Моделирование цифровых схем

Программа моделирования схем системы Protel 99 SE - это программа моделирования смешанных сигналов. Она может анализировать схемы, включающие как аналоговые, так и цифровые устройства. Процесс создания таких смешанных схем представляет собой всего лишь процесс размещения компонентов и соединения их проводниками. Каждый аналоговый элемент из библиотек, предназначенных для моделирования, ссьшается на SPICE модель, а каждый цифровой компонент - на SimCode модель. Как только создание схемы полностью завершено, можно запускать процесс ее моделирования. Существуют две библиотеки цифровых компонентов 74xx.lib и CM0S.lib, расположенных в базе данных \Program Files\Design Explorer 99 SE\Library\Sch\Sim.ddb.

Модели цифровых компонентов

Из-за сложности цифровых устройств в большинстве случаев нецелесообразно использовать при их моделировании стандартные, не управляемые событиями SPICE команды. По этой причине программа моделирования включает специальный описательный язык, позволяющий моделировать цифровые устройства с помощью расширенной, управляемой событиями версии программы XSPICE. Цифровые устройства, входящие в библиотеки моделирования, используют язык Digital SimCodeTM.

Digital SimCode является патентованным языком, поэтому устройства, созданные с его помощью, не совместимы с другими программами моделирования, а также не совместимы с цифровыми компонентами, созданными системой Protel для других программ моделирования.

Источники питания цифровых устройств и общий провод

Любое цифровое устройство имеет в своем условном графическом обозначении скрытые выводы питания (VCC для 74хх, VDD для КМОП устройств) и земли (GND), которые автоматически соединяются между собой во время создания списка соединений. Программа моделирования использует для имен таких цепей значения по умолчанию, поэтому в случае исключительно цифрового проектирования нет необходимости задавать источники для питания компонентов. Если схема, помимо цифровых, содержит какие-либо аналоговые компоненты, соединенные с питающей шиной VCC или VDD (например, нагрузочный резистор), тогда нужно включить в схему соответствующие источники питания (рис. 4.39).

Рис 4.39.- Организация питания цифровых компонентов для - проведения смешанного аналого-цифрового моделирования

Значения VCC и VDD, используемые в процессе моделирования, и имя опорной цепи (по умолчанию GND) задаются в диалоговом окне Analog Options, которое вызывается с помощью кнопки Advanced, расположенной в диалоговом окне Analyses Setup.

Создание нового SimCode устройства

SimCode представляет собой Си-подобный описательный язык, используемый для задания характеристик и поведения устройства, модель которого необходимо построить. Он содержит функции для определения таких параметров, как задержки распространения, нагрузочные характеристики, мощность и т. д. Поведение устройства определяется с помощью таблиц истинности, математических функций и условных выражений, например IF ... THEN. Обзор всех элементов языка приведен в подразделе Определение языка SimCode, а подробное описание каждого элемента в отдельности -в подразделе Синтаксис языка SimCode.

Следующий пример описывает процесс создания собственной SimCode модели.

Пример создания условного графического обозначения и SimCode модели устройства 74LS74

Ниже приведено пощаговое описание процесса создания и подготовки к моделированию микросхемы 74LS74, содержащей два D-триггера, защелкивающихся по положительному перепаду.

Шаг 1 - создание условного фафического обозначения

Первым щагом является создание в редакторе библиотек элементов схем УГО устройства (рис. 4.40). Микросхема 74LS74 представляет собой двухсекционный элемент. VCC (вывод 14) и GND (вывод 7) определяются как скрытые выводы.

Рис. 4.40. Создание УГО компонента

Подробное описание процесса создания символического обозначения приведено в разделе Библиотеки элементов принципиальных схем главы Разработка принципиальных схем.

Шаг 2 - определение данных для связи с моделью

Следующий шаг - заполнение библиотечных текстовых полей (Library Text Fields). Эти данные связывают символьное обозначение с SimCode моделью.

dl lnpe-SIMCODEW

, ШШЗ l*.l4oilel P«th)\74»i\<paittype>.nKl

1я<ГаМ4 пп»-1:12Д4.1.5.6.7.14Р:П2.11,10.1Э.Э.в1

IdtfilldS l-eHa-W да «71ХЗ !С1 «2 UVOk !сЗо !С1 о «2о S!4o Хбо SSol ХМ

TMtFaU? I

, I

Рис. 4.41. Заполнение библиотечных полей для связи с моделью