Визуальное моделирование электронных схем в PSPICE

Проработав материал этого урока, вы научитесь использовать программу PSPICE в качестве статистического логического анализатора. Все вопросы рассматриваются на практических примерах. Вам будет предложено определить наименьшее сопротивление, сформировать одноразрядный входной сигнал и обеспечить его подачу на информационную шину.

Если о цифровом моделировании рассказывать так же подробно, как о работе с редактором SCHEMATICS или проведении анализов, на это потребовалась бы отдельная книга. Однако за предыдущие девять уроков вы приобрели столько опыта и уверенности в обращении с программой PSPICE, что вам будет вполне достаточно предлагаемой информации, чтобы самостоятельно продолжить освоение цифрового моделирования. По всем возникающим вопросам обращайтесь к полному оригинальному справочнику по программе PSPICE, который находится на компакт-диске, прилагаемом к этой книге.

10.1. PSPICE как статический логический анализатор

Шаг 1 Начертите в редакторе SCHEMATICS схему, изображенную на рис. 10.1. Необходимые компоненты вы найдете в библиотеке EVAL.slb. Редактор для установления метки (out) можно открыть, дважды щелкнув мышью по соответствующему участку проводки. Сохраните готовую схему в папке Projects под именем DIGI1.sch.

Рис. 10.1. Логическая схема с различными компонентами цифровой техники

Вы можете на выбор настроить источники постоянного напряжения U₁, U₂ и U₃ на ТТЛ-уровень низкого сигнала (L=0 В) или высокого сигнала (H=5 В). Тогда программа PSPICE проведет логический анализ этих напряжений.

Шаг 2 Установите все источники напряжения U₁, U₂ и U₃ на уровень высокого сигнала, то есть на 5 В. Откройте окно Analysis Setup и снимите установленные в нем флажки, чтобы деактивизировать все без исключения анализы. Затем с помощью кнопки желтого цвета запустите моделирование. Сейчас программа PSPICE производит такие расчеты, которые она выполняет в процессе любого моделирования, в том числе расчеты логических состояний. Однако PSPICE не показывает результаты их вычисления автоматически. Чтобы вызвать на экран индикаторы логических состояний, нужно специально их запросить.

Шаг 3 Щелкните по кнопке с изображением большой буквы V, с которой вы познакомились в ходе второго урока (с ее помощью вы вызывали индикаторы потенциалов в рабочих точках) — см. рецепт 2 в главе 2. Теперь программа PSPICE показывает вам логические состояния (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Цифровая схема с индикаторами логических состояний

Шаг 4 Попробуйте другие комбинации входных напряжений и путем моделирования установите соответствующие им логические состояния.

Программа PSPICE проделывает это просто замечательно, но и вы, проявив немного терпения, сделали бы не хуже. Логический анализ, проводимый компьютером, только тогда сможет произвести на вас должное впечатление, когда вы используете в своей схеме одновременно и цифровые, и аналоговые компоненты.

Допустим, нам нужно дополнить схему, изображенную на рис. 10.1, таким образом, чтобы при формировании сигнала высокого уровня (лог. 1) на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (X-OR) загоралась красная лампочка (5 В/200 Ом). Сопротивление 200 Ом для выхода ТТЛ-схемы — довольно внушительная нагрузка. Необходимо исследовать, сможет ли элемент X-OR подавать такое напряжение, которого будет достаточно, чтобы следующий за ним логический элемент ИЛИ D15A воспринял его как сигнал высокого уровня (лог. 1). В ТТЛ-технике для этого требуется напряжение как минимум 2 В.

Шаг 5 Дополните свою схему, установив в ней резистор сопротивлением 200 Ом на выходе логического элемента X-OR (рис. 10.3), и сохраните ее под именем DIGI2.sch. Затем проведите моделирование этой схемы, установив такую комбинацию входных напряжений, которая позволила бы ожидать сигнала высокого уровня (лог. 1) на выходе элемента X-OR. После щелчка по кнопке с изображением большой буквы V чертеж должен приобрести такой же вид, как на рис. 10.3.

Рис. 10.3. Цифровая схема с дополнительным резистором