Создание структурных и поведенческих моделей исследуемого цифрового узла (элемент К555ИМ3 (полный двоичный четырехразрядный сумматор)) в пакетах OrCAD 9.1, Active-HDL 8.1, страница 2

Обозначение	Параметр	Значение, нс
tPLH	Время задержки распространения сигнала при включении: - входы Ai, Bi – выход Si; - входы Ai, Bi - выход переноса P;	max
		24
		17
tPHL	Время задержки распространения сигнала при выключении: - входы Ai, Bi – выход Si; - входы Ai, Bi - выход переноса P;
		24
		17

Примечание: информация о параметрах узла взята из технической документации, представленной фирмой Motorola (www.motorola.com). 

6. Описание работы узла.

Микросхема ИМ3 представляет собой высокоскоростной четырёхразрядный двоичный полный сумматор с предварительным внутренним  переносом. На вход сумматор принимает два 4-разрядных двоичных слова (А1-А4, В1-В4) и входной перенос (С). На выходе генерирует сумму (выходы S1-S4) и перенос (выход P). ИМ3 производит суммирование двух четырёхразрядных двоичных слов и входного переноса, результатом является четырёхразрядное двоичное слово и выходной перенос.  При возникновении переполнения операции суммирования выход переноса устанавливается в единичное состояние.

7. Моделирование узла в пакете OrCAD 9.1.

7.1. Условное графическое обозначение проектируемого узла в виде иерархического символа.

Условное графическое изображение проектируемого узла в виде иерархического символа  представлено на рис. 2.

Рис. 2. Условное графическое изображение узла в виде иерархического символа.

7.2. SPICE – проект. Схема замещения проектируемого узла.

Согласно методическим указаниям к курсовой работе схема замещения проектируемого узла, в данном случае сумматора ИМ3, должна быть выполнена в отечественных графических обозначениях по ЕСКД. Для этого была создана специальная библиотека символов отечественных компонентов k555im3.olb, содержащая модифицированные аналоги из библиотеки 74ls.olb. Список заимствованных элементов представлен в таблице 4.

Таблица 4. Соответствие отечественных элементов зарубежным аналогам и их логические функции.

Зарубежный элемент	Отечественный аналог	Логическая функция
74ls04	К555ЛН1 (K555LN1)	НЕ
74ls08	К555ЛИ1 (K555LI1)	2И
74ls11	К555ЛИ3 (K555LI3)	3И
74ls00	К555ЛА3 (K555LA3)	2И-НЕ
74ls02	К555ЛЕ1 (K555LE1)	2ИЛИ-НЕ
74ls27	К555ЛЕ4 (K555LE4)	3ИЛИ-НЕ
74ls86	К555ЛП5 (K555LP5)	2XOR

Для схемы замещения потребовались также более сложные элементы: 5ИЛИ-НЕ и 4ИЛИ-НЕ. Было принято решение не создавать для них специальных символов, а заменить комбинацией  уже разработанных вентилей. Элемент 5ИЛИ-НЕ заменён тремя уже разработанными вентилями – (2ИЛИ-НЕ + 3ИЛИ-НЕ) + 2И = 5ИЛИ-НЕ, а элемент 4ИЛИ-НЕ: (2ИЛИ-НЕ + 2ИЛИ-НЕ) + 2И = 4ИЛИ-НЕ.

Рис.3. УГО символов, спроектированных для реализации схемы замещения ИМ3.

Вышеперечисленные элементы создавались путём редактирования зарубежных компонентов, что потребовало также скопировать динамические модели используемых элементов из 74ls.lib в файл k555im3.lib (функциональные модели элементов представлены в приложении 1).

Для соответствия реальных задержек распространения с задержками схемы замещения возникла необходимость создать элемент K555LI1A, задержки которого будут отличаться от элемента K555LI1.

Для лучшего восприятия, принципиальная схема замещения была разбита на три страницы, которые представлены далее (стр. 8-10; рис. 4.1-4.3).

.

7.3. Схема верификации иерархического символа.

Для более наглядной верификации иерархического символа (HS1) и возможности сравнения с зарубежным аналогом было принято решение добавить в схему верификации зарубежный аналог 74ls83a (U1), взятый из библиотеки 74ls. Чтобы не засорять схему верификации, маркеры напряжения не показаны. Верификация узла проводилась для максимальных задержек.