В модуле PSPICE предусмотрены специальные источники напряжения для формирования входных сигналов (импульсов) в цифровых схемах, которые хранятся в библиотеке SOURCE.
При анализе полученных результатов моделирования статических и динамических процессов в системе OrCAD16.3 применяются обозначения логических состояний и изображения их на временных диаграммах модулем PROBE, которые приведены в таблице 1.
Генератор тактовых импульсов с регулируемой частотой следования хранится в библиотеке SOURCE, имеет имя DigClock и графически изображается следующим символом:
Рис. 1. Графическое изображение
генератора тактовых импульсов
Таблица 1 – Обозначения логических состояний
и фрагментов временных диаграмм
| Обозначения логических состояний | Состояние | Изображение в PROBE |
| 0 | Логический нуль | 
|
| 1 | Логическая единица | 
|
| R | Нарастание фронта (Rise) | 
|
| F | Спад фронта | 
|
| X | Неопределенное состояние | 
|
| Z | Высокоимпедансное (высокоомное) состояние | 
|
Основными свойствами генератора являются:
OFFTIME – длительность паузы между тактовыми импульсами;
ONTIME – длительность тактового импульса;
DELAY – начальная задержка первого тактового импульса;
STARTVAL – значение высокого уровня тактового импульса, обычно задаётся равным единице;
OPPVAL – противоположный (относительно STARTVAL) уровень тактового импульса (равный нулю).
Свойства задаются после двойного щелчка левой кнопкой ‘мыши’ по символу компонента в окне ‘Property Editor’.
В качестве элементов связи между компонентами цифровой
схемы часто применяются порты. Символы портов находятся в библиотеке CAPTURE и размещаются в следующей последовательности:
– щелчком левой кнопки ‘мыши’ по символу 
с именем ‘Place port’ панели инструментов, открывается окно ‘Place Hierarchical Port’ (пер. Размещение иерархического порта);
– в этом окне прокруткой выбирается имя левого порта PORTRIGHT-L (пер. ‘Исправляемый левый порт’), а затем щелчком по кнопке OK символ порта с надписью PORTRIGHT-L размещается на рабочую поверхность с координатной сеткой;
– аналогично двум вышеприведенным пунктам на рабочей поверхности размещается символ правого порта с надписью PORTRIGHT-R .
Затем изменяются имена каждого порта в следующей последовательности:
– двойным щелчком левой кнопки по имени порта (например: ‘PORTRIGHT-R’) открывается окно ‘Display Properties’, в котором изменяется имя порта (например: на ‘HI’ – постоянный сигнал логической единицы);
– новое имя перетягивается в графическое изображения порта.
Одноразрядный программируемый генератор входных сигналов (в библиотеке SOURCE) имеет имя STIM1, графически изобра-жается следующим символом: .
Программирование генератора производится следующим образом:
– двойным щелчком левой кнопки ‘мыши’ по символу генератора открывается окно с именем ‘Property Editor’, в котором можно задать 16 команд: COMMAND1, COMMAND2,…, COMMAND16;
– каждая команда определяет момент времени и соответствующее ему логическое состояние. Например, в столбец COMMAND1 можно ввести 0 s 1, в столбец COMMAND2 – 2 us 0, в столбец COMMAND3 – 4 us 1. В этом случае на интервале времени
[0 s, 2 us] будет выдаваться сигнал логической 1, а на интервале
[2 us, 4 us] – сигнал логического 0. С момента времени 4 us будет выдаваться сигнал логической единицы.
Задание 1. Создайте папку с именем Lab_rab3, имеющую путь доступа C:\Ivanov\EMb-14-1\Lab_rab3, а в ней создайте папки Zadanie1, Zadanie2 и запустите редактор Capture.
Начертите схему, представленную на рисунке 2. Для этого:
– точно выберите компоненты из библиотеки 7400;
– выберите генераторы тактовых и одноразрядных сигналов из библиотеки SOURCE;
– расположите один левый и три правых порта связи, задав в их символах имя HI;
– сделайте необходимые соединения.
Проведите редактирование свойств генератора тактовых сигналов DSTM1, задав: OFFTIME = 2,5 us, ONTIME = 2,5 us, DELAY = 1 u, STARTVAL = 0, OPPVAL = 1.
Проведите программирование одноразрядного генератора DSTM2, задав следующие команды: COMMAND1 – 0 s 1; COMMAND2 – 2 us 0; COMMAND3 – 4 us 1; COMMAND4 – 7 us 0; COMMAND5 – 10 us 1; COMMAND6 – 13 us 0; COMMAND7 –
16,5 us 1; COMMAND8 – 19 us 0.
Создайте профиль моделирования Transient в поле Run to time: (Выполнять до времени:) введите верхнюю границу интервала времени анализа переходных процессов – 20us. Остальные поля оставьте без изменений. Щёлкните по кнопкам: <Применить>→<OK> закройте окно ‘Simulation Settings-transient’ и сохраните профиль.
Запустить процесс моделирования, щёлкнув по кнопке 
. После непродолжительных вычислений появится свернутое окно модуля Probe с именем ‘SCHEMATIC1-transient – PSpice A/D – [transient (active)]’. Последовательно щёлкая по: <Trace>→<Add Trace >, откройте окно ‘Add Traces’. Выберите и отобразите диаграммы: DSTM1:1, DSTM2:pin1, U1A:Y, U2A:Y, U3A:Y, которые для наглядности приведены на рисунке 3. Занесите их в отчет.
Рис. 2. Простейшая схема с логическими элементами
Рис. 3. Временные диаграммы работы схемы, приведенной на рисунке 2
Задание 2. Начертите схему, представленную на рисунке 4. Напряжение 5 В от источника V1 подайте на входы 2 логических элементов U4 A и U2 A через порт HI.
Проведите редактирование свойств генератора тактовых сигналов DSTM2, задав: OFFTIME = 2,5 uS, ONTIME = 2,5 uS, DELAY = 1 u, STARTVAL = 0, OPPVAL = 1.
Проведите программирование одноразрядного генератора DSTM1, задав следующие команды: COMMAND1 – 0s 1; COMMAND2 – 2 us 0; COMMAND3 – 4 us 1; COMMAND4 – 7 us Z; COMMAND5 – 10 us 1; COMMAND6 – 13 us 0; COMMAND7
16,5 us 1; COMMAND8 – 19 us 0.
Резистору R1 задайте значение 180 Om.
Создайте профиль моделирования ‘SCHEMATIC1-transient’с параметрами настройки: Run to time=20 us.
Запустите процесс моделирования, щёлкнув по кнопке , по окончанию, которого отобразите диаграммы: DSTM2:1, DSTM1:pin1, U2A:Y, U3A:Y, U7A:Y, R1:1, которые для наглядности приведены на рисунке 5.
Рис. 4. Цифровая схема с портами, генераторами тактовых
и одноразрядных сигналов
Рис. 5. Временные диаграммы работы схемы, приведенной на рисунке 4
Занесите их в отчет. Обратите внимание на выводы компонентов с состояниями ‘нарастания фронта’, ‘неопределенное состояние’ и ‘высокоимпедансное состояние’. Занесите в отчет интервалы времени, выводы и имена компонентов с этими состояниями. Обратите внимание на изменения напряжения V(R1:1) и сигнала на V7A:Y.
Измените значение сопротивления R1 на 200 Om, повторно проведите моделирование, отобразите те же временные диаграммы. Занесите их в отчет.
Выполнение работы
3.1. Включите ПК и запустите редактор OrCad Capture.
3.2. Выполните задания 1, 2.
Форма отчетности
Отчет должен содержать:
– цель работы и основные положения по пункту 1;
– схемы, представленные на рисунке 2 и рисунке 4 с результатами моделирования, определенными в заданиях.
4. Контрольные вопросы
1. Перечислите источники напряжения и их свойства в цифровых схемах.
2. Назовите логические состояния и приведите их изображения в Probe.
3. Что применяется в качестве элемента связи в цифровых схемах?
4. Поясните временные диаграммы, приведенные на рисунке 3.
5. Поясните временные диаграммы, приведенные на рисунке 5.
Литература
1. Хайнеман Р. Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE: Пер. с нем. М.: ДМК Пресс, 2008. 336с.: ил.
2. Новиков Ю. В. Введение в цифровую схемотехнику. Издательство: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. 344 с.: ил., табл. («Основы информационных технологий»).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Дата: 2019-05-28, просмотров: 199.
