项，但它的‘美丽’之处在于其功能。用户能够设计出铜层数量达16层、最大尺寸达60X60英寸的PCB！好好想象一下，这可是一个5平方英尺的母板啊！该软件套件提供了PCB版图设计所需的所有工具，包括英制和米制功能、Ivex Design International、PCB Matrix和IPC库。FreePCB还提供了封装向导/封装编辑器用于封装设计和编辑、设计规则检查器，以及导入导出PADS-PCB网表的功能。该软件设计在Windows下工作，但可以通过MacPorts应用在使用Virtual Box或Wine的Mac和Linux系统上运行。 GDB：GNU项目调试器——诊断崩溃的软件 所有软件都会崩溃，这是不可避免的，它的发生只是时间问题。为了更好地理解哪里出错，软件工程师和代码编写人员通常会使用调试软件来掌握跨多个平台的冲突和其它错误。一个较好的免费调试器——不需要介绍就能用的——是GDB公司推出的方便易用的GNU调试器。GNU调试器可以帮助用户观察程序运行过程中发生的事，或者程序崩溃时刻发生的情况。该软件包含4个主要工具用于帮助诊断问题，包括它在启动时的程序规范、在特定条件下停止、检查它在停止运行时发生的事情以及用于实验和纠正所见缺陷的程序编辑。GDB可以在许多编程语言中使用，包括Ada、C、C++、对象型C和Pascal。它还具有在大多数Linux和Windows平台上运行的优点。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 Cypress Perform的PSoC Creator 3.0 SP1——设计SoC 设计工程的发展方向是什么？全能型芯片。 当今世界到处都是带独立SoC(系统级芯片)的移动设备和SBC，这些SoC允许从CPU到GPU的所有东西集成在单片硅片(或其它材料)上。SoC设计不再局限于具有复杂制造中心的技术型公司，因为技术的发展使得制造商和基于家庭的工程师可以在他们的业余时间设计自己的PSoC。正如你能猜到的那样，在这个领域也有许多免费的软件开发工具，比如Cypress Perform公司的PSoC Creator3.0 SP1，它允许用户设计自己的可编程系统级芯片并进行制造(这部分费用比较高)。这个软件套件含有集成式设计平台所需的所有东西，包括以PSoC 3、PSoC 4和PSoC 5LP系统为中心的硬件/固件应用设计可以使用的PSoC Creator。它还包含PSoC Components，可以让用户拖放虚拟的模拟和数字可定制元件，并用完整的API库满足他们的需要。最近该软件平台推出了一种内置的C源代码编译器/编辑器，与调试工具一起可以清除创建过程中产生的任何有害故障。另外还集成了用于I2C、USB、UART和SPI接口的完整通信库。使用PSoC Creator可以做许多事情，随着更多的制造商、业余爱好者和工程师能够在自己家里舒适地生成自己的SoC，这也许就是未来电路设计的发展方向。随着时间的推移，3D打印机和外包制造变得越来越负担得起，人们因此能够非常方便地生产出他们自己的SoC。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

这里是根据受欢迎的需求整理出来的另外一批免费工具，工程师和DIYer可以在他们的各种项目中使用这些工具。鉴于经济现状，‘免费’就像黄金一样，这些工具至少值得你没有在上面花费的每一分钱。 我们请求工程师将工具自发添加到我们的原始清单中。在后面几页显示的结果中包括一种替代电子表格(Excel)的极具吸引力的新兴工具，名叫R Project，用于统计运算。工程师们表示，这种工具能够处理很大的数据量，具有更加灵活的图形化功能，因此值得深入学习。工程师们对FreePCB也给予了很高的评价，除了功能形式略有折衷外，它允许用户使用简单的图形界面进行PCB原理图的设计和编辑。 如果遗漏了您最喜爱的免费工具，欢迎补充哦。 用于统计运算的R Project——可替代Excel 首先是RR公司(是Robert Gentleman和Ross Ihaka创建的)的R Project，或简写为‘R’。这是一个可下载的软件环境，主要用于提供统计性的运算和图形。 这个软件提供统计和图形化的技术，包括线性/非线性建模、时间序数分析和经典的统计测试等许多功能。该软件兼容大多数操作系统，可以在基于各种UNIX平台、Windows和MacOS的PC机上运行。R也是一种开源软件，可以让用户随意修改以适合他们的需要，不用担心违法问题。 Sage可在各种数学应用中提供帮助 你被某些数学问题难住过吗？也许你需要用基于CAD模型的计算。不管是什么样的问题，Sage都能帮助到你。该软件使用近100种开源包创建，并统一在一种界面下以方便使用。这种平台可以用于大量数学应用，包括微积分、代数和基础数学。平台还集成有许多先进的‘Doc Brown’应用程序，比如群论、密码学和组合学等等。这种可下载的软件可以通过网络浏览器访问，并在本地连接到你的Sage安装程序，或通过Sage网络服务器访问。界面非常有趣，采用‘笔记本’的形式，允许用户创建自己定制的图形、数学表达式(适合弦论迷)，并且能够根据具体项目增加/删除输入。另外，你能像使用儿时的复古玩具那样创建难以置信的‘旋转图形’艺术品。 用于高级解释性语言数值计算的GNU Octave 另外一个流行的免费数学工具是GNU Octave，主要用于数值计算，比如化学工程和科学计算中需要的那些数值计算。这是一个软件平台，汇聚了大量的设计用于解决数字线性代数问题的工具，深入到非线性方程的‘根基’，并集成了普通函数。有趣的事情不止这些，因为Octave还集成了用于操作多项式和整合常微分与微分代数方程的工具。就像大多数著名的开源软件那样，Octave也可以被用户用包括C、C++和FORTRAN等许多种语言进行修改和再次发布。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 用于嵌入式设计应用的Microchip公司MPLAB开发平台 电路设计是一个很大的市场，其设计实现自从近年越来越流行的单板计算机推出以来已经造就了很大的制造商市场。在微控制器(MCU)市场中电路设计也很流行，它允许客户通过配置系统来适应他们的需要。当然，制造MCU的大多数公司都有自己的免费工具供客户使用，比如Microchip公司的MPLAB开发平台。这种平台包含了从编译器到模拟器和调试器的所有东西，涉及电路的几乎方方面面。一些更加流行的工具包括用于开发微控制器/数字信号控制器(DSC)代码的MPLAB X IDE，用于在线调试的MPLAB ICD 3，以及用于Mircochip Flash DSC和MCU器件的MPLAB REAL ICE模拟器。 Maxim Integrated公司的EE-SIM交互式工具 设计和仿真平台的价格通常非常昂贵，只要看看SolidWorks平台，你就能很快理解其中的原因了。从概念设计参数到计划的材料成本以及中间的任何对象都有相应的工具。那些不能负担这些软件套件费用的人完全可以采用Maxim Integrated公司的EE-SIM设计创建和仿真工具，这些工具的功能就如字面意义一样。该平台允许用户输入他们的设计要求，然后自动产生交互式原理图，再由用户调整个别元件以满足他们的规范要求。一旦他们选好了元件，他们就能开展设计仿真，最终产生容易理解的波形(包括波特图和电压图)。用户甚至还能保存他们的原理图，然后将包含制造商器件型号的这些原理图下载下来。对于一个免费的设计与仿真平台来说EE-SIM给人的印象是非常深刻的。该平台已经帮助我完成了许多繁重的工作。 TI的WEBENCH设计中心——综合性工具 另外一种设计与仿真套件来自TI公司，它集成了各种各样的工具，可以满足你能想象的所有要求。由于有无数的SBC和评估板，因此为它们提供相应的工具也是说得过去的。TI公司的WEBENCH设计中心所加载的软件可以覆盖设计和仿真的方方面面，它会让你的大脑兴奋不已。这些工具包含定制电源、滤波和传感设计所需的所有东西，并且有非常详细而且随时可以修改的原理图。WEBENCH Power Designer的图形用户界面可以清晰地显示从电源要求到想要的LED流明数的所有结果，而且有一个方便的按键让用户根据个人喜好在BOM成本、元件外形尺寸和设计效率之间作出调整。所有TI的设计和仿真工具都通过你选用的网络浏览器运行，项目设计可以在线保存或下载，无论你处于设计过程中的哪个阶段。WEBENCH帮助我在过去完成了一个LED项目，没有它的话这个项目不会这么快完成，也不会做得这么完美。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 iCircuit公司的电路设计器和仿真器可供四处奔走的人使用！ 随着过去几年来移动设备市场中适合四处奔走的工程师使用的应用数量不断增加，电路设计和仿真不再只局限于PC端。EveryCircuit、Circuit Simulator和Electrodroid就是其中一些可供下载的比较流行的免费移动应用。不过就适合几乎任何平台的实时设计和仿真工具而言，iCircuit很快就要拔得头筹。那么为何iCircuit有别于上述其它应用呢？很简单，它即使在设计过程中也一直在运行仿真，只要一加电就像在跟电路玩游戏。该应用据称有30个单元用于电路设计，包括电阻、MOSFET和数字门电路，并且集成了一个方便的万用表，可立即读取电路中任何地方的电流和电压。甚至还有一个内置的示波器用于跟踪多个信号，并观察这些信号值随时间的变化！使用iCircuit的唯一缺点是用户需要带多个CPU内核的新款移动设备，因为该应用很耗资源。这款免费应用可以用于苹果的iPhone和iPad以及基于安卓和Windows的移动设备。 FreePCB——在基于Windows的PC机上运行的免费PCB设计与编辑工具 为何提到免费设计软件就觉得电路应该很有趣？对PCB—以及用于设计和编辑的免费软件工具来说可爱之处在哪里？答案是以FreePCB的形式为例，允许用户使用简单的图形界面进行PCB原理图的设计和编辑。这种界面不会因2D图形本身获什么奖项，但它的‘美丽’之处在于其功能。用户能够设计出铜层数量达16层、最大尺寸达60X60英寸的PCB！好好想象一下，这可是一个5平方英尺的母板啊！该软件套件提供了PCB版图设计所需的所有工具，包括英制和米制功能、Ivex Design International、PCB Matrix和IPC库。FreePCB还提供了封装向导/封装编辑器用于封装设计和编辑、设计规则检查器，以及导入导出PADS-PCB网表的功能。该软件设计在Windows下工作，但可以通过MacPorts应用在使用Virtual Box或Wine的Mac和Linux系统上运行。 GDB：GNU项目调试器——诊断崩溃的软件 所有软件都会崩溃，这是不可避免的，它的发生只是时间问题。为了更好地理解哪里出错，软件工程师和代码编写人员通常会使用调试软件来掌握跨多个平台的冲突和其它错误。一个较好的免费调试器——不需要介绍就能用的——是GDB公司推出的方便易用的GNU调试器。GNU调试器可以帮助用户观察程序运行过程中发生的事，或者程序崩溃时刻发生的情况。该软件包含4个主要工具用于帮助诊断问题，包括它在启动时的程序规范、在特定条件下停止、检查它在停止运行时发生的事情以及用于实验和纠正所见缺陷的程序编辑。GDB可以在许多编程语言中使用，包括Ada、C、C++、对象型C和Pascal。它还具有在大多数Linux和Windows平台上运行的优点。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 Cypress Perform的PSoC Creator 3.0 SP1——设计SoC 设计工程的发展方向是什么？全能型芯片。 当今世界到处都是带独立SoC(系统级芯片)的移动设备和SBC，这些SoC允许从CPU到GPU的所有东西集成在单片硅片(或其它材料)上。SoC设计不再局限于具有复杂制造中心的技术型公司，因为技术的发展使得制造商和基于家庭的工程师可以在他们的业余时间设计自己的PSoC。正如你能猜到的那样，在这个领域也有许多免费的软件开发工具，比如Cypress Perform公司的PSoC Creator3.0 SP1，它允许用户设计自己的可编程系统级芯片并进行制造(这部分费用比较高)。这个软件套件含有集成式设计平台所需的所有东西，包括以PSoC 3、PSoC 4和PSoC 5LP系统为中心的硬件/固件应用设计可以使用的PSoC Creator。它还包含PSoC Components，可以让用户拖放虚拟的模拟和数字可定制元件，并用完整的API库满足他们的需要。最近该软件平台推出了一种内置的C源代码编译器/编辑器，与调试工具一起可以清除创建过程中产生的任何有害故障。另外还集成了用于I2C、USB、UART和SPI接口的完整通信库。使用PSoC Creator可以做许多事情，随着更多的制造商、业余爱好者和工程师能够在自己家里舒适地生成自己的SoC，这也许就是未来电路设计的发展方向。随着时间的推移，3D打印机和外包制造变得越来越负担得起，人们因此能够非常方便地生产出他们自己的SoC。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

Along with its new 32 PIC processor rollout, Microchip has released its MPLAB Harmony, an all-in-one free development framework that should bring coherence to the software development and support process. It integrates the licensing, resale and support of both Microchip and third-party middleware, drivers, libraries and real-time operating systems. Focused at this point on the company's PI32 MCUs, Rod Drake, director of Microchip's MCU32 Division, said MPLAB Harmony currently includes pre-verified third-party offerings from Express Logic, FreeRTOS, InterNiche, WITTENSTEIN High Integrity Systems, SEGGER and wolfSSL, with many more on the way. For PIC32 MCU users at least, he said, the result is that developers will be able to simplify their MCU code development process by using the framework to rduce common integration bugs which will accelerate time to market. Support and licensing for all the modules, including the third party RTOS', is available directly from Microchip. Drake said the move was to counter the growing complexity of embedded systems in which industry studies say software development accounts for 60% of the average design cycle. Complicating and extending the development process is that often developers are using a variety of software with untested compatibility and multiple sources of purchasing and support. He said this increases verification and debug time after the design is completed, which can cost 10-30 times more than defects found during the design phase. More than just providing a single integrated, abstracted and flexible source for Microchip-tested, debugged and interoperable code, said Drake, Harmony provides a modular architecture that enables the efficient integration of multiple drivers, middleware and libraries, while offering an RTOS-independent environment. On the hardware side, the Harmony framework has been designed to make it even easier to port code and migrate among all of Microchip's 32bit PIC32 microcontrollers. By using this single source for in-house and third-party code (both free and premium) that is supported by Microchip, he said designers can greatly increase their reaction times to their ever-changing end-market requirements. MPLAB Harmony is available today, and the basic framework is free. The first release provides initial support for the new PIC32MZ family, as well as the PIC32MX families. Full support for all PIC32 families is planned for the next version release, which is expected in March 2014. Once downloaded, there is a modular menu of free and premium software options that are also available today. The expanding list of initial offerings includes FreeRTOS from Real Time Engineers Ltd. and OPENRTOS from Wittenstein High Integrity Systems; a TCP/IP stack from InterNiche Technologies; and a CyaSSL Embedded SSL Library from wolfSSL, among many others. There is also a portal available where designers can easily download the framework and get started with their development.