689_Perov_G.V._Skhemotekhnicheskoe_proektirovanie_

А так же расстановка маркеров (рис. 1.14)

Рис. 1.14. – Структурная схема устройства

1.5.2.6. Определить время моделирования (50uS)

1.5.2.7. Выполнить моделирование устройства (рис.1.15)

Рис. 1.15. – Результаты моделирования устройства

1.6. Содержание отчёта.

1.6.1. Цель и задачи работы

1.6.2. Краткие теоретические сведения о программе

1.6.3. Описание процесса самостоятельного выполнения работы с пояснениями

1.6.4. Результаты моделирования цифрового и аналогового устройства в виде графика выходного сигнала 1.6.5. Обсуждение результатов моделирования.

- 21 -

Лабораторная работа №2

Использование программно реализуемых источников цифрового сигнала в системе OrCAD

2.1. Цель и задачи лабораторной работы

Цель: научиться использовать шины в системе OrCAD для синтеза и анализа логических схем.

Задачи:

˗Составить таблицу истинности согласно заданию;

˗Сконструировать цифровую схему в соответствии с полученным заданием;

˗Показать, как сконструированная схема выполняет заданную логическую функцию.

2.2. Подготовка к работе 2.2.1. Изучить следующие материалы курса:

–пакеты прикладных программ: PSpice, P-CAD 2000, OrCAD, AutoCAD;

–нормативную базу проектирования РЭС, стандарты, документооборот, базы данных.

2.2.2. Контрольные вопросы

2.2.2.1. Основные положения государственной системы стандартизации. Единая система конструкторской документации ЕСТД. (ГОСТ 3.1001-2011, Общие положения).

2.2.2.2.Этапы проектирования БИС. (Г.Г.Казённов, Основы проектирования интегральных схем и систем 2005 г., г. Москва, Изд-во Бином, Лаборатория знаний, стр.30-54.

2.2.2.3.Общие правила составления чертежей (ГОСТ 2.301-68 ГОСТ2.307-68)

2.2.2.4.Порядок создания и освоения новых образцов РЭС. (С.М.Бородин. Общие вопросы проектирования РЭС, Учебное пособие, Ульяновский универси-

тет, 2007 г., стр.25-33)

2.2.2.5. Общие сведения о пакетах прикладных программ АП: PSpice, P-CAD 2000, OrCAD, AutoCAD (Ю.Л. Муромцев,, и др. Информационные технологии проектирования РЭС. Ч.1, Изд-во ТГТУ, 2004 г., стр.37-41)

2.2.2.6. Математические модели объектов проектирования РЭС (М.В.Головицына. Проектирование РЭС на основе современных информационных технологий.. Изд-во Интернет Университет Информационных Технологий: БИНОМ, Лаборатория знаний, г. Москва, 2011 г., стр.184-193)

2.2.1.7. Назначение и принцип работы сконструированного устройства.

- 22 -

2.3.Теоретические сведения.

2.3.1. Программно реализуемые источники входного сигнала в системе

OrCAD

В системе OrCAD при моделировании цифровых устройств кроме использования источника цифрового сигнала DigClock, применяются также и источники, в которых значения сигналов можно подавать, используя последовательное перечисление команд. Это источники класса STIM.

2.3.1.1. Разновидности программно реализуемых источников цифрового сигнала:

STIM1 - задание входного сигнала для отдельного проводника;

STIM4 - задание входного сигнала для 4-х разрядной шины;

STIM8 - задание входного сигнала для 8-ми разрядной шины;

STIM16 - задание входного сигнала для 16-ти разрядной шины;

Основными параметрами этих источников сигнала являются команды (COMMAND<N> , где <N> - номер команды, который изменяется в пределах

[1...16] ).

2.3.1.2. Синтаксис команд источников STIM

<Момент времени> <Значение сигнала в двоичном формате>

Label <Имя метки>: <Момент времени> <Значение сигнала в двоичном формате>

<Момент времени> <Значение сигнала в двоичном формате> GOTO <Имя метки> <Число обращений> TIMES

<Число обращений> = {Целое > 0} – при каждом обращении к метке это значение уменьшается, и при достижении значения "0" на входе будет сохраняться последнее изменение;

<Число обращений> = -1 – обращение к метке будет осуществляться постоянно до конца моделирования.

2.3.1.3. Примеры использования различных команд источника STM1:

Способ N1

COMMAND1

0us 0

COMMAND2

5us 1

COMMAND3

20us 0

- 23 -

COMMAND4

25us 1

Способ N2

COMMAND1

Label L1: 0us 0

COMMAND2

10us 1

COMMAND3

20us GOTO L1 2 Times

Способ N3

COMMAND1

Label L1: 0us 0

COMMAND2

10us 1

COMMAND3

20us GOTO L1 -1 Times

2.3.1.4. Примеры использования различных команд источника STM4:

Примечание: на временных диаграммах сигналы шин индицируются в 16ричном формате

Способ N1

COMMAND1

0us 0000

COMMAND2

5us 1010

COMMAND3

20us 0011

COMMAND4

25us 1110

- 24 -

Способ N2

COMMAND1

Label L1: 0us 0001

COMMAND2

10us 0110

COMMAND3

20us GOTO L1 2 Times

Способ N3

COMMAND1

Label L1: 0us 1010

COMMAND2

10us 1111

COMMAND3

20us GOTO L1 -1 Times

2.3.2. Использование шин в системе OrCAD

Использование шин позволяет существенно облегчить процесс проектирования схемы устройства, а также задание входных сигналов этого устройства. Кроме того, используя шины, можно добиться вывода временных диаграмм не в двоичной, а в шестнадцатеричной форме, объединив предварительно по 4, 8 или 16 двоичных сигналов, что позволяет упростить процесс анализа правильности функционирования схемы устройства, особенно при проектировании сложных арифметических устройств.

2.3.2.1. Ввод шины на схему устройства:

˗Выбрать (Ctrl+B)

˗Нарисовать шину, пример на рис. 2.1.

˗При необходимости, подключить шину к источнику входного сигнала STIM4, т.к. будет использоваться 4-х разрядная шина.

-25 -

Рис. 2.1. – Шины изображенные на рабочей поверхности

Назначить псевдоним шине

Выбрать шину, и дважды кликнуть по ней (либо Ctrl+E)

Ввести имя в формате <Название> [0-N], где N+1 - количество выводов в шине

Рис. 2.2. – Шины с подписанными псевдонимами

Обозначить выводы шины

Выбрать (Ctrl+W)

Разместить выводы на шине и соединить их с устройством

Обозначить проводники, согласно правилу <Имя шины><N вывода>

-26 -

Рис. 2.3. – Подсоединение устройств к шине, с обозначением выводов

Для моделирования необходимо запрограммировать источник сигналов STIM4, например:

Рисунок 2.4. – Программирование STIM4

Результаты моделирования такого устройства приведены на рис. 2.5.

Рис. 2.5. – Моделирование каскада инверторов

2.4. Порядок выполнения работы

2.4.1. Согласно индивидуальному заданию (табл. 2.1), выполнить проектирование устройства, выполняющего функцию , где - 4-х разрядные двоичные числа, используя шины в качестве средств связи между логическими элементами.

2.4.2. Выполнить моделирование спроектированного устройства и убедиться в правильности его функционирования.

2.5. Индивидуальные задания (табл. 2.1)

- 27 -

Таблица 2.1.

2.6. Пример выполнения работы

Пусть задана функция . Структурная схема, выполняющего данную функцию, приведена на рис. 2.6.

Рис. 2.6. – Структурная схема устройства в качестве примера

Шины А и В являются 4-х разрядными, поэтому при формировании схемы необходимо использовать источник сигнала STIM4 для каждой из шин.

Источники сигналов программируются так же, как на рисунке 2.4.

Результаты моделирования спроектированного устройства:

- 28 -

Таким образом, можно сделать вывод о правильности функционирования спроектированного устройства.

Лабораторная работа №3

Использование иерархических структур при проектировании сложных устройств в системе OrCAD

3.1.Цель и задачи лабораторной работы

Цель: Научиться проектировать иерархические блоки радиоэлектронной аппаратуры разных уровней.

Задачи:

˗Спроектировать радиоэлектронное устройство 1 уровня иерархии;

˗Спроектировать радиоэлектронное устройство 2 уровня иерархии;

˗Выполнить анализ работы смоделированных устройств.

3.2. Подготовка к работе 3.2.1. Изучить следующие материалы курса:

˗Элементная база РЭС: состав, основные параметры. Уровни функционального и конструктивного разукрупнения РЭС;

˗Маршруты проектирования ИМС;

˗Понятие о технологической маршрутной карте изготовления ИМС (РЭС);

˗Понятие о технологической маршрутной карте изготовления печатной платы.

-29 -

3.2.2. Контрольные вопросы

3.2.2.1. Основные свойства САПР AutoCAD R13. (И.Г. Мироненко и др., Автоматизированное проектирование узлов и блоков РЭС средствами современных САПР. Учебное пособие. Изд-во «Высшая школа», – М. 2002 г.,

стр.201-212).

3.2.2.2. Понятия блочного, функционально-узлового и функциональномодульного методов проектирования (В.А.Шахнов, Конструкторскотехнологическое проектирование электронной аппаратуры. Учебник, Изд - во НГТУ им. Баумана, – М. 2002 г. стр.54-82).

3.2.2.3. Сборочно-монтажные операции в технологическом цикле изготовления РЭА (В.А. Шахнов, Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры, Учебник, Изд-во НГТУ им. Баумана, 2002 г. стр.376-404).

3.2.2.4. Проектирование конструкций узлов I-го уровня (печатных плат) РЭА. Технология, маршрут изготовления печатных плат (В.А.Шахнов, Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры. Учебник . Изд-во НГТУ им. Баумана, М.,2002 г. стр.296-340).

3.2.2.5. Маршрут процесса проектирования. Иерархические уровни проектирования. (И.П. Норенков. Основы автоматизированного проектирования. Учебник. Изд-во НГТУ им. Н.Э. Баумана, М., 2002 г, стр.17-25)

3.2.2.6. Математические модели в процедурах анализа на макроуровне (И.П. Норенков. Основы автоматизированного проектирования. Учебник. Изд-во НГТУ им. Н.Э. Баумана, М, 2002 г, стр.88-100).

3.2.2.7. Принцип работы сконструированного счетчика.

3.3. Теоретические сведения. Описание иерархических блоков

3.3.1. Иерархические блоки САПР OrCAD

Любой фрагмент схемы можно оформить в виде иерархического блока, символ которого представляет собой прямоугольник, и затем разместить его на схеме, что позволяет уменьшить ее размеры. Другое применение иерархических блоков - представление с их помощью повторяющихся фрагментов схем: различных фильтров, усилителей, выпрямителей, сумматоров и т.п.

Иерархический блок размещается на схеме по команде Draw -> Block или

нажатием на кнопку панели инструментов. На рис. 3.1. представлено диалоговое окно параметров блока.

- 30 -