БАЛАШ_ПОЛ_работа с ACT_HDL (1274895), страница 5
Текст из файла (страница 5)
2
.2.3. Средства анализа временной диаграммы. В программе Micro-Cap имеются средства, позволяющие проводить измерения на временной диаграмме. Это кнопка Время в точке (Point Tag) ( ), при выборе которой на график можно нанести отметку времени t и логическое состояние этой точки. Кнопка Время по горизонтали (Horizontal Tag) ( ) включает режим измерения времени между выбранными точками на графиках. Удобен режим увеличения масштаба части графика, заключенного в рамку (Scale). Рамка создается курсором при нажатой левой кнопке мышки. Режим масштаб (Scale) включается кнопкой F7.
Эти средства позволяют провести детальный анализ всех особенностей работы счетчика [7, 8, 9].
2.2.4. Определение максимального быстродействия. Для определения максимального быстродействия необходимо провести ряд испытаний модели цифрового узла с постепенным уменьшением периода следования тактовых импульсов CLK. Для этого для каждого испытания необходимо редактировать программу генератора цифровых сигналов. В процессе моделирования программа Micro-Cap проверяет временные соотношения, которые
должны выполняться для каждой микросхемы. Они включают минимально допустимую длительность импульса, время предустановки и удержания и т.д.
Е
сли хотя бы одно из этих ограничений не выполняется, программа выдает окно "Цифровая ошибка" с краткой информацией о ее причине. Одновременно эта информация в режиме Анализ переходных процессов (Transient Analysis) выводится в текстовый файл Numeric output ( ) с результатами моделирования. Появление первого предупреждения об ошибке можно считать верхней границей быстродействия схемы.
2.3. Модели цифровых компонентов
Каждая модель микросхемы содержит подробную информацию о ее динамических параметрах. Математические модели в формате SPICE публикуют изготовители микросхем и поэтому они являются официальной информацией. Текст модели появляется в графическом окне, показанном на рисунке 2.3.
Приведем в качестве примера текст модели триггера SN74ALS74A, который является аналогом отечественного триггера КР1533ТМ2. Текст модели написан в формате программы схемотехнического моделирования SPICE, совместимой с программой Micro-Cap [7, 8, 9].
.SUBCKT 74ALS74A 1PREBAR 1CLRBAR 1CLK 1D 1Q 1QBAR
+ optional: DPWR=$G_DPWR DGND=$G_DGND
+ params: MNTYMXDLY=0 IO_LEVEL=0
U1 DFF(1) DPWR DGND
+ 1PREBAR 1CLRBAR 1CLK 1D 1Q 1QBAR
+ DLY_ALS74 IO_ALS00 MNTYMXDLY={MNTYMXDLY} IO_LEVEL={IO_LEVEL}
.model DLY_ALS74 ueff(tppcqlhMN=3ns tppcqlhMX=13ns tppcqhlMN=5ns
+ tppcqhlMX=15ns twpclMN=15ns tpclkqlhMN=5ns
+ tpclkqlhMX=16ns tpclkqhlMN=5ns tpclkqhlMX=18ns
+ twclkhMN=14.5ns twclklMN=14.5ns tsudclkMN=15ns
+ tsupcclkhMN=10ns)
.ENDS 74ALS74A
Н
е останавливаясь подробно на описании модели, рассмотрим только последний параграф .model DLY_ … , в котором приведена информация о динамических характеристиках триггера. Каждому динамическому параметру триггера присвоен идентификатор. Например, идентификатор TPPCQLHMN = 3 ns означает, что минимальное время задержки распространения от входов R и S приоритетного сброса и установки до выходов Q и Q равно 3 нс. Идентификатор TPPCDLHTY означает типичное время задержки (в модели отсутствует). Идентификатор TPPCDLHMX = 13 ns обозначает максимальное время задержки. Подробное описание идентификаторов моделей цифровых компонентов приведено в Таблицах 2.1, 2.2 и 2.3.
В моделях обычно указывается не полная информация о динамических параметрах микросхем. Однако эта информация, как правило, более полна и детальна по сравнению с опубликованными справочниками.
2.3.1 Модели триггеров. В программе Micro-Cap принята следующая классификация триггеров:
-
триггер JKFF – JK-триггер с низким логическим уровнем сигналов приоритетной установки и сброса и синхронизацией по заднему фронту синхроимпульса;
-
триггер DFF – D-триггер с низким логическим уровнем сигналов приоритетной установки и сброса и синхронизацией по переднему фронту синхроимпульса;
-
триггер SRFF –-синхронный двухтактный RS триггер с низким логическим уровнем сигналов приоритетной установки и сброса и синхронизацией по высокому логическому уровню синхроимпульса;
-
триггер LATCH –синхронный однотактный D-триггер (защелка) с низким логическим уровнем сигналов приоритетной установки и сброса и синхронизацией по высокому логическому уровню синхроимпульса.
Соответствие между графическими изображениями триггеров на схемах по ГОСТ и ANSI показано на рис. 2.9.
Триггер JKFF Триггер DFF
Триггер SRFF Триггер LATCH
Рис. 2.9. Условно-графическое изображение триггеров
Триггеры с динамическим управлением (JKFF и DFF) имеют следующее описание модели динамики.
.MODEL < имя модели > UEFF [( параметры )]
Триггеры с потенциальным управлением (SRFF и LATCH) имеют следующее описание модели динамики.
.MODEL < имя модели > UGFF [( параметры )]
Параметры моделей динамики и вход/выход можно редактировать в соответствующих окошках диалогового окна.
При моделировании предполагается, что начальное состояние триггеров остается неопределенным (Х) до подачи импульса приоритетной установки в "0" или в "1". Кроме того, начальное состояние можно установить в окне Глобальные установки (Global Setting) (параметр DIGINTTSTATE).
Необходимо обращать внимание на параметры моделей, которые задают минимальные длительности импульсов. Если эти параметры заданы (отличны от нуля), то проводится автоматический контроль длительности импульсов с выдачей предупреждений.
Таблица 2.1. Задержки в моделях триггеров с динамическим управлением
| Обозначение | Вид задержки |
TPPCQLHMN | Задержка импульса при переходе от"0" к "1" со входов S или R к выходам Y, минимальное значение |
| TPPCQLHTY | Задержка импульса при переходе от"0" к "1" со входов S или R к выходам Y, среднее значение |
| TPPCQLHMX | Задержка импульса при переходе от"0" к "1" со входов S или R к выходам Y, максимальное значение |
| TPPCQHLMN | Задержка импульса при переходе от"1" к "0" со входов S или R к выходам Y, минимальное значение |
| TPPCQHLTY | Задержка импульса при переходе от"1" к "0" с входов S или R к выходам Y, среднее значение |
| TPPCQHLMX | Задержка импульса при переходе от"1" к "0" со входов S или R к выходам Y, максимальное значение |
| TWPCLMN | Длительность импульса "0" на входах приоритетной установки R или S, минимальное значение |
Окончание табл. 2.1
| Обозначение | Вид задержки |
| TWPCLTY | Длительность импульса "0" на входах приоритетной установки R или S, среднее значение |
| TWPCLMX | Длительность импульса "0" на входах приоритетной установки R или S, максимальное значение |
| TPCLKQLHMN | Задержка импульса при переходе от "0" к "1" от фронта импульса С до выхода Y, минимальное значение |
| TPCLKQLHTY | Задержка импульса при переходе от "0" к "1" от фронта импульса С до выхода Y, среднее значение |
| TPCLKQLHMX | Задержка импульса при переходе от "0" к "1" от фронта импульса С до выхода Y, максимальное значение |
| TPCLKQHLMN | Задержка импульса при переходе от "1" к "0" от фронта импульса С до выхода Y, минимальное значение |
| TPCLKQHLTY | Задержка импульса при переходе от "1" к "0" от фронта импульса С до выхода Y, среднее значение |
| TPCLKQHLMX | Задержка импульса при переходе от "1" к "0" от фронта импульса С до выхода Y, максимальное значение |
| TWCLKLMN | Минимальная длительность импульса "0" на входе синхронизации С, минимальное значение |
| TWCLKLTY | Минимальная длительность импульса "0" на входе синхронизации С, среднее значение |
| TWCLKLMX | Минимальная длительность импульса "0" на входе синхронизации С, максимальное значение |
| TWCLKHMN | Минимальная длительность импульса "1" на входе синхронизации С, минимальное значение |
| TWCLKHTY | Минимальная длительность импульса "1" на входе синхронизации С, среднее значение |
| TWCLKHMX | Минимальная длительность импульса "1" на входе синхронизации С, максимальное значение |
TSUDCLKMN | Время предустановки импульсов на входах D, J, K относительно фронта импульса С, минимальное значение |
| TSUDCLKTY | Время предустановки импульсов на входах D, J, K относительно фронта импульса С, среднее значение |
| TSUDCLKMX | Время предустановки импульсов на входах D, J, K относительно фронта импульса С, максимальное значение |
| TSUPCCLKHMN | Длительность импульса "1" на входах R или S относительно фронта импульса С, минимальное значение |
| TSUPCCLKHTY | Длительность импульса "1" на входах R или S относительно фронта импульса С, среднее значение |
| TSUPCCLKHMX | Длительность импульса "1" на входах R или S относительно фронта импульса С, максимальное значение |
| THDCLKMN | Последействие импульса на входах D, J, K относительно фронта импульса С, минимальное значение |
| THDCLKTY | Последействие импульса на входах D, J, K относительно фронта импульса С, среднее значение |
| THDCLKMX | Последействие импульса на входах D, J, K относительно фронта импульса С, максимальное значение |
Таблица 2.2. Задержки в моделях триггеров с потенциальным управлением
| Обозначение | Вид задержки |
TPPCQLHMN | Задержка импульса при переходе от"0" к "1" со входов S или R к выходам Y, минимальное значение |
| TPPCQLHTY | Задержка импульса при переходе от"0" к "1" со входов S или R к выходам Y, среднее значение |
| TPPCQLHMX | Задержка импульса при переходе от"0" к "1" со входов S или R к выходам Y, максимальное значение |
| TPPCQHLMN | Задержка импульса при переходе от"1" к "0" со входов S или R к выходам Y, минимальное значение |
| TPPCQHLTY | Задержка импульса при переходе от"1" к "0" со входов S или R к выходам Y, среднее значение |
| TPPCQHLMX | Задержка импульса при переходе от"1" к "0" со входов S или R к выходам Y, максимальное значение |
| TWPCLMN | Минимальная длительность импульса "0" на входах R или S, минимальное значение |
| TWPCLTY | Минимальная длительность импульса "0" на входах R или S, среднее значение |
| TWPCLMX | Минимальная длительность импульса "0" на входах R или S, максимальное значение |
| TPGQLHMN | Задержка импульса при переходе от "0" к "1" от фронта импульса С до выхода Y, минимальное значение |
| TPGQLHTY | Задержка импульса при переходе от "0" к "1" от фронта импульса С до выхода Y, среднее значение |
| TPGQLHMX | Задержка импульса при переходе от "0" к "1" от фронта импульса С до выхода Y, максимальное значение |
| TPGQHLMN | Задержка импульса при переходе от "1" к "0" от фронта импульса С до выхода Y, минимальное значение |
TPGQHLTY | Задержка импульса при переходе от "1" к "0" от фронта импульса С до выхода Y, среднее значение |
| TPGQHLMX | Задержка импульса при переходе от "1" к "0" от фронта импульса С до выхода Y, максимальное значение |
| TPDQLHMN | Задержка импульса при переходе от"0" к "1" от входов S, R или D до выходов Y, минимальное значение |
| TPDQLHTY | Задержка импульса при переходе от"0" к "1" от входов S, R или D до выходов Y, среднее значение |
| TPDQLHMX | Задержка импульса при переходе от"0" к "1" от входов S, R или D до выходов Y, макс. значение |
| TPDQHLMN | Задержка импульса при переходе от"1" к "0" от входов S, R или D до выходов Y, минимальное значение |
| TPDQHLTY | Задержка импульса при переходе от"1" к "0" от входов S, R или D до выходов Y, среднее значение |
| TPDQHLMX | Задержка импульса при переходе от"1" к "0" от входов S, R или D до выходов Y, максимальное значение |
| TWGHMN | Минимальная длительность сигнала "1" на входе синхронизации С, минимальное значение |
| TWGHTY | Минимальная длительность сигнала "1" на входе синхронизации С, среднее значение |
Окончание табл. 2.2.
| Обозначение | Вид задержки |
| TWGHMX | Минимальная длительность сигнала "1" на входе синхронизации С, максимальное значение |
| TSUDGMN | Время предустановки импульса по входам S, R или D относительно фронта С, минимальное значение |
| TSUDGTY | Время предустановки импульса по входам S, R или D относительно фронта С, среднее значение |
| TSUDGMX | Время предустановки импульса по входам S, R или D относительно фронта С, максимальное значение |
| TSUPCGHMN | Длительность сигнала "1" на входах или при действии фронта импульса С, минимальное значение |
| TSUPCGHTY | Длительность сигнала "1" на входах или при действии фронта импульса С, среднее значение |
| TSUPCGHMX | Длительность сигнала "1" на входах или при действии фронта импульса С, максимальное значение |
| THDGMN | Время удержания импульса по входам S, R или D после фронта импульса С, минимальное значение. |
| THDGTY | Время удержания импульса по входам S, R или D после фронта импульса С, среднее значение. |
| THDGMX | Время удержания импульса по входам S, R или D после фронта импульса С, максимальное значение |
2.3.2. Модели логических элементов. Условно графическое обозначение логических элементов по ГОСТ и ANSI показано на рисунке 2.10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
