WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 11 |

Числовые пределы Frequency range: поле определяет диапазон частот. Формат – fmax, fmin. Например, чтобы определить диапазон от 10 Гц до 100 кГц, печатайте его в виде "100K, 10". Анализ начинается подстановкой частоты fmin и идет до тех пор, пока частота не изменится до fmax. Ввод одиночного значения производит одиночное вычисление для заданного значения частоты.

Number of points: в AC-анализе данные рассчитываются в следующих оцифрованных точках:

• для фиксированного линейного метода:

(fmax-fmin)/(Number of Points – 1) • для фиксированного логарифмического метода:

(fmax/fmin)^(1/(Number of points – 1)) Temperature: поле указывает температурные значения в градусах по Цельсию. Формат описания следующий: высшая точка, низшая точка, шаг изменения.

Maximum change: указывает допуск изменения графика, что полезно для создания плавных кривых.

Формат: Node1, Node2. Две точки разделяются запятой.

Waveform Options: поля находятся ниже Числовых пределов. Каждая опция свойств графика действует только на график в своей строке. Опции аналогичны временному анализу.

Options: опции AC находятся справа и опции контролируются либо выпадающим списком, либо кнопками. Опции Run и Frequency Step устанавливаются выпадающими списками и могут быть доступны двумя путями.

Доступные опции Run Options. Normal: запускает симуляцию без записи ее на диск.

Save: записывает симуляцию на диск в файл CIRCUITNAME.ASA.

Retrieve: загружает сохраненные ранее данные о симуляции из файла CIRCUITNAME.ASA.

Frequency Step. Auto: метод использует свои алгоритмы для построения наиболее четкого и полезного графика, автоматически подбирая частоту.

Fixed Linear: устанавливает изменение частоты в линейный режим.

Fixed Log: устанавливает изменение частоты в логарифмический режим.

Auto Scale Ranges: все границы по осям координат выбираются автоматически.

Расчет передаточных функций по постоянному току (DC-анализ) Анализ по постоянному току предполагает расчет токов и напряжений во всех узлах схемы и дает возможность построить ее статическую характеристику. В ходе этого анализа формируется и решается система нелинейных алгебраических уравнений итерационным методом Ньютона-Рафсона и открывает окно управления (рис. 1.15).

Меню "кнопки" режима DC аналогично режиму временного анализа.

Числовые пределы Input 2 range: поле указывает начальное значение, конечное значение, и размер шага второго входа.

Формат: конечное значение, начальное значение, шаг.

Input 2: поле указывает название второго входа. Если второй вход не используется, следует ввести слово "NONE".

Input 1 range: поле указывает начальное значение, конечное значение и величину шага первого входа. Формат: конечное значение, начальное значение, максимальный шаг.

Input 1: название первого входа.

Number of Points: поле указывает количество расчетных точек. По умолчанию 51, минимальное значение 5. Например, если вычислено 100 значений, а запрошены были 200 значений, то их значения вычисляются благодаря линейной интерполяции.

Рис. 1.15 Диалоговое окно DC-анализа Temperature: поле указывает температурные значения.

Maximum change: указывает допуск изменения графика, что полезно для создания плавных кривых.

Формат: Node1[, Node2]. Две точки разделяются запятой.

Waveform Options: поля находятся ниже Числовых пределов. Каждая опция свойств графика действует только на график в своей строке. Опции аналогичны временному анализу.

Options: опции DC находятся справа и контролируются либо выпадающим списком, либо кнопками.

Auto Scale Ranges: все границы по осям координат выбираются автоматически.

Редактор переменных состояния используется для обзора или редактирование значений начальных условий для решения системы уравнений. Редактор показывает список напряжений, токов, цифровых уровней узлов. Прокрутка может быть использована для обзора тех значений, которые не видны.

Все значения могут быть изменены.

Кнопки меню предназначены для следующих действий:

Close: закрывает редактор.

Clear: немедленно устанавливает все аналоговые значения в ноль, а дискретные в состояние "X".

Read: немедленно читает данные из файла CIRCUITNAME.TOP. Его можно создать с помощью команды Write.

Write: записывает все измененные значения в специальный файл на диске для последующего считывания либо редактором, либо при проведении анализов CIRCUITNAME.TOP.

Print: копирует значения в файл и окно называемое CIRCUITNAME.SVV. Чтобы послать значения на принтер, нужно либо в файле, либо в окне с данными выполнить команду print.

Help: вызывает подсказку по редактору переменных состояния. Очень важно запомнить, что редактор делает немедленные изменения, не дожидаясь конца анализа, в то время как команды Zero и Read в меню анализов действуют после начала следующего анализа.

Числовой вывод может быть осуществлен через выражения для осей X и Y каждого графика нажатием на кнопку Numeric Output в строке нужного параметра. Цифровые выводы могут быть нескольких типов.

Вывод сохраняется в следующие файлы в зависимости от типа произведенного анализа:

ТИП АНАЛИЗА ИМЯ ФАЙЛА временной CIRCUITNAME.TNO CIRCUITNAME.ANO AC DC CIRCUITNAME.DNO Результаты цифрового вывода печатаются в окне Numeric Output. Это окно доступно после прохождения анализа.

Пример проектирования логической схемы мультиплексора приведен на рис. 1.16. На схеме показаны три разновидности логических устройств, описываемых тремя типами моделей:



• элементы И, ИЛИ, НЕ, включающие простейшую модель, состоящую из пространственной и временной составляющих;

• генераторы двоичных последовательностей U1, U6 и др., описываемые пространственной составляющей и программной конструкцией с директивой.DEFINE;

• дешифратор 74145, описываемый подсхемой – процедурой.SUBCKT.

Рис. 1.16 Полностью введенная схема мультиплексора Перечень моделей компонент мультиплексора приведен ниже:

.DEFINE IN – динамическая модель генератора двоичных сигналов ABCD +0NS +LABEL=START +100NS INCR BY +200NS GOTO START -1 TIMES.MODEL D0_GATE UGATE () – идеальная (безынерционная) модель логических элементов И, ИЛИ, НЕ.DEFINE a – статическая модель источника рабочего входа А+0NS.DEFINE b – статическая модель источника рабочего входа В+0NS.DEFINE c – статическая модель источника рабочего входа С+0NS.DEFINE d – статическая модель источника рабочего входа D+0NS Исследование дискретных схем производится в режиме временного анализа, который позволяет оценить работоспособность в соответствии с таблицей истинности или логическим уравнением. В частности, для схемы мультиплексора на рис. 1.17 показана временная диаграмма.

Как видно из диаграммы, параллельный рабочий код на входе мультиплексора 0101 (d(19), d(20), d(21), d(25)) преобразуется в последовательный на его выходе d(Q).

Рис. 1.17 Временная диаграмма функционирования мультиплексора Рис. 1.18 Возникновение состязаний (гонок) в схеме мультиплексора Если элементы схемы одинаковы, то все пути прохождения сигналов на выход имеют одинаковую задержку и, как видно из диаграммы, состязания сигналов отсутствуют, а соответственно, и помехи.

Однако, при различной задержке сигналов на разных путях, в схеме могут иметь место состязания сигналов, что приведет, как показано на рис. 1.18, к возникновению "лишнего нуля" – помехи на выходе d(Q) типа 10101, при входном параллельном коде 1011.

В окне временного анализа могут также использоваться нижеприведенные операторы обработки дискретных сигналов:

HEX(A,B,C,D) – шестнадцатеричное представление переменных A, B, C, D BIN(A,B,C,D) – бинарное представление A, B, C, D DEC(A,B,C,D) – десятичное представление A, B, C, D OCT(A,B,C,D) – восьмеричное представление A, B, C, D AND – оператор И NAND – оператор И-НЕ NOR – оператор ИЛИ-НЕ NOT – инверсия НЕ OR – оператор ИЛИ XOR – оператор ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

2 АБСТРАКТНЫЙ СИНТЕЗ КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ 2.1 ЭТАПЫ СИНТЕЗА КОМБИНАЦИОННЫХ СХЕМ Абстрактным синтезом называют последовательность этапов, в результате которой получают функциональную схему комбинационного логического устройства на основе полученных в результате синтеза формальных представлений (таблицы истинности и логических уравнений).

Функциональными схемами называются схемы, в которых показаны связи между логическими элементами, а сами логические элементы представлены в виде условных обозначений.

Совершенной нормальной дизъюнктивной формой (СНДФ) называют запись логического уравнения в виде дизъюнкции (логической суммы) минтермов. Минтерм – это коньюнкция входных переменных, соответствующая конституенте единицы в таблице истинности.

Совершенной нормальной конъюктивной формой (СНКФ) называют запись логического уравнения в виде конъюнкции (логического произведения) макстермов. Макстерм – это дизьюнкция инверсий входных переменных, соответствующая конституенте нуля в таблице истинности.

В минтерм и макстерм должны входить все переменные как в прямом, так и в инверсном виде.

Под минимизацией логического уравнения понимается его упрощение с применением тождеств булевой алгебры или формальных методов минимизации типа карт Карно. Минтермы логического уравнения подвер гаются "склеиванию". "Склеивать" можно минтермы, отличающиеся только одной переменной, входящей в "склеиваемые" минтермы в прямой и инверсной форме. Идеальным упрощением считается такое, когда каждая переменная входит в логическое уравнение только один раз.

Функциональную схему логического устройства получают в результате абстрактного синтеза, который состоит из следующих этапов:

• словесная формулировка функций логического устройства;

• составление таблицы истинности по словесной формулировке;

• запись логического уравнения устройства в виде СНДФ или СНКФ;

• минимизация логического уравнения;

• выбор одного из логических базисов;

• преобразование логического уравнения с использованием правил де Моргана;

• построение функциональной схемы логического устройства.

2.1 Таблица истинности Проектирование логических схем представим на конкретном примере.

A B C Y 1) Синтезировать логическое устройство на три входные переменные 0 0 0 0 0 1 генерирующее сигнал "1" на выходе, если две рядом стоящие переменные из 0 1 0 трех принимают значение "1".

0 1 1 2) Построить таблицу истинности (табл. 2.1).

1 0 0 3) Получить логическое уравнение в виде СНДФ, представляющее собой 1 0 1 1 1 0 дизъюнкцию конъюнкций тех входных наборов, для которых Y = 1.

1 1 1 Y = A B C A B C A B C.

4) Минимизировать логическое уравнение путем применения тождеств булевой алгебры:

= A B C A B = Y = A B C A B (C C ) A B C A B = = = = B A B C.

B (A C A) B (A C ) Очевидно, что заключительное уравнение значительно проще первоначального.

5) Принять для реализации схемы логического устройства в базисе И-НЕ.

6) Преобразовать минимизированное логическое уравнение по правилу де Моргана, а именно:

Y = Y = (B A B C ) =(B A) B C )).





7) С помощью выбранного базиса И-НЕ построить функциональную схему (рис. 2.1). При построении функциональных схем принят следующий порядок действий: сначала инвертируют (НЕ) те переменные, которые входят в логическое уравнение с инверсией, затем логически перемножают (И) переменные, входящие в конъюнкции переменных, последним этапом логически суммируют (ИЛИ) все конъюнкции, входящие в дизъюнктивную форму.

Для минимизации логических уравнений можно использовать и другой способ называемый методом карты (диаграммы) Карно. На рис. 2.2 представлена карта Карно для трех переменных.

Каждая клетка диаграммы соответствует значению функции в строке таблицы истинности. Координаты клеток – значения переменных или их конъюнкции, соответствующие значениям переменных в таблице истинноРис. 2.1 Функциональная сти. Порядок расположения координат клеток в карте Карно подчиняется посхема, полученная методом следовательности в коде Грея.

абстрактного синтеза Клетки, находящиеся на границах одной строки или одного столбца, считаются соседними. Для получения минимальных сумм произведений объединим в группы соседние клетки с единичными значения. По правилу: число единичных соседних клеток должно быть максимальным, а количество групп минимальным. Размерность каждой группы должно удовлетворять условию 2n 2m, где 2n – количество клеток по горизонтали (n = 0, 1, 2,…) а 2m – количество клеток по вертикали (m = 0, 1, 2,…). Каждая группа представляет собой минимальное произведение переменных в прямом или инверсном виде. Если в пределах одной группы пеРис. 2.2 Карта ременные меняют свое значение, то эти переменные не входят в произведение. Все полученные произведения объединяются операцией дизъюнкции. Для групп, изображенных на рис. 2.2, получим Y= B A B C.

Карту Карно для трех переменных можно рассматривать как развертку цилиндра. Поэтому, клетки, расположенные по границам таблицы можно и нужно считать соседними.

2.2 СИНТЕЗ ПРОСТЕЙШИХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ К простейшим логическим схемам относят такие, которые реализуют элементарные булевы функции. Их условные обозначения, используемые в MC, показаны на рис. 1.2.

Полным базисом называют базис И, ИЛИ, НЕ, а дуальными базисами логических схем называют базисы И-НЕ, ИЛИ-НЕ. Если базис И-НЕ считать основным, то базис ИЛИ-НЕ будет дуальным и наоборот.

Таким образом, каждый логический элемент может быть представлен в трех вариантах: полном, основном и дуальном. Все варианты абсолютно равноправны, переход к дуальному базису осуществляется с помощью правил де Моргана.

В схемах константу нуля можно реализовать заземлением цепи, а единицы – подачей на рабочий вход напряжения питания. В реальных логических схемах могут использоваться также генераторы логического нуля или логической единицы, образованные из вентилей, входы которых заземлены или на них подан уровень напряжения питания.

Повторитель – это элемент, не нуждающийся в реализации за исключением случая, когда нагрузочной способности одного элемента не хватает для обслуживания всех потребителей сигнала. Этот элемент можно реализовать следующими способами:

• методом двойной инверсии F = X ;

• логическим произведением аргумента с самим собой F = X X = = X;

• логической суммой аргумента с самим собой F = X X = X;

Инвертор может быть реализован:

• инверсией переменной F = X ;

• инверсией логического произведения аргумента с самим собой F = X X = X ;

• инверсией логической суммы аргумента с самим собой F = X X = = X.

Реализация повторителя и инвертора показана на рис. 2.3.

Рис. 2.3 Функциональные схемы и диаграммы повторителей и инверторов Синтез схемы И (вентиля) (табл. 2.2) 2.2 Таблица истинности логической функции И для двух переменных Х2 X1 Y Логические уравнения:

Y= – базис И, ИЛИ, НЕ X1 X 0 0 Y= X1 X 2- базис И-НЕ 1 0 0 Y= = – базис ИЛИ-НЕ X1 X 2 X1 X 0 1 1 1 Функциональные схемы вентилей на дуальных базисах показаны на рис. 2.4.

Рис. 2.4 Функциональные схемы и диаграммы вентилей И Синтез элемента штрих Шеффера (И-НЕ) (табл. 2.3, рис. 2.5) 2.3 Таблица истинности логической функции И-НЕ Х2 X1 Y Логические уравнения:

0 0 Y= – базис И, НЕ X1 X 1 0 Y= – базис И-НЕ X1 X 0 1 1 Y= = – базис ИЛИ-НЕ X1 X 2 X1 X 1 1 Рис. 2.5 Функциональные схемы и диаграммы И-НЕ Синтез схемы ИЛИ (табл. 2.4, рис. 2.6) 2.4 Таблица истинности логической функции ИЛИ Х2 X1 Y Логические уравнения:

Y= – базис ИЛИ;

X1 X 0 0 Y= = - базис И-НЕ;

X1 X 2 X1 X 1 0 1 Y= – базис ИЛИ-НЕ.

X1 X 0 1 1 1 Рис. 2.6 Функциональные схемы и диаграммы ИЛИ Синтез стрелки Пирса (ИЛИ-НЕ) (табл. 2.5, рис. 2.7) 2.5 Таблица истинности логической функции ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса) Х2 X1 Y Логические уравнения:

0 0 Y= – базис ИЛИ, НЕ;

X1 X 1 0 Y= = - базис И-НЕ;

X1 X 2 X1 X 0 1 0 Y= – базис ИЛИ-НЕ.

X1 X 1 1 Рис. 2.7 Функциональные схемы и диаграммы ИЛИ-НЕ Синтез импликатора и схемы запрета (табл. 2.6, рис. 2.8) 2.6 Таблица истинности функций ИМПЛИКАЦИЯ и ЗАПРЕТ Х2 X1 Yим Yзп 0 0 1 Логические уравнения:

Yзп= X 2 X1 = = ;

X1 X 2 X 2 X1 0 1 Yим= X1 X 2.

0 1 0 1 1 1 Рис. 2.8 Функциональные схемы и диаграммы импликатора и запрета Синтез "исключающее ИЛИ" – сумма по модулю 2 (М2) (табл. 2.7, рис. 2.9) 2.7 Таблица истинности (М2) и символьного компаратора Х2 X1 Yм Yк Логические уравнения:

0 0 0 Yм2= X1 X 2 X1 X 2 X1 X2 X1 X2 ;

= 1 0 1 Yк= X1 X 2 X1 X 2 X 2 X 2 X1 X 2.

= 0 1 1 1 1 0 Одним их распространенных базисов в интегральной схемотехнике является базис И–ИЛИ–НЕ.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 11 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.