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38. Hierarchische Blöcke bilden

Anlegen eines hierarchischen Blocks
Den Block mit Anschlüssen versehen
Erzeugen eines Unterschaltbildes
Simulieren des Blocks
Betrachtungen zur Netzliste
Austauschen von Unterschaltbildern

Hierarchische Blöcke ermöglichen die Darstellung von Blockschaltbildern. Dabei verbergen sich hinter den Blöcken vollständige Schaltungen oder Schaltungsteile, welche innerhalb des Projekts in der DSN-Datei als Schaltbild abgespeichert sind. Im Gegensatz dazu stehen die Unternetzwerke, deren Schaltungen als Netzliste in einer LIB-Datei abgespeichtert sind. Da Sie den Blöcken verschiedene Schaltbilder zuordnen können, haben Sie mit dieser Methode eine Möglichkeit Schaltungsvarianten zu testen und zu vergleichen.

Anlegen eines hierarchischen Blocks

Nachdem Sie ein neues, leeres PSpice-Projekt in Capture angelegt haben, gehen Sie in die Menüleiste von Capture und rufen dort über "Place - Hierarchical Block" einen Block auf:


So rufen Sie in Capture einen Block auf. Das fertige Projekt finden Sie unter hibo bzw. hibo.zip.

Statt die Menüleiste zu nutzen, können Sie auch den Knopf "Place hierachical block" in der rechten, senkrechten Werkzeugleiste betätigen:


Alternativer Aufruf eines Blocks mit der rechten, senkrechten Werkzeugleiste von Capture.

Darauf öffnet sich ein Fenster "Place Hierachical Block", welches Sie wie in der nachfolgenden Abbildung gezeigt, auszufüllen haben:


So füllen Sie das Fenster aus: unter "Reference" tragen Sie einen belieben Namen ein, unter Primitive wählen Sie entweder "No" oder "Default" an. Als "Implementation Type" wählen Sie "Schematic View" aus. Unter "Implementation name" tragen Sie einen beliebigen Namen ein, welcher dann der Implementation entspricht.

Mit "OK" bestätigen Sie die Eintragungen und schließen dieses Fenster. Dann müssen Sie sogleich mit linker, gedrückter Maustaste ein Rechteck in Ihr leeres Schaltbild zeichnen.


Zeichnen Sie mit linker, gedrückter Maustaste in einem Zug ein Rechteck, um einen Block zu erhalten.


Den Block mit Anschlüssen versehen

In unserem Beispiel soll sich hinter unserem Block das Schaltbild eines Spannungsteilers verbergen. Dazu benötigt der Block drei Anschlüsse.

Um Anschlüsse anzubringen, betätigen Sie entweder den Knopf  "Hierarchical Pin" , welcher sich in der rechten, senkrechten Werkzeugleiste befindet, oder Sie bedienen sich wieder der Menüleiste, wie es das nachfolgende Bild zeigt:


So rufen Sie die Hierachical Pins - die Anchlüsse für den Block - über die Menüleiste von Capture auf.

Es öffnet sich dann ein kleines Fenster "Place Hierarchical Pin", in welchem Sie den Namen und den Typ des Anschlusses auswählen. Unter "Width" wählen Sie "Scalar" aus, da wir nicht mit Bussen der Digitaltechnik arbeiten. Der Typ (Type) hat nur Einfluss auf das Aussehen des Symbols.



So bestimmen Sie die Art und den Namen des Pins.

In unserem Beispiel wählen Sie für die Namen der drei Anschlüsse "Ein", "Aus2 und "Masse", wie es die nachfolgende Abbildung zeigt. Verbinden Sie den Eingang "Ein" mit einer 10V-DC-Gleichspannungsquelle, den Anschluss "Masse" mit der Masse und den Ausgang "Aus" mit einem 1k-Ohm-Widerstand, welcher gegen Masse geschaltet ist:


So sieht die äußere Beschaltung des mit drei Pins versehenen Blocks aus, hinter dem sich ein Spannungsteiler verbergen soll.



Erzeugen eines Unterschaltbildes

Markieren Sie nun den Block per Mausklick, so dass er sich rosa verfärbt. Rufen Sie dann mit der rechter Maustaste ein kleines Auswahlfenster auf, um in diesem "Descend Hierarchy" auszuwählen:


Markieren Sie den Block und wählen Sie "Descend Hierarchy" aus.

Darauf öffnet sich ein kleines Fenster, in welchem Sie aufgefordert werden, einer neuen Seite einen Namen zu vergeben. Sie können den vorgegebenen Namen "PAGE1" verwenden:


Sie können hier einen anderen Namen eingeben. Auf jeden Fall mit "OK" bestätigen.

Ohne es auf Anhieb zu merken, haben Sie in der DSN-Datei Ihres Projekts ein (noch weitgehend leeres) Unterschaltbild angelegt, welches nun in den Vordergrund rückt:


Im Unterschaltbild, welches das Schaltbild des Blocks darstellt, enthält bis jetzt nur die drei Anschlüsse, welche mit den Anschlüssen des Blocks übereinstimmen.

Sie könnten nun die drei Anschlüsse im Unternetzwerk mit einem Spannungsteiler versehen. Doch zuvor sollten Sie einen Blick auf das Projektfenster werfen:


Das Projekt-Fenster zeigt, dass die DSN-Datei (hier hibo.dsn) zwei Schaltbilder enthält: SCHEMATIC1 in der oberen Ebene und teiler1 in der unteren Ebene.

Aus dem Projektfenster ist zu entnehmen, dass in der DSN-Datei zwei Schaltbilder enthalten sind:

Die Schaltung SCHEMATIC1 befindet sich in der oberste Ebene der Hierarchie, was durch einen Querstrich zu erkennen ist .
Die Schaltung teiler1 befindet sich in der unteren Ebene, was durch einen fehlenden Querstrich zu erkennen ist .

Es kann immer nur eine oberste Ebene und mehrere gleichberechtigte untere Ebenen in einem Projekt geben.

Nach diesem Exkurs können Sie nun in das Unterschaltbild den Spannungsteiler einzeichnen:


Der Spannungsteiler im Unterschaltbild ist mit den drei Pin-Symbolen zu verbinden.

Wie bei den Unternetzwerken wäre es auch bei den Blöcken erlaubt, innerhalb der Unterschaltbilder eine Masseverbindung zu setzen.

Simulieren des Blocks

Um das ursprüngliche Schaltbild mit dem Block aufzurufen, gehen Sie auf die Menüleiste von Capture und gehen Auf  View - Ascend Hierarchy, wie es das nachfolgende Bild zeigt:


So bringen Sie das Schaltbild mit dem Block nach vorne. Alternativ hätten Sie dieses Fenster wie in Windows üblich auch mit der Maus markieren können.

Jetzt können Sie das Simulationsprofil für eine Arbeitspunktanalyse anlegen und die Simulation ausführen. Sie erhalten dann das nachfolgend abgebildete Ergebnis:


Das Simulationsergebnis mit eingeblendeten Strömen und Spannungen des Arbeitspunktes.

Sie können auch die Ströme und Spannungen im Unterschaltbild betrachten, indem Sie das entsprechende Fenster in den Vordergrund verschieben:


Die Ströme und Spannungen des Unterschaldbildes lassen sich ebenfalls betrachten.


Betrachtungen zur Netzliste

Auffallend ist, das sowohl im oberen Schaltbild als auch im Unterschaldbild ein Widerstand mit dem Bezeichner R1 existiert. Dennoch kommt es nicht zu den üblichen Konflikten, die sonst auftreten, wenn in einem Schaltbild ein und derselbe Bezeichner mehrfach auftritt.

Die Erklärung liefert die Netzliste, welche für die Bauteile der Unterschaltbilder automatisch andere Bezeichnungen vergibt:


Die Netzliste zeigt, wie die Bezeichnungen der einzelnen Bauteile automatisch vergeben werden. Hier erkennen Sie auch, welche Bedeutung der Eintrag unter "Reference" hat, wenn Sie sich die Namensgebung der Bauteile in den Blöcken vor Augen halten.

Es besteht sogar die Möglichkeit, dass Sie innerhalb eines Unterschaltnetzes einen Block anlegen, der auf ein "Unterunterschaltbild" verweist.


Austauschen von Unterschaltbildern

Dazu müssen Sie zur Vorbereitung ein weiteres Unterschaltbild anlegen. Gehen Sie in das Projektfenster und legen Sie dort ein weiteres Unterschaltbild wie folgt an:


So legen Sie ein weiteres Unterschaltbild an: Markieren Sie die DSN-Datei und klicken Sie mit der rechten Maustaste. Es öffnet sich ein Fenster, in dem Sie "New Schematic" auswählen.

Nun öffnet sich ein weiteres Fenster, in welchen Sie einen Namen vergeben können. Nennen Sie das neue Unterschalbild "neu" und bestätigen Sie mit "OK".

Im Projektfenster finden Sie nun ein weiteres Unterschaltbild, das den Namen "neu" trägt. Allerdings fehlt dem neuen Unterschaltbild noch eine Seite (Page1). Klicken Sie deshalb das "neu" an und rufen Sie mit der rechten Maustaste ein Fenster auf, in welchem Sie "New Page" anklicken:


So vergeben Sie dem neuen Unterschaltbild eine Seite.

Wenn Sie das getan haben, kopieren Sie das Unterschaltbild aus "teiler1" in das neu geschaffene Unterschaltbild "neu". Verändern Sie das Spannungsteilerverhältniss in "neu".

Nun haben Sie die Vorbereitungen getroffen, um Unterschaltbilder hinter dem Block auszutauschen. Rufen Sie dazu das Eigenschaftenfenster des Blocks auf und tauschen Sie in der Zeile Implementation den Eintrag "teiler1" durch "neu" aus:


Rufen Sie per Doppelklick das Eigenschaftenfenster des Blocks auf und tauschen Sie die Implementation aus. Dabei enstpricht die Implementation dem Namen des entsprechenden Unterschaltbildes.

Es empfiehlt sich die Implementation im Schaltbild sichtbar zu machen.

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