Celem ćwiczenia było zapoznanie się z symulacją podstawowych elementów cyfrowych w środowisku programu Active- CAD.
Na zajęciach przeprowadziłyśmy symulację czasową trzech różnych układów składających się z bramek. Naszym zadaniem była zmiana sygnałów na wejściu całego układu.
Układ A składał się z trzech bramek NOT oraz jednej AND. Czas przejścia ze stanu niskiego w wysoki dla bramek negujących: pierwszej i trzeciej wynosi 8 [ns]. Czas potrzebny, aby druga negująca bramka przeszła ze stanu wysokiego w niski wynosi 12 [ns]. Czas propagacji bramki AND przy przejściu ze stanu niskiego w wysoki w naszym ćwiczeniu wyniósł 16 [ns]. Dla tego układu wyjściowym stanem stabilnym jest stan niski. Wynika to z właściwości bramki AND
Układ B był bardzo podobny do układu pierwszego z tą różnicą, że zamiast bramki AND była bramka XOR. Czas przejścia bramek ze stanu niskiego w wysoki jest identyczny jak w układzie A i wynosi on 8 [ns] dla pierwszej i trzeciej bramki NOT. Czas potrzebny drugiej bramce NOT aby przejść ze stanu wysokiego w niski wynosi 12 [ns]. Bramka XOR potrzebuje 14 [ns] aby ze stanu niskiego przejść w wysoki. Ze względu na występujące w układzie czasy propagacji wszystkich bramek występują wahania stanu wyjściowego z wysokiego na niski.
Układ C składa się z dwóch bramek NOT, dwóch bramek XOR oraz dwóch wejść X i Z, a także jednego wyjścia Y. Obserwowaliśmy pracę tego układu dla dwóch różnych stanów wejścia Z. Badaliśmy zmiany sygnałów wyjściowych zmieniając stan na wejściu X w zależności od stanu na wejściu Z.
Czasy propagacji bramek NOT wynoszą: 8[ns] dla bramki NOT nr 1 oraz 8[ns] dla bramki NOT nr 2 dla przejścia ze stanu wysokiego na niski oraz odpowiednio 8[ns] i 12[ns] przy przejściu ze stanu niskiego na wysoki. Bez względu na stan na wejściu X stan na wyjściu pierwszej bramki XOR jest niski. Czyli na stanu niskiego na wejściu Z, na wyjściu Y zawsze otrzymamy stan niski. I dlatego stan niski na wyjściu jest stanem stabilnym. Wynika to z ze sposobu połączenia bramek..
Chwilowe zmiany na stan wysoki wynikają z czasów propagacji bramek
Wnioski
Wykonane ćwiczenie pokazuje, że własności poszczególnych elementów układu mają ogromny wpływ na działanie całego układu. Symulacje czasowe, których dokonywaliśmy miały za zadanie uwidocznić nam opóźnienia występujące w rzeczywistych układach cyfrowych. Opóźnienia te nazywane są czasami propagacji.
Czas trwania impulsu Y zależy od ilości i rodzaju bramek zawartych w układzie Każda z bramek wprowadza pewne opóźnienie w reakcji całego układu. Wywnioskować również można, że aby uzyskać odpowiedź układu jaka jest nam potrzebna wystarczy odpowiednio rozmieścić bramki w układzie. Bramka AND w porównaniu z XOR potrzebuje więcej czasu aby zmienić swój stan, należy zaznaczyć iż do obu bramek zawsze dochodził taki sam sygnał wejściowy.