Материал: Самосадный Автоматизированное проектирование устройств систем сбора-обработки Ч2 2015

Рис. 6.7. Схема проекта DGT2

Необходимо провести моделирование работы схемы с резистором RPUp 1кОм и длиной линии связи 3м, в качестве U3 используется инвертор 7404. Получите и проанализируйте графики сигналов в точках схемы, см. рис. 6.8.

Рис. 6.8. Результаты моделирования работы схемы во временной области

Обратите внимание (см. рис. 6.8) на формирование цифровых сигналов цепей In1, Out1, Out3. В цепи Out3 имеются неопределенные состояния, связанные с увеличенными фронтами входного сигнала, после прохождения длинных линий связи.

Задача 4

Сравните величину длительности фронтов сигналов с максимально допустимыми по

паспортным данным для данной серии микросхем при работе на длинные линии связи схемы проекта DGT2.

В случае проблем с завалом фронта на входе приемника, для решения проблемы вместо инвертора в качестве U3 поставьте триггер Шмитта 7414. Получите новые графики и объясните результаты. Проведите преобразование Фурье для всех графиков аналого-цифровых сигналов, объясните результаты.

Далее необходимо получить графики токов через резисторы RPUP1 и RUp. Объясните характер и величины токов.

Задача 5

Для схемы проекта DGT2 проведите варьирование величины резистора RPUP1 от 200 Ом до 1200 Ом. Для этого можно воспользоваться параметрическим анализом. Получите графики напряжений в точках схемы и величин токов через резистор RPUP1. Необходимо

142

учесть, что этот ток проходит через линию связи и компонент U2. Сравните полученные значения с максимально допустимыми токами для 7404 и 7405 согласно паспортным данным на микросхемы. Отечественными аналогами этих микросхем являются К155ЛН1 и К155ЛН2 соответственно. Необходимо подобрать оптимальную величину сопротивления RPUP1 для линии связи длинной 1-3 метра (по выбору пользователя) с точки зрения формы сигналов, задержки сигналов, бросков тока и напряжения.

Задача 6

Для схемы проекта DGT2 необходимо выяснить максимально возможную частоту повторения тактового сигнала, при которой возможно получения приемлемой формы выходного сигнала Out4 при использовании линии связи 1м, триггера Шмитта в качестве U3 и нагрузочного резистора RPUp 1кОм.

Краткие итоги.

Итогом изучения материалов учебного задания 2 и решения поставленных задач является приобретение практических навыков проведения анализа поведения цифровых и смешанных схем.

Подготовьте материалы по выполнению задания 2 для файла отчета.

Подведение итогов практических занятий по теме 4.

Подготовьте окончательный вариант файла отчета по выполненным заданиям. Сформулируйте вопросы (если они имеются). Представьте преподавателю результаты работы по теме в виде файла отчета, включая и список вопросов, если они имеются.

6.4 Рекомендации по выполнению задания

При выполнении задания 1 не рекомендуется использовать индикацию токов, текущих в схеме. Расчеты их не всегда дают корректные результаты и их интерпретация затруднена.

Для цифровых компонентов, кроме триггеров Шмитта, в реальных схемах не рекомендуется подавать синусоидальный входной сигнал (из-за ограничений по длительности фронтов). Моделирование, как таковое, не сталкивается с проблемами, характерными для реальных устройств и достаточно хорошо описывает поведение цифровых схем при подаче на них произвольных сигналов. Это является плюсом моделирования, но вызывает вопрос о целесообразности подачи таких сигналов. Для обычных расчетов рекомендуется использовать трапецеидальные или чисто цифровые источники сигналов.

Тем не менее, в отдельных случаях можно и нужно использовать именно синусоидальный сигнал. Эти сигналы можно применять при расчетах поведения схем в сложных условиях, например, после «длинных» линий связи, в этом случае желательно использование триггеров Шмитта на входе.

143

7.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Врезультате изучения курса «Основные методы проведения PSpice-расчетов электронных схем» по данному учебному пособию обучаемые получают знания и практические навыки детального и углубленного освоения компьютерного моделирования электронных схем

сиспользованием технологий Spice-расчетов. Областью приложения полученных знаний является разработка, верификация и отладка широкого спектра электронных устройств с ис-

пользованием автоматизированного компьютерного моделирования электронных схем на уровне требований профессиональных специалистов-схемотехников.

Впроцессе обучения приводились примеры схем, описывались методы и средства получения параметров и характеристик устройств, типичных для систем сбора-обработки данных. Подобные системы и их составные части находят применение в процессе реализации различных приборов и оборудования, систем автоматизации и управления, включая АСУ ТП, а также измерительных систем и систем связи. Полученных знаний может оказаться достаточно для разработки и проверки основных схемотехнических решений систем СОД, включая линий связи, блоки питания и другие вспомогательные блоки. В ряде случаев доступным оказывается также и изучение межблочных связей, вопросы ЭМС и целостности сигналов.

Основные результаты освоения курса

В результате освоения курса обучаемые получают сведения и приобретают навыки детального проведения расчетов схем с получением основных характеристик электронных устройств, включая шумовой, температурный и спектральный анализ работы. Изучаются возможности, методы и средства многовариантного и статистического анализа работы схем, вариации параметров и оптимизации схем. Детально изучаются возможности обработки результатов. Изучаются особенности моделирования цифровых и смешанных устройств.

Рекомендации по дальнейшему освоению технологий компьютерного моделирования

PSpice-моделирование является важным, но не единственным инструментальным средством для моделирования работы электронных схем и изучения их поведения. Наряду со Spice-расчетами специалисты в области САПР применяют и другие системы моделирования. Широко используется IBIS-моделирование в том числе и с целью дополнения получаемых результатов по отношению к Spice-расчетам. Для моделирования поведения цифровых устройств может применяться описание схем на языках VHDL и Verilog. Моделирование различных устройств может проводиться использованием специальных расширений стандартных HDL-описаний схем, например VHDL AMS.

144

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Архангельский А.Я. PSpice и Design Center. В 2-х ч. Часть 1. Схемотехническое мо-

делирование. Модели элементов. Макромоделирование. Учебное пособие. М.:

МИФИ, 1996.

2.Архангельский А.Я. PSpice и Design Center. В 2-х ч. Часть 2. Схемотехническое мо-

делирование. Модели цифровых и аналого-цифровых устройств. Идентификация параметров моделей. Графические редакторы. Учебное пособие. М.: МИФИ, 1996.

З. Архангельский А.Я., Савинова Т.А. Справочное пособие по пакетам программ

PSpice и Design Center. М.: МИФИ, 1996.

4.Хайнеман Р. PSPICE. Моделирование электронных схем: Пер. с нем. – М.: ДМК Пресс, 2002. – 336 с.: ил. (Серия «Проектирование»).

5.Разевиг В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2 - М.: СОЛОН-Р, 2001

6.Кузнецова С.А., Нестеренко А.В., Афанасьев А.О. OrCAD 10. Проектирование печатных плат / Под. ред. А.О.Афанасьева – М.: Горячая линия –Телеком, 2005.

7.Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печат-

ных плат Design Center (PSpice).- M.: СК Пресс, 1996

8.Разевиг В.Д. Применение программ P-CAD и PSpice для схемотехнического моделирования на ПЭВМ. Выпуски 1-4. -М.:"Радио и связь", 1992.

9.Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т.1.-3. Пер. с англ. – 4- е изд. перераб. и доп. – М.: Мир, 1993.

10.Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. — М.: Мир, 1983.

11.Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: в 2т.: пер.с нем.- Т.1. (Серия «Схемотехника»). — М.: Додэка-XXI, 2008

12.Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: в 2т.: пер.с нем.- Т.2. (Серия «Схемотехника»). — М.: Додэка-XXI, 2008.

13.Кеоун Дж. OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей (+DVD). – М.: ДМК Пресс;

СПб.:Питер, 2008. – 640с.: ил.

14.Интерактивный учебник по применению САПР OrCAD/ OrCAD Capture Tutorials [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.orcad.com/resources/orcadtutorials (дата обращения: 30.08.14).

15.Файлы технической документации САПР OrCAD (Cadence). OrCAD 16.6 Lite Demo Software (All Products) [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.orcad.com/resources/orcad-downloads (дата обращения: 30.08.14).

16.Елисеев В.Г., Коробов В.М., Милованов Н.Н. Автоматизация проектирования в программном комплексе Т-Flex. Учебное пособие. - М.: МИФИ, 2010. - 180с.

145