Προσομοίωση μικτής λειτουργίας

Spice - Συν-προσομοίωση HDL - MCU

Προσομοίωση μικτής λειτουργίας

Spice - Συν-προσομοίωση HDL - MCU

Jump to TINA Main Page & General Information 

Η έκδοση TINA 8 και παραπάνω περιλαμβάνει μια νέα ισχυρή μηχανή προσομοίωσης μικτού τρόπου λειτουργίας. Βασίζεται στο ΧSPICE αλγόριθμος μικτής λειτουργίας, επεκταθεί με τα στοιχεία MCU και VHDL. Στα κυκλώματά σας μπορείτε να αναμίξετε ελεύθερα οποιαδήποτε αναλογικά ή ψηφιακά στοιχεία της TINA, συμπεριλαμβανομένων μικροελεγκτών (MCU) και μακροεντολών με Spice ή το περιεχόμενο VHDL. Μπορείτε να τροποποιήσετε αυτά τα στοιχεία σε λειτουργία μαζί με τον κώδικα στις μονάδες MCU. Η TINA θα αναλύσει τα αναλογικά εξαρτήματα σε αναλογικά, τα ψηφιακά μέρη σε ψηφιακή μορφή και θα δημιουργήσει αυτόματα τις διεπαφές μεταξύ των εξαρτημάτων. Αυτό εξασφαλίζει συγχρονισμό και γρήγορη σύγκλιση.

Ας εξετάσουμε μερικές από τις χρήσεις αυτού του τρόπου μέσω μερικών παραδειγμάτων.

Δημιουργία κυματομορφής με VHDL και Spice υποκυκλώματα

Το επόμενο κύκλωμα παράγει ένα αναλογικό σήμα ημιτονοειδούς ή πριονωτού δακτυλίου ανάλογα με την κατάσταση του αριστερού διακόπτη SW-MODE.

Προσομοίωση μικτής λειτουργίας, εικόνα 1

Το πλαίσιο Digital Wave στα αριστερά του κυκλώματος περιλαμβάνει τον κώδικα VHDL με έναν πίνακα αναζήτησης (Sine_LUT ) για το ημιτονοειδές κύμα και ένα μετρητή για το σήμα πριονιού.

Το βασικό μέρος του κώδικα VHDL είναι:

 process(Reset, Clk) 
   begin 
        if (Reset = ‘1’) then 
               Wave <= (others => ‘0’); 
               LUT_index <= 0; 
   elsif rising_edge(Clk) then 
   if (Enable = ‘0’) then 
     Wave <= (others => ‘0’); 
   elsif (Sel = ‘0’) then 
     Wave <= Sine_LUT(LUT_index); 
       else 
         Wave <= conv_std_logic_vector(LUT_index,5); 
       end if;
       if (LUT_index = LUT_index_max) then 
         LUT_index <= 0; 
       else 
         LUT_index <= LUT_index + 1; 
       end if;
   end if; 
   end process; 
   d0 <= Wave(0); d1 <= Wave(1); d2 <= Wave(2); d3 <= Wave(3); d4 <= Wave(4);

Η ψηφιακή έξοδος του μετρητή μετατρέπεται σε αναλογικό σήμα στον μετατροπέα δυαδικών ψηφίων 5 DA του TINA που εμφανίζεται στη μέση του κυκλώματος.

Η έξοδος ημιτονοειδούς κύματος DAC πρέπει να καθαριστεί με φίλτρο χαμηλής διέλευσης. Θα χρησιμοποιήσουμε ένα Spice opamp μοντέλο του TL081 σε μια διαμόρφωση φίλτρων Sallen και Key χαμηλού περάσματος. Πατήστε το κουμπί Εισαγωγή μακροεντολής στο παράθυρο διαλόγου ιδιοτήτων και το TINA ανοίγει τη μακροεντολή. Μπορείτε να ελέγξετε και, αν χρειαστεί, να τροποποιήσετε το Spice κώδικα μέσα στη μακροεντολή.

Ακολουθούν οι τελικές κυματομορφές του πλήρους κυκλώματος, συμπεριλαμβανομένων των πέντε κυματομορφών εξόδου μετρητή. Το SW_MODE βρίσκεται στην κατάσταση Υψηλή, επιλέγοντας το σήμα πριονιού.

Εάν αλλάξουμε το διακόπτη SW-MODE στη θέση Χαμηλή και εκτελούμε ξανά την μεταβατική ανάλυση, οι κυματομορφές είναι:

Για να δείτε την επίδραση του αναλογικού φίλτρου, διαγράψτε τις καμπύλες d0 σε d4 από το διάγραμμα κάνοντας κλικ στις καμπύλες και πατώντας το πλήκτρο Del.

MCU ελεγχόμενο κύκλωμα SMPS

Ο προσομοιωτής μικτής λειτουργίας της TINA όχι μόνο επιτρέπει MCUs, αλλά και οποιαδήποτε γραμμικά ή μη γραμμικά τμήματα στις βιβλιοθήκες της TINA. Για παράδειγμα, ας μελετήσουμε το παρακάτω κύκλωμα, το οποίο πραγματοποιεί μετατροπέα DC-DC, μετατρέποντας το 5V DC σε 13V DC και λειτουργώντας σε κατάσταση ενίσχυσης.

Οι καμπύλες παρακάτω δείχνουν πώς αλληλεπιδρούν τα αναλογικά μέρη και το MCU στην TINA.

Παράδειγμα μικτού κυκλώματος αποτελούμενο από απλά αναλογικά και ψηφιακά στοιχεία