Инструменты, используемые при моделировании

Пакет OrCAD позволяет проводить временное моделирование комбинационных и последовательностных цифровых устройств, а также исследовать их работу при изменении температуры, питающих напряжений и рассчитывать надежность. Далее будет рассматриваться только временное моделирование цифровых схем.

Проверка работоспособности спроектированного цифрового устройства проводится путем моделирования его работы и анализа временных процессов, происходящих в нем. Временной анализ работы позволяет устранить "состояние гонок", неопределенности и этим повысить устойчивость работы проектируемого устройства в целом. Моделирование работы цифровых устройств в OrCAD производится с помощью программы PSpice, которая запускается автоматически при старте OrCAD.

Ниже приведен пример моделирования на примере схемы дешифратора 2X4. Для установки точек наблюдения сигнала используются пиктограммы Voltage/Level Marker и т.п., приведенные на панели моделирования и показанные на рисунке 19.

Рисунок 19 – Вид маркеров, позволяющих контролировать временные процессы

Физический смысл маркеров, используемых при моделировании очевиден – это вольтметры, амперметры и ваттметры, позволяющие контролировать соответствующие физические величины в различных точках схемы. Причем точки измерения напряжения и разности потенциалов устанавливаются на проводники, тока - на выводы элементов, а мощности - на сами элементы.

В библиотеках SOURCE и SOURCSTM имеются источники| сигналов (в OrCAD их принято называть стимулами), позволяющих моделировать работу цифровых и аналоговых устройств.

Библиотеки SOURCE и SOURCSTM включают: VDC - генератор постоянного напряжения; VST1M - генератор сигнал из stl-библиотеки; VS1N - генератор синусоидального напряжения; DigStiml - из stl-библиотеки; DigClock - генератор меандра; STIM1 - генератор импульсного сигнала.

Кроме этого имеются источники логических уровней: 0 - земля (необходим в аналоговых схемах); $D_HI - логическая «1»; $D_LO - логический «0». Устанавливаются логические уровни кнопками Place power или Place ground, расположенными на панели инструментов.

Сигналы (стимулы) кратных частот удобно создавать с помощью источников STIM1 или DigClock, имеющихся в библиотеке SOURCE.

Вид стимулов STIM1 (DSTM1), DigClock (DSTM2) и источников логических уровней «1» и «0» L0, L1 приведен на рисунке 20.

Рисунок 20 – Различные виды стумулов

Из приведенного рисунка видно, что параметры стимулов STIM1 и DigClock можно изменять. В частности, устанавливать логические уровни начала и конца импульсной последовательности, время единичного и нулевого уровней, время задержки между сигналами. Это особенно удобно использовать при моделировании, если временной протокол работы схемы известен и требуется только его уточнение при вариации параметров элементов схемы (анализа временных задержек).

Вид схемы DC2X4 с размещенными на ней стимулами и маркерами показан на рисунке 21.

Рисунок 21 – Схема дешифратора DC2X4