Micro-Cap в схемотехнике. Касьянов А.Н. - 4 стр.

UptoLike

Составители: 

ВВЕДЕНИЕ
Все электронные изделия условно можно разделить на два типа.
К первому типу относятся те, которые обрабатывают информацию, представленную в аналоговом виде,
т.е. изменяющуюся непрерывно как по уровню, так и по времени. Ко второму типу относятся устройст-
ва перерабатывающие информацию, представленную в цифровой форме, которая по времени изменяет-
ся дискретно. Еще недавно представители первого типа доминировали перед цифровыми устройствами.
Схемотехника цифровых устройств явилась огромным достижением науки конца ХХ века. Ее преиму-
щество перед схемотехникой аналоговых устройств основано на следующих факторах:
1) информация в цифровых устройствах не подвержена воздействию окружающей среды (темпера-
туры, влажности, давления, напряжения питания и т.д.).
2) переработку цифровой информации возможно осуществлять с неограниченной точностью,
3) микросхемы цифровых устройств допускают большую степень интеграции, включающие десятки
миллионов транзисторов, и каждый год это количество удваивается (Закон Мура).
Цифровая схемотехника развивалась по нескольким направлениям:
Проектирование и создание устройств переработки цифровой информации с помощью жесткой
логики. Такие устройства предназначены для выполнения одной какой-либо операции. Создание уст-
ройств на жесткой логике привело к появлению универсальных микросхем, которые можно конфигури-
ровать в соответствии с законом функционирования самим заказчиком. Эти микросхемы получили на-
званиепрограммируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Одна микросхема ПЛИС может
заменить несколько сотен корпусов микросхем традиционной жесткой логики. Особенностями совре-
менных ПЛИС являются: низкая стоимость, высокое быстродействие (до 3,5 нс), широкие функцио-
нальные возможности, многократность перепрограммирования, низкое энергопотребление, гибкость
архитектуры и др. Процесс проектирования устройства переработки цифровой информации с использо-
ванием ПЛИС заключается в описании его функционирования на входном языке используемого про-
граммного средства, выполнение автоматизированного синтеза, проведения моделирования и настройке
выбранной ПЛИС с помощью программатора. Важной особенностью является тот факт, что время раз-
работки, даже очень сложных схем, может составлять несколько часов. А для изменения алгоритма ра-
боты устройства достаточно перепрограммировать ПЛИС, причем, некоторые ПЛИС допускают пере-
программирование уже после установки их на плату.
Создание универсальных устройств, предназначенных для переработки разнородной информации.
Типичным представителем является микропроцессор. Первоначально микропроцессорные устройства
предназначались для управления работой дисплеев и принтеров. В дальнейшем развитие микропроцес-
сорной техники позволило создать персональный компьютер, параметры которого постоянно совершен-
ствуются. Универсальность применения микропроцессорных устройств обусловлено разнообразием
программ, которые управляют работой устройства в целом.
Любое сложное цифровое устройство, будь то микропроцессор или ПЛИС, состоит из элементар-
ных логических вентилейустройств, реализующих какую-либо функцию алгебры логики. С помощью
логических вентилей строятся как комбинационные схемы, так и последовательностные. К первому ти-
пу схем относятсядешифраторы, шифраторы, мультиплексоры, двоичные сумматоры комбинационно-
го типа, схемы сравнения и т.д.; ко второму типу схем относятсятриггеры, счетчики, регистры и др.
Современное схемотехническое проектирование любых схем невозможно без применения компью-
терных методов расчета и проектирования электронных схем. В мире накоплен большой опыт по ком-
пьютерному проектированию электронных схем, разработано большое количество разнообразных про-
граммных средств. Значительных успехов достигла фирма Spectrum Software, создавшая целое семейст-
во программ Micro-Cap (Microcomputer Circuit Analisys Program). На сайте фирмы можно бесплатно по-
лучить ознакомительные варианты программ Micro-Cap V (MC5), Micro-Cap VI (MC6) и Micro-Cap VII
(MC7).
В данном пособии изложены принципы функционирования, синтеза и проектирования основных
схемотехнических элементов, которые демонстрируются с использованием системы компьютерного
схемотехнического проектирования и моделированияMC5.