Современная электроника №7/2020

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 65 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2020 ма более высокой степени не являет- ся целесообразным. Полиномиальные функции следует использовать в каче- стве порога для сравнения входного напряжения и формирования логиче- ского состояния в выходном каскаде схемы замещения входа микросхемы. Для формирования порогового сиг- нала можно использовать упроща- ющие приёмы, например кусочно- линейную функцию, определяемую таблицей значений координат точек. Кусочно-линейная функция ограничи- вает значения функции координатами точек, заданными на концах. Посколь- ку данные о напряжении срабатывания входов известны только для напряже- ния питания от 5 до 15 В, а допусти- мое напряжение питания составляет от 3 до 18 В, то применение кусочно- линейной функции в данных услови- ях не позволит выполнить экстраполя- цию при напряжении питания от 3 до 5 В и от 15 до 18 В. В сравнении с кусоч- но-линейной функцией использование полиномиальной функции позволяет выполнять расчёт порога срабатывания для какого угодно напряжения питания. При разработке модели часто при- меняется приём нормирования сигна- лов таким образом, чтобы логическая структура модели не была чувствитель- на к напряжению питания микросхемы, а пороги срабатывания входов и выхо- дов масштабировались в зависимости от него. Таким образом, целесообразно определить для напряжения срабаты- вания, соответствующего логическому «0», величину 0 В, а для соответствую- щего логической «1» – величину 1 В. Исходя из этого допущения, необхо- димо добавить в модель входа элемент сравнения, выходное значение которо- го будет нормировано на указанный диапазон и приведено к потенциалу базовой цепи 0, относительно кото- рой работают базовые модели логи- ческих устройств. Учитывая, что микросхема изго- тавливается по КМОП-технологии, можно утверждать, что собственное входное сопротивление внутрен- них цепей микросхемы чрезвычайно велико. Таким образом, ток потребле- ния входов обеспечивается утечками в их элементах защиты. На это кос- венно указывают сведения, приве- дённые в спецификации: допусти- мое входное напряжение составляет от VSS –0,5 В до VDD +0,5 В, ток потре- бления входов составляет ±0,1 мкА при напряжении питания 15 В. Ука- занные свойства характерны для маломощных импульсных диодов, которые действительно могли быть изготовлены на едином кристалле микросхемы вместе с логической частью. Исходя из этого предполо- жения и для избегания чрезмерного усложнения модели микросхемы, при верификации достаточно выполнить только оценку тока потребления вхо- дов без необходимости точной ими- тации этого эффекта. Таким образом, схема замещения входа микросхемы должна принять законченный вид (см. рис. 3). Элемен- ты V1 и V2 реализуют диодную защиту. Элементы C1 и C2 реализуют входную ёмкость. Элементы U8 и U9 формируют пороговые напряжения логической «1» и логического «0» соответственно. Эле- мент U5 реализует перенос сигнала с потенциала узла VSS на потенциал базо- вого узла 0. Элементы U6, U7, A1 (дели- тель) и A2 (ограничитель) выполняют нормализацию и приведение сигна- ла к диапазону от 0 до 1 В для последу- ющей обработки логической структу- рой микросхемы. При этом уровню 0 В соответствует логический «0», а уровню 1 В – логическая «1». Структура выходов В спецификации указано, что все выходы имеют предельную нагрузоч- ную способность до 10 мА постоян- ного тока. Выходное напряжение для y = 0,01x 2 + 0,55x + 0,5 R 2 = 1 y = –0,01x 2 + 0,45x – 0,5 R 2 = 1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Напряжение срабатывания, В Напряжение питания, В Vil ( ″ 0 ″ ) Vih ( ″ 1 ″ ) Полиномиальная (Vil ( ″ 0 ″ )) Полиномиальная (Vih ( ″ 1 ″ )) Рис. 2. Зависимость напряжения срабатывания от напряжения питания для входов микросхемы Рис. 3. Принципиальная схема функциональной группы входа (схема замещения)