Основные понятия
Первоначально программа PSpice была предназначена для моделирования чисто аналоговых устройств. В версии PSpice 3.05 появилась возможность логического моделирования цифровых устройств и интерфейса между аналоговыми и цифровыми компонентами. Однако при этом аналоговые и цифровые блоки должны были располагаться последовательно. Сначала, например, моделируется аналоговый блок, результаты расчетов оцифровываются и записываются в файл, который передается в отдельную программу логического моделирования цифрового устройства и наоборот. Начиная с версии 4 программа PSpice обеспечивает принципиально новую возможность моделирования произвольных смешанных аналого-цифровых цепей с обратными связями, которые, в частности, могут состоять только из цифровых устройств и не содержать аналоговых блоков. Обычно смешанные цепи моделируются в режиме .TRAN (расчет переходных процессов), однако другие режимы также доступны. В режиме .DC задержки сигналов в цифровых блоках игнорируются и рассчитываются логические уровни выходов цифровых устройств в стационарном режиме. В режимах .AC, .NOISE, .TF и .SENS цифровые компоненты не участвуют в анализе малосигнальных частотных характеристик цепи, лишь для аналоговых частей аналого-цифровых и цифро-аналоговых интерфейсов составляются линеаризированные схемы замещения их входных и выходных комплексных сопротивлений. Директивы программы PSpice описаны в разд. 3.3, здесь же обсудим специфику моделирования цифро-аналоговых устройств.
Реальные цифровые ИС в программе PSpice представлены в виде примитивов Uxxx, отражающих их функционирование на логическом уровне, и двух аналого-цифровых и цифро-аналоговых интерфейсов А/Ц и Ц/А, отображающих их входные и выходные каскады (рис. 6.1). В задании на моделирование указываются только примитивы цифровых устройств Uxxx. Если при этом цифровые ИС соединяются непосредственно друг с другом, то блоки интерфейсов во внимание не принимаются. Если же ко входу или выходу ИС подключен аналоговый компонент, то необходимо включить соответствующий интерфейс.
В принципе они могут быть вручную включены в описание задания на моделирование (в файле .cir) как отдельные компоненты, однако программа PSpice делает это автоматически.
 Рис. 6.1. Модель цифровой ИС |
Соответственно различают три типа узлов: 1) аналоговые узлы, к которым подключены только аналоговые устройства, 2) цифровые узлы, к которым подключены только цифровые устройства, 3) узлы интерфейса, к которым подключена комбинация аналоговых и цифровых устройств. Программа PSpice автоматически расщепляет каждый узел интерфейса на два узла – чисто аналоговый и чисто цифровой – и включает между ними макромодель аналого-цифрового или цифро-аналогового интерфейса. Кроме того, к моделям интерфейсов автоматически подключается источник питания цифровых схем.
Логические уровни цифровых узлов принимают одно из пяти значений [2]:
1 – высокий уровень;
0 – низкий уровень;
R – положительный фронт (Raise, переход из состояния “0” в “1”);
F – отрицательный фронт (Fall, переход из состояния “1” в “0”);
X – неопределенное состояние (может принимать значение “0”, “1”, промежуточное или нестабильное состояние).
При вычислении логических уровней узлов, к которым подключено несколько цифровых компонентов, принимаются во внимание выходные сопротивления источников сигналов.
Приведем далее описания устройств интерфейса и цифровых компонентов. Примеры библиотек отечественных цифровых и аналого-цифровых ИС приведены в Приложении 5.
