探究TINA技术在数字系统设计分析过程中的应用
从集成电路、简单可编程器件到高密度大规模可编程器件地应用，数字系统的设计分析方法从根本上发生转变，由原来的手工设计，发展到了以(electronic design automation，电子设计自动化)技术为代表的现代电子设计方法。随着eda技术地逐步发展，以美国的pspice.multisim、欧洲的tina pro等为代表的各种eda设计软件包，在电路系统设计与仿真环节给电子工程师带来了便利，极大的提高了工作效率。下面就随半导体小编一起来了解一下相关内容吧。
1、概述
随着半导体材料科学与制造工艺地迅速发展，电子器件在最近几十年经历了从小规模集成电路(ssi)、中规模集成电路(msi)到大规模集成电路(lsi)以至超大规模集成电路(vlsi)的发展历程ⅲ。从集成电路、简单可编程器件到高密度大规模可编程器件地应用，数字系统的设计分析方法从根本上发生转变，由原来的手工设计，发展到了以eda(electronic design automation，电子设计自动化)技术为代表的现代电子设计方法。随着eda技术地逐步发展，以美国的pspice.multisim、欧洲的tina pro等为代表的各种eda设计软件包，在电路系统设计与仿真环节给电子工程师带来了便利，极大的提高了工作效率。其中，tina pro更是以其功能强大、界面友好、性价比高等特点获得了业晃认可，广泛流行于四十多个国家。
tina pro是欧洲designsoft kft.公司研发的eda软件，支持包括中文在内的二十多种语言。它带有十分强大的元件库和仪器库，除具有直流分析、瞬态分析、正弦稳态分析、傅立叶分析等常见的电路仿真分析功能外，还支持电路版图设计、vhdl语言仿真及mcu仿真，其独特的硬件设备lab ii更是支持将实时测量的各种数据与虚拟仿真结果相比对，极大地方便了电子工程师进行系统设计。
2、tina应用探讨
以简单控制系统的设计和正弦为具体例子，初步探究tina在分析过程中的作用。
在简单中，我们采用数字系统传统的设计方法，即由功能概述到状态图(或asm图)，然后设计硬件单元电路实现具体功能这样一种自上而下的设计方法。该交通灯控制系统的逻辑功能如表1所述，约定绿灯持续时间为25t，黄灯持续时间为st，则红灯持续时间为30t，为此需设计一个定时器来实现这部分的定时功能;表1中的状态分为s0～s3(共4种状态)，其状态图如图1所示。我们采用中规模集成ic直接构成状态控制电路实现控制功能。
表1 控制器功能表
根据逻辑功能分析，在此可采用4位。
图1 系统状态图
计数器74163来定时控制器的时序;选用双4选1数据选择器74153及d触发器构成控制系统，来控制定时器与译码电路。为了电路简洁美观，在此利用tina的“新建宏向导”工具，将上述两子电路打包成宏功能模块，分别命名为dsq(定时器)和control(控制器)，结合输出端用门电路构成的译码电路，即可实现表1要求的交通灯控制器。电路如图2所示。
图2 交通灯控制系统
tina支持文本、波形、图片等直接粘贴在工作区，对电路进行辅助说明和美化，如图2所示场景电路。在此调用了tina的交通灯显示模块，辅以十字路口的背景图片，设计的交通灯控制系统场景形象逼真。启动”digital”仿真功能，控制系统将按设计要求实现十字路口交通灯的控制功能。
值得补充的是，tina还支持元器件3d视图地展示，适当场景下可将电路元器件、电路连线、实验波形等非常逼真地呈现在设计人员面前，这在教育培训环节有着十分重大的作用，而其他软件在这一方面的功能与之相比则显得薄弱了很多。
接下来分析tina对vhdl编程的支持。由于可编程逻辑器件的广泛应用，用描述语言设计系统的方法已经成为现代数字系统的主要设计方法。tina不仅支持vhdl语言编程，还很好的支持了vhdl功能模块与具体数模电路综合在一起进行仿真。
图3即用vhdl编程实现的数字模块“digital wave”在正弦信号发生器设计之中的应用。将这个vhdl功能模块与由8位cmos数模转换芯片mv95308构成的da转换电路，及由视频运放tl081构成的末级滤波电路连接在一起，即可实现正弦波信号发生器。
图3 vhdl模块设计的正弦信号发生电路
运行transient analysis命令，设置好相关参数后确认，即可得到如图4所示的波形。其中clk为系统时钟，out1为da转换后的输出，vp1为末级输出。可见该系统实现了正弦波信号的产生。
图4 电路中各测量点信号波形
选中digital wave模块后，在右键菜单中执行“enter macro”命令，即可进入如图5所示的vhdl程序编辑窗口，在该窗口可以输入或修改程序，若程序有语法错误，在运行时会在窗口下方提示相关错误信息。
图5 vhdl编辑窗口
3、结语
结合上述两个tina的基本应用实例可以发现，在数字系统的分析设计过程中，设计研发人员若能合理熟练地运用tina软件，在规范设计流程、提高工作效率、缩短开发周期、节约设计成本等方面将会得到很大的帮助。更为突出的是tina在教育培训环节体现出来优势，节约硬件资源投入，减少实验损耗，提高教学质量等优点让tina在教育行业越来越受到人们的重视。
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tina pro是欧洲designsoft kft.公司研发的eda软件，支持包括中文在内的二十多种语言。它带有十分强大的元件库和仪器库，除具有直流分析、瞬态分析、正弦稳态分析、傅立叶分析等常见的电路仿真分析功能外，还支持电路版图设计、vhdl语言仿真及mcu仿真，其独特的硬件设备lab ii更是支持将实时测量的各种数据与虚拟仿真结果相比对，极大地方便了电子工程师进行系统设计。
2、tina应用探讨
以简单控制系统的设计和正弦为具体例子，初步探究tina在分析过程中的作用。
在简单中，我们采用数字系统传统的设计方法，即由功能概述到状态图(或asm图)，然后设计硬件单元电路实现具体功能这样一种自上而下的设计方法。该交通灯控制系统的逻辑功能如表1所述，约定绿灯持续时间为25t，黄灯持续时间为st，则红灯持续时间为30t，为此需设计一个定时器来实现这部分的定时功能;表1中的状态分为s0～s3(共4种状态)，其状态图如图1所示。我们采用中规模集成ic直接构成状态控制电路实现控制功能。
表1 控制器功能表
根据逻辑功能分析，在此可采用4位。
图1 系统状态图
计数器74163来定时控制器的时序;选用双4选1数据选择器74153及d触发器构成控制系统，来控制定时器与译码电路。为了电路简洁美观，在此利用tina的“新建宏向导”工具，将上述两子电路打包成宏功能模块，分别命名为dsq(定时器)和control(控制器)，结合输出端用门电路构成的译码电路，即可实现表1要求的交通灯控制器。电路如图2所示。
图2 交通灯控制系统
tina支持文本、波形、图片等直接粘贴在工作区，对电路进行辅助说明和美化，如图2所示场景电路。在此调用了tina的交通灯显示模块，辅以十字路口的背景图片，设计的交通灯控制系统场景形象逼真。启动”digital”仿真功能，控制系统将按设计要求实现十字路口交通灯的控制功能。
值得补充的是，tina还支持元器件3d视图地展示，适当场景下可将电路元器件、电路连线、实验波形等非常逼真地呈现在设计人员面前，这在教育培训环节有着十分重大的作用，而其他软件在这一方面的功能与之相比则显得薄弱了很多。
接下来分析tina对vhdl编程的支持。由于可编程逻辑器件的广泛应用，用描述语言设计系统的方法已经成为现代数字系统的主要设计方法。tina不仅支持vhdl语言编程，还很好的支持了vhdl功能模块与具体数模电路综合在一起进行仿真。
图3即用vhdl编程实现的数字模块“digital wave”在正弦信号发生器设计之中的应用。将这个vhdl功能模块与由8位cmos数模转换芯片mv95308构成的da转换电路，及由视频运放tl081构成的末级滤波电路连接在一起，即可实现正弦波信号发生器。
图3 vhdl模块设计的正弦信号发生电路
运行transient analysis命令，设置好相关参数后确认，即可得到如图4所示的波形。其中clk为系统时钟，out1为da转换后的输出，vp1为末级输出。可见该系统实现了正弦波信号的产生。
图4 电路中各测量点信号波形
选中digital wave模块后，在右键菜单中执行“enter macro”命令，即可进入如图5所示的vhdl程序编辑窗口，在该窗口可以输入或修改程序，若程序有语法错误，在运行时会在窗口下方提示相关错误信息。
图5 vhdl编辑窗口
3、结语
结合上述两个tina的基本应用实例可以发现，在数字系统的分析设计过程中，设计研发人员若能合理熟练地运用tina软件，在规范设计流程、提高工作效率、缩短开发周期、节约设计成本等方面将会得到很大的帮助。更为突出的是tina在教育培训环节体现出来优势，节约硬件资源投入，减少实验损耗，提高教学质量等优点让tina在教育行业越来越受到人们的重视。
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