ćw. Symulacja układów cyfrowych Data wykonania: Data oddania: Program SPICE - Symulacja działania układów liczników 7490 i 7493

Podobne dokumenty
Ćw. 9 Przerzutniki. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wymagane informacje. 3. Wprowadzenie teoretyczne PODSTAWY ELEKTRONIKI MSIB

Projektowania Układów Elektronicznych CAD Laboratorium

Przerzutnik ma pewną liczbę wejść i z reguły dwa wyjścia.

Projekt z przedmiotu Systemy akwizycji i przesyłania informacji. Temat pracy: Licznik binarny zliczający do 10.

dwójkę liczącą Licznikiem Podział liczników:

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Podstawowe układy cyfrowe

Przetwarzanie analogowo-cyfrowe sygnałów

Cyfrowe Elementy Automatyki. Bramki logiczne, przerzutniki, liczniki, sterowanie wyświetlaczem

Układy czasowo-licznikowe w systemach mikroprocesorowych

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

Układy sekwencyjne. Podstawowe informacje o układach cyfrowych i przerzutnikach (rodzaje, sposoby wyzwalania).

Temat: Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych. Wstęp:

Cyfrowe układy scalone c.d. funkcje

Ćw. 8 Bramki logiczne

1.Wprowadzenie do projektowania układów sekwencyjnych synchronicznych

Systemy cyfrowe z podstawami elektroniki i miernictwa Wyższa Szkoła Zarządzania i Bankowości w Krakowie Informatyka II rok studia dzienne

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Pętla fazowa

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

Ćw. 7: Układy sekwencyjne

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Podstawy Elektroniki dla Tele-Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Ćwiczenie ZINTEGROWANE SYSTEMY CYFROWE. Pakiet edukacyjny DefSim Personal. Analiza prądowa IDDQ

Modulatory PWM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Aby w pełni przetestować układ o trzech wejściach IN_0, IN_1 i IN_2 chcemy wygenerować wszystkie możliwe kombinacje sygnałów wejściowych.

Podstawy elektroniki cyfrowej dla Inżynierii Nanostruktur. Piotr Fita

Badanie właściwości tłumienia zakłóceń woltomierza z przetwornikiem A/C z dwukrotnym całkowaniem

1. Poznanie właściwości i zasady działania rejestrów przesuwnych. 2. Poznanie właściwości i zasady działania liczników pierścieniowych.

WFiIS CEL ĆWICZENIA WSTĘP TEORETYCZNY

LICZNIKI LABORATORIUM. Elektronika AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE. Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

Zaprojektowanie i zbadanie dyskryminatora amplitudy impulsów i generatora impulsów prostokątnych (inaczej multiwibrator astabilny).

LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI. Komputerowa symulacja układów różniczkujących

Badanie działania bramki NAND wykonanej w technologii TTL oraz układów zbudowanych w oparciu o tę bramkę.

Wstęp do Techniki Cyfrowej... Synchroniczne układy sekwencyjne

Układy kombinacyjne - przypomnienie

Statyczne i dynamiczne badanie przerzutników - ćwiczenie 2

Statyczne badanie przerzutników - ćwiczenie 3

(57) Tester dynamiczny współpracujący z jednej strony (13) B1 (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) PL B1. (54) Tester dynamiczny

Podstawy Elektroniki dla Elektrotechniki. Liczniki synchroniczne na przerzutnikach typu D

PRZERZUTNIKI: 1. Należą do grupy bloków sekwencyjnych, 2. podstawowe układy pamiętające

Komputerowa symulacja bramek w technice TTL i CMOS

LABORATORIUM ELEKTRONIKI I TEORII OBWODÓW

Komputerowa symulacja generatorów cyfrowych

Zapoznanie się z podstawowymi strukturami liczników asynchronicznych szeregowych modulo N, zliczających w przód i w tył oraz zasadą ich działania.

Ćw. 7 Przetworniki A/C i C/A

Projektowanie i badanie liczników synchronicznych i asynchronicznych

Ćwiczenie 1 Program Electronics Workbench

TEMAT: PROJEKTOWANIE I BADANIE PRZERZUTNIKÓW BISTABILNYCH

Podstawy Techniki Cyfrowej Liczniki scalone

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Laboratorium Komputerowe Systemy Pomiarowe

Politechnika Białostocka

LABORATORIUM KOMPUTEROWEGO WSPOMAGANIA PROJEKTOWANIA UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Bramki logiczne Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Komputerowa symulacja bramek w technice TTL i CMOS

TECHNIKA CYFROWA ELEKTRONIKA ANALOGOWA I CYFROWA. Układy czasowe

Przetworniki cyfrowo analogowe oraz analogowo - cyfrowe

Układy logiczne układy cyfrowe

Sprawozdanie z projektu MARM. Część druga Specyfikacja końcowa. Prowadzący: dr. Mariusz Suchenek. Autor: Dawid Kołcz. Data: r.

LICZNIKI Liczniki scalone serii 749x

Symulacja sygnału czujnika z wyjściem częstotliwościowym w stanach dynamicznych

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE. Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji LABORATORIUM.

LICZNIKI PODZIAŁ I PARAMETRY

Ćwiczenie 01 - Strona nr 1 ĆWICZENIE 01

Układy sekwencyjne. 1. Czas trwania: 6h

Teoria przetwarzania A/C i C/A.

U 2 B 1 C 1 =10nF. C 2 =10nF

LABORATORIUM. Technika Cyfrowa. Badanie Bramek Logicznych

Układy sekwencyjne. 1. Czas trwania: 6h

Spis treœci. Co to jest mikrokontroler? Kody i liczby stosowane w systemach komputerowych. Podstawowe elementy logiczne

Podstawy Informatyki Elementarne podzespoły komputera

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Generator relaksacyjny

Część 3. Układy sekwencyjne. Układy sekwencyjne i układy iteracyjne - grafy stanów TCiM Wydział EAIiIB Katedra EiASPE 1

Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych

Automatyzacja i robotyzacja procesów produkcyjnych

Przetworniki analogowo - cyfrowe CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE Zasada pracy przetwornika A/C

Przerzutniki RS i JK-MS lab. 04 Układy sekwencyjne cz. 1

Podział układów cyfrowych. rkijanka

Proste układy sekwencyjne

Plan wykładu. Architektura systemów komputerowych. Cezary Bolek

Programowany układ czasowy APSC

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

BADANIA SYMULACYJNE PROSTOWNIKA PÓŁSTEROWANEGO

UKŁADY SEKWENCYJNE Opracował: Andrzej Nowak

Komputerowa symulacja przetworników A/C i C/A

Inwerter logiczny. Ilustracja 1: Układ do symulacji inwertera (Inverter.sch)

Wstęp działanie i budowa nadajnika

Technika Cyfrowa. Badanie pamięci

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

UKŁADY CYFROWE. Układ kombinacyjny

Przetworniki AC i CA

Elementy struktur cyfrowych. Magistrale, układy iterowane w przestrzeni i w czasie, wprowadzanie i wyprowadzanie danych.

Symulacja układów elektronicznych z użyciem oprogramowania SPICE zajęcia warsztatowe SKN CHIP. Przygotował Bogdan Pankiewicz, maj 2017

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny

Lista tematów na kolokwium z wykładu z Techniki Cyfrowej w roku ak. 2013/2014

LEKCJA. TEMAT: Funktory logiczne.

KWPUE - projekt zaliczeniowy 46: Układ całkujący (wzmacniacz operacyjny) Gliwiński Jarosław Marek Grupa dziekańska T1 # czerwca 2008

Transkrypt:

Laboratorium Komputerowe Wspomaganie Projektowania Układów Elektronicznych Jarosław Gliwiński, Paweł Urbanek 1. Cel ćwiczenia ćw. Symulacja układów cyfrowych Data wykonania: 16.05.08 Data oddania: 30.05.08 Celem ćwiczenia było zapoznanie się z możliwościami symulacji i analizy działania układów cyfrowych w programach SPICE i APLAC na przykładzie układów scalonych liczników cyfrowych oraz zapoznanie się z możliwościami narzędzia do tworzenia pobudzeń cyfrowych Stimulus. 2. Przebieg ćwiczenia 2.1 Program SPICE - Symulacja działania układów liczników 7490 i 7493 a) Licznik o pojemności 16 Pierwszym symulowanym licznikiem był układ 7493A. W układzie użyto dwóch źródeł impulsowych jednego w funkcji zegara układu, drugiego jako źródła sygnału RESET inicjującego pracę licznika. Źródłem impulsowym był element VPulse z biblioteki Source. Jest to element łatwy w obsłudze przy zastosowaniu do generacji tego typu prostych pobudzeń cyfrowych zarówno okresowych i nie. Pozwala na zdefiniowanie podstawowych parametrów, takich jak okres sygnału, czas narastania i opadania, wypełnienie. Schemat 1: Układ 7439 zastosowany jako licznik o pojemności 16 Układ działał prawidłowo, po sygnale RESET stany nieokreślone na wyjściach zmieniały się na niskie, po czym licznik rozpoczynał pracę po prawidłowej trajektorii. Rys. 1: Układ 7439 zastosowany jako licznik o pojemności 16

b) Licznik o pojemności 10 W kolejnym układzie wykorzystano licznik 7490A o trajektorii długości 10. Procedura symulacyjna nie uległa żadnym zmianom, jedyną różnicą było użycie innych metod generowanie wymuszeń cyfrowych. Schemat 2: Układ 7490 zastosowany jako licznik o pojemności 10 Do generacji sygnału zegarowego użyto dedykowanego do tego celu elementu DigClock. Jako że element jest przystosowany właśnie do generacji taktu zegara, nie należy ustawiać tak dużej liczby parametrów jak w przypadku generacji przy pomocy VPulse. Wystarczą dwa parametry: ONTIME i OFFTIME odpowiadające za wypełnienie, plus ewentualnie czas rozpoczęcia. Natomiast sygnał RESET wygenerowano za pomocą programu Stimulus. Wersja studencka uniemożliwiała generację sygnału nieokresowego, użyto więc sygnału okresowego o okresie dłuższym od czasu symulacji, dzięki czemu uzyskano pozorną aperiodyczność. Rys. 2: Układ 7490 zastosowany jako licznik o pojemności 10

c) Licznik o pojemności 12 ci) Schemat 3: Układ 7492 zastosowany jako licznik o pojemności 12 W układzie licznika o pojemności 12 wykorzystano układ 7492A. Po raz kolejny wykorzystano inne niż poprzednio metody generacji wymuszeń. Do generacji sygnału RESET użyto elementu DSTM, natomiast do sygnału zegarowego użyto elementu FileStim wczytującego przebieg z pliku. Takie użycie elementów wyło w oczywisty sposób nieoptymalne mowa oczywiście o wczytywaniu z pliku sygnału zegarowego. Zamiast wprowadzić 2 parametry tak jak przy poprzedniej metodzie generacji sygnału zegarowego, tym razem należało wielokrotnie skopiować kolumnę zer i jedynek poprzedzonych czasami wypisanymi w równych odstępach. Rys. 3: Układ 7492 zastosowany jako licznik o pojemności 12

2.1 Program APLAC analiza układów cyfrowych c) Symulacja układu komparatora 2-bitowego Kolejnym symulowanym układem był komparator 2-bitowy. Wyjście komparatora było w stanie wysokim, gdy słowa binarne A 0 A 1 i B 0 B 1 były takie same, w pozostałych przypadkach niskie. Największą trudnością w budowie układu było polecenie sterujące obiektu WordGenerator ponieważ środowisko nie udostępnia dla elementów logicznych obecnych w innych elementach podpowiedzi informujących jak nazywają się poszczególne parametry obiektu. Użyto polecenia RANDOM [lista_wartości_oddzielana_przecinkami] do generacji losowych słów w obydwu generatorach. Schemat 4: Układ komparatora 2-bitowego Istotnymi szczegółami programu symulacyjnego są wpisy DELTAT oraz LOGICHIGH określające odpowiednio <coś> oraz wartość liczbową logicznego stanu wysokiego. Rys. 4: Układ komparatora 2-bitowego

3. Zadania dodatkowe 8-bitowe przetworniki AC i CA Zadaniem dodatkowym w programie SPICE była symulacja układu układu kwantującego i próbkującego napięcie przy pomocy przetwornika AC, a następnie przywracającego sygnał analogowy o wartościach przedziałami stałych, zgodnie z uzyskanymi wcześniej sygnałami cyfrowymi. Schemat 5: Symulacja działania przetworników AC i CA Jak można było odczytać w programie Probe, przedział kwantowania miał szerokość ok. 39mV, co przy 8-bitowej reprezentacji dawało zakres o szerokości ok. 9,96V. Testy wykonano dla jednego okresu przykładowego przebiegu sinusoidalnego wytworzonego źródłem VSin o amplitudzie 500mV i składowej stałej 5V (pochodzącej ze źródła VSrc). Rys. 5: Symulacja działania przetworników AC i CA

Przerzutnik RS na bramkach NAND Schemat 6: Przerzutnik RS zbudowany na bramkach NAND Ostatnim symulowanym układem był układ przerzutnika RS. Tym razem użyto obiektów BitGenerator z użyciem polecenia PATTERN = ciąg_binarny. Kolejnym istotnym elementem niezbędnym do symulacji układu było określenie opóźnienia czasowego działania bramek NAND (DELAY = czas_opóźnienia). W przypadku niezdefiniowania tego parametru symulacja układu była niemożliwa. Rys. 6: Przerzutnik RS zbudowany na bramkach NAND 3. Pytania sprawdzające Czy podczas analizy układów cyfrowych jest różnica pomiędzy zastosowaniem wymuszeń analogowych i cyfrowych? W programie SPICE możliwe jest bezpośrednie zastosowanie źródła analogowego jako np. zegara (źródło impulsowe). W APLACu należy zastosować specjalny element ADInterface. W testowanych układach nie ma różnicy pomiędzy obydwoma przypadkami, choć oczywiście łatwo sobie wyobrazić sytuację, gdy wyidealizowane źródło cyfrowe o idealnie stromych zboczach da inne wyniki symulacji niż impulsowe źródło analogowe posiadające czasy narastania i opadania

Opisać elementy przetworników AC i CA programu SPICE. Wspólne elementy obydwu układów: REF napięcie odniesienia GND masa DB0-DB7 linie 0 do 7 magistrali, którą przesyłane są sygnały cyfrowe IN/OUT wejście/wyjście analogowe Dodatkowo przetwornik AC posiada istotny pin CNVRT określający chwile akwizycji próbek. Wyjaśnić działanie obiektów Clock i WordGenerator w programie APLAC. Clock podaje serię impulsów stanowiących sygnał zegarowy sterujący układem WordGenerator generuje n-bitowe (gdzie n to liczba wyjść) słowa w chwilach określanych impulsami na wejściu zegarowym.