Моделирование схемы и получение временных диаграмм

Созданный профиль является активным, поэтому сразу можно запустить процесс моделирования щелчком по кнопке . После непродолжительных вычислений на панели задач рабочего стола ОС Windows появится свернутое окно модуля Probe ‘SCHEMATIC1 - transient - PSpice A/D - [transient (active)]’. Разверните его, щёлкнув по нему. Заметьте, что при повторном запуске процесса моделирования это окно может быть развернуто сразу.

Щёлкнув по: < Trace (Диаграмма)> → < Add Traces> или по кнопке -Add Traces откройте окно ‘Add Traces’. Для того чтобы легче разбираться с диаграммами, в центральной части окна щёлкая по флажкам у опций Currents, Power и Alias Names уберите их. Щёлкните по V (in), а затем по кнопке ‘OK’, получите диаграмму входного напряжения. Щёлкните по кнопке откройте окно‘Add Traces’, щёлкнув по V(out), а затем по кнопке ‘OK’, получите диаграмму выходного напряжения. В дополнении к аналоговым напряжениям выведите на экран цифровые состояния midl, для этого в окне ‘Add Traces’ щёлкните по midl, а затем по кнопке ‘OK’. Получите диаграммы, представленные на рисунке 2, и занесите их в отчет.

Вы видите (рис. 2), что экран модуля Probe разделен на две части: в нижней отображаются аналоговые напряжения, в верхней представлены цифровые состояния. При желании вы можете изменять пропорции двух этих частей щёлкнув по: < Plot> → < Digital Size (Цифровой размер)>, в открывшемся окне ‘Digital Plot Size’ в поле Percentage of Plot to be Digital (Процент чертежа цифровой части) ввести число, например 20, тем самым выделяя 20% всего экрана для изображения цифровой части.

Чтобы точнее исследовать области перехода между цифровыми состояния­ми необходимо отображать одну из областей в сильно увеличенном виде. Для этого необходимо щёлкнуть по: < Plot> → < Axis Settings… (Установки оси...)> чтобы открыть окно ‘Axis Settings’. На странице с вкладкой X Axis (Ось Х) в разделе Data Range (Интервал времени) щелчком по радио кнопке с названием User Defined (Определяется пользователем) активизируйте два поля. В первое поле введите нижнюю границу интервала времени: 495us, а во второе - верхнюю границу: 505us и щёлкните по кнопке ‘OK’ закройте это окно. Получите диаграммы, представленные на рисунке 3, и занесите их в отчет.

Рисунок 2 - Диаграммы аналоговых напряжений и цифровых состояний

Как вам известно, что микросхема 7404 (российский аналог ЛИ1) содержит шесть инверторов (на рис. 1 используется только два), принадлежит серии транзисторно-транзисторной логики сокращенно именуемой серией ТТЛ. В идеальном случае для 7404 ТТЛ - уровень низкого сигнала (логический 0) L=0В, а уровень высокого сигнала (логическая 1) H=5В. Напряжения имеющие значения от 0.8В до 2В считаются неопределенными.

Рисунок 3 - Увеличенный фрагмент диаграмм

При запуске процесса моделирования модуль PSpice наряду с расчетом электрических величин проводит расчет логических состояний электронной схемы, т.е. реализует логический анализ. На рисунке 3 видно, как модулем Probe показываются неопределенные состояния инвертора U1A в области от 1.3В до 2В:

- в цифровой части экрана эта область обозначается с помощью параллелограмма;

- в аналоговой части - постоянным напряжением от 1.3В до 2В.

Щёлкнув по кнопке - Toggle cursor активизируйте курсор. Проведите точное измерение длительности интервала времени неопределенного состояния инвертора U1A и постоянных напряжений 1.3В и 2В. Результаты измерений занесите в отчет.

Задание 2. В схеме, приведенной на рисунке 1, задайте: значение сопротивления резистора R1=10 KOm; измените длительности переднего и заднего фронтов: TR=5us, TF=5us, и ширину импульса PW=490us источника импульсного напряжения. Измените верхнюю границу интервала времени анализа переходных процессов на 5ms. Для этого щёлкните по кнопке ‘Edit Simulation Profile’ (‘Отредактировать профиль моделирования’), в открывшемся окне ‘Simulation Settings - transient’ на странице с вкладкой Analysis в поле Run to time введите 5ms, а в поле Maximum step size - 0.05ms. Щёлкнув по кнопкам: < Применить> → < OK> закройте окно ‘Simulation Settings-transient’ и сохраните отредактированный профиль. Получите диаграммы напряжений V(in), V(out) и цифрового состояния midl. Сравните полученные диаграммы с диаграммами, приведенными на рисунке 2.

Исследование области перехода проведите, изменив нижнюю границу интервала времени на 490us, а верхнюю - на 510us. Получите диаграммы и занесите их в отчет. Активизируйте курсор, проведите измерение длительности интервала времени неопределенного состояния U1A и его значения нижнего и верхнего уровней напряжения. Результаты измерений занесите в отчет.