Tehnici de Simulare

SIMULAREA FUNCTIONALA SI IERARHICA

6.1 Obiective

Dupa parcurgerea acestui curs, cititorul va fi capabil:

- sa descrie subcircuitele în Spice;

- sa descrie circuitul de nivel înalt utilizând subcircuite;

6.2 Introducere

Exemplele de circuite prezentate pâna în acest moment au folosit elemente de circuit (rezistoare, condensatoare, diode si tranzistoare) pentru care exista o corespondenta directa cu piesele de pe placa de circuit imprimat. O astfel de descriere de circuit se numeste reprezentare structurala. Simularea unor circuite reprezentate structural produce rezultate foarte precise dar poate dura un timp lung. Timpul de analiza creste proportional cu numarul de elemente de circuit fiind dominat de elementele semiconductoare, care sunt descrise de relatii neliniare complexe.

Pentru a reduce durata de timp a anlizaei Spice se grupeaza mai multe componente într-un bloc, dupa criteriul functiei pe care o realizeaza. Descrierea Spice a blocului este un circuit echivalent care realizeaza aceeasi functie ca si implementarea la nivel de componente. Acest model functional este construit cu mai putine componente si cu elemente specifice din Spice cum ar fi sursele comandate.

Spice ofera posibilitatea utilizarii subcircuitelor, care permit utilizatorului sa defineasca o subretea sau un bloc iar dupa aceea sa o instantieze (apeleze) în mod repetat în întregul circuit. De exemplu, pentru o poarta NAND (SI-NU) se poate defini o singura data un subcircuit, descris functional sau structiural (la nivel de tranzistor), care apoi este instantiat în mod repetat pentru a forma un circuit complex.

În descrierea functionala a unui circuit se pot utiliza:

- modelul ideal si

- modelul functional.

Blocurile ideale sunt foarte simple (furnizeaza o singura caracteristica a unui dispozitiv, cea mai relevanta) si conduc la timpi scurti de simulare.

Modelele functionale sunt mai complexe si reproduc caracteristicile de detaliu ale circuitului modelat. Modelele functionale utilizeaza un numar de componente considerabil mai mic, obtinându-se astfel o durata de simulare semnificativ mai redusa.

6.3 Subcircuitul Spice

Subcircuitul este un bloc de circuit care apare mai mult decât o data în întreg circuitul si consta din primitive Spice (rezistoare, condensatoare, diode, tranzistoare, surse comandate).

Declaratia de control prin care se începe descrierea unui subcircuit este:

.SUBCKT SUB_nume nod1 <nod2…>

unde SUB_nume definete în mod univoc subcircuitul iar nod1, nod2,… sunt nodurile sale externe care pot fi conectate la un circuit exterior (circuitul de nivel înalt). Nu exista limita pentru numarul nodurilor externe. Restul de noduri care apar în definirea subcircuitului s enumesc noduri interne. Nodurile interne nu pot fi conectate sau referite în circuitul de nivel înalt. Nodul de masa (nodul 0) este un nod global atât pentru circuitul de nivel înalt cât si pentru toate subcircuitele. Se pot utiliza aceleasi numere atât pentru descrierea subcircuitului cât si a circuitului de nivel înalt.

Încheierea definirii unui subcircuit se marcheaza prin declaratia:

.ENDS <SUB_nume>

Repetarea numelui SUB_nume este recomandata pentru a usura verificarea corectitudinii descrierii circuitului.

În descrierea subcircuitului se pot utiliza si unele declaratii de control. Se pot folosi declaratiile .MODEL si .SUBCKT.

Nu se permite utilizarea declaratiilor .NODESET si .IC pentru a fixa valorile initiale ale potentialelor nodurilor interne. Pentru a depasi aceasta limitare, toate nodurile care trebuie initializate se definesc în linia .SUBCKT ca noduri externe.

Plasarea în circuitul de nivel înalt a unui subcircuit se realizeaza prin intermediul unui apel de forma:

Xnume xnod1 <xnod2…> SUB_nume

Litera X trebuie sa apara în prima coloana pentru a specifica o instanta de subcircuit. Numarul de noduri trebuie sa fie egal cu acela din definitia care corespunde subcircuitului SUB_nume.

xnod1, xnod2… sunt numerele sau numele nodurilor din circuitul în care este instantiat subcircuitul SUB_nume si ele trebuie sa corespunda nodurilor nod1, nod2,… din declaratia .SUBCKT corespunzatoare lui SUB_nume.