Tutorial 1 Dedigitales [PDF]

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Departamento de Ingeniería Eléctrica/Electrónica, Universidad San Francisco de Quito

Laboratorio de Sistemas Digitales y Microprocesadores

PRÁCTICA No. 1 Tutorial No.1 Tutorial Simulación de Circuitos Digitales en PSpice: Modularidad, Regularidad y Jerarquía Elaborador por: Christian Criollo Fecha de entrega del informe: 19 de enero de 2020 Fecha de elaboración de la práctica: 18 de enero de 2020 Contenido 1 2 3

Abstract............................................................................................................ 2 Objetivos.......................................................................................................... 2 Informe............................................................................................................. 2 3.1 Introducción............................................................................................... 2 3.2 Materiales y Métodos................................................................................ 3 3.3 Resultados y Discusión.............................................................................3 4 Conclusiones..................................................................................................15 5 Referencias y Bibliografía.............................................................................. 15

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Abstract

OrCad capture es un software de mucha importancia para el diseño y la simulación de circuitos electrónico, este nos permite conocer anticipadamente el comportamiento de un circuito. En presente trabajo nos da a conocer el diseño de circuitos digitales mediante un tutorial propuesto por el folleto Analog Design and Simlation Using OrCAD Capture and PSpice.

Objetivos 

Entender como simular circuitos combinacionales y secuenciales sincrónicos.

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Conocer las funciones que posee el programa pspice con el fin de facilitar el uso.



Conocer como imprimir la simulación y el esquemático mediante OrCAD sin utilizar captura de pantalla.



Conocer las herramientas que proporciona el programa para simular y generar el esquema de un circuito digital para que el diseño sea regular, modular y jerárquico.

Informe Introducción Hoy en día tenemos la posibilidad de ahorrar tiempo y dinero, atreves de software que nos facilitan conocer el comportamiento de un circuito electrónico, y detectar error sin desperdiciar recursos. Las herramientas computacionales requieren que el usuario conozca lo que está haciendo ya que el software puede detectar un error y mas no corregirlo. En esta práctica se utilizará el programa OrcAd y PSipce, con el fin de hacer un inicio a la simulación a nivel de dispositivo.

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Tenemos como finalidad que el usuario logre usar OrCAD para diseñar y simular circuitos que cumplan los principios fundamentales de diseño, los cuales son: jerarquía, regularidad y modularidad.

Materiales y Métodos Materiales OrCAD Capture y Pspice que son softwares para simular circuitos analógicos y digitales. El libro “Analog Design and Simulation using OrCAD Capture and PSpic” Método El método utilizado para realizar esta práctica es hacer una lectura compresiva para seguir de manera correcta el tutorial. . Resultados y Discusión

Capítulo 18 Ejercicio 1. En el ejercicio uno tenemos el esquema de modulo 3 contador sincrónico, estos circuitos secuenciales poseen una señal de reloj, esto producirá un que todos los cambios realizados se hagan en el mismo tiempo. En el siguiente circuito colocamos algunos módulos electrónicos digitales como: el circuito 74HC76 que utilizamos el mismo 2 veces, esta parte se conoce como regularidad, al unir estos circuitos cumplirá con una función en conjunto. El DSTM1 es un estimulador de una señal digital (reloj). Para simular ponemos un dominio de tiempo de 100us.

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Fig 3. Esquema Módulo 3 Contador sincrónico

La simulación fue realizada con en Pspice, podemos observar la señal digital en los nodos nombrados CLK ; QA; QB. Las señales digitales de salida del contador están nombradas como count_b,d,h respectivamente. Las siguientes etiquetas que podemos observar el esquema de simulación fig 4, en donde: Count_b imprime en binario. Count_d imprime decimal. Count_h imprime hexadecimal. Estos son diferentes sistemas numéricos.

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Fig 4. Onda del contador digital y forma de onda digital de salida de contador. Ejercicio 2 En el siguiente esquema conectamos la señales a un bus y experimentamos con diferentes dispositivos de un circuito integrado, como son A y B. La señal de reloj DSTM está separada por dos contadores binarios de 4 bits cada uno, se pasa la señal a dos buffers octales con la ayuda de un bus de 8 bits U3 funciona como un corcho octal inversor.

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Fig 5. Conexión de señales a un bus

El tiempo de simulación para este circuito es 10 us. Colocando los indicadores de voltajes en cada bus (CLK, D[8-1], QB[8-1], QA[81]). En el diagrama de simulación se puede apreciar que D[8-1] QA[8-1]). U3 es una memoria interna de inversión por lo tanto QB[8-1] empezara en FF y disminuirá en consecuencia.

Fig 6. Formas de onda de bus digital. En la siguiente simulación eliminamos las ondas del bus digital.

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Mostramos el bus en binario mediante la expresión {QA4 QA3 QA2 QA1};nibble;b. Insertamos myBus y obtendremos la unión de todos los buses.

Fig 7. Custom-made busses, my Bus and nibble En la siguiente simulacion cambiamos todos los Low por high de los pines 1 y 19 de U1 , podemos apreciar que la impedanica es elevada por lo cual la slaida QA nos da una Z.

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Fig 8. Alta impedancia mostrada en las salidas de U2.

Ejercicio 3 El siguiente ejercicio nos indica que psipices nos infromara si tenemos un error en la configuracion del tiempo, ya que se puede producir al realizar estos cirucutos digitales. La orden del ejerccios es cambiar el tiempo ontime y offtime por 0.01us, estos tiempos correponten al ancho del pulso del reloj. Tambien configuramos el tiempo de simulación para 1 us. De esta manera produciremos un error en el simulador. Pspice nos indicará en que tiempo exacto se produjo el error.

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Fig 9. Cuadro de dialogo de psipice al producirse un error.

Fig 10. Violación de información

Capítulo 20 Ejercicio 1 Observamos el ejercicio 20.1 del tutorial, este ejercicio tiene el fin de crear un módulo y utilizarlo jerárquicamente, el finde del ejercicio es hacer más corto y ordenado los esquemáticos de los circuitos digitales. Esto es útil, ya que podemos aumentar los puertos y crear nuevos bloques que hagan una función correspondiente. La Figura 10 es el esquema final y la figura 11 corresponde al circuito dentro del bloque jerárquico. 9

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El bloque superior hace referencia a un esquema inferior. Los pines in o out son los puertos jerárquicos.

Fig 10. Esquemático HB1 A cotinuación colocamos puertos jerargicos de entrada y otro de salida. Este circuito esta concectado con el esquema de ña figura 10 de una manera jerárquica.

Fig 11. Circuito dentro del módulo HB1

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Ejercicio 2 y 3 En el ejercico 20.2 y 20.3 relaizamos los esquematicos en pspice de las figurras 12 y 13, con el fin de utilizar el principio de jerquia para crrar los archivos y los bloques.

Fig 12. R2 un parámetro jerárquico.

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Fig 13. Circuito de prueba con modificado parte de osc125Hz

Colocamos un oscilador de pulsos paracrear un circuito digital, para realizar el esquema otra vez tenemos que utilizar los principales fundamentos del diseño como la jerarquización para hacer nuevos archivos y bloques. Acontinucaion observamos la simulacion realizada en orcad.

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Fig 13. Simulación del circuito digital

Ejercicio 5 Realizamos un diseño jerarquico con bloques, en el cual el primero se en cuntra el reloj oscilador figura 15 y el segundo bloque esta compuesto por el modulo 3 contador. Ponemos la compuertas logicas y la nombrmoas como QA y QB. Los puertos jerárquicos se añadirán a los circuitos de reloj, que se añadirán automáticamente los pines jerárquicos cuando se crean los bloques jerárquicos.

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Fig 14. Diseño en jerarquia de contador digital. Tenesmo el diseño del circuito oscilador, este lo almacenamos en una carpeta con el nombre de clock” y esto se encontrara en la misma altura con el mod counter.

Fig 15. Reloj oscilador

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Fig 16. Modulus 3 counter. Conclusiones 

Se pudo conocer y aplicar los tres principios de diseño de un circuito digital como son modularidad, regularidad y jerarquía

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Se utilizo las herramientas principales de diseño y simulación que tenemos a disposición con el software psipise.

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Logramos imprimir la simulación y el diseño de los circuitos utilizando OrCad sin necesidad de capturas de pantallas.

Referencias y Bibliografía

Fitzpatrick, D. (2012). Analog Design and Simlation Using OrCAD Capture and PSpice. Oxford: Newnes.

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