Контрольные вопросы к лекции

1. Какой подход лежит в основе функционального моделирования?

2. Какие допущения предполагает функциональное моделирование?

3. Перечислите базовые элементы функциональных схем.

4. Каковы основные свойства безинерционных элементов?

5. Каковы основные свойства инерционных линейных элементов?

6. Каковы основные свойства инерционных нелинейных элементов и как их учитывают при моделировании?

7. Как моделируют безинерционные элементы?

8. Как моделируют генераторы сигналов?

9. Как моделируют инерционные линейные элементы?

10. Как моделируют инерционные нелинейные элементы?

Лекция №6

Схемотехническое моделирование. Логическое моделирование. Методы логического моделирования. Синхронное логическое моделирование. Асинхронное моделирование. Многозначное моделирование. Моделирование аналоговых схем. Структура программ схемотехнического моделирования аналоговых схем. Численные методы в схемотехническом моделировании. Моделирование статического режима. Уравнения статического режима в базисе узловых потенциалов.

6.1. Схемотехническое моделирование

Различают аналоговые и цифровые (логические) схемы. Однако часто бывают схемы, где аналоговые и цифровые элементы присутствуют вместе. Такие схемы обычно относят к классу цифро-аналоговых или аналогово-цифровых. В соответствии с данной классификацией в схемотехническом моделировании логическое моделирование часто выделяют в самостоятельный раздел. В зависимости от решаемых задач, требующих различной точности, на этапе схемотехнического моделирования могут использоваться как схемотехнические, так и функциональные подходы и методы.

Рис. 6.1. Объекты схемотехнического проектирования и применяемые методы

6.2. Методы логического моделирования

Основная задача логического моделирования - проверка правильности функционирования логических устройств, то есть схем на основе базовых логических элементов И, НЕ, ИЛИ, триггеров, счетчиков, дешифраторов и др. Кроме этого, при логическом моделировании анализируются переходные процессы, надежность работы, вероятность сбоев. В некоторых случаях применяют автоматизированные методы синтеза и минимизации логических схем. Однако, традиционный интуитивный метод разработки логических схем пока дает более эффективные технические решения.

Для описания логических устройств используется математический аппарат булевой алгебры.

Условная классификация методов логического моделирования показана ниже на рисунке.

Рис. 6.2. Основные признаки классификации методов логического моделирования

6.2.1. Синхронное логическое моделирование

Синхронное логическое моделирование применяют для оценки правильности функционирования логического устройства без учета задержек (переходных процессов). Каждый элемент описывается логическим уравнением вида , где – выходной сигнал, а – набор входных сигналов. В результате вся схема описывается системой таких уравнений или общим логическим уравнением.

Наиболее удобно ранжировать логические схемы и вычислять логические уравнения в соответствующей последовательности. Данный метод эффективен для последовательных логических схем.

Рис. 6.3. Пример ранжирования логической схемы

При наличии обратных связей (ОС) в модель вводят элементы задержки и моделируется конечное время срабатывания участка схемы с ОС, хотя физически элемент задержки отсутствует. Далее ОС размыкается, а схема ранжируется и моделируется как последовательная логическая схема. При этом цепям ОС присваивается ранг 0, а на их входах устанавливаются сигналы, соответствующие заранее заданным состояниям. Полученные при моделировании значения подаются на входы ОС через время задержки . В результате получают временную диаграмму работы схемы.

Недостаток синхронного моделирования состоит в невозможности выявления, так называемых рисков сбоя, возникающих из-за задержек сигналов и, как следствие, временных рассогласований между ними.