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EWB软件教程.doc

EWB软件教程

青春张子潇
2017-10-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《EWB软件教程doc》,可适用于IT/计算机领域

EWB软件教程一,软件简介随着电子技术和计算机技术的发展,电子产品已与计算机紧密相连,电子产品的智能化日益完善,电路的集成度越来越高,而产品的更新周期却越来越短电子设计自动化(EDA)技术,使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计,逻辑设计,性能分析,时序测试直至印刷电路板的自动设计EDA是在计算机辅助设计(CAD)技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统与早期的CAD软件相比,EDA软件的自动化程度更高,功能更完善,运行速度更快,而且操作界面友善,有良好的数据开放性和互换性电子工作平台ElectronicsWorkbench(EWB)(现称为MultiSim)软件是加拿大InteractiveImageTechnologies公司于八十年代末,九十年代初推出的电子电路仿真的虚拟电子工作台软件,它具有这样一些特点:()采用直观的图形界面创建电路:在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件,电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取()软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似,可以实时显示测量结果()EWB软件带有丰富的电路元件库,提供多种电路分析方法()作为设计工具,它可以同其它流行的电路分析,设计和制板软件交换数据()EWB还是一个优秀的电子技术训练工具,利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验,仿真电路的实际运行情况,熟悉常用电子仪器测量方法因此非常适合电子类课程的教学和实验这里,我们向大家介绍EWB软件的初步知识,基本操作方法,内容仅限于对含有线性RLC元件及通用运交流稳态和暂态分析算放大器电路的直流,二,ElectronicsWorkbench软件界面EWB的主窗口元件库栏信号源库基本器件库二极管库模拟集成电路库指示器件库仪器库三,ElectronicsWorkbench基本操作方法介绍创建电路()元器件操作元件选用:打开元件库栏,移动鼠标到需要的元件图形上,按下左键,将元件符号拖拽到工作区元件的移动:用鼠标拖拽元件的旋转,反转,复制和删除:用鼠标单击元件符号选定,用相应的菜单,工具栏,或单击右键激活弹出菜单,选定需要的动作元器件参数设置:选定该元件,从右键弹出菜单中选ComponentProperties可以设定元器件的标签(Label),编号(ReferenceID),数值(Value)和模型参数(Setting按钮可以设置其参数设置()示波器示波器为双踪模拟式,其图标和面板如下图所示其中:Expand面板扩展按钮Timebase时基控制Trigger触发控制包括:Edge上(下)跳沿触发Level触发电平触发信号选择按钮:Auto(自动触发按钮)A,B(A,B通道触发按钮)Ext(外触发按钮)X(Y)positionX(Y)轴偏置YT,BA,AB显示方式选择按钮(幅度时间,B通道A通道,A通道B通道)AC,,DCY轴输入方式按钮(AC,,DC)()信号发生器信号发生器可以产生正弦,三角波和方波信号,其图标和面板如下图所示可调节方波和三角波的占空比()波特图仪波特图仪类似于实验室的扫频仪,可以用来测量和显示电路的幅度频率特性和相位频率特性波特图仪的图标和面板如下图所示波特图仪有IN和OUT两对端口,分别接电路的输入端和输出端每对端口从左到右分别为V端和V端,其中IN端口的V端和V端分别接电路输入端的正端和负端,OUT端口的V端和V端分别接电路输出端的正端和负端此外在使用波特图仪时,必须在电路的输入端接入AC(交流)信号源,但对其信号频率的设定并无特殊要求,频率测量的范围由波特图仪的参数设置决定其中:Magnitude(Phase)幅频(相频)特性选择按钮Vertical(Horizontal)LogLin垂直(水平)坐标类型选择按钮(对数线性)F(I)坐标终点(起点)元件库中的常用元件EWB带有丰富的元器件模型库,在电路分析软件实验中要用到的元件及其参数的意义如下()信号源元件名称参数缺省设置值设置范围电池(直流电压源)电压VVuVkV直流电流源电流IAuAkA交流电压源电压频率相位VHzuVkVHzMHzDeg交流电流源电流I频率相位AHZuAkAHzMHzDeg电压控制电压源电压增益EVVmVVkVV电压控制电流源互导GSmSMS电流控制电压源互阻HWmWMW电流控制电流源电流增益FAAmAAkAA()基本元件元件名称参数缺省设置值设置范围电阻电阻值RkWWMW电容电容值CuFpFF电感电感值LmHuHH线性变压器匝数比(初级次级)N漏感LE激磁电感LM初级绕阻电阻RP次级绕阻电阻RSHH开关键SpaceAZ,,Enter,Space延迟开关导通时间Ton断开时间ToffSSpSSpSS,元器件库和元器件的创建与删除对于一些没有包括在元器件库内的元器件,可以采用自己设定的方法,自建元器件库和相应元器件EWB自建元器件有两种方法:一种是将多个基本元器件组合在一起,作为一个"模块"使用,可采用下文提到的子电路生成的方法来实现另一种方法是以库中的基本元器件为模板,对它内部参数作适当改动来得到,因而有其局限性若想删除所创建的库名,可到EWB的元器件库子目录名"Model"下,找出然后将它删除所需删除的库名,,子电路的生成与使用为了使电路连接简洁,可以将一部分常用电路定义为子电路方法如下:首先选中要定义为子电路的所有器件,然后单击工具栏上的生成子电路的按钮或选择CircuitCreateSubcircuit命令,在所弹出的对话框中填入子电路名称并根据需要单击其中的某个命令按钮,子电路的定义即告完成所定义的子电路将存入自定义器件库中一般情况下,生成的子电路仅在本电路中有效要应用到其它电路中,可使用剪贴板进行拷贝与粘贴操作,也可将其粘贴到(或直接编辑在)Defaultewb文件的自定义器件库中以后每次启动EWB,自定义器件库中均自动包含该子电路供随时调用,帮助功能的使用EWB提供了丰富的帮助功能,选择HelpHelpIndex命令可调用和查阅有关的帮助内容对于某一元器件或仪器,"选中"该对象,然后按F键或单击工具栏的帮助按钮,即可弹出与该对象相关的内容建议充分利用帮助内容,基本分析方法()直流工作点的分析直流工作点的分析是对电路进行进一步分析的基础在分析直流工作点之前,要选定CircuitSchematicOption中Shownodes(显示节点)项,以把电路的节点号显示在电路图上()交流频率分析交流频率分析即分析电路的频率特性需先选定被分析的电路节点,在分析时,电路的直流源将自动置零,交流信号源,电容,电感等均处于交流模式,输入信号也设定为正弦波形式()瞬态分析瞬态分析即观察所选定的节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形在进行瞬态分析时,直流电源保持常数,交流信号源随着时间而改变,电容和电感都是能量储存模式元件在对选定的节点作瞬态分析时,一般可先对该节点作直流工作点的分析,这样直流工作点的结果就可作为瞬态分析的初始条件()傅里叶分析傅里叶分析用于分析一个时域信号的直流分量,基频分量和谐波分量一般将电路中交流激励源的频率设定为基频,若在电路中有几个交流源时,可以将基频设定在这些频率的最小公因数上四,虚拟工作台方式电路仿真用虚拟工作台仿真电路的步骤由于EWB增加了虚拟测量仪器,实时交互控制元件和多种受控信号源模型,除了可以给出以数值和曲线表示的SPICE分析结果外,EWB还提供了独特的虚拟电子工作台仿真方式,可以用虚拟仪器实时监测显示电路的变量值,频响曲线和波形仿真的步骤为:()输入原理图,在工作区放置元件的原理图符号,连接导线,设置元件参数()放置和连接测量仪器,设置测量仪器参数在仪器上观察仿真结果()启动仿真开关,仿真实例:RC低通滤波器电路的仿真在电路工作区输入如下图电路其中包含两个正弦交流电压源,一个为VkHz,一个为vHz,另有一个周期脉冲电压源(时钟源),幅度V,频率Hz,占空比,两组电源用开关来切换电路的输入为节点,输出为节点如图连接波特图仪,示波器和电压表()测试电路的频率特性曲线双击波特图仪图标打开其面板,然后单击仿真启动开关,在波特图仪的显示屏幕上可以观看电路的幅度频率特性和相位频率特性曲线曲线如下两图所示幅度频率特性相位频率特性()观测电路的滤波效果按空格键将开关连接到两个正弦交流信号源上双击连接示波器输入的导线,将两个通道的输入导线设置成不同的眼色以便于波形的观察打开示波器面板,启动电路仿真开关,这时在示波器上可以看到两个波形(下输出波形图)输入波形为H正弦波与kHz小幅度正弦波的叠加波形中,kHz正弦波成分已经基本上被滤除()观察电路对周期脉冲序列的瞬态响应按空格键将开关连接到周期脉冲信号源上启动电路仿真开关,这时在示波器上可以看到两个波形(下图)输入波形为周期方波,输出波形为按指数规律上升,下降的脉冲序列改变输入脉冲波的频率,可以看到输出波形的形状发生变化仿真实例:共发射极单级放大电路的仿真()电路的创建电路图如下图示采取前文提到的方法连接电路,设置元器件参数并连接仪器,同时设置连接到示波器输入端的导线为不同颜色,这样可区分两路不同的波形()电路文件的保存电路创建好以后可将其保存,以备调用()电路的仿真实验双击有关仪器的图标打开其面板,准备观察被测试点的波形按下电路启动停止开关,仿真实验开始如果要使实验过程暂停,可单击右上角的Pause(暂停)按钮,再次单击Pause按钮,实验恢复运行调整示波器的时基和通道控制,使波形显示正常一般情况下,示波器连续显示并自动刷新所测量的波形如果希望仔细观察和读取波形数据,可以设置AnalysisAnalysisOptionsInstruments对话框中Pauseaftereachscreen(示波器屏幕满暂停)选项从波特图仪的面板上观测电路的幅频特性和相频特性如果对波特图仪面板参数进行修改,修改后建议重新启动电路,以保证曲线的精确显示()电路的描述选择WindowDescription命令可打开电路描述窗口,可以在改窗口中输入有关实验电路的描述内容()实验结果的输出实验结果的输出主要指:最终测试电路的保存输出电路图或仪器面板(包括显示波形)到其它文字或图形编辑软件,这主要用于实验报告的编写该操作可通过选择EditCopyasBitmap命令来完成,具体操作方法请参阅EWB的帮助文件打印输出五,SPICE方式分析电路直流工作点分析在工作区构造电路,在菜单CircuitSchematicOptions启动的对话框中选定显示节点(ShowNodes),把电路的节点标号显示在原理图上选择菜单命令AnalysisDCOperatingPoint,EWB对电路做直流工作点分析,分析结果显示在AnalysisGraphs窗口的DCBias栏中例如,上图为在电路工作区建立的电路原理图,其直流工作点分析结果如下图所示注意在直流分析时,交流电源被视为零值,电容开路,电感短路交流频响分析()创建原理图,选择菜单命令AnalysisACFrequncy分析起始频率,终点频率,()在弹出的对话框中,设定要分析的电路节点,扫描形式,显示点数和纵轴尺度在AnalysisGraphs窗口的AC()点击Simulate按钮,在分析完成后,Anlysis栏中可以看到幅频和相频特性曲线上面电路的交流频率分析结果如下图所示瞬态分析选择菜单命令AnalysisTransient()输入原理图,()在弹出的对话框中设置瞬态分析参数,参数的意义如下初始条件选择:SettoZero:设置为零Userdefined:采用用户定义的节点电压的初始值CalculateDCOperatingPoint:先计算直流工作点,取其作为初始条件分析时间与步长:TSTART:起点时间TSTOP:终点时间步长通常可以选择自动步长(Generatetimestepsautomatically)()点击Simulate按钮开始分析,分析结果显示在AnalysisGraphs窗口的Transient栏中例如,对前面电路做瞬态分析,将图中交流电源的幅度设置为零,并将电容初始电压设为V,方法是:双击节点标号或电容上端的导线,在弹出的对话框中,选Node栏,选定Useinitialconditions选择项,在右侧的数字框中键入V在瞬态分析参数设置对话框中选择初始条件为Userdefined,选择节点作为分析节点,然后点击Simulate进行分析,得到节点电压的动态曲线如下图所示参数扫描分析采用参数扫描方法分析电路,可以观察某元件参数在一定范围内变化时对电路特性的影响分析步骤是:()确定输出节点和要扫描的元件和参数()选择菜单命令AnalysisParameterSweep在弹出的参数设置对话框中,设置要分析的元件Component,元件参数Parameter,参数起始和终点值(StartValue和EndValue),扫描方式Sweeptype为线性Linear,倍程Octave或倍程Decade之一线性方式时要设定变化增量Incrementstepsize可以设定输出节点Outputnode对每个参数取值要分析的类型,可以是直流工作点,瞬态或交流频响分析,点击SetTransientOptions或SetACOptions可以对瞬态或交流频响分析参数进行设置()点击Simulate开始分析,结果显示在AnalysisGraphs窗口的Parameter栏中例如,让前面电路中的R(W)电阻按倍程从W到W变化,做电路瞬态响应的参数扫描分析,瞬态分析的设置与前面的设置相同,得到的分析结果如下图所示小信号传递函数分析传递函数分析是计算电路在直流工作点附近的线性化模型中,从某独立源到某一个输出变量的传递函数,同时计算输入和输出阻抗()确定输出节点和独立源()选择菜单命令AnalysisTransferFunction,在弹出的对话框中设置参:输出变量为电压或电流输出电压是输出节点到参考节点的电数,包括压输出电流只能是某个电压源支路的电流选定输入电源()点击Simulate按钮开始分析,结果显示在Analysis窗口的Transfer栏中对前面电路计算从输入电压源V到节点的节点电压的小信号传递函数,结果如下图所示六,ElectronicsWorkbench实验题目用EWB软件重做前面PSPICE实验题目中到题图所示电路为串联谐振电路,取电容电压vC作为输出电压()用波特图仪测量电容电压的频响特性曲线,从曲线中测量最七,EWB电路下载(一)基本电路,共发射极放大电路ewb,两级共射放大器ewb,三级放大电路ewb(二)场效应管电路,自举源极跟随器ewb,fet转移特性测试电路ewb,高增益音频放大电路ewb,共源共栅视频放大电路ewb(三)差分电路,差动放大电路ewb,uaewb,uaewb,rca(宽带运放)ewb,uaewb(四)运放应用电路,峰值检波器ewb,移相电路ewb,一阶高通滤波电路ewb,五阶低通滤波电路ewb,通用滤波电路ewb,带通滤波器ewb(五)功放电路,乙类功率放大电路ewb,音频功率放大电路(w)ewb(六)电源电路,桥式整流电路ewb,并联电压调整电路ewb打包下载(Circuitzip)(七)其它电路包括:阶梯波ewb甲乙类功率放大电路ewb打包下载(Circuitzip)数字仪表的使用黄康才数字仪表包括字信号发生器,逻辑分析仪,逻辑转换仪一,字信号发生器的使用字信号发生器实际上是一个多路逻辑信号源,它能产生位同步逻辑信号,用于对数字逻辑电路进行测试图是其图标和面板在字信号编辑区,字信号以位进制数编辑和存放EWB可以存放条字信号,编辑区的内容可通过滚动条前后移动用鼠标单击可以定位和插入需编辑的位置,然后输入进制数码还可在面板下部的二进制字信号输入区输入二进制码在地址编辑区可以编辑或显示与字信号地址有关的信号图字信号发生器图标和面板在这可以输入,把鼠标指针移到左边地址编辑区中要改变值的位置,或A,B,C,D,E,F,在二进制信号编辑区中即可显示出输入的十六进制数对应的二进制数如图中地方输入的十六进制数,二进制字信号编辑区中即显示"",同时在字信号地址编辑区的"Edet"中显示出该十六进制数的地址"B"字信号的输出方式有三种:Step(单步):每单击一次"Step",则字信号输出一条,字信号编辑区中的地址下移一行,此方式可用于对电路进行单步调试Burst(单帧):每按一次"Burst",则从首地址开始至末地址连续逐条输出字信号Crcle(循环):按"Crcle",则从首地址至尾地址循环不断的输出选中某地址信号后,按"Breakpoint"则该地址被设置成中断点"Burst"输出时,运行至该地址输出暂停再单击"Pause"或按"F"恢复输出字信号的触发方式:当选择"Internal(内)"触发方式时,字信号的输出直接由输出方式按钮("Step","Burst"和"Crcle")启动当选择"External(外)"触发方式时,则需接入外触发脉冲信号,再定义"上升沿触发"或"下降沿触发",单击输出方式按钮,待触发脉冲到来时才启动输出此外,在"数据准备好输出端"还可得到与输出信号同步的时钟脉冲输出按下"Pattern方式"按钮弹出图对话框其中前三个选项为清除,打开,存盘,用于对编辑区的字信号进行相应的操作字信号存盘后文件扩展名为"DP"而后四个项目用于在编辑区生成按一定规律排列的字信号"Pattern(方式)"对话框图应用实例下载:基本RS触发器EWB软件在电路设计中的应用刘志学闰建华(河南鹤壁市广播电视发射中心)摘要:EWB,仿真软件是常用的EDA软件之一本文介绍了EWB软件的基本功能,特点,尤其是它的"实时仿真"特点简介了它的操作方法,以提高EWB软件的应用水平关键词:EDA,EWB,软件应用,电路设计自动化,电路仿真,序言时至今日,EDA(ElectronicDesignAutomatic)电路设计自动化软件,在广播电视设备的设计,检测与维护中已得到越来越广泛的应用但是,与其它专业相比,在广播电视专业许多从事设备电路设计,检测与维护的工程技术人员,相应的直接采用EDA软件并不多而且,由于对其软件的特性了解不够全面,未能充分发挥它在广播电视专业的作用笔者就EDA软件的一些使用心得介绍给广播电视系统的同行并以此共同提高利用计算机辅助分析,进行广播电视设备电路设计,检测与维护的水平,以达到相互交流的目的实际上电子设计自动化(简称EDA)早已深入到国外该行业的各个方面,并形成主流凡是广播电视设备的电路设计,基本上都应用上了电子辅助设计软件但毋庸置疑,其返璞归真的轻型EWB(ElectronicsWorkbench)软件,仍然有着巨大的实用价值它也是常用的EDA设计软件之一,EWB软件应用EWB软件简介ElectronicsWorkbench(简称EWB),中文又称电子工程师仿真工作室该软件是加拿大交换图像技术有限公司(INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd)在年代初推出的EDA软件而在国内应用EWB软件,却是近几年的事目前应用较普遍的EWB软件是在Windows环境下工作的ElectronicsWorkbench(简称EWB),该公司近期又推出了最新电子电路设计仿真软件EWB版本在众多的应用于计算机上的电路模拟EDA软件中,EWB软件就像一个方便的实验室相对其它EDA软件而言,它是一个只有MHz的小巧EDA软件而且功能也较单一,似乎不太可能成为主流的EDA软件形象,也就是用于进行模拟电路和数字电路的混合仿真但是,EWB软件的仿真功能十分强大,近似地仿真出真实电路的结果而且,它就象在实验室桌面或广播电视传输机房工作现场那样提供了示波器,信号发生器,扫频仪,逻辑分析仪,数字信号发生器,逻辑转换器,万用表等广播电视设备设计,检测与维护必备的仪器,仪表工具EWB软件的器件库中则包含了许多国内外大公司的晶体管元器件,集成电路和数字门电路芯片器件库没有的元器件,还可以由外部模块导入EWB软件是众多的电路仿真软件最易上手的它的工作界面非常直观,原理图与各种工具都在同一个窗口内,即使是未使用过它的工程技术现代的广播电视设备电路结构人员,稍加学习就可以熟练地应用该软件复杂,而EWB软件,可以使你在广播电视设备的许多电路设计,检测与维护中无须动用电烙铁就可以知道它的结果,而且若想更换元器件或改变元器件参数,只须点点鼠标即可这对广播电视设备的设计,检测与维护带来了多么大的帮助与变革也是广播电视系统工程技术人员多年的梦寐以求EWB软件也可以作为广播电视系统工程技术人员再教育,学习新技术,新知识的计算机辅助教学软件应用利用它可以直接从屏幕上看到广播电视设备各种电路的输出波形等EWB软件的应用环境与运行EWB软件安装后约占MB硬盘空间,其兼容性也较好文件格式可以导出成能被ORCAD(该软件是由ORCAD公司于年代末推出的EDA软件它是世界上使用最广泛的EDA软件之一相对于其它EDA软件而言,其功能也是最强大的)或PROTEL(该软件是由PROTEL公司于年代末推出的电路设计行业的CAD软件,也是电路设计者的首选软件之一)读取的格式但是,EWB软件只有英文版本在中文版的Windows下,它的一些图标会偏移两个位置,而在Windows下正常,也不会影响使用EWB软件运行后,显示出功能强大的Windows统一风格的菜单栏下面紧接着为工具栏,再往下即为作图区比较特别的就是在其界面右上方有一个开关状的图标,当工程技术人员输入广播电视设备中的电路图连线后,它就是通电开关接通电源开关就可以对设备电路的各项参数(包括各项电参数,失真,噪声,频率特性等)进行仿真EWB软件工具栏靠下的部分就是元器件库,各种元器件,仪器,仪表都分门别类归在里面从电阻到集成电路,从电压,电流表到示波器,还有各式电压源,电流源,信号源总之,一般广播电视设备常用的元器件及检测仪器,仪表基本上应有尽有而且,它还具有外挂元器件库接口,使广播电视设备专用元器件得以扩展应用这时,工程技术人员可将示波器,逻辑分析仪,信号发生器,扫频仪,万用表等各种仪器,仪表引入电路,做实时检测就象是在广播电视传输机房现场,用实物搭成的测试平台一样这对广播电视设备的检测,维护乃至设备的技术改造与设计都会受益匪浅广播电视设备电路图输入方式EWB软件采用图形化的电路图输入方式它与国内广大电子工程技术人员广泛应用的Protel软件相似,但是操作上更为便捷元器件的模型都分类置于元器件盒内,就象我们日常使用的广播电视设备备件箱放置一个元器件所要做的,仅仅是打开相应的元器件盒,将其中的元器件拖到工作平台上删除元器件时,只需将元器件放回盒内即可EWB软件设用自动布线系统,在电路图上布连线非常快捷你只要按照鼠标从连线起点拉到终点后放开,它就会完成自动布线在这两点之间便画出一条漂亮的连线也不会出现Protel软件中"继续"现象实际布线中,你如果稍有不慎,它也会把线连得一塌糊涂有时线路看上去是连上了,其实并没连上这时,只要用鼠标稍微拖动元件一段距离,若连线跟着走,说明连上了,否则要重新连接例如:在设计中最后加入的电流,电压表这个元器件时常会出现这种问题删除连线也较简便,只需将连线的一端拉这根连线不管有多长就会立即消失起后松开,例如:每个节点共有个有效点,个中心大点与大点边缘个方向上的小点小点只有当鼠标指向此外时才会显示出来当鼠标选中大点时(此时鼠标呈手形),可进行点的移动,删除工作,当选中小点时就可以从该方向上引线或断线实际布线中,第一次的使用会带来困扰但是,若接线有严重错误,EWB软件会自动报警,不会有烧坏元器件的后顾之忧当你掌握了引线的规则以后,就会觉得该软件还是很方便的EWB软件为方便快速作图,还提供了一个名为"Favorites"的元件盒它位于电子元器件平台工具栏的左侧,中文含意为"喜爱的"实意为"常用的"那么,我们可以将一些广播电视设备经常易损,常用的元器件模型添加至"Favorites"内,以后放置这些元器件时,可直接从这里拖出,而不必再打开元件盒,使用操作极为方便EWB软件的元器件模型库EWB软件拥有庞大的元器件模型库,它提供了电路仿真软件实用化的必备保证EWB与EWB软件相比采用更为精确的固态器件模型例如:半导体器件模型,这些模型对广播电视系统设备的固态化,数字化设计,检测与维护来了很大的帮助同时使广播电视设备电路仿真的结果更为准确EWB软件拥有丰富的元器件模型库,主要包括:电源,电阻,电容,电感,双极性晶体管,FET,VMOS,传输线,控制开关,DAC与ADC,运算二极管,放大器与电压比较器,TTL系列与CMOS系列数字电路,时基电路等,元器件总数近万种其中二极管(含FET和VMOS管)种,运算放大器种EWB软件所有的元器件值与参数均可改变,也可以构造自己的元器件和电子电路在元器件上双击鼠标左键,便可以改变元器件的参数例如:电阻,电容大小电压,电流源的幅值可操作元器件,如:开关,可变电阻等在元器件上方的中括号内均有操作提示例如:可变电阻为R,开关是SPACE,可变电容为C等如果不懂某些元器件的用法,请在元器件上单击鼠标右键,选"help"即可EWB软件元器件也可改变方向,操作时只需按第,,个按扭中的三角形图标,就能作出相应调整值得提出的是,EWB软件的保险丝,继电器,控制开关等模型更为真实例如:当流过保险丝的电流超过额定值时将被熔断,继电器也会随着工作状况的变化吸合,释放EWB软件的虚拟仪器,仪表库配置精密,先进,完备的电子测量仪器,仪表是广播电视设备设计,检测与维护的必需技术手段没有这些必要的仪器,仪表做保证,要完成现代化,规模较大而又复杂的广播电视系统设备的电路设计与检测,维护,几乎是不可能的而且,一般的广播电视台站配置齐全价格贵重的电子仪器如:高频示波器,逻辑分析仪等也是不现实的EWB软件的电子工作平台,就象是为广播电视工作技术人员度身定造了各种各样的虚拟仪器,仪表让我们梦想成真例如:对于模拟电路可使用虚拟的万用表,函数发生器,示波器扫频仪可分析广播电视设备的幅频特性及其电路的直流转移特性,交流特性与瞬对于广播电视数字设备的电路,可使用数字信号发生器,逻辑分析态特性仪,逻辑转换器分析设备电路的时序和逻辑关系例如:用一个由时基电路组成的可调占空比的方波发生器来说明它的基本操作方法先按照电路图从元件库中取出时基电路芯片,可调电阻等元件放在一边备用这样比用一个元器件从工具箱里拿一个可省去许多麻烦然后把它们摆好位置,以连线交叉次数较少为好,连线并修改元件参数到合适值在仪表上双击左键,就会出现仪器的面板仪器均放在工具箱的最后一个图标内这时,在适当的位置连入示波器,即可开启电源开关在示波器图标上双击,便会显示出示波器的面板,适当调节示波器上旋钮使图形最为清晰易读如果屏幕太小,quotEXPAND"按钮便可满足你的要求此时,按"R"或"ClrlR"便可改变电阻的大小,从而调节方波的占空比EWB的工作平台上还提供了一些方便测试的指示器例如:电压表,电流表,指示灯,测试球,蜂鸣器,七段数码显示器和长条图显示器等()电压表与电流表以数字形式直观地显示在路电压或电流()测试球可用来指示被测点的电平的高低()蜂鸣器的两端加上一定电压时会发出声响()指示灯的两端加上一定电压时将被点亮()七段数码显示器可用以验证七段数码电路工作的正确性()长条图显示器能以条图的形式显示被测点电压合理使用这些非常直观的指示器,可以进一步提高广播电视设备的电路这样就可以通设计效率,加快了广播电视工程技术人员的电路分析能力过使用EWB软件的仿真模块,去检验广播电视设备电路设计的性能通过简单的命令,转换到WorkbenchLayout作为选择设备电路的信息可通过元件列表(NetList)的格式输出,用于其他标准布线软件或经自动布线输出PCB印刷电路板EWB软件的电路仿真模式在广播电视设备的设计,检测与维护中,直接进行EDA软件设计如:仅仅应用PROTEL软件,并不能保证设计的电路达到目标和检测的数据是否准确等,还需要做出实物电路搭焊进行验证如果实物电路不能正常工作,还得推倒重来,往往需要重复多次才能成功而EWB软件可以使你在广播电视设备电路开发调试中摆脱以往搭焊电路,调整试验的繁琐过程,少走弯路能更快的检验开发者的构想,改进设备的设计方案,检验由于信号源,噪声等因素而导致设备电路的不可预知或无法精确计算其输出结果的电路系统从而提高了开发者的工作效率,缩短了广播电视设备电路系统开发设计,检测与维护的周期当前,几乎所有的电路仿真软件都遵循着与PSPICE(PSPICE是较早出现的EDA软件之一年就由MICRSIM公司推出在年由美国加州大学佰克利分校推出了PSPICE版本也是国内电路仿真应用最普遍,公认最好的一种电路模拟分析软件现在使用较多的是PSPICE版本)一样的仿真模式即:()首先对电路进行必要的编辑,检查无误方可进行计算才可以查看计算结果与电路波形()计算完毕,()如果不满意,必须从头进入编辑界面,修改电路参数等,重复上述过程直到满意为止以上这种在路波形查看界面与电路编辑界面之间转换的仿真模式,将使我们在广播电视设备设计,检测与维护中带来操作上的不便EWB软件则采用了新颖而高效的仿真模式"实时仿真",即在仿真的同时,允许修改电路元件的参数,并且可以立即进入新的状态开始仿真EWB软件多种精细的设计,也给我们广大工程技术人员在操作中带来许多方便例如:在电子工作平台的右上角,多了一个电源开关和一个暂停按钮当完成广播电视设备电路图并连接好相应的仪器,仪表以后,点击一下电源开关,计算机立即进入电路仿真状态电路图即刻变成实际的电路仪器,仪表也迅速地显示出仿真的实时结果与波形EWB软件的通用性与兼容性EWB软件可以读入PSPICE格式的电路网表文件,进行模拟分析而且还可以很方便地转换成PSPICE,PROTEL和ORCAD等格式的电路网表文件,供其它电路软件使用EWB软件使用的器件模型格式也与PSPICE软件兼容,这是因为PSPICE软件发展至今,已被并入ORCAD公司它秉承了该软件的一贯性能优秀作风,成为"ORCADPSPICE"新推出的版本,PSPICE,支持在WindowsxNT平台上工作,但是,PSPICE软件仍然可以单独销与使用而ORCAD软件世纪集成版工作于Window与WindowsNT环境下,也集成了电原理图绘制,印刷电路板设计,模拟与数字电路混合仿真等功尤其它的电路仿真元器件库更达到了个,收入了几乎所有的通用能型电路元器件模块它的强大功能导致了EWB软件,只要将库文件稍就可以调用品种异常丰富的ORCAD软件与PSPICE软件元器件加修改,模块型库同时,也可使PSPICE软件与ORCAD软件的使用者直接进入EWB软件的图形操作界面,又不会造成不必要的损失EWB软件提供了内部图表编辑器,可以将仪器,仪表显示的波形进行编辑制作成标准的图表,并可以在打印电路图时,同元件必要的粘贴复制,列表,电路描述等信息一起打印出来例如:进入编辑器中对广播电视设备电路文件进行修改,再退出编辑器检查设备电路文件的语名合法性,直到没有错误为止此时,就可以对电路进行分析计算在任何时候都可以按相应的键获得在线帮助,以了解库中各种元器件模型的名称,用法及各种控制命令的操作等,结论随着广播电视系统的网络化,数字化,固态化的飞速发展与设备电子技术的进步,系统中设备的电路设计,检测与维护的规模也越来越大又加上设备可靠性进一步提高,使广播电视机房有人值守,无人值班变为现实在这种情况下,广播电视设备的设计,检测与维护必须采用计算机辅助分析设计与远程检测维护技术如果采用过去传统的方式,几乎是不可想象的,也是不会实现的显然,EWB软件以及其出色的性能表现,具有填补空白的意义这正是大家开始接受它的主要原因当前,广播电视网络系统中繁杂的设备电路设计,仿真与分析,就可以在功能强大的EWB软件下轻松完成价格贵重的电子测试仪器,仪表垂手更不用担心在实际工作中烧毁元而得,各种各类繁多的元器件随手可取,器件()EWB软件实际上是一个电路仿真模拟器程序,它分析广播电视设备电路文件,输出包含分析结果的数据文件EWB软件程序可对设备电路进行各种分析,计算在不同环境下,一个设备电路中的各个电压和电流值例如:直流工作点计算,非线性器件小信号模拟计算,直流转移特性分析,直流传输曲线与直流灵敏度分析,频率响应的计算和分析,设备电路噪声分析,大信号瞬态分析,离散付立叶分析,蒙特卡罗(MonteCarlo)统计分析更重要的是温度对广播电视设备电路的影响分析,EWB均可仿真模拟出来,其分析可由打印机输出,从而获得仿真模拟结果()EWB软件也是一个图形处理器,它就象一台"示波器",以波形图的形式将EWB软件的分析数据结果在屏幕上显示出来例如:可以显示广播电视设备电路中任意节点的瞬态电压波形,频响曲线,相频曲线,甚至任意电子器件的瞬态电流波形,功耗曲线,阻抗曲线等并可将任一区域放大,以利观察其细节部分,也能用打印机或绘图仪将波形拷贝输出()EWB软件又是一个设置元器件模型参数的程序确立广播电视设备电路中所用元器件的精确模型,对于设备模拟电路的计算机辅助分析的精度至关重要因为,广播电视设备生产厂家所提供的测量数据都是元器件如何工作的外部特性而EWB软件中所使用到的是从元器件内部物理过程来描述该元器件如何工作的物理模型与相关参数这就需要使用EWB软件程序将生产厂家提供的测量数据变换成物理模型参数EWB软件具有丰富的元器件模型参数库文件双极性晶体管各种场效应管,功率MOS管及运算例如:包含各种二极管,放大器和电压比较器的宏模型多达数千种当EWB软件提供的元器件模型不能满足我们的要求时,可以运行该软件的程序,输入来自广播电视设备生产厂家的元器件参数通过运算,自动转换成EWB软件程并可以存入元器件库中序进行设备电路分析所需的模型参数,软件简介随着电子技术和计算机技术的发展,电子产品已与计算机紧密相连,电子产品的智能化日益完善,电路的集成度越来越高,而产品的更新周期却越来越短电子设计自动化(EDA)技术,使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计,逻辑设计,性能分析,时序测试直至印刷电路板的自动设计EDA是在计算机辅助设计(CAD)技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统与早期的CAD软件相比,EDA软件的自动化程度更高,功能更完善,运行速度更快,而且操作界面友善,有良好的数据开放性和互换性电子工作平台(EWB)是加拿大InteractiveImageTechnologies公司于八十年代末,九十年代初推出的电路分析和设计软件,它具有这样一些特点:()采用图形方式创建电路:绘制电路图需要的元器件,电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取()提供了较为详细的电路分析功能因此非常适合电子类课程的教学和实验操作指南,电路的创建()元器件的操作主要包括:元器件的选用元器件的移动,旋转,复制与删除元器件标识(Label),编号(ReferenceID),数值(Value),模型参数(Model),故障(Fault)等特性的设置说明:元器件各种特性参数的设置可通过双击元器件弹出的对话框进行编号(ReferenceID)通常由系统自动分配,必要时可以修改,但必须保证编号的唯一性故障(Fault)选项可供人为设置元器件的隐含故障,包括开路(Open),短路(Short),漏电(Leakage),无故障(None)等设置()导线的操作主要包括:导线的连接,弯曲导线的调整,导线颜色的改变及连接点的使用说明:连接点是一个小圆点,存放在无源元件库中,一个连接点最多可以连接来自四个方向的导线,而且连接点可以赋予标识向电路插入元器件,可直接将元器件拖曳放置在导线上,然后释放即可插入电路中()电路图选项的设置CircuitSchematicOption对话框可设置标识,编号,数值,模型参数,节点号等的显示方式及有关栅格(Grid),显示字体(Fonts)的设置,该设置对整个电路图的显示方式有效其中节点号是在连接电路时,EWB自动为每个连接点分配的,模拟仪表的使用()数字多用表()函数信号发生器()示波器示波器的图标和面板以及各部分所代表的含义如下所示其中:Expand面板扩展按钮Timebase时基控制Trigger触发控制包括:Edge上(下)跳沿触发Level触发电平触发信号选择按钮:Auto(自动触发按钮)A,B(A,B通道触发按钮)Ext(外触发按钮)X(Y)positionX(Y)轴偏置YT,BA,AB显示方式选择按钮(幅度时间,B通道A通道,A通道B通道)AC,,DCY轴输入方式按钮(AC,,DC)()波特图仪波特图仪的图标和面板以及各部分所代表的含义如下所示其中:)特性选择按钮Magnitude(Phase)幅频(相频Vertical(Horizontal)LogLin垂直(水平)坐标类型选择按钮(对数线性)F(I)坐标终点(起点)说明:波特图仪有IN和OUT两对端口,每对端口从左到右分别为V端和V端,其中IN端口的V端和V端分别接电路输入端的正端和负端,OUT端口的V端和V端分别接电路输出端的正端和负端此外在使用波特图仪时,必须在电路的输入端接入AC(交流)信号源,但对其信号频率的设定并无特殊要求,频率测量的范围由波特图仪的参数设置决定,元器件库和元器件的创建与删除对于一些没有包括在元器件库内的元器件,可以采用自己设定的方法,自建元器件库和相应元器件EWB自建元器件有两种方法:一种是将多个基本元器件组合在一起,作为一个"模块"使用,可采用下文提到的子电路生成的方法来实现另一种方法是以库中的基本元器件为模板,对它内部参数作适当改动来得到,因而有其局限性若想删除所创建的库名,可到EWB的元器件库子目录名"Model"下,找出所需删除的库名,然后将它删除,子电路的生成与使用为了使电路连接简洁,可以将一部分常用电路定义为子电路方法如下:首先选中要定义为子电路的所有器件,然后单击工具栏上的生成子电路的按钮或选择CircuitCreateSubcircuit命令,在所弹出的对话框中填入子电路名称并根据需要单击其中的某个命令按钮,子电路的定义即告完成所定义的子电路将存入自定义器件库中要应用到其它电路中,可使一般情况下,生成的子电路仅在本电路中有效用剪贴板进行拷贝与粘贴操作,也可将其粘贴到(或直接编辑在)Defaultewb文件的自定义器件库中以后每次启动EWB,自定义器件库中均自动包含该子电路供随时调用,帮助功能的使用EWB提供了丰富的帮助功能,选择HelpHelpIndex命令可调用和查阅有关的帮助内容对于某一元器件或仪器,"选中"该对象,然后按F键或单击工具栏的帮助按钮,即可弹出与该对象相关的内容建议充分利用帮助内容,基本分析方法()直流工作点的分析直流工作点的分析是对电路进行进一步分析的基础在分析直流工作点之前,要选定CircuitSchematicOption中Shownodes(显示节点)项,以把电路的节点号显示在电路图上()交流频率分析交流频率分析即分析电路的频率特性需先选定被分析的电路节点,在分析时,电路的直流源将自动置零,交流信号源,电容,电感等均处于交流模式,输入信号也设定为正弦波形式()瞬态分析瞬态分析即观察所选定的节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形直流电源保持常数,交流信号源随着时间而改变,电容在进行瞬态分析时,和电感都是能量储存模式元件在对选定的节点作瞬态分析时,一般可先对该节点作直流工作点的分析,这样直流工作点的结果就可作为瞬态分析的初始条件()傅里叶分析傅里叶分析用于分析一个时域信号的直流分量,基频分量和谐波分量一若在电路中有几个交流源时,般将电路中交流激励源的频率设定为基频,可以将基频设定在这些频率的最小公因数上EWB在《模拟电子技术基础》课程教学中的应用胡晓云邓肖粤(浙江电大桐乡分校)(浙江广播电视大学)摘要本文根据作者的教学实践,介绍了在《模拟电子技术基础》课程教学中应用EWB(虚拟电子工作台)进行模拟实验的方法和一些实例通过这些例子,我们可以看到EWB在《模拟电子技术基础》课程教学中的广阔前景,其方便的更改电路和元件参数的能力,使我们得以很好的了解电子电路的各种性质这不失为一种很好的理论联系实际的教学方法,也是一种对学生实际能力培养的有效工具利用计算机的电子设计自动化(EDA)应是电子技术教学今后的发展方向关键词:EWB,电子技术,模拟实验引言:长期以来,《模拟电子技术基础》课程教学是以理论课教学,课程实验和课程设计等教学环节构成我们在教学实践的过程中,结合理论教学的进程,利用计算机的电子设计自动化软件ElectronicsWorkbench(虚拟电子工作台简称EWB)在计算机上进行基础验证模拟实验,作为教学的补充使学生增强对电路的感性认识,掌握各种仪器的基本使用,电路参数的测试方法我们采用工作在WINDOWS平台上的EWBC(虚拟电子工实验可由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示完成也作台)软件可由学生在课外参照有关习题完成通过人机对话的方式,能使每个人都能亲自动手接触电路,进行元件接线,参数设定边连线,边测试,边修改,边分析,并与理论计算结果进行对照通过EWB软件的"componentproperties"(组成部件属性)可随时调整和修改元器件参数,分析各元件参数对电路的作用与影响调试和测量过程就是最好的学习过程在这样的实验中,把实验与理论有机的结合起来加深了学生对理论的认识方法与内容:实验方法如实验流程图示,结合具体的教学内容,在理论教学过程中穿插进行根据所学电路的原理图,用EWB模拟连接电路,确定电路中的各元器件参数,使用EWB虚拟仪器进行在线测量对照电路设计要求更改相关元件参数,观察所得的变化最后与理论计算进行对照比较以下是几个实际的例子:一,单级放大器放大特性的研究:图所示为单级阻容耦合共射放大电路电原理图图中各元件参考值为:TDGA,β=,Rs=kΩ,Rb=kΩ,Rc=Rl=kΩ,Cl=C=μF,UI=mVkHz,Vcc=V,Ube=V,rbb'调节Rb可调整放大器的静态工作点由图可算得静态工作点:()()()其中IcQ为集电极静态工作电流,UceQ为集电集静态工作电压在中频段不需要考虑耦合电容和分布电容,晶体管结电容的影响利用微变等效电路法可得三极管输入端的微变等效电阻:()中频段电压放大倍数:()其中等效负载电阻:()由Au表达式可知当Rc,Ic变化时,Au随之变化,测量不同Rb时的Ib,IcQ,和UceQ的值并与理论值进行比较,并填充完成表格内容根据实验电原理图,用EWB软件进行模拟连线,在基极和集电极串接一内阻(nΩ)可不计的模拟电流表,在集电极和发射极并联一内阻为GΩ的模拟电压表实际测试的EWB计算机模拟界面如图所示:图依次改变Rb的值将测试结果和理论计算值填入表中Rb值(kΩ)参数名称Ib理论值(uA)Ib测量值(uA)IcQ理论值(mA)IcQ测量值(mA)UceQ理论值(V)UceQ测量值(V)可以看出,测试结果与理论计算具有很好的一致性,以Rb=kΩ,输入信号频率为千赫,幅度为毫伏测量放大器的电压放大倍数并与理论值进行比较并讨论放大电路参数变化对倍数的影响根据实验电原理图,用EWB软件进行模拟连线后的测量电路及结果如图所示:图通过交流毫伏表MV测得输出电压U,与输入电压比较可以算得电压放大倍数Au==倍而电压放大倍数的理论值由()()式计算可得:Rb=kΩ,Ib=mA,Ic=mA,rbe=Ω,Au=倍,理论计算与模拟实验具有很好的一致通过模拟双踪示波器可观察放大器的输入与输出波形,其中红色线条为黑色线条为输出波形,二者有一相位差π图电路还可用来考输入波形,察放大电路参数的变化对放大倍数的影响,现分别讨论之()集电极电流变化的影响在其它参数不变条件下,通过改变Rb分别获得不同的Ic,测出放大倍数与集电极电流之间的关系如下表示从表中可反映二点:当集电极电流大于某值,即三极管处于饱和时,电路的电压放大倍数小于,当管子处于正常放大状态时,随着Ic的减小,电路的电压放大倍数随之减小Rb(kΩ)IcQ测量值(mA)Au(倍)()负载电阻对放大倍数的影响取Ic=mA,分别测出Rc=Rl=kΩ和即随着负载电阻的减Rc=Rl=kΩ的放大倍数分别为倍和倍小,放大倍数随之减小,放大器的最佳工作点与晶体管最大允许输入电压的研究()在图实验电路中取Rc=kΩ,调节Rb使得当输入电压逐渐加大时,输出波形正负向同时出现削波,即表示这时放大器的静态工作点已选择在动态特性曲线的中点记录此时的IceQ值和UceQ值分别为(mA)和(V)测出当输出电压最大而不失真时放大器输入电压Us的值为mV(晶体管的输入电压Ube为mV),此时放大器的动态范围最大()在上述电路中再改变Rb的值,当增大Rb时出现正向削波,说明晶体管出现了截止失真当减小Rb时出现反向削波,说明晶体管出现了饱和失真二,谐振荡器与波形变换图限于篇幅,下面只能作一些简要介绍图是多谐振荡器用EWB进行模拟实验的接线图及测量波形图三极管T,T选用DGA其余元件参数如图示示波器x轴设置为msdiv,测量振荡周期与波形:蓝色线条所示为多谐振荡器输出波形红色线条为多谐振荡器输出端通过一微分电路后得到的一正一负二尖脉冲振荡周期理论值为TRbC=×K×u=ms实测波形周期从示波器上可读得约为ms通过改变C,C或R,R值,可改变脉冲宽度和周期,输出波形的改善和应用:上述多谐振荡器输出波形的上升沿较差,一般可通过在耦合电容C,C前面加隔离二极管来改善矩形波的上升沿通过在输出端连接微分电路电路,可获得一正一负的尖脉冲通过在输出端连接积分电路电路,可获得三角波或据齿波改变微分电路或积分电路参数可改变脉冲宽度加上二极管限幅电路可获得单向尖脉冲三,集成运算放大器的应用反相与求和电路:图是反相与求和电路EWB模拟实验接线测试图,其中IC为理想集成运放当Ui不接时为反相比例运算电路,通过改变R和R的值R,可以改变输出与输入电压的比例当接上Ui时为反相比例相加运算:图通过改变输入电压Ui,Ui或改变R,R和R的值,在输出端可获得比例相加的输出电压在EWB模拟测试电路中可以方便地改变Ui,Ui或R,R和R的值以获得不同的输出电压此电路稍作改动即可验证同相求和电路,微分电路和积分电路,文氏桥式及RC振荡电路图是文氏桥式振荡电路的EWB模拟实验接线图,当R=R=Ω,C=C=uF时,由理论计算可得振荡频率为:图示波器X轴为msdiv,实际读数正弦波周从实测波形图上可以看出,期近拟为ms,即频率约为KHz通过改变R,R和C,C的值可得到不同频率的正弦波,为满足起振条件必须使R>R此电路略作改动可接成RC移相式和双T网络式振荡器小结:,用EWB进行仿真模拟实验,实验过程非常接近实际操作的效果各元参数修改方器件选择范围广,便,不会象实际操作那样多次地把元件焊下而损坏器件和印刷电路板使电路调试变得快捷方便对《模拟电子技术基础》课程中的绝大部分电路都能应用,不仅能用于对单个电路特性和原理进行验证,也能就用于多级的组合电路,件不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件,还提供了各种丰富的调试测量工具:各种电压表,电流表,示波器,指示器,分析仪等是一个全开放性的仿真实验和课件制作平台,给我们提供了一个实验器具完备的综合性电子技术实验室可以在任意组合的实验环境中,搭建实验可用常规的调试方法如测量各点电压,电流,波形等来调试和测量电路对于较大规模的电路,可分级接线和调试通过元件复制或单级电路的复制来完成整个电路的组装因此也适用于较大型的设计性实验,EWB(电子学工作平台)为我们提供了一个很好的实用工具,使我们能够在教学过程中随时提供实验,演示和电路分析教师可以在多媒体教室中深入浅出地分析各种电路的特性,讲解各种参数改变对电路的影响学生可结合学习内容,进行接近于实际电路的调试分析,有利于对加深对理论理解特别是一些实验条件较差的大中专院校和广播电视大学的基层工作站,通过这样的计算机模拟仿真实验,把电子技术的理论教学和实验教学有机地结合了起来为电子电路实际制作打下一个良好的基础,为开放及远程教育提供了一个很好的学习课件学生可在网上进行电子技术的仿真实验甚至可进行大型的专题作业和课程设计,应用这样的仿真实验课件进行网上电子技术理论学习,仿真实验,网上习题,和网上答
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