Программа схемотехнич моделир Micro-Cap 8 М.А.Амелина 2007-600RM (967609), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Вход автомата в подобную замкнутую область состояний и выход из нее требуют определенных сигналов переключения триггеров. Стрелками, входящими в область, обозначают сигналы установки (присваивающие перемен- 36 Программа елелготелаи чаевого моделирования М!егоСар-8 ной единичное значение), а стрелками, выходящими из области, — сигналы сброса (присваивающее ей нулевое значение). Для каждого триггера составляется два выражения в форме суммы произведений (ДНФ): одно для сигнала установки (РгеЬаг — 8), а другое для сигнала сброса (С!гВаг — Ге). Каждое произведение должно содержать входные переменные (сигналы, по которым совершается переход) и вторичные переменные, связанные с данным переходом, но не меняющие свои значения.
2и 2 Енсгогсг оеог г=гз020! Рис. 2.21. Граф переходов асинхронного автомата Мура В качестве вторичных переменных выступают двоичные разряды кода состояния в коде Грея. Включение в выражения вторичных переменных гарантирует выполнение переходов в правильной последовательности. 81 = 0302)6 "030Ф )21 =0302С '030Ф = 02С ' о2 01~ м2 0301! ~ о3 0201~6 ~~3 0201~ ~1 = 030201 ~ Р2 = 030201 ° '" - 030201 "030201 После этого строится схема на основе асинхронных Г18-триггеров, реализующая полученные логические выражения. Для моделирования с помощью программы М(сгоСар-8 в качестве асинхронных ВВ-триггеров используются дК- или 0-триггеры с асинхронными входами установки (РЯЕВАй) и сброса (С(.!«ВАй).
При этом входы синхронизации и информационные входы не задействуются. Схема для моделирования приведена на рис. 2.22. Она строится согласно правилам, изложенным в предыдущих пунктах. Цифровые микросхемы выбираются из раздела Сотропепг>Р!д(га! ЫЬгагу>... В рассматриваемом примере для реализации автомата использована серия ИМС ТТЛ?4(чй))ч'. Следует отметить, что при рисовании цифровых устройств и оптимизации изображения схемы удобно использовать инструменты «резиновая» линия Ь1, ортого- .2, Кралткий ознакомнглельный экскурс 37 нальный проводник 'Л и именованная шина Согпропеп1>Апа1од Рпт(- ГЬез Соппес1огз Тге (в примере не используется). ~ Оз ~ ОЗГ т !.Сесзпе Олттави1 тво и 'ттОЗОЗ '! т 2.5О О 5О 1 1'т таво Для выполнения моделирования необходимо нужным образом запрограммировать тестовые последовательности для однобитовых генераторов цифровых сигналов 01 (гг), 02 (2), 03 (Сз).
Однобитовые цифровые генераторы выбираются командой Сопзролеп~ 01д(га1 Рппз(1Ьеар311тгг1из Вепегагогз' >311т1. При размещении генератора на поле схемы (или при его выборе двойным кликом мыши) открывается окно задания его параметров, в нижней части которого можно на специальном языке задать последовательность логических состояний (рис. 2.23). До этой процедуры можно порекомендовать расчертить карандашом на листе клетчатой бумаге тестовые цифровые сигналы, клетка будет соответствовать длительности одного такта (в нашем примере — 1 мкс). После ввода запрограммированной последовательности ~ Пример автомата Мура.
Автомат, мамзмЮщий 1иай полной импум с из последовательности 1 если приладит сигнал У, и 2-Ю полиуЮ паузу, асин приладит сигнал 2. ~ Синтезирован иаи асинзронный автомат нв ЙБ-триггврат 1.сет п тлттеинг 1т гогзз о и тео й тто о ~ттзо1 2О О ! .оетзпе езатеинз тОнв О и 1 Ь 1 Ь Озп 1т тэзона 1 1т +звоне о ,'т тззоиз о тззона о с ьеоз — 1 св е Рис. 2.22.
Схема цифрового автомата в окнах схемного редактора М1сгоСар 1 ! ! ! ! ! 38 Программа схемотехн»»ческого моделирования В1гссоСар-В в окне задания параметров генератора и нажатия ОК текст последовательности появляется в текстовом окне Техг (см, рис, 2.22). Здесь окно схемного редактора разделено на два командой ИГ1пг1оигз>Яр!11 Нопиолга1. В нижнем окне показывается текстовая область схемного редактора. е»(» к» 'ь'рс; ("а~к~ г~~ жД»»е»Е(.н~,») '-' ° ":* ' в)с' »"„~»~«'./'ма).»»»»а) Мм(»» Рис.
2.23. Окно задания генератора цифрового сигнале Отметим, что для программирования цифровых сигналов в рассматриваемом примере использовано указание относительных времен (относительно момента последнего события — смены состояния). Для этого используется префикс в виде знака «+». Второй знак «+» ставится для обозначения переноса ВР!СЕ-текста на следующую строку. Для удобства моделирования в схеме применены текстовые обозначения цифровых узлов, выполненных в режиме 1: 'т', 2, О, Раизе2, Рц!зе1 и т. д.
Для выполнения анализа переходных процессов необходимо выбрать команду меню Ала1узгз Тгалзгеп1 и заполнить открывшееся окно Апа1уз(з Ыт11з (рис. 2.24). В отличие от обозначений аналоговых напряжений цифровые состояния обозначаются О(<узел>), сокращенно от О!и!!а! (цифровой). Можно выводить двоичный (В!п(03,02,01)), десятичный (ОЕС(03,02,01)), восьмеричный (ОСТ), шестнадцатеричный (НЕХ) код нескольких сигнальных линий.
В данном примере зто удобно сделать для вывода двоичного кода состояния автомата В!п(03,02,01). После заполнения необходимых полей осталось нажать кнопку !кО!»! и убедиться в правильной работе синтезированного цифрового автомата (рис. 2.25). Теперь, чтобы придать выполненной работе законченность, можно на графики нанести текстовые пояснения с помощью команды 1.
39 .2. Кратггкнгг ознакомительный экскурс .В .",Е;-..:ОЛВВцгцега1~2 * Звзицвтз Дмл"'. 1-. гз -;ест. ": Чт" взц)извевзр.,-'":г" ГЦ вЂ” НГ— Зй ВИИЗГ Г ВЯИЕГЕ Ви' Мй)ШГ Й ИИММГ)г 'ВВВВГЕ гт'"2 66ИМЙГГ ))йМПМЕГГ ИВФМИГ~' —— %66366) ящщщГ)г' )трв~м~и 10 )йги ~тГзегти1йв Тигз ~Тли те йа В 21 ЯЖТИйге )т мы тмтйги )йти )т т»1и гм й» Тм1иги )йги ГВЗ1 ~йаЗЗеав: Ни»ии»'Н З )Цегг, ТНИЦИ,Г Евциец ц РГигг УЦЕВИ *.
'*:,'ДЮВГТИЗЦС о евте,е цв еццвлцввв е .. Рис. 2.24. Окно задания параметров анализа переходных процессов в автомате ев ИСВ аа Ве 1»ц ЕЦ 21 Вег еииаз,аг.аа и 102 02.011 вазг 21021 игам зеы зев Тгц «Т ев» 1 в» ев» Рис. 2.25. Временные диаграммы работы автомата Мура Отметим, что отладку неправильно работающей цифровой схемы и поиск неисправностей в ней удобно проводить в режиме РгоЬе Тгапз!ела После запуска этого режима клик мышью на интересующем узле приводит к появлению (исчезновению) графика сигнала в этом узле в левой части экрана. Так можно достаточно быстро и просто диагностировать неисправность, так как Программа сеемосне сна нес«ого .« одел«раааа не ЗяссоГар-И работа в этом режиме по скорости и принципу действия напоминает тестиро- вание схемы с помощью логического анализатора. Основные правила моделирования электронных устройств с использованием программ схемотехнического анализа Характерной ошибкой при анализе электронных схем с использованием программ схемотехнического анализа (в частности, М1сгоСар) является «лобовой» подход к моделированию.
При этом принципиальная схема устройства (подчас достаточно сложного) механически переносится в редактор схем, затем лихорадочно ищутся модели компонентов или их аналоги (подобных вопросов полно в любом 1п(егпеьфоруме по электронике).
Но, к удивлению новичков, при попытке запустить анализ ничего похожего на ожидаемые режимы работы не получается. Или же появляется сообщение о какой-нибудь ошибке. Сразу же — разочарование. Ведь все компоненты и их номиналы скопированы с рабочей схемы (из книги, журнала и т. и.). А схема не работает. И все попытки определить причину такого поведения программы схемотехнического анализа обычно заканчиваются неудачей. После этого выносится вердикт — программа никуда не годна.
И начинается поиск новой версии или другой, более «продвинутой» программы. Хотя на самом деле причина неудач банальна — незнание принципов работы систем схемотехнического анализа, алгоритмов расчета и используемых моделей компонентов. И как следствие, непонимание ограничений, которые необходимо учитывать при моделировании электронных устройств. Современные версии программы М!сгоСар позволяют моделировать достаточно сложные схемы.
Это большой плюс для опытных пользователей, но ловушка для новичков. У них возникает желание сразу промоделировать электронное устройство именно в том виде, в каком оно изображено на принципиальной схеме. Но это обычно удается только для очень простых случаев.
А в остальных — необходимо сначала немного подумать и отсечь лишнее. Ведь каждый компонент усложняет расчетную модель, увеличивает вероятность ошибки и усложняет отладку схем. Да, именно отладку. Очень многие не придают значения тому, что проводят имитационное моделирование. И поведение расчетной модели имитирует поведение реальной схемы во всем. В том числе и в процессе настройки.
Странно, но почти ни у кого не вызывает удивления тот факт, что сколько- нибудь сложная аналоговая схема сразу после сборки как правило, не работает и требует настройки (проверки и подгонки режимов). А то, что такой же подгонки и проверки требует расчетная модель, почему-то вызывает удивление. Авторы книги используют программы семейства М1сгоСар достаточно давно (начиная с М!сгоСар-1!). Естественные ограничения и несовершенство младших версий позволили за эти годы наработать ряд приемов, которые давали возможность выполнять достаточно сложные расчеты даже при скудных возможностях программы (в свое время при проведении моделирования для кандидатской диссертации вполне хватило учебной — ограниченной — версии М!сгоСар-М) .
Эти приемы актуальны и при использовании современных версий. Они намного упрощают освоение программ схемотехнического анализа и .2, крпткна озникомительный экснурс 41 получения практических навыков работы с ними, а также позволяют сэкономить массу времени, которое начинающие пользователи тратят на борьбу с характерными ошибками.
Кроме того, употребление, помимо компьютера, еще и собственной головы позволяет лучше разобраться в принципах работы моделируемых электронных устройств. Общие правила моделирования достаточно просты. Необходимо четко осознать, что моделирование электронных устройств с использованием пакетов программ схемотехнического анализа включает в себя несколько этапов: ° определение задач моделирования; ° анализ моделируемой схемы, разложение ее на функциональные узлы и выбор упрощающих допущений; ° построение модели анализируемого устройства с учетом упрощающих допущений; ° проведение расчета по построенной модели и анализ полученных результатов; ° максимально возможное приближение модели к схеме анализируемого устройства, получение окончательных результатов и их анализ.
Рассмотрим эти этапы подробнее. Определение задачи моделирования Моделирование электронного устройства подразумевает, что это устройство предварительно разработано и проведен расчет его компонентов инженерными средствами. Поэтому в задачи моделирования могут входить; ° подтверждение правильности проведенных инженерных расчетов и проверка работоспособности устройства; ° исследование чувствительности к разбросу параметров компонентов; ° исследование нестационэрных и аварийных режимов работы; ° исследование температурной нестабильности устройства; ° подбор корректирующих цепей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
