Schaltungstechnik

540 8 Analog/Digitale Schnittstelle
Die in PSpice bekannten Funktionsprimitive beinhalten u.a. Standard-Gatter (z.B.
Inverter, And, Or, Nand, Nor, Exor) mit unterschiedlicher Anzahl möglicher Eingänge,
FlipFlops (z.B. RS-, JK-, oder D-FlipFlops) und weitere wichtige Logikgrundfunktionen.
Darüber hinaus lassen sich Register (z.B. Latches, Shift-
Register), Zähler (z.B. Binärzähler, BCD-Zähler, Dezimalzähler), Datenselektoren
(z.B. Multiplexer, Demultiplexer) oder Decoder/Encoder darstellen und somit alle
typischen Funktionsbausteine einer Logikfamilie durch ein Funktionsmodell
beschreiben.
Timing-Modell: Das Timing-Modell beschreibt das Pin-to-Pin Timingverhalten
der Logikfunktion. Es enthält keine Funktionsbeschreibung. Vielmehr sind nur
Parameter enthalten, die das Timingverhalten festlegen. Timing-Parameter sind
u.a. „Propagation-Delays“ (TP), „Set-Up“-Zeiten (TSU), „Hold“-Zeiten (TH),
Pulsweiten (TW), Schaltzeiten (TSW). Die in Klammern angegebenen Abkürzungen
für die Timing-Parameter werden so in PSpice verwendet. Die Zeitangaben
sind abhängig von der Logikfunktion in einer verwendeten Schaltkreistechnologie.
Sie unterliegen Streuungen und sind darüber hinaus von Versorgungsspannungsschwankungen
und von den Lastverhältnissen abhängig. Für die Timing-Modelle
gibt es in PSpice Grundmodelle u.a. für Gatter (UGATE), FlipFlops (UGFF) bzw.
getriggerte FlipFlops (UEFF).
I/O-Modell: Innerhalb des Logiksystems ist kein I/O-Modell erforderlich.
Sobald ein Pin einer Logikfunktion auf eine analoge Schnittstelle trifft, wird ein I/
O-Modell (D-to-A) benötigt und eingeführt, um das Logiksignal auf die analoge
Schnittstelle zu bringen. Dasselbe gilt für die Wirkungsrichtung vom analogen
System zum digitalen System (A-to-D). Das Einfügen eines geeigneten I/O-
Modells wird im allgemeinen vom System zur Designverifikation gemischt analog/
digitaler Schaltkreise selbsttätig gesteuert. Bild 8.1-4 verdeutlicht den Datenaustausch
zwischen dem Logiksystem und dem Analogsystem über I/O-Modelle an
den Schnittstellen. Das I/O-Modell beschreibt das Schnittstellenverhalten am Ausgang
bzw. am Eingang einer Logikfunktion. Innerhalb einer Schaltkreisfamilie ist
somit das I/O-Modell einheitlich. Besonderheiten ergeben sich u.a. bei „Open-Collector“-Ausgängen
oder Schmitt-Trigger-Ausgängen. In PSpice kann man mit dem
Parameter IO_Level verschiedene Genauigkeitsstufen vordefinierter I/O-Modelle
für eine Schaltkreisfamilie auswählen. Bei Berücksichtigung des nichtlinearen
Übertragungsverhaltens der Eingänge bzw. der Ausgänge einer Logikfunktion
kann sich der Aufwand bei Einführung von I/O-Modellen beträchtlich erhöhen.
Digitaler
Modellteil
D-to-A
A-to-D
Analoger
Modellteil
Bild 8.1-4: Datenaustausch zwischen analogen und digitalen Modellteilen über I/O-Modelle