Модель вход/выход
Модели вход/выход, ассоциируемые с каждым цифровым компонентом, имеют тип UIO и задаются по формату
.MODEL
<имя модели вход/выход>
UIO [
<параметры модели>]
Параметры модели вход/выход приведены в табл. 4.27.
Таблица 4.27. Параметры модели вход/выход
|
| |||||||||||
|
Идентификатор параметра |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения | ||||||||
|
INLD |
Входная емкость |
0 |
Ф | ||||||||
|
OUTLD |
Выходная емкость |
0 |
Ф | ||||||||
|
Идентификатор параметра |
Параметр |
Значение по умолчанию |
Единица измерения | ||||||||
|
DRVH |
Выходное сопротивление высокого уровня |
50 |
Ом | ||||||||
|
DRVL |
Выходное сопротивление низкого уровня |
50 |
Ом | ||||||||
|
DRVZ |
Выходное сопротивление утечки цепи, моделируемой как цепь хранения заряда |
250*10 3 |
Ом | ||||||||
|
INK |
Входное сопротивление утечки цепи, моделируемой как цепь хранения заряда |
30*10 3 |
Ом | ||||||||
|
TSTOREMN |
Минимальное время сохранения заряда цепи, моделируемой как цепь хранения заряда |
10 -3 |
с | ||||||||
|
AtoDl |
Имя макромодели интерфейса А/Ц первого уровня |
AtoDDefauit |
- | ||||||||
|
DtoAl |
Имя макромодели интерфейса Ц/А первого уровня |
DtoADefault |
- | ||||||||
|
AtoD2 |
Имя макромодели интерфейса А/Ц второго уровня |
AtoDDefauit |
- | ||||||||
|
DtoA2 |
Имя макромодели интерфейса Ц/А второго уровня |
DtoADefault |
- | ||||||||
|
AtoD3 |
Имя макромодели интерфейса А/Ц третьего уровня |
AtoDDefauit |
- | ||||||||
|
DtoAS |
Имя макромодели интерфейса Ц/А третьего уровня |
DtoADefault |
- | ||||||||
|
AtoD4 |
Имя макромодели интерфейса А/Ц четвертого уровня |
AtoDDefauit |
- | ||||||||
|
DtoA4 |
Имя макромодели интерфейса Ц/А четвертого уровня |
DtoADefault |
- | ||||||||
|
TSWLH1 |
Время переключения 0->1 для DtoAl |
0 |
с | ||||||||
|
TSWLH2 |
Время переключения 0->1 для DtoA2 |
0 |
с | ||||||||
|
TSWLH3 |
Время переключения 0->1 для DtoAS |
0 |
с | ||||||||
|
TSWLH4 |
Время переключения 0->1 для DtoA4 |
0 |
с | ||||||||
|
TSWHL1 |
Время переключения 1->0 для DtoAl |
0 |
с | ||||||||
|
TSWHL2 |
Время переключения 1->0 для DtoA2 |
0 |
с | ||||||||
|
TSWHL3 |
Время переключения 1->0 для DtoA3 |
0 |
с | ||||||||
|
TSWHL4 |
Время переключения 1->0 для DtoA4 |
0 |
с | ||||||||
|
TPWRT |
Пороговое значение длительности импульса |
Равно минимальной задержке |
с | ||||||||
|
DIGPOWER |
Имя макромодели источника питания |
DIGIFPWR |
- | ||||||||
Входная и выходная емкости
INLD, OUTLD
принимаются во внимание при расчете времен задержки. Выходные сопротивления цифровых устройств задаются параметрами
DRVH, DRVL
модели вход/выход UIO (рис. 4.34,
а).
Выходное сопротивление компонента, находящегося в состоянии «1», обозначается как
DRVH,
в состоянии «О» -
DRVL.
В программе PSpice выходные сопротивления компонентов принимают значения в диапазоне от
DIGDRVF
(Forcing strength) до
DIGDRVZ
(Z strength), который в логарифмическом масштабе разбивается на 64 уровня (максимальному сопротивлению
DIGDRVZ
присваивают код 0, а минимальному
DIGDRVF -
код 63). По умолчанию
DIGDRVF = 2 Ом, DIGDRVZ
= 20 кОм; их значения переназначаются по директиве .OPTIONS. В конфликтных ситуациях, когда к одному узлу подключаются вентили с разными выходными сопротивлениями, логический уровень узла устанавливается вентилем с минимальным выходным сопротивлением, код которого больше кодов остальных сопротивлений в заданное число раз. Это отношение кодов сопротивлений задается параметром
DIGOVRDRV
директивы .OPTIONS, который по умолчанию равен 3. Когда имеется несколько вентилей с близкими выходными сопротивлениями и разными логическими уровнями, узлу присваивается неопределенное состояние X.
Времена переключения выходных каскадов цифровых ИС задаются параметрами
TSWLH/z, TSWHLn
(трудности их определения по справочным данным заключаются в том, что обычно приводятся значения общего времени переключения всей ИС).
Макромодели интерфейсов составляются пользователями и включаются в библиотечный файл. Эти модели отражают характер входных/выходных сопротивлений цифровых компонентов с разной степенью подробности.
Модели, имеющиеся в стандартной библиотеке интерфейсов программы PSpice, приведены в табл. 4.28.
Таблица 4.28. Модели интерфейса
IO_LEVEL |
Определение |
||
0 |
Текущее значение параметра DIGIOLVL директивы .OPTIONS (по умолчанию равно 1) |
||
1 |
Основная (простейшая) модель, имеющая логические состояния 0, 1, X, R и F (AtoDl /DtoAl) |
||
2 |
Основная (простейшая) модель без промежуточного состояния X (AtoD2/DtoA2) |
||
3 |
Сложная модель с промежуточным состоянием X (AtoD3/DtoA3) |
||
4 |
Сложная модель без промежуточных состояний X, R и F (AtoD4/DtoA4) |
||
Сложные модели точнее имитируют нелинейности входных сопротивлений цифровых ИС, однако требуют больших вычислительных затрат.
Имена макромоделей интерфейсов указываются с помощью параметров AtoD1, DtoAl, ..., AtoD4, DtoA4. Выбор уровня модели интерфейса для каждого конкретного цифрового устройства производится с помощью параметра IO_LEVEL.
Схемы замещения простейших интерфейсов первого уровня показаны на рис. 4.34. В текстовом виде они записываются следующим образом.
Макромодель стандартного ТТЛ-интерфейса А/Ц первого уровня имеет вид:
.subckt AtoD_STD A D DPWR DGND params:
CAPACITANCE=0 DO A DGND DO74 DGTLNET=D
IO_STD C1 A DGND {CAPACITANCE+0.1pF} .ends
*
.model DO74 doutput (
+ sOname="X" sOvlo=0.8 sOvhi=2.0 s1name="0"
s1vlo=-1.5 s1vhi=0.8 + s2name="R"
s2vlo=0.8 s2vhi=1.4 s3name="R"
s3vlo=1.3 s3vhi=2.0 + s4name="X"
s4vlo=0.8 s4vhi=2.0 s5name="1"
s5vlo=2.0 s5vhi=7.0 + s6name="F"
s6vlo=1.3 s6vhi=2.0 s7name="F"
s7vlo=0.8 s7vhi=1.4 )
*
.model IO_STD uio (drvh=96.4 drvl=104
+ AtoD1="AtoD_STD"
AtoD2="AtoD_STD_NX"
AtoD3="AtoD_STD_E"
AtoD4="AtoD_STD_NX_E"
+ DtoA1="DtoA_STD"
DtoA2="DtoA_STD_NX"
DtoA3="DtoA_STD_E"
DtoA4="DtoA_STD_NX_E"
+ tswhI1=1.373ns tswlh1=3.382ns
tswhI2= 1.346ns tswlh2=3.424ns
+ tswhI3=1.511ns tswlh3=3.517ns
tswhI4=1.487ns tswlh4=3.564ns
+ DIGROWER = "DIGIFPWR")
Макромодель стандартного ТТЛ-интерфейса Ц/А первого уровня имеет вид:
.subckt DtoA_STD D A DPWR DGND params: DRVL=0 DRVH=0 CAPACITANCE=0
N1 A DGND DPWR DIN74 DGTLNET=D IO_STD
C1 A DGND {CAPAClfANCE+0.1pF}
.ends
.model DIN74 dinput (
+ sOname="0" sOtsw=3.5ns sOrlo=7.13 sOrhi=389 ; 7ohm, 0.09v
+ s1name="1" s1tsw=5.5ns s1rlo=467 s1rhi=200 ; 140ohm, 3.5v
+ s2name="X" s2tsw=3.5ns s2rlo=42.9 s2rhi=116 ; 31.3ohm, 1.35v
+ s3name="R" s3tsw=3.5ns s3rto=42.9 s3rhi=116 ; 31.3ohm, 1.35v
+ s4name="F" s4tsw=3.5ns s4rlo=42.9 s4rhi=116 ; 31.3ohm, 1.35v
+ s5name="Z" s5tsw=3.5ns s5rlo=200K s5rhi=200K )
Более сложная модель интерфейса А/ Ц первого уровня имеет схему замещения, показанную на рис. 4.35. Ее текстовое описание имеет вид:
.subckt AtoD_STD_E A D DPWR DGND params: CAPACITANCE=0
OO A DGND DO74 DGTLNET=D IO_STD
C1 A DGND {CAPACITANCE+0.1pF}
DO DGND a D74CLMP
D1 12 D74
D2 2 DGND D74
R1 DPWR 3 4k
Q1 1 3 A 0 Q74; подложку соединить с DGND
.ends
.model D74 D (IS=1e-16 RS=25 CJO=2pf)
.model D74CLMP D (IS=1e-15 RS=2 CJO2pf)
.model Q74 NPN (ISE=1e-16 ISC=4e-16
BF=49 BR=.03 CJE=1pf CJC=.5pf CJS=3pf VJE=0.9v
+ VJC=0.8v VJS=0.7v MJE=0.5 MJC=0.33
MJS=0.33 F=0.2ns TR=10ns RB=50 RC=20)
<
