Аналіз програмних засобів емуляції логічних схем

Дослідження логічних схем, їх побудови і емуляції роботи в різних програмних засобах, призначених для цього. Electronics Workbench 5 – розробка фірми Interactive Image Technologies, її можливості. Рівні бази Multisim. Ключові особливості Proteus.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Основи обчислювальної техніки» на тему:

«Аналіз програмних засобів емуляції логічних схем»



Зміст

1. Вступ

2. Програмні засоби емуляції логічних схем

2.1 Electronics WorkBench

2.2 Multisim

2.3 Proteus

2.4 Micro-cap

2.5 CircuitMaker

2.6 Logisim

Висновок

Список використаних джерел



1. Вступ

Актуальність дослідження. Цифрова схемотехніка займає центральне місце в розробках сучасних електронних систем управління побутовими і виробничими пристроями та механізмами. Системи автоматизованого проектування широко використовуються для розробки інтегральних схем і електронних пристроїв на дискретних елементах. Маршрут проектування кожного зі згаданих виробів включає ряд типових задач. Однією з таких задач є моделювання логічних схем.

Логічна схема аналізується з точки зору пошуку можливих ризиків збою в її роботі, тобто таких поєднань характеристик логічних елементів і конфігурації схеми, при яких на один набір вхідних сигналів можлива поява декількох різних значень вихідного сигналу, що, без сумніву, небажано для об'єкта управління.

Для таких цілей існує цілий ряд програмних засобів, що мають зручний і функціональний інтерфейс. Аналіз цих програмних засобів дозволить порівняти їх функції, переваги та недоліки.

Метою даної курсової роботи є власне аналіз програм для емуляції логічних схем.

Об'єктом дослідження є програмні засоби емуляції логічних схем.

Предметом дослідження є логічні схеми, особливості їх побудови і емуляції роботи в різних програмних засобах, призначених для цього.



2. Програмні засоби емуляції логічних схем

Сучасні електронні САПР використовуються для вирішення наступних завдань:

Моделювання змішаних аналого-цифрових пристроїв;

Моделювання і синтез логіки для ПЛІС;

Схемотехнічне і електромагнітне моделювання НВЧ-пристроїв;

Поведінкове моделювання на рівні структурних схем;

Проектування друкованих плат;

Аналіз електромагнітної сумісності;

Теплове моделювання;

Засоби підготовки друкованих плат до виробництва;

Проектування топологій ВІС;

Проектування електротехнічних схем і креслень;

Найбільш поширеним завданням проектування є моделювання аналого-цифрових пристроїв. Всі сучасні продукти передбачають введення проекту в редакторі принципових схем, після чого генерується список з'єднань, необхідний для роботи програми моделювання.

Світовим лідером в області автоматизації схемотехнічного проектування можна вважати програму SPICE. Вона була розроблена в університеті Берклі, США в 1972 р. Різні версії цього алгоритму були в різний час запозичені виробниками програмного забезпечення для використання у своїх продуктах і в даний час під цією назвою відомий ряд програм різних фірм. У силу використання єдиного обчислювального алгоритму програми різних виробників представляють собою за великим рахунком всього лише графічні оболонки, що надають користувачеві доступ до функцій програми SPICE, а також деякі додаткові можливості обробки отриманих даних.



2.1 Electronics WorkBench

Electronics Workbench 5 - розробка фірми Interactive Image Technologies. Дозволяє моделювати аналогові, прості цифрові й аналого-цифрові схеми електронних пристроїв, пристроїв автоматики, електромеханічних пристроїв, а також схем, що складаються з функціональних блоків із заданими передавальними функціями. Є велика бібліотека моделей аналогових і цифрових пристроїв, включаючи моделі інтегральних схем і польових транзисторів. Дозволяє створювати і редагувати принципову схему, підключати вимірювальні прилади і виконувати зазначені нижче види аналізу. Можливість підключення в схему вимірювальних приладів, за зовнішнім виглядом і характеристиками наближаються до промислових зразків, є однією з відмінних особливостей програми, В якості контрольно-вимірювальних приладів можна використовувати мультиметр, осцилограф, вимірювач АЧХ і ФЧХ, логічний аналізатор, логічний перетворювач, генератор слів, функціональний генератор. Програма дозволяє імітувати відмови компонентів у вигляді розриву, короткого замикання, наявності перехідного опору. Реалізовані наступні види аналізу:

DC-аналіз (режими роботи по постійному струму);

АС-аналіз (АЧХ і ФЧХ);

аналіз перехідних процесів;

багатоваріантний аналіз по постійному струму;

Фур'є-аналіз та аналіз спектру внутрішніх шумів;

аналіз нелінійних та інтермодуляційних спотворень;

аналіз при варіації параметрів схеми і температури;

розрахунок нулів і полюсів передавальних функцій;

розрахунок відносної чутливості характеристик схеми до зміни параметрів обраного елемента в режимах DC і АС;

розрахунок на найгірший випадок;

статистичний аналіз методом Монте-Карло.

Користувачеві програми дається можливість налаштування параметрів аналізу - вибір методу чисельного інтегрування; задання величин відносної та абсолютної похибки обчислень; задання мінімальної провідності гілок; зміна величини кроку і числа ітерації при статичному аналізі. Для програми створено інформаційний ресурс Інтернет з більше 12 мільйонами компонентів (EdaParts.com), що дає користувачам швидкий і простий доступ до центру конструювання, найбільшою у світі бази даних з електронних компонентів.

Програма має модуль для редагування, імпорту або створення нових компонентів.

Мал. 1.1 Робоче вікно Electronics Workbench



2.2 Multisim

Multisim - програма, призначена для професіональної розробки електронних схемотехнічних елементів та моделювання. Є однією з небагатьох програм, які використовують оригінальну програмну SPICE-симуляцію, розроблену в Берклі.

Multisim є подальшою еволюцією програми Electronics Workbench від Interactive Image Technologies. В 2005, Interactive Image Technologies була придбана National Instruments Electronics Workbench Group і Multisim змінив назву на NI Multisim. Широко використовується в науці, освіті та промисловості для побудови електричних кіл, створення електронних схем і SPICE-моделювання.

NI Multisim дозволяє об'єднати процеси розробки електронних пристроїв і тестування на основі технології віртуальних приладів для навчальних та виробничих цілей. Програма містить найновіші версії програмного забезпечення для інтерактивного SPICE-моделювання та аналізу електричних ланцюгів, що використовуються в схемотехніці, проектуванні друкованих плат і комплексному тестуванні. Ця платформа пов'язує процеси тестування і проектування, надаючи розробнику електрообладнання гнучкі можливості технології віртуальних приладів. Спільне використання програмного забезпечення для моделювання електричних ланцюгів Multisim компанії з середовищем розробки вимірювальних систем LabVIEW, дозволяє порівнювати теоретичні дані з реальними безпосередньо в процесі створення схем звичайних друкованих плат, що знижує кількість проектних ітерацій, кількість помилок у прототипах і прискорює вихід продукції на ринок. Multisim можна також використовувати для інтерактивного створення принципових електричних схем і моделювання їх режимів роботи.

База даних компонентів включає більше 2000 SPICE-моделей елементів від провідних виробників, таких як Analog Devices, Linear Technology, Phillips і Texas Instruments, а також більше 100 нових моделей імпульсних джерел живлення. Крім цього, в новій версії програмного забезпечення з'явився засіб Convergence Assistant, який автоматично коригує параметри SPICE, виправляючи помилки моделювання. Додана підтримка моделей МОП-транзисторів стандарту BSIM4, а також розширені можливості відображення та аналізу даних, включаючи новий вимірювач значень струму та оновлені статичні вимірювачі для диференціальних вимірювань.

У Multisim є бази даних трьох рівнів:

З Головної бази даних (Master Database) можна тільки зчитувати інформацію, в ній знаходяться всі компоненти;

Користувацька база даних (User Database) відповідає поточному користувачу комп'ютера. Вона призначена для зберігання компонентів, які небажано надавати в загальний доступ;

Корпоративна база даних (Corporate Database). Призначена для тих компонентів, які повинні бути доступні іншим користувачам з мережі.

Засоби управління базами даних дозволяють переміщати компоненти, об'єднувати дві бази в одну і редагувати їх. Всі бази даних розділяються на групи, а вони, у свою чергу, на сімейства. Коли користувач вибирає компонент і додає його в схему, створюється нова копія цього компоненту, всі зміни з нею ніяк не зачіпають інформацію, що зберігається в базі даних. База даних Master Database розділена на групи:

1) Sources. Містить всі джерела напруги та струму, заземлення. Наприклад, power sources (джерела постійного, змінного струму, заземлення, бездротові з'єднання - VCC, VDD, VSS, VEE), signal voltage s...