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…