Hướng dẫn mô phỏng mạch tín hiệu digital trên phần mềm Pspice

Bài hướng dẫn này sẽ giải thích cho bạn cách hoạt động của một hệ thống tín hiệu digital được sử dụng xử lý tín hiệu ở dạng digital (như khi làm việc với máy tính). Đầu bài là phần giới thiệu ngắn gọn và súc tích về các hệ thống tín hiệu digital, cụ thể là các cổng logic XOR và XNOR cùng với sơ đồ mạch của chúng và giải thích tín hiệu đầu ra hiển thị. Sau đó, các mạch được mô phỏng bằng phần mềm PSPICE và kết quả được so sánh với lý thuyết (kết quả sẽ giống nhau). Ở phần cuối của bài hướng dẫn, là một bài tập để tự làm.

Giới thiệu mạch tín hiệu digital:

Các hệ thống digital được gọi đơn giản là các hệ thống được thiết kế để lưu trữ, xử lý và truyền đạt tín hiệu ở dạng digital. Như chúng ta đã biết, một máy tính chỉ có thể thao tác với tín hiệu digital hoặc nhị phân, tức là số 0 (logic 0) và số 1 (logic 1) và trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ làm việc với các cổng logic. Một trong những mạch của hệ thống digital là mạch logic XOR. Mạch XOR cho kết quả tín hiệu đầu ra đúng (logic 1) nếu các tín hiệu đầu vào là số lẻ và cho kết quả sai (logic 0) nếu ngược lại. Sơ đồ mạch đơn giản của cổng logic XOR được hiển thị trong hình bên dưới

Và bảng sự thật của cổng XOR và XNOR với hai tín hiệu đầu vào trong bảng bên dưới đây:

Ví dụ mô phỏng mạch tín hiệu digital sử dụng phần mềm Pspice:

• Hãy thiết kế một mạch digital đơn giản, tức là mạch XOR như chúng ta đã thảo luận trong phần giới thiệu, và một số thông tin về cổng logic XNOR sẽ được dùng làm bài tập để mô phỏng. Mở phần mềm thiết kế PSPICE trên PC. Từ đây, nhấp vào nút chạy sơ đồ mạch để mở một sơ đồ trống như trong hình bên dưới:

• Sau khi mở sơ đồ mới, trước tiên hãy lưu sơ đồ bằng cách nhấp vào nút tệp ở góc trên cùng bên trái, sau đó chọn lưu để có thể truy cập file sơ đồ mạch bất cứ lúc nào trong tương lai. Hãy tham khảo những hình dưới đây:

• Nhấp vào biểu tượng tạo linh kiện mới (Get New Part) ở thanh công cụ trên cùng của sơ đồ để tìm kiếm các linh kiện cần thiết để thiết kế mạch.

• Trong cửa sổ chọn linh kiện, nhập '7404', sẽ hiển thị ra cổng logic NOT có sẵn trong PSPICE. Từ danh sách đó, chọn một cổng logic NOT như trong hình bên dưới:

• Một lần nữa, mở cửa sổ get new part và trong phần tên part gõ 7408, chọn cổng logic AND từ danh sách đã cho và sau đó nhấp nút “Place & Close” như hình bên dưới:

• Một lần nữa, mở cửa sổ get new part và trong phần tên part gõ 7432, chọn cổng logic AND từ danh sách đã cho và sau đó nhấp nút “Place & Close” như hình bên dưới:

• Bước tiếp theo là đặt một chân GND, làm tương tự một lần nữa và trong tên part nhập Dstm và chọn nguồn tạo tín hiệu digital sau đó nhấp nút “Place & Close” như hình bên dưới:

• Các linh kiện được đặt trong cửa sổ sơ đồ được hiển thị như hình bên dưới:

• Nhấp vào biểu tượng vẽ dây dẫn ở thanh trên cùng của cửa sổ sơ đồ để kết nối các linh kiện đã được đặt sẵn để thiết kế mạch, như trong hình bên dưới

• Kết nối tất cả các linh kiện để hoàn thành sơ đồ mạch như trong hình bên dưới,

• Phía trên cửa sổ sơ đồ, nhấp vào nút Voltage/Level Marker như trong hình bên dưới

• Đặt nó ở tụ điện đầu ra và tại đầu vào như trong hình bên dưới

• Nếu quan tâm đến việc kiểm tra điện áp trên một dây cụ thể qua một nút, hãy nhấp đúp vào dây và một cửa sổ xuất hiện, nhập tên của dây bạn muốn gắn nhãn, như  trong hình bên dưới,

• Bước tiếp theo là thiết lập các thuộc tính của nguồn cấp tín hiệu digital đầu vào.  Nhấp đúp vào nguồn cung cấp DSTM 1 (đã kết nối trong mạch trước đó) và cài đặt một số thuộc tính đầu vào DSTM 1 như trong hình bên dưới

• Các lệnh trong cửa sổ thuộc tính biểu thị giá trị của tín hiệu đầu vào tại các thời điểm tương ứng. COMMAND1 = 0s 0 (logic 0 sẽ được cấp tại thời điểm 0s), giá trị của dstm đầu vào là 0 và COMMAND2 = 1ms 1 (logic 1 tương ứng được cấp tại thời điểm 1ms). Tương tự với trường hợp COMMAND5 = 4ms 0 (sau 4ms, giá trị của đầu vào dstm sẽ là 0).

• Bước tiếp theo là thiết lập các thuộc tính của nguồn cấp tín hiệu digital đầu vào.  Nhấp đúp vào nguồn cấp DSMT2 mà bạn đã kết nối trong mạch trước đó và đặt các lệnh đầu vào cho nguồn cấp tín hiệu đầu vào digital nhưng các lệnh này sẽ không giống với các lệnh của đầu vào dtsm 1 như trong hình bên dưới

• Các lệnh này sẽ cập nhật sau một chu kỳ hoàn chỉnh của tín hiệu đầu vào 1. Sau khi giá trị đầu vào của nguồn đầu vào 1 thay đổi từ 0 đến 1 rồi trở về 0, giá trị đầu vào của nguồn đầu vào 2 chỉ thay đổi từ 0 đến 1. Các lệnh này được điều chỉnh để hoàn thành tất cả các trường hợp đầu vào tín hiệu nhị phân của hai biến đầu vào như trong bảng dưới đây:

• A	B
  0	0
  0	1
  1	0
  1	1

• Bước tiếp theo là điều chỉnh các thuộc tính của mô phỏng để tạo biểu đồ giá trị điện áp tại các điểm đánh dấu. Nhấp vào “analysis” và sau đó nhấp vào “Setup” như trong hình bên dưới

• Một cửa sổ sẽ xuất hiện, nhấp vào phần transient và điều chỉnh các thuộc tính theo yêu cầu của bạn, tham khảo hình bên dưới

• Thời gian phản hồi tín hiệu cuối cùng 4ms vì chúng ta đã đặt các lệnh COMMAND chỉ tối đa 4ms. Bây giờ đến phần mô phỏng, nhấp vào “analysis” ở thanh ghi trên cùng của cửa sổ sơ đồ mạch rồi nhấp vào “simulate” như trong hình bên dưới

• Một cửa sổ trên sơ đồ sẽ xuất hiện hiển thị tín hiệu điện áp ở dây đầu ra và nguồn cấp tín hiệu đầu vào như trong hình bên dưới

• Nếu chúng ta xây dựng một bảng các giá trị đầu vào tương ứng với các giá trị đầu ra, kết quả sẽ tương tự như kết quả trên. Trong hình trên, dạng sóng tín hiệu trên cùng là tín hiệu đầu ra và hai dạng sóng tín hiệu bên dưới là tín hiệu đầu vào.

>>> 100+ Mã Sản Phẩm Dây Rút: https://mecsu.vn/san-pham/day-rut-nhua.5op

>>> 1000+ Mã Sản Phẩm Đầu Cosse: https://mecsu.vn/san-pham/dau-cosse.Q1j