- •Использование системы designlab для моделирования аналоговых и цифровых устройств Моделирование активных аналоговых устройств
- •Пример и порядок выполнения заданий на моделирование резонансного усилителя
- •Исследование амплитудно-частотной характеристики резонансного усилителя
- •Исследование резонансного усилителя в режиме анализа переходных процессов
- •Пример и порядок выполнения заданий на моделирование искажений импульсных сигналов при их прохождении через резистивный усилитель
- •Статистический анализ по методу Монте-Карло
- •Статистический анализ методом расчета наихудшего случая
- •Пример и порядок выполнения заданий на моделирование цифровых устройств
- •Ввод источников цифровых сигналов
- •Моделирование делителя частоты
- •Моделирование преобразователя кода
Моделирование преобразователя кода
Преобразователи кодов находят широкое применение в аппаратуре передачи данных для защиты передаваемой информации от ошибок, а также для аппаратного шифрования каких-либо сведений. Преобразователем кода называется цифровой узел с m входами и n выходами, преобразующий один параллельный код в другой. Моделирование преобразователя кода имеет своей целью выполнить проверку синтезированной схемы на предмет соответствия таблицы истинности преобразованного кода с сигналами на выходах моделируемой схемы. Ниже описываются особенности моделирования уже синтезированного преобразователя кода 8-4-2-1 в дополнительный код.
Задание 3
1. Создав новый файл, выполните графический ввод схемы преобразователя кода, осуществляющего преобразование входного сигнала по следующим выражениям для переменных Y2, Y1, Y0:
Входной код задан следующей таблицей (код 8—4—2—1).
Таблица 2-5.
Код 8-4-2-1
Х2 |
X1 |
Х0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Из анализа выражений и таблицы видно, что в качестве входных используются три сигнала Х0, X1 и Х2. Поэтому в схеме необходимо будет использовать три источника сигнала с различной частотой следования импульсов.
Для создания таких сигналов введите в схему три компонента DigClock (библиотека SOURCE.slb). Задайте для первого источника сигнала Х0 параметры ONTIME (длительность импульса) = 0,5 мкс и OFFTIME (длительность паузы) = 0,5 мкс. Аналогичным образом введите в схему и задайте параметры источников сигналов X1 (ONTIME = 1 мкс и OFFTIME = 1 мкс) и Х2 (ONTIME = 2 мкс и OFFTIME = 2 мкс). На рис. 2-23 показаны временные диаграммы сигналов Х0, X1, Х2.
2. Для реализации логического выражения, в соответствии с которым осуществляется преобразование кода, необходимо ввести логические элементы и соответствующим образом выполнить соединения. Из анализа выражения Y2 видно, что для схемной реализации такой логической операции необходимо использовать следующие элементы:
- двухвходовый
элемент И-НЕ для операций
,
(компонент
7400);
- трехвходовый элемент И-НЕ для результирующей операции (компонент 7410).
Введем последовательно
такие компоненты и выполним соответствующие
соединения. Для реализации логической
операции
необходимо ввести два компонента 7400.
Для этого нажмите кнопку выбора компонентов и в раскрывшемся окне Part Browser Basic кнопку Libraries (библиотеки), в поле Library выберите библиотеку EVAL.slb, а в поле Part — компонент 7400, после чего нажмите кнопки ОК, затем Place & Close (ввести компонент и закрыть диалоговое окно).
Рис. 2-23. Временные диаграммы сигналов Х0, X1, Х2
Соединим выход
источника сигнала Х0
с входами
компонента D4A
(в результате на выходе получим значение
,
выход которого и сигнал Х2
необходимо
завести на входы компонента D1A. Позиционные обозначения логических элементов могут отличаться от приводимых, что связано с последовательностью ввода и размещением на схеме самих элементов.
Затем выполним
ввод еще двух компонентов и необходимые
соединения для реализации операции
:
соединим
выход источника сигнала Х2
с входами
компонента D5A,
выход которого и сигнал Х0
необходимо
завести на входы компонента D3A.
Для реализации последней операции
(объединение по трем входам с отрицанием)
введем компонент 7410 (получит
имя D6A).
Соединим входы компонента D2A
с сигналом X1(получим
)
выходы D1A,
D2A,
D3A
с входами D6A.
Получим фрагмент схемы, реализующий
выходную
переменную Y2
в соответствии
с заданным выражением
.
Рис. 2-24. Схема,
обеспечивающая реализацию логического
выражения
Аналогичным образом введите компоненты и выполните необходимые соединения для реализации выходных переменных Y1, Y0.
3. Для
удобства анализа результатов моделирования
обозначьте выходы источников сигналов
как Х2,
X1,
Х0,
а выходы
компонентов, реализующих схемные
функции, как Y2,
Y1,
Y0.
Для этого
дважды нажмите на соответствующем
проводнике, исходящем от компонента, и
в появившемся
диалоговом окне введите
соответствующее обозначение.
Расположите на обозначенных проводниках Х2, X1, Х0 и Y2, Y1, Y0 маркеры для измерения сигналов, используя команду Markers/Mark Voltage и расставляя маркеры в указанной последовательности.
Сохраните схему.
Задайте необходимые параметры директивы моделирования переходных процессов(Analysis Setup/Transient): конечное время анализа (Final Time = 20u), временной шаг расчета характеристик (Step Ceiling = 50n) и интервал между точками отсчета при выводе результатов моделирования (Print Step = 50n). Закрыв окно Analysis Setup, запустите режим моделирования командой Analysis/Simulate или нажатием клавиши F11.
Рис. 2-25. Схема преобразователя кода 8-4-2-1 в дополнительный код
7. В окне программы
Probe
по графикам входного и преобразованного
кодов проверьте соответствие полученных
результатов и таблицы истинности
(таблица 2-6). Для этого, включите режим
привязки курсора к построенному графику
(кнопка
),
щелкните левой кнопкой мыши на графике
и в дискретные моменты времени,
соответствующие изменению входных
переменных Х2,
X1,
Х0,
определите
значения выходных переменных Y2,
Y1,
Y0.
Для проверки работоспособности схемы преобразователя кода приводится таблица истинности первичного и преобразованного кодов.
Таблица 4.6.
Таблица соответствия кода 8-4-2-1 и дополнительного кода
Код 8-4-2-1 |
Дополнительный код |
||||
х2 |
x1 |
х0 |
у2 |
y1 |
у0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
В рассмотренном примере использованы простейшие логические элементы, при этом возможно моделирование цифровых схем в другом элементном базисе, что определяется составом библиотек цифровых компонентов системы DesignLab.
