第一次 CAD Tutorial 复习手册

CAD = 计算机辅助设计EDA = 电子设计自动化Cadence = 本课程用的 EDA 软件

0 · 先搞懂在干嘛(1 分钟)

这门课用 Cadence 在电脑里"画电路 + 跑仿真"。不用真的焊板子,软件直接算出电压电流波形,验证电路对不对。 第一次课目标就三步:连上服务器 → 画出一张原理图 → 点一下让它跑出结果。后面所有作业都是这三步的重复。
  • CAD / EDA:就是"用软件画图设计",区别只是领域。
  • 为什么连服务器:Cadence 装在学校的 Linux 服务器上,你本地电脑只是个"窗口"(X11 转发),计算和画图都在服务器跑。
  • 三个名词别混:Library 库 = 装很多电路的文件夹;Cell = 一个电路(如"反相器");Cellview = 这个电路的某一种"视图"(原理图 view 或版图 view)。一张原理图 = 一个 schematic 类型的 cellview。

1 · 连服务器(最容易卡的一步)

工具:MobaXterm(Windows)。macOS 用终端 + XQuartz,本课以 Windows 为主。

  1. 下载安装 MobaXterm Home Edition(mobatek.net 免费版)。
  2. 校外网先连 SSL VPN:浏览器开 info.tsinghua.edu.cn 找 VPN 帮助,连上清华校园网才能访问服务器。
  3. 打开 MobaXterm → 左上 Session → 选 SSH。
  4. 填写:
    • Remote host:101.6.64.74
    • Username:你的学号(不是校园网昵称)
    • Port:35167
    • 勾选 X11-Forwarding(默认已勾,别取消——这是把服务器画面传回你屏幕的关键)
  5. 点 OK → 输入密码(默认 !学号)。登录后立刻用 passwd 改密码。
⚠️ 易错:
  • 忘了勾 X11-Forwarding → 后面打开 Cadence 会黑屏/报错。
  • Password 输入时屏幕不显示任何字符,这是正常的,输完回车即可。
  • Port 不是默认 22,是 35167,漏填连不上。

连上之后,先记 3 个 Linux 命令

命令作用例子
mkdir 名新建文件夹mkdir lab1
cd 名进入文件夹cd ~/usrtmp
ls看当前目录有啥ls
建议每次:cd ~/usrtmp 再建自己的文件夹,避免把别人的文件弄乱。用完退出所有连接,给服务器减负。

2 · 启动 Cadence 并建库

  1. 在服务器终端(MobaXterm 里)输入:virtuoso &
    (课程资料里写的 ic617 & 是同义的旧叫法,用哪个都行;& 让它在后台跑,关掉终端窗口软件不会跟着关)
  2. 等几秒,弹出 Library Manager(库管理器)窗口 → 这是 Cadence 的"总控台"。
  3. 新建 Library:菜单 File → New → Library。
    ⚠️ 关键:建库时问要不要 attach techfile,选 "don't need a techfile"。咱们是模拟仿真,不需要工艺库,选错会卡住。
  4. 新建 Cell:在刚建的库上右键 → New → Cell View,类型选 schematic,起名(如 inv)。
  5. 确认后自动进入 Virtuoso Schematic Editor(画原理图的窗口)。
一句话逻辑:Library(文件夹)→ Cell(电路名)→ Cellview=schematic(这张原理图)。一层套一层,别在 Library 层直接画。

3 · 画原理图(核心操作)

进入 Virtuoso 后,记住这三个键就能画完 80% 的图:i 放元件、w 连线、q 改参数。

  1. 放元件:按 i(Instance)→ 弹出选择框 → Library 选 analogLib,Cell 填元件名(如 res、vdc、gnd)→ 点 Browse 确认 → 在画布单击放下。
  2. 改参数:选中元件按 q(Property)→ 改数值(如电阻 1k、电压 5)→ 确认。
  3. 连线:按 w(wire)→ 从一个引脚拖到另一个引脚,松手即连上(出现实心方块=连好)。
  4. 放地:一定要放 gnd 并连到电路的最低电位,否则仿真会报"没参考点"。
  5. 放激励源:给电路"加电"——至少放一个 vdc(直流电源)或 vsin/vpulse(信号源),否则没输入跑不出东西。
  6. 保存:Design → Save 或快捷键存盘,再去做仿真。
⚠️ 新手两大坑:
  • 连线没真正接上(只是视觉相交)——用 w 从引脚端点拉,端点变方块才算连上。
  • 忘了放 gnd 或没给激励源 → 仿真直接失败。先做"电源+地+一个电阻"的最小电路练手。

4 · 元件速查表(analogLib 库)

元件 Cell 名中文第一次课常用?说明
gnd地必放电路参考点,必须连上
vdc直流电压源必放恒定电压,如 5V 电源
idc直流电流源常用恒定电流
vsin正弦电压源常用交流/正弦信号
vpulse脉冲电压源常用方波/脉冲,看瞬态响应
vpwl分段线性源了解自定义波形(逐点连直线)
res电阻必放参数 r
cap电容常用参数 c
ind电感了解参数 l
switch开关了解受控开关
vccs压控电流源了解跨导 gm 可设,左两口接控制电压
diode / npn / pnp / nmos / pmos二极管/三极管/MOS后续晶体管在后面章节
找不着的元件:在 i 弹窗的 Cell 框直接打字(Cadence 能模糊匹配),或按元件英文猜(voltage→v,current→i,resistor→res)。

5 · 快捷键速查(原理图编辑)

键英文作用
iInstance放元件
wWire连线
Shift+WBus画总线
lLabel加标签(命名网络)
cCopy复制
pPin加引脚(做子电路用)
qProperty改属性/参数
DelDelete删除
Shift+DelIgnore删除连线但不破坏网络
Shift+N / LText文字相关操作
记住 i / w / q 三个就够画完第一张图;其余用到再查。ViVA 看波形时的快捷键见第 7 节。

6 · 跑仿真 ADE L(核心)

ADE = Analog Design Environment,仿真控制台。第一次作业主要是 DC(直流扫描)。

  1. 在 Virtuoso 原理图窗口:Tools → Analog Environment(或 ADE Explorer)→ 打开 ADE 窗口。
  2. 设变量:把原理图里想扫描的参数(如某个电阻值)做成变量,在 ADE 里 Variables → Copy from Cellview 复制过来,给个初始值。
  3. 选分析类型:菜单 Analyses → Choose → 勾 dc(直流)/ tran(瞬态)/ ac(交流)。第一次课用 dc:选要扫描的变量和范围(如 0→5V)。
  4. 设输出量:Outputs → To Be Plotted → Select On Schematic,在原理图上点你想看的电压节点 / 电流,会出现小探头标记。
  5. (可选)参数扫描、表达式、Plotting Mode 先不管,跑通再说。
  6. 开跑:Simulation → Netlist and Run(或点绿色运行箭头)→ 等它算完。
⚠️ 跑不起来通常三个原因:
  • 没放 gnd 或没给激励源(见第 3 节)。
  • 变量没给初始值 → ADE 报错 "variable not defined"。
  • 输出量没选 → 跑完没图。
第一次作业以 DC 仿真为主:比如扫一个电压源 0→5V,看某节点电压怎么变。把这条跑通,后面 tran/ac 只是换个分析类型。

7 · 看结果 ViVA(波形窗口)

仿真完自动弹 ViVA(波形查看器)。也可手动:Results → Direct Plot → Main Form → 选 DC 扫描的 电压(Net) 或 电流(Terminal)。

ViVA 常用快捷键

键作用
MMarkers 放标记点,读某点坐标
VVertical 竖参考线
HHorizontal 横参考线
A & B选两点测差值
常用设置:右键曲线改颜色/线型/粗细;菜单改背景色(默认黑底,可设白底方便放进作业);File → Save 可存数据或导出图片。截图交作业就用这个。

8 · 交作业

  • 提交到网络学堂对应窗口,单个 Word / PDF 文件。
  • 内容必须包含:① 原理图(截图) ② 仿真设置(ADE 窗口截图) ③ 仿真结果(ViVA 波形截图) ④ 你的分析(波形说明什么)。
  • 第一次作业以 DC 仿真 为主,别想太复杂。
  • 问题去"服务器问题区 / 仿真问题区"提问,别私戳。
偷懒技巧:把原理图、ADE、ViVA 三个窗口并排截图,按①→④顺序贴进 Word,每图配一句话,就是一份合格作业。

9 · 我卡在哪?(对号入座)

勾上你"没搞懂/没做出来"的环节,它就是下一步要专攻的点:

建议练习顺序:先只做"电源 vdc + 地 gnd + 一个电阻 res",DC 扫电压看电阻两端电压——跑通这一行,第一次课就过关了。