Записи с меткой «узлом»
Аналого-цифровой интерфейс
Аналого-цифровой интерфейс
Аналого-цифровые интерфейсы предназначены для преобразования аналогового напряжения в логический уровень. Они имитируют входные каскады цифровых ИС. Их схема замещения показана, а. Информация о логическом уровне сигнала на выходе интерфейса А/Ц может направляться двояко:
- в модуль логического моделирования программы PSpice;
- в файл (позднее он может быть просмотрен визуально или использован в качестве источника цифрового сигнала в следующем сеансе моделирования).
При взаимодействии аналоговых и цифровых компонентов в процессе моделирования описание интерфейса А/Ц (digital output: analog-to-digital) имеет формат
Оххх <+узел интерфейса> <-узел интерфейса> <имя модели А/Ц> + DGTNET =<ижя цифрового узла> <имя модели. вход/выход>
При записи логических уровней в файл описание интерфейса А/Ц имеет формат
Оххх <+узел интерфейса> <-узел интерфейса> <имя модели А/Ц> + [SIGNAME=<имя цифрового сигнала>]
Приведем примеры:
О12 ANALOG_NODE DIGITAL_GND DOUTJ33 DGTLNET=DIG_NODE IO_STD OVCO 17 0 TO_TTL SIGNAME=VCO_OUT; передача данных в файл
Модель аналого-цифрового интерфейса описывается предложением .MODEL <имя модели А/Ц> DOUTPUT [<параметры модели>] Параметры модели аналого-цифрового интерфейса приведены в табл. 4.25.
Параметры аналого-цифрового интерфейса
Идентификатор |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения |
||
RLOAD |
Сопротивление нагрузки |
1/GMIN |
Ом |
||
CLOAD |
Емкость нагрузки |
0 |
Ф |
||
CHGONLY |
Флаг преобразования: 0 — преобразование на каждом шаге по времени; 1 — преобразование при наличии изменения входного напряжения (только при записи в файл) |
||||
SONAME |
Имя логического состояния «0» |
— |
— |
||
SOVLO |
Нижний уровень напряжения логического «0» |
— |
В |
||
SOVHI |
Верхний уровень напряжения логического |
«0» |
— |
||
S1NAME |
Имя логического состояния «1» |
— |
— |
||
S1VLO |
Нижний уровень напряжения логической «1» |
— |
В |
||
S1VHI |
Верхний уровень напряжения логической «1» |
— |
в |
||
S19NAME |
Имя логического состояния «19» |
— |
— |
||
S19VLO |
Нижний уровень напряжения логического состояния «19» |
— |
в |
||
S19VHI |
Верхний уровень напряжения логического состояния «19» |
— |
в |
||
SXNAME |
Имя логического состояния, когда напряжение на узле интерфейса находится вне заданных границ |
? |
— |
||
FILE |
Имя файла цифрового сигнала (только при записи в файл) |
— |
— |
||
FORMAT |
Код формата входного файла цифровых сигналов (только при записи в файл) |
1 |
— |
||
TIMESTEP |
Интервал дискретизации по времени при записи в файл |
10- 9 |
с |
||
TIMESCALE |
Масштабный коэффициент при расчете интервала времени TIMESTEP (только при записи в файл) |
1 |
— |
||
Каждому i-му логическому состоянию соответствует определенный диапазон напряжений SiVL0…SiVH1. До тех пор пока входное напряжение интерфейса
А/Ц V ex не выходит за его границы, логическое состояние на выходе интерфейса А/Ц не изменяется. далее…
Описание цифровых компонентов
Описание цифровых компонентов
Основные понятия
Первоначально программа PSpice была предназначена для моделирования чисто аналоговых устройств. В настоящее время она обеспечивает моделирование смешанных аналого-цифровых цепей, которые, в частности, могут состоять только из цифровых устройств и не содержать аналоговых блоков. Обычно смешанные устройства моделируются в режиме .TRAN (расчет переходных процессов), однако другие режимы также доступны. В режиме .DC задержки сигналов в цифровых блоках игнорируются и рассчитываются логические уровни выходов цифровых компонентов в стационарном режиме. В режимах .AC, .NOISE, .TF и .SENS цифровые компоненты не участвуют в анализе малосигнальных частотных характеристик цепи, лишь для аналоговых частей аналого-цифровых и цифроана-логовых интерфейсов составляются линеаризированные схемы замещения их входных и выходных комплексных сопротивлений. Директивы программы PSpice описаны, здесь же обсудим специфику моделирования цифроаналоговых устройств.
Реальные цифровые ИС в программе PSpice представлены в виде примитивов U xxx, отражающих их функционирование на логическом уровне, и двух аналого-цифровых и цифроаналоговых интерфейсов А/Ц и Ц/А, отображающих их входные и выходные каскады. В задании на моделирование указываются только примитивы цифровых устройств Uxxx. Если при этом цифровые ИС соединяются непосредственно друг с другом, то блоки интерфейсов во внимание не принимаются. Если же ко входу или выходу ИС подключен аналоговый компонент, то необходимо включить соответствующий интерфейс. В принципе они могут быть вручную включены в описание задания на моделирование (в файл.*.СIR) как отдельные компоненты, однако программа PSpice Schematics делает это автоматически.
Итак, смешанные аналого-цифровые цепи состоят из компонентов трех типов:
- аналоговые компоненты;
- устройства сопряжения аналоговых и цифровых компонентов (устройства интерфейса);
- цифровые компоненты (примитивы).
Соответственно различают три типа узлов:
- аналоговые узлы, к которым подключены только аналоговые устройства;
- цифровые узлы, к которым подключены только цифровые устройства;
- узлы интерфейса, к которым подключена комбинация аналоговых и цифровых устройств
Программа PSpice Schematics автоматически расщепляет каждый узел интерфейса на два узла — чисто аналоговый и чисто цифровой — и включает между ними макромодель аналого-цифрового или цифроаналогового интерфейса. Кроме того, к моделям интерфейсов автоматически подключается источник питания цифровых схем. далее…
Макромодели
Макромодели
Отдельные фрагменты цепи или схемы замещения компонентов имеет смысл оформлять в виде макромоделей (подсхем). Описание макромодели начинается директивой .SUBCKT и заканчивается директивой .ENDS. Между ними помещаются описания компонентов, входящих в состав макромодели:
.SUBCKT <имя макромодели> <список узлов>
+ [OPTIONAL:<< узел интерфейса> = <значение по умолчанию>>*}
+ [PARAMS:<имя параметра>=<значение>*}
+ [ТЕХТ:<<имя текстовой переменной> — <текст>>*]
{описание компонентов}
.ENDS [имя макромодели]
Ключевое слово OPTIONAL используется для спецификации одного или более необязательных узлов макромодели — указываются имя узла и его значение по умолчанию. Если при вызове макромодели эти узлы не указываются, используются их значения по умолчанию, что удобно для задания источников питания цифровых устройств; после ключевого слова PARAMS приводится список параметров, значения которых передаются из основной цепи в макромодель. После ключевого слова TEXT — текстовая переменная, передаваемая из описания основной цепи в описание макромодели (используется только при моделировании цифровых устройств). Между директивами .SUBCKT и .ENDS можно помещать описания других макромоделей и другие директивы. Приведем пример:
* Макромодель ОУ К140УД11. далее…
Полупроводниковые приборы
Полупроводниковые приборы
Полупроводниковые приборы, математические модели которых встроены в программу PSpice, описываются большим количеством параметров, задаваемых с помощью директивы .MODEL. Перечень и смысл этих параметров подробно объясняются в [7]. Директиву .MODEL можно поместить в описание анализируемой схемы или в файл библиотеки, доступ к которому осуществляется с помощью директивы .LIB. Описание конкретного полупроводникового прибора содержит его имя, номера узлов подключения, имя модели и коэффициент кратности Area, с помощью которого имитируется параллельное включение нескольких одинаковых приборов.
Диод описывается предложением
Dxxx <узел анода> <узел катода> <имя модели> + [< коэффициент кратности Аrеа>]
Модель диода задается в виде
.MODEL <имя модели> D[(параметры модели)}
Пример 1. Включим между узлами 1 и 2 диод DB, параметры которого вводятся с помощью директивы .MODEL:
D1 12 D9B
.MODEL D9B D(IS=5UA RS=14 BV=2.81 IBV=5UA)
Пример 2. Включим между узлами 1 и 2 диод D104A, параметры которого записаны в библиотечном файле d.lib
D1 1 2D104A .LIB D.LIB
Биполярный транзистор описывается предложением
Qxxx <узел коллектора> <узел базы> <узел эмиттера>
+ [<узел подложки>] <имя модели> [<коэффициент кратности Агеа>]
Модели биполярных транзисторов задаются в виде
.MODEL <имя модели> NPN [(параметры модели)}
.MODEL <имя модели> PNP [(параметры модели)}
.MODEL <имя модели> LPNP[(napaMempbt модели)]
Статически индуцированный биполярный транзистор описывается предложением
Zxxx <узел коллектора> <узел затвора> <узел эмиттера> + <имя модели> [АRЕА=<значение>] [WB-<значение>] + [АGD=<значение>] [КР=<значение>] [ТАU=<значение>]
Назначение необязательных параметров AREA, WB, AGD, КР и TAU указано в [7] . Модели статически индуцированных биполярных транзисторов задаются в виде
.MODEL <имя модели> NIGBT [(параметры модели)]
Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом описывается предложением
Зххх<узел стока> <узел затвора> <узел истока> <имя модели> + [<коэффициент кратности Агеа>]
Модели полевых транзисторов задаются в виде
.MODEL <имя модели> NJF [(параметры модели)]
.MODEL <имя модели> PJF [(параметры модели)]
Арсенид-галлиевый полевой транзистор с управляющим р-я-переходом и каналом n-типа описывается предложением
Еххх <узел стока><узел затеораХузел истока> <имя модели> + [<коэффициент кратности Агеа>]
Модель арсенид-галлиевого полевого транзистора задается в виде .MODEL <имя модели> GASFET [(параметры модели)] МОП-транзистор описывается предложением
Mxxx <узел стокаХузел затеораХузел истока> <узел подложки> + <имя модели>
+ [L=<значение>] [W=<значение>] [АD=<значение>] [АS=<значение>]
+ [PD=<значение>] [PS=<значение>] [NRD=<значение>] [NRS=<значение>]
+ [NRG=<значение>] [NRB=<значение>] [М=<значение>]
Необязательные параметры приведены.
Параметры L и W могут быть заданы при описании модели МОП-транзистора по директиве .MODEL; кроме того, параметры L, W, AD и AS по умолчанию принимают значения, присваиваемые по директиве .OPTIONS.
Модели МОП-транзисторов задаются в виде
.MODEL <имя модели> NMOS[(параметры модели)]
.MODEL <имя модели> РMOS[(параметры модели)]
Необязательные параметры модели МОП-транзистора
Обозначение |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Размерность |
||
L |
Длина канала |
DEFL |
м |
||
W |
Ширина канала |
DEFW |
м |
||
AD |
Площадь диффузионной области стока |
DEFAD |
м |
||
AS |
Площадь диффузионной области истока |
DEFAS |
м |
||
PD |
Периметр диффузионной области стока |
0 |
м |
||
PS |
Периметр диффузионной области истока |
0 |
м |
||
NRD |
Удельное относительное сопротивление стока |
1 |
— |
||
NRS |
Удельное относительное сопротивление истока |
1 |
— |
||
Обозначение |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Размерность |
||
NRG |
Удельное относительное сопротивление затвора |
0 |
— |
||
NRB |
Удельное относительное сопротивление подложки |
0 |
— |
||
M |
Масштабный коэффициент |
1 |
— |