Записи с меткой «входной»
Цифровые компоненты
Цифровые компоненты
Цифровые компоненты (примитивы) задаются по формату
Uxxx <mun> [(<список параметров>*)] <+узел источника питания>
+ <-узел источника питания> <список узлов>*
+ <имя модели динамики> <имя модели вход/выход>
+ [MNTYMXDLY=<вы6op значения задержки>]
+ [IO_LEVEL=< уровень модели интерфейса>]
Параметр <тип> указывает тип логического устройства (их перечень приведен ниже, например AND, NOR); в круглых скобках указываются значения одного или более параметров через запятую (например, для схемы И указывается количество входов). После списка узлов подключения логического устройства следуют имена двух, моделей. Первая модель описывает динамические свойства устройства, вторая — характеристики входных и выходных сопротивлений.
Модели динамики имеют ключевые слова, приведенные.
Ключевые слова модели динамики
Имя модели динамики |
Тип компонента |
||
UADC |
Аналого-цифровой преобразователь |
||
UBTG |
Двунаправленный переключающий вентиль |
||
UDAC |
Цифроаналоговый преобразователь |
||
UDLY |
Цифровая линия задержки |
||
UEFF |
Триггер с динамическим управлением |
||
UGATE |
Стандартный вентиль |
||
UGFF |
Триггер с потенциальным управлением |
||
UIO |
Модель входа /выхода цифрового устройства |
||
UPLD |
Программируемые логические матрицы |
||
UROM |
Постоянное запоминающее устройство |
||
URAM |
Оперативное запоминающее устройство |
||
UTGATE |
Вентиль с тремя состояниями |
||
Модели вход/выход имеют ключевое слово UIO (п. 4.3.5).
Параметр MNTYMXDLY позволяет конкретному индивидуальному устройству назначить минимальное, типичное или максимальное значение времени задержки, указанное в спецификации модели его динамики:
0 — значение задержки, заданное параметром DIGMNTYMX директивы .OPTIONS (по умолчанию параметр равен 2);
1 — минимальное значение;
2 — типичное значение;
3 — максимальное значение;
4 — расчет наихудшего случая (минимум/максимум).
Параметр IO_LEVEL указывает тип цифроаналогового и аналого-цифрового интерфейса данного цифрового устройства:
0 — в соответствии со значением параметра DIGIOLVL директивы .OPTIONS (по умолчанию он равен 1);
1 — интерфейс AtoD1/DtoA1;
2 — интерфейс AtoD2/DtoA2;
3 — интерфейс AtoD3/DtoA3;
4 — интерфейс AtoD4/DtoA4.
Запаздывание сигнала в примитивах цифровых устройств определяется в двух моделях: динамики и вход/выход. далее…
Устройства питания
Устройства питания
В программе PSpice принято, что макромодель источника питания имеет имя DIGIFPWR и на нее автоматически делается ссылка при наличии в схеме макромоделей аналого-цифровых интерфейсов. Конкретное содержание макромодели
источника питания определяется пользователем, а ее текст помещается в библиотеку цифровых устройств. Приведем в качестве примера макромодель источника напряжения, принимающего по умолчанию значение 5 В:
.subckt DIGIFPWR AGND optional:
DPWR=$G_DPWR DGND=$G_DGND
+ params: VOLTAGE=5.0v REFERENCE=Ov
VDPWR DPWR DGND {VOLTAGE}
R1 DPWR AGND 1MEG
VDGND DGND AGND {REFERENCE}
R2 DGNDAGND 1MEG
.ends
Здесь узлам цифрового питания и цифровой «земли» присвоены глобальные имена $G_DPWR, $G_DGND (при желании их можно изменить здесь и одновременно в моделях всех цифровых устройств). Узел AGND — общий узел источника питания, который при включении его в общую схему соединяется с узлом аналоговой «земли» 0. Для создания макромодели источника другого напряжения необходимо в задании на моделирование (в файле *.CIR) включить предложение вызова макромодели источника питания, задав с помощью параметра VOLTAGE нужное значение напряжения питания, и указать после номера узла «земли» 0 имена (номера) узлов его выводов, например:
XMYPOWER О MY_PWR MY_GND DIGIFPWR params: VOLTAGE=9.0v
Здесь вызывается источник напряжения 9 В, выводы которого имеют имена MY_PWR и MY_GND (эти имена указываются в моделях примитивов цифровых устройств, подключаемых к этому источнику, см. ниже). Усложнив макромодель, можно создать источник нескольких напряжений.
Генераторы цифровых сигналов
Генераторы цифровых сигналов можно задать двумя способами.
1. Определение формы цифрового сигнала в задании на моделирование по формату (устройства STIM):
Uxxx STIM(< количество сигналов>,<формат>)
+ <+узел источника питания> <-узел источника питания>
+ <список узлов>* <имя модели вход/выход>
+ [IO_LEVEL-< номер макромодели интерфейса вход/выход>]
+ [ STIMULUS =<имя воздействия>] [TIMESTEP=< шаг по времени>]
+ <команды описания формы сигнала>*
Переменная <количество сигналов> определяет количество выходов генератора, равное количеству генерируемых разных цифровых сигналов.
Переменная <формат> — это спецификация формата переменной <данные>, в которой представлены логические уровни сигналов генератора. далее…
Модель вход/выход
Модель вход/выход
Модели вход/выход, ассоциируемые с каждым цифровым компонентом, имеют тип UIO и задаются по формату
.MODEL <имя модели вход/выход> UIO [ <параметры модели>]
Параметры модели вход/выход приведены.
Параметры модели вход/выход
Идентификатор параметра |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения |
||
INLD |
Входная емкость |
0 |
Ф |
||
OUTLD |
Выходная емкость |
0 |
Ф |
||
Идентификатор параметра |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения |
||
DRVH |
Выходное сопротивление высокого уровня |
50 |
Ом |
||
DRVL |
Выходное сопротивление низкого уровня |
50 |
Ом |
||
DRVZ |
Выходное сопротивление утечки цепи, моделируемой как цепь хранения заряда |
250*10 3 |
Ом |
||
INK |
Входное сопротивление утечки цепи, моделируемой как цепь хранения заряда |
30*10 3 |
Ом |
||
TSTOREMN |
Минимальное время сохранения заряда цепи, моделируемой как цепь хранения заряда |
10 -3 |
с |
||
AtoDl |
Имя макромодели интерфейса А/Ц первого уровня |
AtoDDefauit |
— |
||
DtoAl |
Имя макромодели интерфейса Ц/А первого уровня |
DtoADefault |
— |
||
AtoD2 |
Имя макромодели интерфейса А/Ц второго уровня |
AtoDDefauit |
— |
||
DtoA2 |
Имя макромодели интерфейса Ц/А второго уровня |
DtoADefault |
— |
||
AtoD3 |
Имя макромодели интерфейса А/Ц третьего уровня |
AtoDDefauit |
— |
||
DtoAS |
Имя макромодели интерфейса Ц/А третьего уровня |
DtoADefault |
— |
||
AtoD4 |
Имя макромодели интерфейса А/Ц четвертого уровня |
AtoDDefauit |
— |
||
DtoA4 |
Имя макромодели интерфейса Ц/А четвертого уровня |
DtoADefault |
— |
||
TSWLH1 |
Время переключения 0->1 для DtoAl |
0 |
с |
||
TSWLH2 |
Время переключения 0->1 для DtoA2 |
0 |
с |
||
TSWLH3 |
Время переключения 0->1 для DtoAS |
0 |
с |
||
TSWLH4 |
Время переключения 0->1 для DtoA4 |
0 |
с |
||
TSWHL1 |
Время переключения 1->0 для DtoAl |
0 |
с |
||
TSWHL2 |
Время переключения 1->0 для DtoA2 |
0 |
с |
||
TSWHL3 |
Время переключения 1->0 для DtoA3 |
0 |
с |
||
TSWHL4 |
Время переключения 1->0 для DtoA4 |
0 |
с |
||
TPWRT |
Пороговое значение длительности импульса |
Равно минимальной задержке |
с |
||
DIGPOWER |
Имя макромодели источника питания |
DIGIFPWR |
— |
||
Входная и выходная емкости INLD, OUTLD принимаются во внимание при расчете времен задержки. Выходные сопротивления цифровых устройств задаются параметрами DRVH, DRVL модели вход/выход UIO. Выходное сопротивление компонента, находящегося в состоянии «1», обозначается как DRVH, в состоянии «О» — DRVL. В программе PSpice выходные сопротивления компонентов принимают значения в диапазоне от DIGDRVF (Forcing strength) до DIGDRVZ (Z strength), который в логарифмическом масштабе разбивается на 64 уровня (максимальному сопротивлению DIGDRVZ присваивают код 0, а минимальному DIGDRVF — код 63). По умолчанию DIGDRVF = 2 Ом, DIGDRVZ = 20 кОм; их значения переназначаются по директиве .OPTIONS. В конфликтных ситуациях, когда к одному узлу подключаются вентили с разными выходными сопротивлениями, логический уровень узла устанавливается вентилем с минимальным выходным сопротивлением, код которого больше кодов остальных сопротивлений в заданное число раз. Это отношение кодов сопротивлений задается параметром DIGOVRDRV директивы .OPTIONS, который по умолчанию равен 3. Когда имеется несколько вентилей с близкими выходными сопротивлениями и разными логическими уровнями, узлу присваивается неопределенное состояние X.
Времена переключения выходных каскадов цифровых ИС задаются параметрами TSWLH/z, TSWHLn (трудности их определения по справочным данным заключаются в том, что обычно приводятся значения общего времени переключения всей ИС).
Макромодели интерфейсов составляются пользователями и включаются в библиотечный файл. Эти модели отражают характер входных/выходных сопротивлений цифровых компонентов с разной степенью подробности.
Модели, имеющиеся в стандартной библиотеке интерфейсов программы PSpice, приведены в табл. далее…
Цифроаналоговый интерфейс
Цифроаналоговый интерфейс
Цифроаналоговый интерфейс предназначен для преобразования логического уровня выходных сигналов цифровых компонентов («1», «О», «X», «R», «F» или «Z») в аналоговое напряжение, как показано, б. Эти устройства вклю-
чают на входе аналоговых компонентов. Аналоговое напряжение образуется с помощью источника опорного напряжения и делителя на резисторах, сопротивления которых изменяются программно в соответствии с логическим уровнем цифрового сигнала. Информация о логическом уровне сигнала может быть получена из двух источников:
- в процессе расчета временной диаграммы логических устройств с помощью программы PSpice;
- из файла, который создан предварительно вручную или образован в результате моделирования в предыдущем сеансе работы с программой.
В связи с этим цифроаналоговый интерфейс описывается двояко. При взаимодействии аналоговых и цифровых компонентов в процессе моделирования его описание имеет вид (digital input: digital-to-anaiog):
Nxxx <узел интерфейса> <-узел источника опорного напряжения> + <+узел источника опорного напряжения> <имя модели Ц/А> + DGTLNET-<uмя цифрового узла> <имя модели вход/выход> + [IS=<начальное состояние>]
При управлении из файла описание цифро-аналогового интерфейса имеет формат
Nxxx <узел интерфейса> <-узел источника опорного напряжения>
+ <+узел источника опорного напряжения> <имя модели Ц/А>
+ [SIGNA.ME=<имя цифрового сигнала>] [IS=< начальное состояние>]
Например
N1 ANALOG DIGITALJ3ND U_REFDIN_133 DGTLNET=13 IO_STD N271516 FROIVMTL ;
Данные передаются из файла, имя которого + указано в модели FROM_TTL
Модель цифроаналогового интерфейса описывается предложением
.MODEL <имя модели Ц/А> DINPUT [<параметры модели>]
Параметры модели цифроаналогового интерфейса приведены в табл. 4.26.
Параметры цифроаналого интерфейса
Идентификатор |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения |
||
CLO |
Емкость между выходным узлом и «землей» |
0 |
Ф |
||
CHI |
Емкость между выходным узлом и источником питания |
0 |
Ф |
||
SONAME |
Имя состояния логический «0» |
— |
— |
||
SOTSW |
Время переключения в состояние «0» |
— |
с |
||
SORLO |
Сопротивление между выходным узлом и «землей» в состоянии «0» |
— |
Ом |
||
SORHI |
Сопротивление между выходным узлом и источником питания в состоянии «0» |
— |
Ом |
||
S1NAME |
Имя состояния логическая «1» |
— |
— |
||
S1TSW |
Время переключения в состояние «1» |
— |
с |
||
S1RLO |
Сопротивление между выходным узлом и «землей» в состоянии «1» |
— |
Ом |
||
S1RHI |
Сопротивление между выходным узлом и источником питания в состоянии «1» |
— |
Ом |
||
. . . |
|||||
S19NAME |
Имя логического состояния «19» |
— |
— |
||
S19TSW |
Время переключения в состояние «19» |
— |
с |
||
S19RLO |
Сопротивление между выходным узлом и «землей» в состоянии «19» |
— |
Ом |
||
S19RHI |
Сопротивление между выходным узлом и источником питания в состоянии «19» |
— |
Ом |
||
FILE |
Имя файла с цифровыми сигналами (только при чтении из файла) |
— |
— |
||
FORMAT |
Код формата входного файла (только при чтении из файла) |
1 |
— |
||
TIMESTEP |
Интервал времени между соседними отсчетами цифрового сигнала в файле (только при чтении из файла) |
10- 9 |
с |
||
Опция
DGTNЕТ=<имя цифрового узла> <имя модели вход/выход>
указывает имя цифрового узла, к которому подсоединен интерфейс Ц/А, и имя модели входного/выходного сопротивления соответствующего цифрового компонента (см. ниже).
Начальное логическое состояние управляющего цифрового узла в момент времени t — 0 определяется режимом схемы по постоянному току. Изменение этого состояния при необходимости производится с помощью необязательной опции
IS=< начальное состояние>
Параметры модели FILE, FORMAT и TIMESTEP используются только при управлении из файла. При этом управление производится цифровым сигналом, имя которого указано в необязательной опции
SIGNAME=<имя цифрового сигнала>
В ее отсутствие управление осуществляется сигналом, имя которого образовано символами ххх, находящимися справа от префикса N имени цифро-аналогового интерфейса Nxxx. далее…
Работа с периферийными устройствами
Работа с периферийными устройствами
- Функции ввода/вывода
- Работа со строками
- Потоки и файлы
- Запись определений
- Системные функции
Если пользователь использует систему Mathematica для выполнения чисто математических расчетов, то он может ничего не знать о подавляющем большинстве описанных в этом уроке функций. Их основное назначение — незаметная поддержка работы с периферийными устройствами ввода/вывода. Однако все функции этого урока открыты для опытных пользователей, стремящихся использовать систему в составе программных комплексов. Здесь рассматривается только часть функций для работы с периферийными устройствами — даны те из них, которые используются достаточно часто. далее…
Задание начальных условий
Задание начальных условий.
Начальные значения узловых потенциалов по постоянному току задаются по директиве
.IC V(<HOMep узла>[,<номер узла>}) = Оначение ЭДС>*
Приведем пример
.IC V(5)=1.24V(IN)=0
К’указанным узлам подключаются источники постоянного напряжения с внутренним сопротивлением 0,0002 Ом, и рассчитывается режим по постоянному току. После завершения расчета эти источники отключаются — так задаются начальные значения узловых потенциалов перед расчетом переходных процессов.
Если в задании имеются и директива .NODESET, и директива .IC, то первая не будет выполняться при расчете режима по постоянному току перед началом анализа переходных процессов.
Задание начального приближения узловых потенциалов по постоянному току производится по директиве
.NODESET <V(<узел>[,<узел>])=<значение ЭДС>>*
Приведем пример
.NODESET V(9)=5.6 V(8,2)=4.95
Эта директива назначает начальное значение указанных потенциалов на нулевой итерации при расчете режима по постоянному току как в режиме DC, так и при расчете переходных процессов (в режиме DC Sweep она выполняется только на первом шаге варьирования источников напряжения). Если заданные значения узловых потенциалов близки к точному решению, то процесс итерационного расчета режима по постоянному току завершается за меньшее количество итераций. Эта директива полезна при расчете очень больших схем по частям и расчете схем с несколькими устойчивыми состояниями. далее…