Simulari in PSpice 6.2, cu formele de unda aferente ale: codor Biφ-L, decodor Biφ-L, codor RZ, decodor RZ, codor Miller

Simulari in PSpice 6.2, cu formele de unda aferente ale: codor Biφ-L, decodor Biφ-L, codor RZ, decodor RZ, codor Miller

1 Noțiuni generale despre PSpice 6.2

1.1 Prezentarea simulatorului Spice

SPICE ( Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) este un program de simularea circuitelor electronice orientat pe simularea structurilor de circuite integrate ( la origine ).

El a fost dezvoltat la inceputul anilor '70 la University of California, Berkeley și de atunci continua sa fie simulatorul analogic cel mai raspandit pentru circuite electronice, in virtual orice tip de aplicatie.

Deși Spice a fost supus unor dezvoltari succesive, nucleul algoritmilor de baza a ramas acelasi, fiind validat de proba timpului.

Numeroși producatori de software au realizat transportul lui pe un mare numar de platforme de lucru avand suficienta putere de calcul, adaugandu-i diverse tipuri de analiza si facilitați orientate utilizator.

1.2 Descrierea simulatorului Spice

Descrierea sumara care urmeaza este prezentata ca o referința ( este utila mai ales pentru variante de implementare a simulatorului cum ar fi IsSpice al firmei Intusoft sau pentru Pspice al firmei Orcad/Cadence).

Un circuit este descris in vederea analizei printr-o secvența de instrucțiuni care formeaza sursa Spice.

Sunt necesare 7 elemente care trebuie sa fie prezente in sursa Spice pentru a putea realiza o simulare completa:

a) Linie de titlu.

b) Instrucțiuni de control a analizei.

c) Instrucțiuni de control a afișarii rezultatelor.

d) Descrierea topologiei circuitului.

e) Descrierea surselor de stimulare si a surselor de alimntare.

f) Descrierea modelelor și/sau a subcircuitelor utilizate ( eventual ).

g) Instrucțiune. End

Pozițiile a) si g) sunt obligatorii

Descrierea topologiei circuitului și a surselor se va face cu ajutorul unor instrucțiuni dedicate numite primitive Spice, dat fiind faptul ca nu exista componente mai simple care pot fi folosite la construirea unui circuit. Totuși exista primitive pentru elemente pasive, semiconductori sau surse independente comandate.

1.3 Simulatorul Pspice

Mediul Pspice realizeaza o implementare completa a unui simulator Spice și este unul din cele mai utilizate simulatoare Spice atat in mediul academic cat și in industrie. Denumirea completa a simulatorului propiu-zis este Pspice A/D (Analog/Digital) el permițand si o simulare a circuitelor de mod mixt, care include componente zise analogice ( tranzistoare, diode, amplificatoare operaționale, etc, componente numerice ( circuite MSI, SSI, LSI din diverse familii logice) cat si componente de mod mixt ( convertoare analog-numerice, numeric analogice, etc).

Principalele tipuri posibile de analize ( simulari ) care se pot realiza cu acest program sunt:

- Analize DC Sweep (curent continuu), AC ( current alternativ ) și de regim tranzitoriu ( in domeniul timp ) - prin care se testeaza raspunsul circuitului la diferiți stimuli de intrare.

- Analize parametrice, Monte Carlo și de sensibilitate care evidențiaza funcționarea circuitului in urma modificarii valorilor componentelor și a factorilor de influența.

- Analize digitale de timp critic - care au rolul de a descoperi problemele de timing ce apar in urma utilizarii unei combinații de semnale transmise lente si rapide.

Pentru a realiza o analiza completa a circuitelor electronice, Pspice ( sau orice simulator Spice) trebuie sa aiba informații despre:

- componentele circuitului si modul lor de interconectare ( topologia circuitului)

- modelele de simulare corespunzatoare componentelor circuitului

- semnal de intrare ( de tip sursa de tensiune/curent ) utilizat pentru testare

- tipul de analiza ce trebuie realizat

- modalitațile de prezentare a rezultatelor simularii

Astfel, el ( simulatorul ) se afla in stransa legatura cu o serie de programe utilitare, care realizeaza configurarea ( setarea ) parametrilor circuitului și analizei.

Modul de interactiune intre Pspice si celelalte programe este prezentat in cele ce urmeaza.

Orcad Capture este practic un editor complex de scheme electrice utilizat pentru descrierea si pregatirea circuitului in vederea simularii reprezentand in același timp principala interfața cu utilizatorul.

Orcad Stimulus Editor este un editor grafic pentru semnalul de intrare, ce permite definirea formei semnalului de intrare, in domeniul timp, utilizat la testarea raspunsului circuitului pe durata simularii.

Utilizand Orcad Stimulus editor, se pot define:

- stimuli analogici ce pot conține semnale de tip sinusoidal, semnale de tip impuls, semnale de tip impuls exponențial, semnale modulate in frecvența.

- stimuli digitali care pot varia de la simple semnale de ceas pana la forme complexe de impulsuri.

Orcad Model Editor este un program ce realizeaza o definire de model pentru componentele utilizate de Pspice in timpul simularii, deasemenea , el realizeaza si o afișare a caracteristicilor dispozitivelor, putandu-se astfel verifica/modifica functionarea dispozitivelor pe baza modelului lor.

Dupa citirea fișierului circuit ( *.CIR ), a fișierului de legaturi ( *.NET ), a bibliotecilor de modele ( *.LIB ) și altor posibile fișiere de intrare ( stimulus file - *.STL și include file - *.INC), Pspice poate incepe simularea.

Rezultatele simularii sunt memorate in doua fișiere:

- un fișier de date, care conține rezultatele simularii, ce pot fi afișate grafic. Pspice citește acest fișier in mod automat și afișeaza grafic formele de unda ce reflecta funcționarea circuitului

- un fișier de ieșire cu extensia *.OUT ce conține: lista de legaturi ( netlist) a circuitului, sintaxa comenzilor utilizate pentru simulare, rezultatele simularii precum si mesajele de eroare sau avertizare ce apar in timpul simularii.

Un simulator Spice este doar un mijloc auxiliar pentru analiza sistemelor care utilizeaza circuite integrate numerice, deoarece prin natura lui de simulator la nivel de circuit, este un mijloc de analiza lent, mai ales la analize in domeniul timpului. Timpul de calcul este proporțional cu numarul de componente, cu complexitatea modelelor utilizate de acestea și, nu in ultimul rand, cu numarul de noduri ale circuitului. In astfel de situatii un simulator Spice este util numai daca se vor utiliza modele simplificate ale circuitelor numerice.

2 Simulari in PSpice 6.2 ale: codor Biφ-L, decodor Biφ-L, codor RZ, decodor RZ, codor Miller.

2.1 Simulare in PSpice 6.2 a unui codor Biφ-L cu formele de unda aferente

Schema circuitului codor Biφ-L este prezentata in figura 57.

Figura 57

In urma simularii in PSpice 6.2 sau obtinut urmatoarele forme de unda prezentate in figura 58.

Figura 58

2.2 Simulare in Pspice 6.2 a unui circuit decodor Biφ-L cu formele de unda aferente

Schema circuitului decodor Biφ-L este prezentata in figura 59:

Figura 59

In urma simularii in PSpice sau obținut urmatoarele forme de unda prezentate in figura 60.

Figura 60

2.3 Simulare in PSpice a unui circuit codor RZ cu formele de unda aferente.

Schema unui astfel ce circuit codor RZ este prezentata in figura 61:

Figura 61

In urma simularii in PSpice 6.2 sau obtinut urmatoarele forme de unda prezentate in figura 62.

Figura 62

2.4 Simulare in PSpice 6.2 a unui circuit decodor RZ cu formele de unda aferente

Schema unui astfel de circuit este prezentata in figura 63.

Figura 63

In urma simularii in PSpice 6.2 sau obtinut urmatoarele forme de unda aferente prezentate in figura 64.

Figura 64

2.5 Simulare in PSspice a unui Circuit codor Miller cu formele de unda aferente

Schema unui astfel de circit este prezentata in figura 65

Figura 65

In figura 66 si 67 sunt prezentate formele de unda obținute in urma simularii in PSpice 6.2

Figura 66

Figura 67

Concluzii

In prezenta lucrare intitulata Studiu Asupra Codec - urilor de linie. Considerațtii teoretice privind codoarele si decodoarele de date, am evidențiat o parte din codoarele și decodoarele de date folosite in practica precum si schemele lor de realizare.

In introducere am evidențiat cateva notiuni generale despre transmisiile de date precum si cateva dintre avantajele unei rețele de transmisiuni de date. Tot in introducere am vorbit si despre principalele semnale utilizate in transmisiile de date precum si despre codurile de linie binare care sunt utilizae in transmisiile digitale de date.

Mai departe am vorbit despre minimizarea funcțiilor logice in cadrul careia am exemplificat si o metoda de simplificare a expresiei algebrice și despre forma canonica disjunctiva și despre metoda Veitch-Karnaugh.

In capitolul 2 intitulat Noțiuni teoretice despre codoarele și decodoarele de date am facut o prezentare generala a codurilor si a catorva tipuri de semnale. Tot in capitolul 2 am vorbit și despre avantajele utilizarii codurilor de linie printre care amintim: eliminarea ambiguitatilor de faza, facilitarea sincronizarii receptoarelor, reducerea energiei transmise, reducerea lațimii benzii necesare de transmisie.

In capitolul 3 au fost prezentate principale tipuri de codoare de date. Prima data am inceput cu prezentare unui codor ciclic si implementarea acestuia in mediul de dezvoltare Matlab Simulink. Am prezentat elementele care s-au folosit in constructia schemei iar mai apoi am prezentat raspunsul obtinut in urma simularii codorului in Matlab Simulink.

Tot in cadrul capitolului 3 sunt prezentate si celelalte tipuri de codoare de date precum si sinteza lor pentru ca in final sa obținem structura acestora. Aceste codoare sunt: NRZ-M, Biφ-L, Biφ-M, RZ, NRZ-S, Biφ-S, Miller,MFM.

In capitolul 4 am prezentat cateva noțiuni generale despre decodarea datelor precum și prncipalele decodoare de date care sunt aceleasi ca și in cazul codoarelor de date.

In capitolul 5 am prezentat simulari realizate in PSpice 6.2 cu evidențierea formelor de unda aferente a: codor Biφ-L, decodor Biφ-L, codor RZ, decodor RZ, codor Miller.

Am prezentat un pic din istoria simulatorului Spice dupa care am facut o descriere sumara a simulatorului.

Simulatorul PSpice este o forma completa a celui Spice și este unul dintre cele mai utilizate simulatoare Sppice avand utilizari atat in mediul academic cat și in industrie. Cu ajutorul simulatorului Pspice 6.2 am reușit sa fac cateva simulari datorita faptului ca acest program se afla intr-o stransa legatura cu o serie de programe utilitare care realizeaza configurarea parametrilor circuitului și ofera posibilitatea analizei.

In acesta lucrare sunt prezentate principalele tipuri de codoare si decodoare de date utilizate precum si structura lor si sunt prezentate și cateva simulari realizate in programele: Matlab Simulink și PSpice 6.2.

Bibliografie:

1 - Monica Elena Borda, Teoria transmiterii informatiei, E. Dacia, Cluj-Napoca, 1999 ;

2 - Alexandru Spataru, Fondements de la theorie de la transmission de l'information, Presses Polytechniques Romandes, Lausanne, 1987 ;

3 - Alexandru Spataru, Teoria transmisiunii informatiei, E.D.P., Bucuresti, 1983 ;

4 - Marin Ghinea, Virgiliu Fireteanu, MATLAB-Calcul numeric-Grafica-Aplicatii, E. Teora, Bucuresti, 1997

5 - P. Cotae, N.D. Alexandru - Telegrafie si transmisiuni de date, Institutul Politehnic Iasi, 1987

6 - A. Valachi, F. Hoza, V. Onofrei, R. Silion - Analiza, sinteza si testarea dispozitivelor numericei, Ed. Nord-Est, 1993

7 - S. Pașca, I. Sztojanov - Analiza asistata de calculator a circuitelor electronice, Ed. Teora , 1997

8 - P. Cotae, N. D. Alexandru - Tehnica moderna a comunicatiilor (Indrumar de laborator), Institutul Politehnic Iasi, 1989