Micro-CAP в схемотехнике. Касьянов А.Н. 2004.pdf

(1806 KB) Pobierz
Издательство ТГТУ
Учеб�½ое изда�½ие
КАСЬЯНОВ Алекса�½др Николаевич
Micro-Cap
В СХЕМОТЕХНИКЕ
Учеб�½ое пособие
Редактор З.Г. Чер�½ова
Компьютер�½ое макетирова�½ие М.А. Филатовой
Подписа�½о в печать
19.03.04
Формат
60
×
84 / 16.
Бумага офсет�½ая. Печать офсет�½ая.
Гар�½итура Тimes
New Roman.
Объем:
6,51
усл. печ. л.;
6,5
уч.-изд. л.
Тираж
150
экз. С.
114
Издательско-полиграфический це�½тр
Тамбовского государстве�½�½ого тех�½ического у�½иверситета,
392000,
Тамбов, Советская,
106,
к.
14
Ми�½истерство образова�½ия Российской Федерации
Тамбовский государстве�½�½ый тех�½ический у�½иверситет
А.Н. КАСЬЯНОВ
Micro-Cap
В СХЕМОТЕХНИКЕ
Утвержде�½о Уче�½ым советом у�½иверситета в качестве учеб�½ого
пособия по дисципли�½е
"Схемотех�½ика"
для студе�½тов
3
курса д�½ев�½ого
отделе�½ия специаль�½ости
220300
Тамбов
Издательство ТГТУ
2004
УДК
621.396.6(075)
ББК З
973.26-04я73
К28
Реце�½зе�½ты:
Профессор, доктор тех�½ических �½аук
А.А. Арзамасцев
Профессор, доктор тех�½ических �½аук
А.А. Безбогов
К28
с.
Касья�½ов А.Н.
Micro-Cap
в схемотех�½ике: Учеб�½ое пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. тех�½. у�½-та,
2004. 112
Настоящее пособие посвяще�½о изуче�½ию ос�½ов схемотех�½ики с использова�½ием системы схе-
мотех�½ического моделирова�½ия
Micro-Cap V.
Приведе�½ы ос�½ов�½ые и�½терфейсы, используемые
для моделирова�½ия в среде
Micro-Cap V, VI
и
VII.
Рассмотре�½ы си�½тез и методы проектирова�½ия
комби�½ацио�½�½ых и последователь�½ост�½ых схем, а также време�½�½ые а�½ализы работы различ�½ых
цифровых схем.
Пред�½аз�½аче�½о для студе�½тов
3
курса д�½ев�½ого отделе�½ия Тамбовского государстве�½�½ого тех-
�½ического у�½иверситета, специаль�½ости
220300 –
системы автоматизирова�½�½ого проектирова�½ия,
а также может быть полез�½о для студе�½тов и преподавателей вузов других специаль�½остей.
УДК
621.396.6(075)
ББК З
973.26-04я73
ISBN 5-8265-0266-5
©
А.Н. Касья�½ов,
2004
©
Тамбовский государстве�½�½ый
тех�½ический у�½иверситет
(ТГТУ), 2004
ВВЕДЕНИЕ
Все
электро�½�½ые
изделия
услов�½о
мож�½о
разделить
�½а
два
типа.
К первому типу от�½осятся те, которые обрабатывают и�½формацию, представле�½�½ую в а�½алоговом виде,
т.е. изме�½яющуюся �½епрерыв�½о как по уров�½ю, так и по време�½и. Ко второму типу от�½осятся устройст-
ва перерабатывающие и�½формацию, представле�½�½ую в цифровой форме, которая по време�½и изме�½яет-
ся дискрет�½о. Еще �½едав�½о представители первого типа доми�½ировали перед цифровыми устройствами.
Схемотех�½ика цифровых устройств явилась огром�½ым достиже�½ием �½ауки ко�½ца ХХ века. Ее преиму-
щество перед схемотех�½икой а�½алоговых устройств ос�½ова�½о �½а следующих факторах:
1)
и�½формация в цифровых устройствах �½е подверже�½а воздействию окружающей среды
(темпера-
туры, влаж�½ости, давле�½ия, �½апряже�½ия пита�½ия и т.д.).
2)
переработку цифровой и�½формации возмож�½о осуществлять с �½еогра�½иче�½�½ой точ�½остью,
3)
микросхемы цифровых устройств допускают большую степе�½ь и�½теграции, включающие десятки
миллио�½ов тра�½зисторов, и каждый год это количество удваивается
(Зако�½
Мура).
Цифровая схемотех�½ика развивалась по �½ескольким �½аправле�½иям:
Проектирова�½ие и созда�½ие устройств переработки цифровой и�½формации с помощью жесткой
логики.
Такие устройства пред�½аз�½аче�½ы для выпол�½е�½ия од�½ой какой-либо операции. Созда�½ие уст-
ройств �½а жесткой логике привело к появле�½ию у�½иверсаль�½ых микросхем, которые мож�½о ко�½фигури-
ровать в соответствии с зако�½ом фу�½кцио�½ирова�½ия самим заказчиком. Эти микросхемы получили �½а-
зва�½ие
–
программируемые логические и�½теграль�½ые схемы
(ПЛИС).
Од�½а микросхема ПЛИС может
заме�½ить �½есколько соте�½ корпусов микросхем традицио�½�½ой жесткой логики. Особе�½�½остями совре-
ме�½�½ых ПЛИС являются: �½изкая стоимость, высокое быстродействие
(до 3,5
�½с), широкие фу�½кцио-
�½аль�½ые возмож�½ости, м�½огократ�½ость перепрограммирова�½ия, �½изкое э�½ергопотребле�½ие, гибкость
архитектуры и др. Процесс проектирова�½ия устройства переработки цифровой и�½формации с использо-
ва�½ием ПЛИС заключается в описа�½ии его фу�½кцио�½ирова�½ия �½а вход�½ом языке используемого про-
грамм�½ого средства, выпол�½е�½ие автоматизирова�½�½ого си�½теза, проведе�½ия моделирова�½ия и �½астройке
выбра�½�½ой ПЛИС с помощью программатора. Важ�½ой особе�½�½остью является тот факт, что время раз-
работки, даже оче�½ь слож�½ых схем, может составлять �½есколько часов. А для изме�½е�½ия алгоритма ра-
боты устройства достаточ�½о перепрограммировать ПЛИС, причем, �½екоторые ПЛИС допускают пере-
программирова�½ие уже после уста�½овки их �½а плату.
Созда�½ие у�½иверсаль�½ых устройств, пред�½аз�½аче�½�½ых для переработки раз�½ород�½ой и�½формации.
Типич�½ым представителем является микропроцессор. Перво�½ачаль�½о микропроцессор�½ые устройства
пред�½аз�½ачались для управле�½ия работой дисплеев и при�½теров. В даль�½ейшем развитие микропроцес-
сор�½ой тех�½ики позволило создать персо�½аль�½ый компьютер, параметры которого постоя�½�½о соверше�½-
ствуются. У�½иверсаль�½ость приме�½е�½ия микропроцессор�½ых устройств обусловле�½о раз�½ообразием
программ, которые управляют работой устройства в целом.
Любое слож�½ое цифровое устройство, будь то микропроцессор или ПЛИС, состоит из элеме�½тар-
�½ых логических ве�½тилей
–
устройств, реализующих какую-либо фу�½кцию алгебры логики. С помощью
логических ве�½тилей строятся как комби�½ацио�½�½ые схемы, так и последователь�½ост�½ые. К первому ти-
пу схем от�½осятся
–
дешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, двоич�½ые сумматоры комби�½ацио�½�½о-
го типа, схемы срав�½е�½ия и т.д.; ко второму типу схем от�½осятся
–
триггеры, счетчики, регистры и др.
Совреме�½�½ое схемотех�½ическое проектирова�½ие любых схем �½евозмож�½о без приме�½е�½ия компью-
тер�½ых методов расчета и проектирова�½ия электро�½�½ых схем. В мире �½акопле�½ большой опыт по ком-
пьютер�½ому проектирова�½ию электро�½�½ых схем, разработа�½о большое количество раз�½ообраз�½ых про-
грамм�½ых средств. З�½ачитель�½ых успехов достигла фирма
Spectrum Software,
создавшая целое семейст-
во программ
Micro-Cap
(Microcomputer
Circuit Analisys Program).
На сайте фирмы мож�½о бесплат�½о по-
лучить оз�½акомитель�½ые вариа�½ты программ
Micro-Cap V
(MC5),
Micro-Cap VI
(MC6)
и
Micro-Cap VII
(MC7).
В да�½�½ом пособии изложе�½ы при�½ципы фу�½кцио�½ирова�½ия, си�½теза и проектирова�½ия ос�½ов�½ых
схемотех�½ических элеме�½тов, которые демо�½стрируются с использова�½ием системы компьютер�½ого
схемотех�½ического проектирова�½ия и моделирова�½ия
–
MC5.
Схемотех�½ика как учеб�½ая дисципли�½а для специаль�½ости
220300
имеет цель оз�½акомить студе�½тов
с при�½ципами фу�½кцио�½ирова�½ия устройств цифровой электро�½ики и развить �½авыки по их проектиро-
ва�½ию.
Изуче�½ию ос�½ов схемотех�½ики и посвяще�½о �½астоящее пособие, которое пред�½аз�½аче�½о для сту-
де�½тов
3
курса д�½ев�½ого отделе�½ия Тамбовского государстве�½�½ого тех�½ического у�½иверситета, специаль-
�½ости
220300 –
системы автоматизирова�½�½ого проектирова�½ия, а также может быть полез�½о для студе�½-
тов и преподавателей вузов других специаль�½остей.
1
MICRO-CAP
–
КОМПЬЮТЕРНАЯ СИСТЕМА
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
1.1
КОМПЬЮТЕРНЫЕ МОДЕЛИ СИГНАЛОВ И
ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТ В
MICRO-CAP
(МС)
Ме�½ю
MC5
включает следующие разделы:
File
–
работа с файлами,
Edit
–
редактирова�½ие,
Component
–
выбор компо�½е�½т,
Windows
–
работа с ок�½ами,
Analysis
–
а�½ализ схем,
Options
–
опции. В
МС6
и
МС7
добавле�½ пу�½кт
Design
–
си�½тез а�½алоговых пассив�½ых и актив�½ых фильтров. Разделы ме-
�½ю
–
работа с файлами и их редактирова�½ие включают ста�½дарт�½ые кома�½ды открытия файлов, их со-
хра�½е�½ия, печати, копирова�½ия, вставки и т.д. Глав�½ыми разделами ме�½ю являются разделы
а�½ализ
схем и выбор компо�½е�½т.
Раздел ме�½ю
Component
поддерживает:
•
а�½алоговые
компо�½е�½ты, в том числе пассив�½ые
(резисторы,
емкости, и�½дуктив�½ости, тра�½с-
форматоры, диоды и др.), актив�½ые
(биполяр�½ые,
полевые тра�½зисторы, ОУ), источ�½ики �½апряже�½ия и
тока
(батарея,
источ�½ик импульс�½ых и гармо�½ических колеба�½ий, фу�½кцио�½аль�½ый источ�½ик и др.),
ко�½�½екторы, ключи и др.;
•
дискрет�½ые
компо�½е�½ты, в том числе логические схемы
(AND,
OR, NAND, NOR, INV, XOP
и
др.), тристабиль�½ые компо�½е�½ты, триггеры, программируемые логические матрицы, АЦП, ЦАП, ли�½ии
задержки, ге�½ераторы двоич�½ых сиг�½алов и др.;
•
библиотеки
а�½алоговых и дискрет�½ых компо�½е�½т, описываемые макросами
(подсхемами).
Ниже приводятся описа�½ия
компьютер�½ых моделей сиг�½алов
и ос�½ов�½ых дискрет�½ых компо�½е�½т,
при�½ятые в
MC5, MC6
и
MC7.
Сиг�½ал
–
это совокуп�½ость физического процесса
(колеба�½ий
тока или �½апряже�½ия)
–
�½осителя и�½-
формации с �½аложе�½�½ого �½а �½его путем модуляции сообще�½ием
– (�½оситель +
сообще�½ие). Носитель
может иметь как гармо�½ическую
(си�½усоидаль�½ую),
так и импульс�½ую форму. Возмож�½о зада�½ие дру-
гой произволь�½ой формы сиг�½ала.
Сиг�½алы при�½ято разделять �½а детерми�½ирова�½�½ые и случай�½ые, �½епрерыв�½ые и дискрет�½ые. Мо-
дель сиг�½ала
–
это выбра�½�½ый способ его математического описа�½ия. Далее рассмотрим источ�½ики сиг-
�½алов, приме�½яемые в цифровой схемотех�½ике.
Программируемый источ�½ик
(импульс�½ый) –
двухполюс�½ик, формирующий периодические или
од�½ократ�½ые импульсы �½апряже�½ия с ли�½ей�½ыми или экспо�½е�½циаль�½о изме�½яющимися фро�½тами.
Модель такого источ�½ика задается при вводе в ок�½е �½астройки буквой
V
с указа�½ием �½омера модели или
пол�½ого име�½и. Модели и их параметры, задаваемые в
Split Text,
указа�½ы �½иже и в табл.
1.1.
.MODEL
PULSE PUL
(VZERO=0
VONE=0.1 P=0u P=.02u P=2.4u P=2.6u P=4.4u).
.MODEL
TRIANGLE PUL
(VZERO=0
VONE=2 P=0 P=500N P=1000N)
.MODEL
IMPULSE PUL
(VZERO=0
VONE=1 P=0p P=10000p P=10000p P=10000p P=100000p)
.MODEL
SAWTOOTH PUL
(VZERO=0
VONE=1 P=0 P=500N P=501N)
.MODEL
SQUARE PUL
(VZERO=0
VONE=1 P=0 P=0 P=500N)
1.1
Параметры модели программируемого источ�½ика
Параметр
Обо-
ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin