4.7. Моделирование цифровых и аналого-цифровых устройств

Ранние версии программ схемотехнического моделирования были предназначены только для моделирования аналоговых устройств.

Современные версии среды Pspice позволяют проводить моделирование не только аналоговых, но и цифровых, а также комбинированных аналого-цифровых схем.

Смешанные аналого-цифровые устройства моделируются в режимах DC или Transient. Режим расчета цепей постоянного тока позволяет определить логические уровни выходных сигналов цифровых устройств. При расчете частотных характеристик (режим AC Sweep) цифровая часть смешанного аналого-цифрового устройства игнорируется и определяются характеристики только аналоговой части.

При моделировании цифровых устройств предоставляются следующие возможности:

а) использование примитивов цифровых устройств и их комбинаций;

б) использование моделей реальных цифровых устройств.

При моделировании аналого-цифровых устройств осуществляется их стыковка с применением аналого-цифрового (A/D) и цифро-аналогового (D/A) интерфейсов, подключаемых автоматически.

Аналго-цифровой интерфейс предназначен для преобразования аналогового напряжения в логический уровень. Он имитирует входные каскады цифровых ИС. Pspice автоматически расщепляет узел, к которому подключены аналоговое и цифровое устройства. Аналоговый узел характеризуется электрическим напряжением, а цифровой – логическим состоянием. Аналого-цифровой интерфейс включается между вновь образованными узлами.

Цифро-аналоговый интерфейс предназначен для преобразования логических сигналов на выходе цифровых устройств в аналоговое напряжение. Аналоговое напряжение образуется с помощью источника постоянного напряжения и резистивного делителя. Сопротивление нелинейных резисторов изменяется в соответствии с уровнем цифрового сигнала.

В библиотеках содержатся источники цифровых сигналов с широким набором функциональных свойств.

При использовании промышленно выпускаемых ТТЛ компонентов Spice позволяет использовать стандартное напряжение питания (1.2B, 1.8B, 3.3B, 5В).

Основные характеристики моделей цифровых устройств.

а) Функциональная зависимость: описывается уровнем затвора и цифровыми примитивами поведения, включенными в подсхему.

б) Зависимости вход-выход: описываются моделью вход-выход, интерфейсом подсхемы и источником питания, относящимися к семейству логических элементов.

в) Временные зависимости: описаны одной или более временными моделями, примитивами задержки между выводами или примитивами проверки состояния.

При моделировании аналого-цифровых устройств осуществляется их стыковка с применением стандартных A/D и D/A интерфейсов, подключаемых автоматически.

5. Библиотеки элементов. Состав, структура библиотек элементов для схемотехнического моделирования с проектными нормами 90 нм БиКмоп технологии

5.1. Библиотека элементов БиКмоп технологии

На рис. 5.1 представлен состав библиотеки (PDK) БиКМОП технологии. В него входит описание проектных норм с соответствующими файлами (PS, DRC, LVS, RCX), библиотека элементов со всеми необходимыми техническими и программными файлами. В составе описания должны быть документы: топологических норм (DRC-rul), параметры (CDF, spice-параметры на уровне модели) библиотечных элементов - это обязательные, и другие файлы, например описание правил установки, маршрута проектирования.

Все проекты имеют схожую иерархическую структуру. Проекты состоят из библиотеки, ячеек, видов, и инстанций.

Все данные в Cadence хранятся в библиотеках. Существуют Reference (базовые) библиотеки, в которых находятся основные блоки и библиотеки в которых находятся сами проекты.

Рис. 5.1. Структура PDK

Каждая библиотека состоит из ячеек, которые в свою очередь содержат виды (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Виды ячеек

Таким образом, создавая сложные структуры, используя инстанции, получается иерархический проект. В Cadence можно работать во всех уровнях иерархии. Когда открываем проект, мы попадаем на самый верхний уровень иерархии.

Так как существует много различных технологий (тех. процессов), с различными правилами проектирования и свойствами элементов, Cadence должен знать информацию о технологии, с которой работает. Эта информация хранится в технологическом файле или в технологической библиотеке. Каждая библиотека, в свою очередь, подключается к своей технологической библиотеке.