Für den U1525FC007 existiert kein Datenblatt. Der Baustein wurde speziell für den Bildungscomputer Robotron A5105 entwickelt. Ein Schaltplan dieses Computersystems findet sich auf der Seite von Ulrich Zander: https://www.sax.de/~zander/bic/bic_hw.html Damit kann man bereits die ungefähren Funktionalitäten der Pins und der Schaltung erkennen.
Für die Analyse des Bausteins bietet sich das kostenlose Programm Inkscape an. Damit kann man recht komfortabel eine große Anzahl an Symbolen und Texten auf dem Die platzieren und verwalten.
Im ersten Schritt werden die Bondpads mit den Pin-Bezeichnungen aus dem Schaltplan versehen.
Im zweiten Teil der Dokumentation wurden alle vorkommenden Standardzellen-Typen identifiziert. Idealerweise markiert man in diesem Schritt gleich alle Zellen auf dem Die. Hier wurde ein Quadrat um jede Zelle gelegt. Mit dem Quadrat verknüpft Inkscape eine fortlaufende Nummer. Die unterschiedlichen Farben stehen für unterschiedliche Standardzellen. Erstellt man Ordner für die verschiedenen Standardzellen, so erleichtert das später die Suche.
Im nächsten Schritt bietet es sich an alle Signale zu markieren, die am U1525FC007 ankommen oder nach außen übertragen werden. Unterschiedliche Farben und Sammelordner sorgen auch hier für etwas mehr Übersichtlichkeit. Dieser Vorbereitungsschritt ist nicht unbedingt notwendig, er erleichtert aber die weitere Analyse der Schaltung.
Prominente Signale kann man durchaus eine oder zwei Ebenen tiefer markieren. So durchläuft das Reset-Signal zum Beispiel mehrere Inverter, teils um die kapazitive Last der vielen Empfänger-Gatter zu verteilen, teils um ein invertiertes Signal zu erzeugen. Die Darstellung einer doppelten Invertierung erscheint auf den ersten Blick unnötig, zeigt aber an, dass dieses Signal im Vergleich zum ursprünglichen Signal etwas verzögert ist.
Das so markierte Die dient als Grundlage für die weitere Analyse der Schaltung.
Zur Dokumentation der Schaltung kann man verschiedene Programme verwenden. Hier kam KiCad zum Einsatz. Mit KiCad werden eigentlich Platinenlayouts erstellt. Der Schaltplaneditor eignet sich aber auch gut, um Logikschaltungen zu dokumentieren. Vorab müssen dazu die 24 Standardzellen des U1525FC007 in die Bauteilbibliothek aufgenommen werden.
Kleinere Eigenheiten, wie die absteigende Nummerierung der Eingänge bei den NOR-Gattern ergaben sich durch anfängliche Fehler in der Analyse, die erst nach dem Erstellen des Schaltplans aufgefallen sind. Um den Änderungsaufwand in vertretbaren Grenzen zu halten, wurden solche kosmetischen Eigenheiten akzeptiert.
KiCad nummeriert die Standardzellen automatisch. Diese Bezeichnung übernimmt man in Inkscape als Name für das zugehörige Rechteck. So hat man später die Möglichkeit eine Standardzelle in Inkscape wieder zu finden. Außerdem wird schnell ersichtlich welche Gatter bereits in KiCad aufgenommen wurden. Zusätzlich kann man die Rechtecke mit 50% Transparenz schwarz füllen. Diese Maßnahme erleichtert die Analyse, weil man sofort erkennt, ob eine Leitung zu einer bereits bekannten Standardzelle führt.
Die vollständig markierte SVG-Datei ist hier abgelegt (174MB).
Das Aufnehmen der Schaltung erfolgt am besten von Schnittstellen aus, deren nachgelagerten Funktionen man kennt oder zumindest erahnen kann. Stellt sich nach einer gewissen Zeit kein Gefühl dafür ein, wie sich der lokale Schaltungsteil entwickelt, sollte man zu einem anderen Schaltungsteil wechseln. Bei der Dokumentation der Schaltung entsteht so Stück um Stück ein Verständnis für die Funktionsweise und man kann die Gatter in KiCad sinnvoll anordnen und gruppieren.
U1525FC007 Zentrum für Mikroelektronik Dresden Teil 4
