OA 自动化电子设计自动化 EWB 实
践指导书
目 录
第一章 概 论∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1
Electronics Workbench简介 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1
EWB的特点 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1
第二章 基本界面及菜单使用∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2
EWB的主窗口 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2
EWB基本工具栏 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2
EWB菜单及使用方法 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3
文件菜单 File ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3
编辑菜单 Edit∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙5
电路菜单 Circuit ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6
分析菜单 Analysis ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7
窗口菜单 Window∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7
帮助菜单 Help ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8
第三章 EWB的基本操作方法 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙9
元器件的操作使用∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙9
元器件的参数设置∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10
导线的编辑操作∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙14
节点的使用∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15
测试仪器的使用∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15
电路的激活∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15
实验结果的描述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16
仿真实验范例∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17
第四章 EWB的元器件库 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18
信号源库(Source)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18
基本元器件库(Basic)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19
二极管库(Diode)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19
三极管库(Transistors)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙20
模拟集成元器件库(Analog ICs)和混合集成元器件库(M ixed ICs)∙∙∙∙∙∙∙20
数字集成元器件库(Didital ICs)和逻辑门元器件库(Logic Gates)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙21
数字元器件库(Digital)和指示元器件库(Indicators)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙21
第五章 EWB的测试仪器 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙22
数字万用表(Multimeter)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙22
函数信号发生器(Function Generator)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙22
双踪示波器(Oscilloscope)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙23
波特测试仪(Bode Plotter)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙25
字信号发生器(Word Generator)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙26
逻辑分析仪(Logic Analyzer)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙27
逻辑转换仪(Logic Converter)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙29
几种常用的测试、指示仪器∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙30
示范∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙30
第六章 EWB的基本分析方法 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙33
直流(静态)工作点分析(DC Operating Point Analysis)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙33
交流频率分析(AC Frequency Analysis)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙34
瞬态分析(Transient Analysis)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙35
傅立叶分析(Fourier Analysis)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙37
示范∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙39
第七章 习 题∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙46
参 考 书∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙50
第一章 概 论
Workbench简介
从事电子产品设计、开发等工作人员,经常要求对所设计的电路进行实物模拟和调试。
其目的,一方面是为了验证所设计的电路是否能达到设计要求指标,另一方面,通过改变电
路中元器件的参数,使整个电路性能达到最佳值。以往的电路设计模拟,常常是制作一块模
拟试验板,在这块板上用实际元器件进行试验和调试。取得数据后,再来修正原设计电路参
数,直至达到设计提出的要求。但由于受工作场地、仪器设备和元器件品种、数量的限制,
有些试验往往无法及时完成。这样既影响工作的顺利进行,又束缚了设计人员。EWB帮忙解
决了难题。
“虚拟电子工作平台”(Electronics Workbench),简称 EWB,是加拿大“Interactive
Image Technologies”公司设计推出的电子电路仿真分析、设计软件。和其它电路仿真软件
相比较,EWB具有界面直观、操作方便、采用图形方式创建电路等优点,构造电路、调用元
器件和测试仪器等都能够直接从窗口图形中调出,能够对电子元器件进行一定程度的非线性
仿真,不仅测试仪器的图形和实物相似,而且测试结果和实际调试基本相似。使用虚拟测试
仪器对电路进行仿真实验如同置身于实验室使用真实仪器测试电路,既解决了购买大量元器
件和高档仪器的难处,又避免了仪器损坏等不利因素。
该软件直观的电路图和仿真分析结果的显示形式非常适合于电子类课程实验教学环节,
是一种非常好的电子技术实训工具。能够弥补实验仪器、元件少的不足及避免仪器、元器件
的损坏。通过电路仿真,能够帮助学生更快、更好地掌握课程讲述的内容,熟悉常用电子仪
器的测量方法,掌握电路的性能。进一步培养学生的综合分析能力、排除故障能力和开发、
创新能力。
EWB的特点
EWB最明显的特点是:
(1)界面直观。绘制的电路图需要的元器件、测试仪器都是以图标方式出现,而且仪器的
操作开关、按钮同实际非常相似,很容易学会和使用。
(2)易学易用。具有一般电子技术基础知识的人员,只需几个小时就能够掌握 EWB的基
本操作。
(3)仿真的手段和实际相符,仪器和元器件的选用和实际情形非常相似。能够通过对电路
的仿真,既掌握电路的性能,又熟悉仪器的正确的使用方法。
(4)具有齐全丰富和可扩充的元器件库。提供了数千种元器件供选用,不仅提供了元器件
的理想值,而且有的元器件仍提供了实际厂家的元器件模型。
(5)具有完整的混合模拟和数字信号模拟的功能。可任意地在系统中集成数字及模拟元器
件,会自动地进行信号转换。测试具有即时的显示功能。
(6)在对电路进行仿真的同时,仍能够存储实验数据、波形、元器件清单、工作状态等,
且可打印输出。
(7)提供了各种分析手段。有静态分析、动态分析、时域分析、频域分析、噪声分析、失
真分析、离散傅立叶分析、温度分析等各种分析方法。
(8)可人为的设置短路、开路、漏电等故障分析。
(9)和 SPICE软件兼容,可相互转换。EWB产生的电路文件仍能够直接输出至常见的
Protel、 Tango、Orcad等印制电路板排版软件。
(10)提高了电子设计工作的效率。
第二章 基本界面及菜单使用
EWB的主窗口
启动 EWB软件图标后,可见到 EWB 的电路工作主窗口,如图 2-1所示。
图 2-1 电路工作主窗口
从图 2-1能够见出,EWB很像一个实际的电子工作室。元器件和仪器、构造和测试电
路的每件设备都在你的眼前准备好了,主要分成以下几部分:
(1)菜单栏(menus):提供电路文件的存取、SPICE文件的转入或转出、电路图的编辑、
电路的模拟和分析、在线帮助。
(2)工具栏(toolbars):最常用的菜单命令,包含用于编辑电路设计所需的按钮。
(3)电路工作窗口(circuit window):供使用者进行电路设计。
(4)元器件库栏(parts bin toolbar):显示详细元器件列表,有各类元器件及测试仪表。
(5)描述窗口(description window):供使用者键入文本以描述电路。
(6)启动/停止开关:显示仪表的面板控制和功能选择。
(7)暂停/恢复开关:能够用来控制仿真实验的步骤。
(8)状态栏 (status line):能够显示鼠标所指处元器件或仪表的名称。在模拟中,能够
显示模拟中的现状以及分析所需要的模拟时间,此时间不是实际的 CPU运行时间。
EWB基本工具栏
EWB工具栏如 图 2-2所示。
图 2-2 基本工具栏
工具栏中各工具图标(从左到右)依次分别所对应的功能和快捷键如下表所示:
名称 功能 快捷键
新建 清除工作区,生成新文件 Ctrl+N
打开 打开已有文件 Ctrl+O
存盘 保存电路文件 Ctrl+S
打印 打印电路文件 Ctrl+P
剪切 剪切到剪切板 Ctrl+X
复制 复制到剪切板 Ctrl+C
粘贴 从剪切板粘贴 Ctrl+V
旋转 将选中的元器件逆时针旋转 90度 Ctrl+R
水平反转 将选中的元器件水平反转
垂直反转 将选中的元器件垂直反转
建立子电路 建立和生成子电路 Ctrl+B
分析图 调出分析图
元件特性 调出元器件对话框
缩小 缩小电路图 Ctrl+
放大 放大电路图 Ctrl+
缩放比例 显示电路图的当前缩放比例
帮助 调出和选中对象有关的帮助信息 F1
EWB菜单及使用方法
EWB 的菜单命令共有六项:File(文件),Edit(编辑),Circuit(电路),Analysis
(分析),Window(窗口),Help(帮助)。有俩种方法选择执行菜单命令:
(1)单击菜单项使之下拉出菜单命令,然后单击其中的菜单命令。
(2)按下 Alt键,再按下菜单中带下划线的字母打开相应的菜单项(如按 Alt,再按 F
打开文件菜单 File),接着按菜单(已经打开)命令中带下划线的字母执行某菜单命令。如
果打开的菜单项中有些命令呈现灰色,说明该命令在当前状态下是不能使用的。
文件菜单 File
文件菜单 File包含了管理电路文件的命令,共有打开、保存、打印等命令 12条,如图 2-3
所示。
图 2-3文件菜单
(1)新建一个电路文件(New)。
快捷键:Ctrl+N
要建立一个新的电路文件,可在文件菜单中选择新建命令 New,这时,工作区里将出现
一个空白的电路编辑区供输入编辑新的电路。EWB 版本每次只能打开一个电路文件,
如果当前正打开一个文件进行编辑仿真,则当重新建立新文件时将出现一个对话框,提示在
新建文件前对已经打开的文件是否保存修改。
(2)打开一个已经存在的电路文件(Open)。
快捷键:Ctrl+O
要打开一个已经存在的电路文件,可在文件菜单中选择打开命令,显示标准打开文件对
话框。此时,要求确定文件所在的驱动器、目录以及文件名,相应的文件标识(能够直接在
文件名文本框中输入,也能够通过选择驱动器 Drive、目录 Directories以及文件名确定)
出当下文件名文本框中后,单击“打开”按钮打开电路文件。
(3)保存电路文件(Save…)。
快捷键:Ctrl+S
保存当前电路文件,显示标准保存文件对话框。如要改变保存地址,能够改变不同的目
录、驱动器、文件夹、磁盘。
(4)换名保存电路文件(Save As…)。
用一个新的文件名保存当前电路文件,原有电路文件维持不变。
(5)恢复电路原有设置 (Revert to Saved…)
能够将最近一次存入磁盘时的电路恢复到工作区内。
(6)输入(Import…)。
输入一个 SPICE网表(后缀名为.net或.cir),且把它转换为原理图。
(7)输出(Export…)
在文件格式为任何以下后缀名:.net , .scr , .cmp , .cir , .plc的情况下保存电路
文件。
(8)打印(Print)。
快捷键:Ctrl+P
执行该命令会出现对应对话框,用户可根据要求选择打印电路图、仪器测试结果、元器
件清单等,只需点击需打印项目,按“Print”键即能够打印输出。
(9)打印设置(Print Setup…)。
显示标准打印设置对话框,从对话框中能够选择另一种打印机,或设定打印方向、纸张
大小、供纸方式等选项。
(10)退出(Exit)。
快捷键:Alt+F4
执行该命令将退出 EWB ,如果当前电路文件是新文件或电路修改后未保存,则在
退出前将提示将当前电路文件保存。
(11)安装 (Install…)。
安装任何 EWB的附加产品。提示从包含附加产品的磁盘安装。
编辑菜单 Edit
编辑菜单 Edit包含了用来移动、复制、粘贴等电路编辑命令 7条,如图 2-4所示。
图 2-4编辑菜单
(1)剪切(Cut)。
快捷键:Ctrl+X
删除选择电路、组件或文本,且保留在剪贴板中。随后能够利用粘贴命令 Paste将其从
剪贴板中复制到电路工作区或描述区。注意:要从电路中移走一个元器件,也能够直接用鼠
标拖动的方法把所选择的元器件从工作区中拖回到部件箱里。同样,也能够把仪器从电路中
拖动到仪器库中(但不能用剪切命令)。
(2)复制 (Copy)。
快捷键:Ctrl+C
和剪切命令 Cut不同,复制命令 Copy只是将选择的元器件或电路、文本复制到剪贴板
中,但且不从电路工作区中移走。随后能够利用粘贴命令 Paste将其从剪贴板中复制到电路
工作区或描述区。
(3) 粘贴 (Paste)。
快捷键:Ctrl+V
将剪贴板的内容放置到激活的窗口中(内容依然保存在剪贴板里)。剪贴板上的内容可能
是组件或文本。被粘贴位置的文件性质必须和剪贴板内容性质相同。例如,你不能粘贴组件
到说明窗口。
(4) 删除(Delete)。
快捷键:Del
永久地删除所选择的组件或文本。且不影响剪贴板内的当前内容。使用这个命令时必须
十分小心,因为删除的内容无法恢复。
(5)选择全部(Select All)。
快捷键:Ctrl+A
快速地将活动工作区窗口的所有电路或说明区内的全部文本选定。可用于整个电路、
文本的各种处理。
(6)复制位图 (Copy as Bitmap)。
能够将电路工作区中的一部分或全部作为位图复制到剪贴板上,然后供其它支持位图格
式的应用程序(如字处理等)使用。
(7)Show Clipboard(显示剪贴板)
能够查见当前剪贴板中的内容。
电路菜单 Circuit
电路菜单 Circuit中包含用于构造、循环、翻转等 9条命令,如图 2-5所示。
图 2-5电路菜单
(1)旋转命令(Rotate)。
快捷键:Ctrl+R
为了使构造的电路美观、连接方便整齐,能够使用 Rotate命令将被选择组件顺时针旋
转 90度,和组件关联的文本,如标识、数值和模型等信息能够重定位,但不能够随着旋转。
仪器库中的测试仪器、集成 IC不能旋转。
(2)垂直翻转命令(Flip Horizontal)。
在工作区内垂直翻转被选组件。
(3)水平翻转命令(Flip Vertical)。
在工作区内水平翻转被选组件。
(4)元器件特性命令(Component Properties…)。
执行该命令能够调出元器件特性对话框。也能够双击元器件。
(5)创建子电路命令(Create Subcircuit…)。
快捷键:Ctrl+B
(6)放大命令(Zoom In)。
快捷键:Ctrl++
增加工作区内电路的显示尺寸。
(7)缩小命令(Zoom Out)
快捷键:Ctrl+“-”
减小工作区内电路的显示尺寸。
(8)纲要选项命令(Schematic Options…)
用于设置和电路图显示方式有关的一些选项。
分析菜单 Analysis
分析菜单包含了激活、暂停、停止等 10条命令,如图 2-6所示。
图 2-6分析菜单
(1)激活命令
快捷键:Ctrl+G
执行该命令,相当于将电路的电源开关合上,使电路开始工作。
(2)暂停或继续命令
快捷键:F9
该命令是个复用命令,包括暂停命令和继续命令(Pause or Resume),执行暂行命令,
能够将仿真电路暂时中断以作观察;执行继续命令,能够在观察以后又继续(不是重新仿真)
进行仿真。
(3)停止命令
快捷键:Ctrl+T
当电路仿真达到稳态时,将自动停止。但对于振荡或开关控制电路一般不能达到稳态,
所以仿真过程会一直持续下去。执行停止命令,能够人为停止电路的仿真。
窗口菜单 Window
窗口菜单 Window如图 2-7所示。
图 2-7窗口菜单
(1) 排列命令(Arrange)。
快捷键:Ctrl+W
执行该命令,能够匀称整洁地排列工作区和打开的元器件箱窗口以及打开的描述窗口。
且将尽可能把打开的窗口放大显示。
(2)电路命令(Circuit)。
执行该命令能够将电路工作区窗口调到前台,成为活动窗口。
(3)描述命令(Description)。
快捷键:Ctrl+D
执行该命令能够将电路描述窗口打开且将其调到前台,成为活动窗口。
帮助菜单 Help
帮助菜单 Help如图 2-8所示。
图 2-8帮助菜单
(1)帮助命令(Help)。
快捷键:F1
显示 EWB 的帮助目录(Help Table of Contents),利用超级链接,用户可单击需
要查见的目录项来阅读相关的帮助内容。
(2)帮助主题索引(Help Index…)。
执行该命令显示“索引”窗口,让使用者根据关键字查找帮助主题。
(3)注释命令(Release Notes)。
执行该命令能够显示一些 EWB 的注解信息。
(4)软件版本说明(About Electronics Workbench)。
显示 EWB的版本信息。
第三章 EWB的基本操作方法
创建一个仿真实验电路,必须掌握一些基本的操作方法。为了叙述方便,对鼠标器和键
盘的有关操作术语规定如下:
单击:按鼠标左键一下,然后马上放开;
双击:快速、连续按鼠标左键俩下;
拖曳:把鼠标指针放在某一对象上,按鼠标左键不放,移动鼠标指针到一个新的位置,
然后再释放鼠标左键。
元器件的操作使用
(1)元器件的选用。
根据电路需要,先在元器件库栏中打开该元器件库的下拉菜单,然后从元器件库中将选
中的元器件拖曳到电路工作区,如图 3-1所示。
图 3-1 打开且将选中的元器件拖曳到工作区
(2)元器件的选中。
选择单个元器件的方法:单击要选中的元器件,被选中的元器件以红色显示,便于识别。
选择多个元器件的方法:Ctrl+单击需要的所有元器件,被选中的所有元器件都以红色
显示。如果要同时选中一组相邻的元器件,能够在电路工作区的适当位置拖曳画出一个矩形
区域,包围在该矩形区内的一组元器件即被同时选中。
取消选中元器件的方法:取消所有被选中元器件的选中状态,只需单击工作区的空白部
分。要取消某一元器件的选中状态,只需使用 Ctrl+单击该元器件。
(3)元器件的移动。
移动元器件至特定的位置,只要拖动该元器件即可。
如移动的元器件为多个,则必须先用前面的方法选中这些元器件,然后用鼠标的左键拖
曳其中的任意一个元器件,则所有选中的元器件就会一起移动到指定的位置。需注意的是和
其连接的导线也会重新排列。
如果只是想稍微移动某个(或某些)元器件的位置,也能够先选中它(们),然后再使
用键盘上的箭头键作微小的移动。
(4)元器件的调整。
为便于电路的合理布局和连线,经常需要对元器件进行调整,这些调整包括旋转、垂直
翻转、和水平翻转等。在元器件被选中状态下,可用下面三种方式实现:
① 菜单方式,菜单栏中命令如下:
Circuit / Rotate → 电路 / 旋转
Circuit/Flip Vertical → 电路 / 垂直反转
Circuit / Flip Horizintal → 电路 / 水平反转
② 工具栏图标方式:
③ 热键方式:Ctrl+R → 旋转
(5)元器件的复制。
要复制元器件有以下三种方式:
①菜单方式
菜单栏中命令为:Edit / Copy →(编辑 / 复制)、Edit / Paste→(编辑 / 粘贴)
② 工具栏图标方式:
③ 热键方式:
复制→ Ctrl+C 粘贴 →Ctrl+V
(6)元器件的删除。
要删除被选中的元器件,按键盘 Delete键、或菜单命令 Edit / Delete(编辑 / 删 除)
和 Edit / Cut(编辑 / 剪切)即可。此外,直接将元器件拖曳回其元器件库(打开状态)
也可实现删除。
元器件的参数设置
在电路中,元器件的参数设置是非常重要的一个环节。通过参数调整,能够改变电路的
性能指标及测试电路的工作状态等。
对于参数的调整,首先选中该元器件,然后按下工具栏中的元器件特性按钮或双击该元
器件,会弹出相关参数特性对话框,提供参数的修改。器件特性对话框具有多种选项可供设
置,一般有标识(Label)、模型(Models)、数值(Value)、故障设置(Fault)、显示(Display)、
分析设置(Analysis Setup)、输入端个数(Number of Inputs)等内容。
(1)标识项的设置(Label)。
该项包括标识(Label)和编号(Reference ID)俩项。标识(Label)能够由用户自己
赋予和非门容易识别的标记;编号(Reference ID)一般的默认值由软件自动给出,必要时
也能够自行修改,但必须保证编号的惟一性。有些元器件没有编号,如连接点、接地点、电
压表、电流表等。
(2)模型项的设置(Models)。
图 3-2和非门的模型设置
具有模型的元器件,都预设为 缺省模型(default-ideal),是理想模型。要准确描述
元器件的特性,应使用元器件的实际模型。如图 3-2所示为一个和非门的模型设置,有理想
模型 Default和 CMOS、TTL俩种实际模型,共三种模型。用户仍能够根据自己需要创建新的
元器件库(New Library),且对元器件模型进行编辑(Edit)、复制(Copy)、粘贴(Paste)、
删除(Delete)和重命名(Rename)等。
(3)元器件的数值项设置(Value)。
当某些元器件有数值大小时,例如电阻、电压源、电流源、电感、电容等,可通过改
变数值(Value)对话框中的设定器件值(Resistance)来改变它的大小。如图 3-3为一个
电阻的数值(Value)参数对话框,在器件值(Resistance)栏中能够改变电阻值的大小。
图 3-3电阻的数值(Value)参数对话框
(4)元器件的故障项设置(Fault)。
EWB 能够在电路仿真过程中人为设置故障点,对电路进行故障分析。如图 3-4所
示,可设置和非门 1、2、3管脚之间漏电、短路、开路状态。
图 3-4故障分析对话框
Leakage→ 漏电(可调节漏电的电阻)
Short → 短路
Open → 开路
None → 无故障
(5)显示选项设置(Display)。
显示(Display)选项用于设定参数标识(Lable)、元器件值(Values)、模型(Models)、
编号(Reference ID)的显示方式。默认“电路图选项”设定为如选择该项,将按照主菜单电
路(Circuit)的电路图选项子菜单项(Schematic Options)所设定的“Show/Hide”内容来
显示元器件的各项参数。如图 3-5所示为“电路图选项”对话框。
图 3-5“电路图选项”对话框
(6)电路图选项设置(Use Schematic Options global setting)。
选择菜单命令“电路/电路图选项(Circuit/Schematic Options)”,可见到如图 3-5所
示对话框,有栅格(Grid)、显示/隐藏(Show/Hide)、字型(Fonts)等选项。
① 栅格设置(Grid)。
选择使用栅格(Grid)选项,则工作区中的元器件和导线都落在栅格上,使电路图布
局合理、美观。
② 显示/隐藏设置(Show/Hide)。
如图 3-5所示,在显示/隐藏设置(Show/Hide)对话框中能够设置是否显示标识(Show
label)、编号(Show reference ID)、模型(Show models)、元器件数值(Show values)、
节点号(Show nodes)。该设置对整个电路图的显示有效。如需要对某个元器件的显示做
处理,可使用元器件特性的显示(Display)选项单独处理。
③ 字型设置(Fonts)。
图 3-6字型设置对话框
如图 3-6所示,在字型设置对话框中能够设置标识(Label)、元器件数值(Values)的
字体和字号。
(7)输入管脚数项设置(Number of Inputs)。
门电路中能够根据电路的需要改变输入管脚端的个数,如图 3-7所示,设置为一个输
入和非门,能够设置 2~8个输入端。
图 3-7输入管脚数项设置
(8)分析设置选项(Analysis Setup)。
用于设置元器件的工作温度。图 3-8所示为一个电阻的工作温度设定对话框。
图 3-8分析设置选项
导线的编辑操作
(1)导线的连接。
如图 3-9所示,连接俩个电阻。将鼠标指向电阻的端点,出现一个节点,按鼠标左键且
拖动出一根导线,拉住导线且指向另一个电阻的端点使其出现小圆点,释放鼠标左键,即完
成了导线的连接。
图 3-9导线的连接
(2)导线颜色的改变。
双击要改变颜色的导线,可弹出 Wire Properties 对话框,选择 Schematic Options
选项且按下 Set Wire Color按钮,然后选择合适的颜色。如图 3-10所示。
图 3-10导线颜色选项
(3)导线的删除。
对准要删除的导线,单击鼠标右键,可得图 3-11所示菜单,选择 Delete 即可删除导
线。
图 3-11导线删除对话框
对准要删除的导线的一端,按住左键拖动圆点,使导线离开元器件端点,放开左键,导
线则自动删除。
(4)弯曲导线的调整。
元器件位置和导线不在同一条直线上。能够选中该元器件,然后用四个箭头键微调该元
件的位置。这种微调方法也可用于对一组选中元器件的位置调整。
(5)导线上插入和删除元件。
在导线中插入元器件:只要将元器件直接拖动放置在导线上, 然后释放即可插入电
路中。
删除元器件:如要删除,只需选中该元器件,按 Delete键即可。
节点的使用
节点是一个小圆点,存放在基本器件库中,一个节点有上、 下、左、右四个连接点能
够连接来自四个方向的导线。将一条导线伸展到另一条导线时会自动产生连接点,且能够赋
予标识。
(1)节点的调整。
如果导线接入的节点的方向不适合,会造成导线不必要的弯曲。能够把导线的接点从左
边改为右边,整个电路就更整齐、美观。
(2)节点的标识、 编号和颜色。
在电路中,EWB自动为每个节点分配了一个编号。是否显示节点编号可由菜单 Circuit
/ Schematic Options命令的 Show / Hide对话框设置。或双击节点,可得出设制节点对话
框,在对话框中对节点进行标识、编号和颜色的设置。
测试仪器的使用
测试仪器图标放置在仪器库中,使用测试仪器的步骤为:
(1) 从仪器库中拖动仪器图标到电路工作区。
(2) 把仪器图标连接到电路中的测试点。
(3) 双击仪器图标使之放大成展示面板,以便进行实验观察。
(4) 将放大的仪器拖放到适合的观察位置。
(5) 根据测试要求调整仪器上的控制“旋钮”。
(6) 开始仿真。
测试仪器的连接及参数设置的详细介绍请参阅第五章内容。
电路的激活
一旦创建好了电路且接上了测试仪器,就能够对电路进行特性测试仿真。若要激活电路
进行仿真,可通过三种方式实现:
(1)图标按钮方式:单击窗口右上角的电源开关
(2)菜单方式:在 Analysis菜单选择 Activate。
(3)热键方式:按 Ctrl+G。
如需暂停仿真电路,可单击窗口右上角的暂停按钮,恢复仿真只需再次单击暂停按钮。
仿真结束后电源开关自动关闭,仿真结果显示在接入电路的测试仪器中。仿真完成后,能够
微调仪器或移动仪器到其它测试点显示测试结果。可是,如果改接了电流表或波特测试仪,
就必须重新激活电路仿真。如果改变了电路的电气特性(如移走元器件、改变参数或模型等),
也应再次激活电路仿真。
实验结果的描述
实验结果的描述共分俩种,分别为文字描述区和分析图描述区:
(1)文字描述区。
EWB的描述窗口能够支持中文,因此,能够将电路测试的有关内容用中文方式写入描
述(Description)中,例如实验步骤、逻辑真值表、逻辑表达式等。
只要选择菜单 Windows(窗口)下的 Description(描述)子菜单,可出现如图 3-12所
示的文字描述区,能够将电路测试的有关内容用中英文方式写入描述区。可直接把实验结果
填写在描述区中,和电路共为一个文件。
图 3-12文字描述区
(2)分析图描述区。
EWB中可存储电路过程信息,如输入、输出波形,静态工作值、动态工作值等。
选择工具栏图标中的分析图按钮,或者选择 Analysis(分析)菜单下的 Display
graphs(图表)选项,则会弹出分析描述图框,如图 3-13所示。实验的输入、输出波形等
都显示在分析图框中,且可单独作为一个文件保存。
图 3-13分析描述图框
仿真实验范例
例:如图 3-14所示电路,测试 R2电阻俩边的电压 V及电路电流 I 。
步骤一:调入元器件至电路工作区。
(1)选择菜单 File/New命令,或按快捷按钮,打开一个新的电路文件。
(2)单击信号源库图标,分别选择电压源、接地点俩元器件至电路工作区。
(3)单击基元器件图标,选择电阻调入电路工作区。调出俩个电阻。
步骤二:旋转元器件。
选中俩电阻,选择菜单 Circuit/Rotate命令,或单击快捷按钮,使俩电阻旋转,
步骤三:把元器件按要求连接导线。
步骤四:按要求设置元器件标签、大小等。
步骤五:调入电压表、电流表,且连接好测试电路。
步骤六:按仿真电路开始开关按钮激活仿真电路,即可见到测量值。
图 3-14
第四章 EWB的元器件库
EWB 电子工作平台提供了丰富的、可扩充和可自定义的电子元器件。元器件根据
不同类型被分成十四个元器件库,分别为信号源库(Source)、基本元器件库(Basic)、二
级管库(Diode)、三极管库(Transistors)、模拟集成电路库(Analog ICs)、混合集成电
路库(Mixed ICs)、数字集成电路库(Didital ICs)、逻辑门电路库(Logic Gates)、触发
器器件库(Digital)、指示器件库(Indicators)、控制器件库(Controls)、其它器件库
(Miscellaneous)、和自定义器件库(Favorites)。这些库都以图标形式显示在主窗口界面
上。
在设计电路时,只要单击所需的元器件库的图标,就会显示该库中所有元器件的图标,
再用鼠标按在所需的元器件上,把它拖动到电路工作区内,然后放手,元器件就能够放置到
你想放置的地方。若要调整所选元器件原来的缺省设置参数,只需用鼠标双击该元器件,选
择“模型”(Model)栏内的“编辑”(Edit)项,显示该元器件的参数设置对话框,供使用
者进行修改和设定。若需要了解所选元器件的性能和使用方法,能够按 F1键,电路工作台
将显示所需了解元器件的性能、技术参数等数据。同时,EWB仍有元器件库和元器件的创建
和删除功能,自建元器件主要针对模拟电路中的一些较复杂的元器件。自建元器件有俩种方
法:一种是将多个元器件库中的基本元器件组合成一个“模块”,需要使用时,将它作为一
个“电路模块”直接从库中调用,该种元器件的创建能够采用“子电路”的方法实现;另一
种是采用库中已有元器件,仅仅改变其内部参数。再存储到自己创建的元器件库中。
下面以表格形式依次列出 EWB提供的基本元器件库的名称、参数、缺省设置值和设置范围。
信号源库(Source)
信号源库
基本元器件库(Basic)
基本元器件库
基本元器件图标如图 所示,具体参数如表 所示。
二极管库(Diode)
二极管库
三极管库(Transistors)
晶体管库
模拟集成元器件库(Analog ICs)和混合集成元器件库(M ixed ICs)
模拟集成器件库 混合集成元器件库
数字集成元器件库(Didital ICs)和逻辑门元器件库(Logic Gates)
数字集成元器件库 逻辑门元器件库
数字元器件库(Digital)和指示元器件库(Indicators)
数字元器件库 指示器件库
第五章 EWB的测试仪器
在 EWB 版本的测试仪器库中有七种测试仪器,如图 5-1所示,分别为数字万用
表(Multimeter)、函数信号发生器(Function Generator)、双踪示波器(Oscilloscope)、
波特测试仪(Bode Plotter)、字信号发生器(Word Generator)、逻辑分析仪(Logic
Analyzer)、逻辑转换仪(Logic Converter)。在一个文件中七种测试仪器分别只能使用一
次。
图 5-1测试仪器库
数字万用表(Multimeter)
图 5-2 从左到右分别表示数字万用表的图标、面板以及参数设置对话框。
数字万用表能够测量电压、电流、电阻和电路中俩测试点之间的分贝损失。
各测试选择功能如下:
① 档位选择:/ A / V / W / DB / 依次对应为 / 电流档 / 电压档 / 电阻档 / 分贝损
失。
② 交直流选择:/ ~ / — / 依次对应为 / 测交流 / 测直流 /
③ 参数设置:单击 Settings按钮,可弹出对话框,可设置数字万用表内部的电流档内阻、
电压档内阻、电阻档内阻和分贝标准电压的参数。
注意:因为仪器库中的仪表在一个电路中只能用一次,如果要在电路中多处测量电压、电
流等,建议使用指示器件库中的电压表和电流表,那样就不受数量限制,方便好用。
函数信号发生器(Function Generator)
图 5-3分别表示函数信号发生器图标和面板
函数发生器可产生正弦波、三角波、方波三种电压信号,可调节的参数有频率
(Frequency)、占空比(Duty cycle)、振幅(Amplitude)、直流电平偏置(Offset)。
(1)函数信号发生器的连接。
① 正端:表示输出信号对 Common端向外输出正向信号。
② 负端:表示输出信号对 Common端向外输出负向信号。
③ Common端:Common端提供了输出信号的参考电平,使用中一般应接地。
(2)函数信号发生器的调节。
① 信号选择:提供了正弦波、三角波、方波。
② 频率:调节范围为(1Hz~999MHz)。
③ 占空比:调节范围为(1%~99%)。
④ 电压幅度:指偏置电压到其峰值电压,调节范围为(1V ~ 999kV)。
⑤ 电压偏置:表示在输出的信号上叠加一个直流分量(偏置电压单位和信号电压幅度
单位相同),调节范围为(-999 kV ~ 999kV)。
双踪示波器(Oscilloscope)
图 5-4分别为双踪示波器图标、面板
EWB的示波器外观及操作和实际的双踪示波器相似,可同时显示 A、B俩信号的幅度和
频率变化,且能够分析周期信号大小、频率值以及比较俩个信号的波形。
(1)示波器的连接
① A(B)通道输入:信号 A(B)接入端。(图标下方的左接点为 A通道输入端,右接点
为 B通道输入端)
② 信号接地端:A、B俩信号的公共端,如果不接,则默认该公共端接地。(图标右方的上
接点为接地端)
③ 外接触发端。(图标右方的下接点为触发端)
(2)示波器的调节。
① 时基控制(Time base)。
X轴刻度(s/div):控制示波屏上的横轴,即 X轴刻度(时间/每格),调节范围为
( ~ 1s/div)。
Y轴偏移(X position):控制信号在 Y轴的偏移位置,调节范围为(-5 ~ 5)。
X=0:信号起点为示波器屏幕的最左边;
X>0:信号起点右移;
X<0:信号起点左移。
显示方式:共有三种,分别为:
Y /T :幅度 / 时间 ,横坐标轴为时间轴,纵坐标轴为信号幅度。
B /A :B电压 / A电压。
A /B :A 电压 / B电压。
② A(B)信号通道控制调节,A、B通道调节方法一样。
Y轴刻度:设定 Y轴每一格的电压刻度,调节范围为( ~5kV/Div)。
Y轴偏移:控制示波器 Y轴方向的原点。Y=0,垂直原点在屏幕的垂直方向的中点;Y>0
时,原点上移;Y<0,原点下移。调节范围为(-3 ~ 3)。
输入显示方式(AC / 0 / DC):
AC方式:仅显示信号的交流成分;
0方式:无信号输入;
DC方式:显示交流和直流信号之和。
③ 触发控制(Tigger)
触发方式:上升沿触发和下降沿触发;
触发信号选择:
Auto按钮:自动触发;
A按钮: A通道触发;
B按钮: B通道触发;
Ext按钮: 外触发。 >
注:如果希望尽可能显示波形或希望显示的波形平坦,一般选用 Auto。
(3)示波器的接地(Ground)。
一般情况下,示波器的参考点设定为接地。在使用中,示波器的接地端可不接;可是,
测试电路中必须有接地点,否则示波器不能正确显示。如果要在测量中让示波器使用其它点
(电平)作参考点,则必须将该参考点接到示波器的“接地”端 Ground。
(4)面板展开显示(Expand)。
单击扩展按钮(Expand按钮),可将示波器屏幕扩展开来显示,且可准确读出波形数
值。如下图,能够拖动红色指针 1和蓝色指针 2至合适位置,可直接在面板下方读出指针 1
和指针 2所对应波形的时间和电压,以及指针 1和指针 2之间的时间和电压差。
图 5-5双踪示波器扩展面板图
例:用示波器测试时钟信号信号源 E1和交流信号源 E2。
(1)信号源库中调出时钟信号源 E1、交流电压源 E2和示波器,连接好导线。E1参数
设置为频率 F = 50Hz、占空比 D=50%、交流电压源 E2,E2参数设置为电压 v=5V、频率
F=50Hz、初相位 f=0。
(2)为更好地区别俩个信号的显示波形,把 E1信号源和示波器的连接导线设置为红
色(双击元器件或连线即可设置其参数),E2和示波器的连接导线设置为蓝色。
(3)单击示波器图标,再单击 Expand按钮,弹出示波器面板,调整时基控制(Time
base)的 X轴刻度设置为 A和 B通道的 Y轴设置为 5v/div,启动电路仿
真开关,按图所示调节指针,即可得到图 5-5所示波形。
(4)停止仿真,可从示波器面板上读出测试的波形数据。
指针 1所对应的数据值:T1=、VA1 =0V、VB1 =;
指针 2所对应的数据值:T2=、VA2 =0V、VB2 = mV;
指针 1、2所对应的数据值差:
周期 T2 - T1 = ,
指针 1对应的电压差:VA2 -VA1 = 0V,
指针 2对应的电压差:VB1 - VB2 = -13V。
一般情况下,示波器连续显示且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,能够在电路菜单栏 Analysis的分析选项 Analysis Options中选择 Pause after
each Screen选项(示波器屏幕满暂停,当显示波形到屏幕右端时,分析会自动暂停。如要
恢复运行,可单击 Pause按钮或 F9键)。
波特测试仪(Bode Plotter)
图 5-6分别表示波特测试仪图标和面板
波特测试仪用于分析电路的频率和相频特性,可测量输入和输出的幅度比(电压增益)、
相位差。
波特测试仪的连接:
波特测试仪根据设定产生自身的频率谱,交流信号源的频率对测量无影响,可是分析时
必须接入一个交流信号源。测量前,将波特测试仪的输入端“IN”的“+”(左)端和“-”(右)
端接到电路的输入电压 Ui,输出端“OUT”的“+”(左)端和“-”(右)端接到电路的输出
电压 Uo。
波特测试仪的调试:
① 幅(相)频特性选择。
幅频特性按钮(见面板图):设定幅频特性;
相频特性按钮(见面板图):设定相频特性。
坐标起点
② 垂直坐标范围设定(见面板图)。
③ 水平坐标范围设定同垂直坐标范围设定相同:
字信号发生器(Word Generator)
图 5-7分别表示字信号发生器图标和面板
字信号发生器能够产生一组 16路(位)二进制字信号传送给逻辑电路工作。在字信号
编辑区,16路(位)二进制信号以 4位 16进制数编辑和保存。能够保存 1024条信号,地
址编号为 0 ~ 3FF。
字信号发生器的连接:
字信号发生器图标下方 16路接点为信号输出端,左边为高位,右边为低位。
字信号发生器的调节:
① 字信号地址编辑(见面板图):
Edit按钮:显示当前正在编辑的字信号的地址;
Current按钮:显示当前正在输出的字信号的地址;
Initial按钮:显示一个循环的首地址;
Final按钮:显示一个循环的末地址 。
② 输出方式选择,
Cycle按钮: 循环方式输出(按 Ctrl+T停止);
Burst按钮: 单幀方式输出;
Step按钮: 单步方式输出;
Breakpoint:能够设置某一个特定的字信号为中断点,当用 Burst或 Cycle输出方式
运行至该位置时输出就会暂停;
Pattern…按钮:字信号编辑,可对字信号进行自动设置,如图 5-8所示:
图 5-8字信号编辑框
例:要求译码显示器按如下要求显示结果。
(1)从显示器件库和仪器库中分别调出七段译码显示器和字信号发生器,且连接好线路;
(2) 字信号图标,弹出面板,再单击 Pattern按钮,出现对话框,选择 Up counter(按
递增编码),按 Accept。
(3)在面板上设置参数 Initial(起始值)为 0000、Final(末值)为 0009、Frequency(频
率)设为 1Hz;
(4)分别用循环方式(单击 Cycle按钮)、单幀方式(单击 Burst按钮)、单步方式(连续
单击 Step按钮)三种方式演示见见有什么不同。
(5)改变 Frequency(频率)参数的设置,见见显示有什么不同。
逻辑分析仪(Logic Analyzer)
图 5-9分别表示逻辑分析仪图标和面板
逻辑分析仪的主要用途是对数字信号的高速采集和时序分析,可用来同时记录和显示 16
路逻辑信号,分析输出波形。
(1)逻辑分析仪连接
见图标左边为 16个输入信号端子,下方三个端子从左到右依次为:外时钟输入;时钟
控制输入;触发控制输入。连接好逻辑分析仪,双击图标,展开面板,可显示出时钟信号的
输出波形。
(2)采样时钟设置。
单击采样时钟按钮,弹出对话框。该对话框用于对波形采集的控制时钟进行设置。
① 触发沿方式:上升沿有效(Positive)、下降沿有效(Negative)。
② 触发选择:外触发(External)、内触发(Internal)。
③ 内时钟频率:能够改变选择内触发时的内时钟频率。
④ 时钟限定:决定输入信号对时钟信号的控制,当设置为“X”时,表示只要有信号到
达,逻辑分析仪就开始对波形的采集;当设置为“1”时,表示时钟控制输入为 1时逻辑分
析仪开始进行波形的采集;当设置为“0”时,表示时钟控制输入为 0时逻辑分析仪开始进
行波形的采集。
⑤ 触发设置:触发前数据点数(Pre-trigger samples)、触发后数据点数(Post-trigger
samples)、触发门数(Threshold voltage)。
(3)触发模式设置。
单击触发模式设置按钮,弹出对话框,如图 5-10。对话框中能够输入 A、B、C三个触
发字。三个触发字的识别方式能够通过进行选择,分为以下八种组合情况;
图 5-10触发模式设置对话框
说明: 触发字的某一位设置为 X时表示该位为“任意”(0、1均可)。三个触发字的默认设
置均为 xxxxxxxxxxxxxxxx,表示只要第一个输入逻辑信号到达,无论是什么逻辑值,逻辑
分析仪均被触发开始波形的采集。否则必须满足触发字的组合条件才被触发。此外,Trigger
qualifier(触发限定字)对触发有控制作用。若该位设为 X,触发控制不起作用,触发完
全由触发字决定;若该位设置为 1(或 0),则仅当触发控制输入信号为 1(或 0)时,触发
字才起作用;否则即使触发字组合条件满足也不能引起触发。
例:用逻辑分析仪测试频率为 1000Hz、占空比为 50%的时钟脉冲信号。
(1)从元器件库和仪器库中分别调出时钟脉冲信号和逻辑分析仪,连接好电路;
(2)双击时钟脉冲信号源,把信号频率参数设为 1000 Hz、占空比为 50%;
(3)双击逻辑分析仪图标,展开逻辑分析仪面板,调节面板上的时间刻度设置为 2,
按“启动”按钮使电路开始仿真,能够见到仿真波形图
(4)调节面板上的读数指针 1和指针 2至相差一个周期位置。
(5)从指针处读数框中能够得到测试数据,T1对应时刻为 ,T2对应时刻为
,波形周期为 T1-T2 = 1ms。
逻辑转换仪(Logic Converter)
图 5-11分别为图标和展开面板
逻辑转换仪是 EWB 特有的仪表,在数字电路中是一个非常实用的测试仪器。可用来
完成真值表、逻辑表示式和逻辑电路三者之间的相互转换。
(1)转换方式
电路→真值表:单击此按钮,则逻辑电路的真值表将显在“真值表” 显示区。然后,能够
把它转换成其它形式。
真值表→逻辑表达式:单击此按钮,则真值表对应的逻辑表达式将显示在“表达式和最简式”
显示区。
真值表→最简逻辑表达式:单击此按钮,则真值表对应的最简逻辑表达式将显示在“表达式
和最简式”显示区。
逻辑表达式→真值表:单击此按钮,则“表达式和最简单式”显示区的逻辑表达式对应的真
值表将显示在“真值表”显示区。
逻辑表达式→电路:单击此按钮,则相应的逻辑电路将显示在电路工作区。
逻辑表达式→和非门电路:单击此按钮,则相应的由和非门组成的逻辑电路将显示在电路工
作区。
(2)输入真值表功能
逻辑转换仪器仍有输入真值表的功能。可根据设计要求编写真值表,且由此得出逻辑
最简表达式和逻辑电路图。
输出端
① 单击逻辑转换仪顶部的输入符号确定所需的输入端,如设置 A、B、C三个输入信号,
且按二进制方式显示输入状态。
② 根据电路的设计要求能够对应输入状态相应的输出值,可设置为 0、1、X(X表示任意,
可为 0,也可为 1)。
例:用逻辑转换仪测试三输入和非门的逻辑功能。
(1)连好线,双击图标展开面板。
(2)单击“电路→真值表”按钮 →显示三输入和非门的真值表。
(3)单击“逻辑代数表达式→最简式”按钮→显示最简式。
(4)单击“表达式 →电路”按钮 → 显示所示由基本逻辑门组成的三输入和非门电路。
(5)单击“表达式 → 和非门电路”按钮 → 显示所示二输入和非门组成的三输入和
非门电路。
如果已知表达式 Y=A`B`C`,该如何操作得出真值表?试一试。
几种常用的测试、指示仪器
除上面介绍的实验仪器以外,在进行 EWB电路实验时,仍经常用到指示仪器库中的电压表、
电流表、彩色指示器、七段数码管和译码数码管。下面简单介绍这几种仪器的使用方法。
图 5-12指示仪器库
(1)电压表、电流表。
指示仪器库中有俩种测试仪表:电压表(Voltmeter)和电流表(Ammeter)。从指示仪
器库中调出电压表(电流表)后,按右键单击电压表(电流表)可出现编辑菜单,选择 Rotate
可设置电压表(电流表)横向方式接入和竖向方式接入。且且浅线条的一边为表的正极,深
的一边为负极。一个文件中电压表和电流表可多次使用。
(2)彩色指示器。
用于数字电路状态测试,当接入为高电平(逻辑 1)时发光,不需要外接电阻或接地。
在仿真数字电路时,能够用来监视电路各点的逻辑状态。显示颜色有红(Red Probe)、绿
(Green Probe)、蓝(Blue Porbe)三种。
(3)七段数码管。
电路工作时,七段数码管显示输入的状态从左到右七个端分别控制 a~g共七个显示段。
当输入为 1时,相应的段发光。
(4)译码数码管。
译码数码管比七段数码管使用方便,它仅需要四个二进制输入,每一组四位二进制输
入后,将其译码为对应的十六进制数字显示出来。
示范
一、
(1)选取电阻和电容,双击后将阻值改为 200Ω,电容值为 1uF。
(2)连线时鼠标点中电阻一端,会出一个小黑点,按住后再将鼠标向外沿伸,一直拉
到电容一端引脚(这时电容的引脚也会出现一个小黑连接点)。
(3)在仪器库中取出信号源和示波器,再取出接地,按图 5-13所示完成连线。
(4)若连接点的线不平直,可选中接点(或任何器件),利用键盘上的←↑→↓四个键
作调整。
(5)双击仪器的面板,可对信号源和示波器进行参数设置。
(6)双击连线,可改变连线的颜色。
(7)和示波器相连的线的颜色会显示同色的波形。
(8)将示波器的屏幕展开,可见到二个连续波形,按下暂停键,拖曳滚动条,将波形
周期调整到显示二至三个,如图 5-14所示。
(9)拖曳指针,可读出它们之间的频率差,算出它们的相位差。
(10)若用到开关,需按键盘的空格键,它才起作用。
(11)若用到可变电阻,需对它进行参数设置(初始值、改变量),每按一次 R键,电
阻值就会改变。
(12)器件若需旋转,可按 Ctrl+R
图 5-13 连接图
图 5-14 波形图
二、
(1)数字电路仿真实验,需选取芯片、Vcc(+5V电源)、Gnd接地、时钟源和一些逻辑
门等。
(2)输出部分可选取数码管和发光管来观察,如图 5-15所示计算器电路。
(3)芯片的一些空余管脚最好能接高电平。否则逻辑就会出现差错。
图 5-15 74160构成的计数器
第六章 EWB的基本分析方法
EWB软件对电路有六种基本分析方法,分别为直流静态工作点分析、交流频率分析、
瞬态分析、傅立叶分析、嘈声分析、失真分析,另有参数扫描分析、温度扫描分析、零
—极点分析、传递函数分析、直流和交流灵敏度分析、蒙特卡罗分析、最差情况分析等七种
高级分析功能。本章只简单为大家介绍直流静态工作点分析、交流频率分析、瞬态分析、傅
立叶分析四种基本分析方法。
直流(静态)工作点分析(DC Operating Point Analysis)
在进行直流(静态)工作点分析时,电路中的交流源将被置为零,电感短路,电容开路,
电路中的数字元器件将被视为高阻接地。这种分析方法对模拟电路非常适用。下面以一道例
题来做讲解。
例: 求单级三极管放大电路各个节点直流电压。
分析步骤:
(1)打开一个新文件,在电子工作区上创建电路。选择菜单栏 Circuit(电路)中的
Schematic Options(作图选项),选定 Show Node选项为选中状态,则电路中的节点标志显
示在电路中。
(2)选择菜单栏 Analysis(分析)中的 DC Operating Point Analysis(直流工作点分析)
选项,则软件会自动把电路中所有的节点电压数值和电源支路的电流数值显示在菜单栏
Analysis(分析)中的 Display Graph(显示图)中。
(3)选择菜单栏 Analysis(分析)中的 Display Graph(显示图),或单击工具栏图标中的
分析图快捷按钮,可见到分析结果。在进行直流工作点分析时,电路中的数字元器件将被视
为高阻接地。
图 6-1单级三极管放大电路
对单级三极管放大电路的直流工作点分析结果:
交流频率分析(AC Frequency Analysis)
交流频率分析,即分析电路中某一节点的频率特性。分析时,电路中的直流源将自动置
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。无论输入
是何交流信号,在进行交流频率分析时,会自动把它作为正弦信号输入。因此,输出响应也
是该电路的交流频率的函数。
例:同样为单级三极管放大电路,求节点 4的交流频率特性,即节点 4的幅频特性和相频特
性。
分析步骤:
(1) 创建电路,选择菜单栏 Analysis(分析)中的 AC frequency(交流频率),则弹
出对话框,根据提示设置参数。
图 6-2 AC分析对话框
参数说明:
(2)选择需分析的电路节点 4,确定分析的起始频率(Start Frequency)、终点频率(End
frequency)、扫描方式(Sweep type)、显示点数(Number of points)、垂直尺度(Vertical
scale)。
(3)点击 Simulate(仿真)按钮,可得到如图 6-3所示节点 4的幅频特性和相频特性波形。
图 6-3节点 4的幅频特性和相频特性波形
瞬态分析(Transient Analysis)
瞬态分析,也称为时域暂态分析,是指电路中某一节点的时域响应,即该节点在整个显
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。瞬态分析对话框和各参数说明如下:
图 6-5瞬态分析对话框
参数说明:
Set to zero:初始条件为零开始分析。
User-defined:由用户定义的初始条件进行分析。
Calculate DC operating point:将直流工作点分析结果作为初始条件进行分析。
Start time(TSTART) :瞬态分析的起始时间。要求大于等于零,小于终点时间。
Stop time(TSTOP):瞬态分析的终点时间。必须大于起始时间。
Generate time steps automatically:自动选择一个较为合理的或最大的时间步长。
该参数有两项设置:”minimum number of time point”仿真输出图上,从起始时间到
终点时间的点数。“maximum time step”最大时间步长。这两项的设置是关联的,只要
设置其中一个,另一个自动变化。
Set plotting increment/plotting increment:设置绘图线增量。它跟随“minimum
number of time point”设置值自动变化,也可单独设置。
Node for analysis:待分析节点。
例:电路如下图 6-6(a)所示,t=0时,K闭合,Uc1(0)=30V(方向上正下负),求 Uc1电压
波形以及 t=60ms时 Uc1的值。
图 6-6(a)瞬态分析电路
图 6-6(b)瞬态分析等效电路
分析步骤:
(1)创建进行分析的电路如图 6-6(b)所示,选择菜单栏 Analysis(分析)中的 Transient
(瞬态分析)。根据对话框的要求,设置参数。
(2)点击 Simulate(仿真)按钮,得到如图 6-6(c)所示节点 8的瞬态波形。
图 6-6(c)节点 8的瞬态波形
注意:在对选定的节点做瞬态分析时,能够以直流分析的结果作为瞬态分析的初始条件。
瞬态分析也能够通过连接示波器来实现。瞬态分析的优点是通过设置,能够更好、更仔细地
观察起始波形的变化情况。
傅立叶分析(Fourier Analysis)
傅立叶分析方法用于分析估计时域信号的直流、基频和谐波分量,即离散傅立叶变换。
这个分析将电压波形从时域变换到频域,求出它的频域变化规律。EWB会自动地进行时域分
析以得到傅立叶分析的结果。在进行傅立叶分析时,必须首先在对话栏里选择一个输出节点
即输出分量,分析从这个节点获得的电压波形。分析仍需要一个基频,一般将电路中的交流
激励源的频率设定为基频,若在电路中有几个交流源时,那么基频将是这些频率的最小公因
数。比如有一个 和一个 7KHz的交流激励信号,那么基频就是 .傅立叶分析对
话框和各参数说明如下图所示。
图 6-7傅立叶分析对话框
例:对纯电阻负载半波整流电路输出电压进行傅立叶分析,电路图如图 6-8(a)所示。
图 6-8(a)纯电阻负载半波整流电路
图 6-8(b) 傅立叶分析曲线
分析步骤:
(1)在 EWB上创建需进行分析的电路图;
(2)选定“分析(Analysis)”栏中的“傅立叶分析(Fourier)”项;
(3)确定被分析的电路节点(节点 2);
(4)根据对话框的要求,设置参数(见傅立叶对话框所示设置);
(5)按“仿真(Simulate)”键,即可获得被分析节点的离散傅立叶变换的频谱波形,
按“ESC”键将停止仿真的运行。
示范
一、负反馈放大器性能分析
1、目的
(1)求出无负反馈时中频段电压放大倍数 AuI,下限频率 fL、上限频率 fH、输入电阻 Ri,输
出电阻 Ro、观察波形失真情况。
(2)求施加负反馈后中频段电压放大倍数 AuIf, 下限频率 fLf、上限频率 fHf、输入电阻 Rif,
输出电阻 Rof、观察波形失真情况。
2、分析仿真
(1)电路图如图 6-9所示。
图 6-9 负反馈放大器电路图
(2)分析方法
①去掉 R8,断开越级负反馈。测 AuI,用 AC分析或示波器测量,见图 6-12.
输入 17mV时,输出 ,波形失真,如图 6-10 所示。AuI= AC
分析可得 fL=260Hz,fH=,如图 6-13所示。输入 10mV时,输出 ,波形基本
无失真,如图 6-11 所示 AuI=
图 6-10 输入 17mV时,输出 时的波形 图 6-11 输入 10mV时,输出 的波形
图 6-12 断开越级负反馈后的放大器电路图
图 6-13 输入 17mV时,输出的幅频特性图
②测量 Ri、Ro,方法如图 6-14所示。Ri=10 mV/μA=Ω,Ro=RL(U’O/UO-
1)= kΩ( kΩ。
③接入 R8,组成越级负反馈,进行交流分析。
AuIf=16,下限频率 fLf=61 Hz、上限频率 fHf= MHz、输入电阻 Rif=10 mV/μA=
Ω,输出电阻 Rof= kΩ( kΩ。波形失真教小。
图 6-14 求 Ri、Ro时的电路图
二、整流、滤波及负载特性分析
(一)测试说明
1、目的
测量半波、全波整流滤波电路的均值电压及波形。
2、原理
(1)整流特性(空载)
半波整流均值电压
U0(AV)≈
全波整流均值电压
U0(AV)≈
(2) 滤波特性(空载)
空载时俩种电路的滤波输出电压均为 U0(AV)=
3、测试内容及方法
(1)用 EWB提供的虚拟(交、直流)电压表测量输入交流电压、输出直流电压和纹波电压。
(2)用瞬态分析功能观察半波、全波整流波形。
(二)空载特性测量
1、半波整流、滤波电路的空载测量
电路连接如图 6-15所示。图中 M1是虚拟交流电压表(需设置),用以测量交流输入电压,M2
是虚拟直流电压表(缺省方式),用以测量输出的直流电压;D1是整流二极管,C1是滤波电
容,S1接通、断开滤波电容的控制开关。
图 6-15半波整流(空载)输出电压测试电路
(1) 整流电压测量
启动仿真。M1指示交流输入电压 U2≈~10V,M2指示半波整流输出的直流电压,应为 U0
≈=。由于二极管的正向压降影响,实际显示 。
(2) 滤波电压测量
电路如图 6-16所示,S1接通滤波电容 C1,启动仿真,M2指示滤波后的直流输出电压,
应为 U0≈=14V。由于二极管的正向压降影响,实际显示 。
图 6-16半波滤波(空载)输出电压测试电路
(3) 半波整流、滤波波形测量
用瞬态分析法观察图 6-15和图 6-16的输入、输出波形。如图 6-17( a)、(b)、(c)所示。
( a) 输入波形
(b) 半波整流输出波形
(c) 半波滤波输出波形
图 6-17半波整流滤波波形
2、全波整流滤波电路空载测量
测试电路:用整流桥代换整流二极管,M1接在 T2次极俩端。
(1)桥式整流输出电压测量
电路如图 6-18所示,S1断开滤波电容,启动仿真,M2显示值应为 U0≈=9V。由于俩
只二极管串联后的正向压降影响,实际显示 。
图 6-18桥式整流(空载)输出电压测试
(2)桥式整流滤波输出电压测量
电路如图 6-19所示,S1接通滤波电容,启动仿真,M2显示值应为 U0≈=14V。由于
俩只二极管串联后的正向压降影响,实际显示 。
图 6-19桥式整流滤波(空载)输出电压测试
(4) 桥式整流滤波电路的时域波形显示
用瞬态分析法观察桥式整流滤波电路的输入输出波形如图 6-20( a)、(b)、(c)所示。
( a) 输入波形
(b) 全波整流输出波形
(c) 全波滤波输出波形
图 6-20桥式整流、滤波波形
第七章 习 题
电路如图 7-1所示,Uc1=20V(方向上正下负),t=0时,K闭合,求节点 1电压波形及
电路进入稳态后节点 1电压数值。
图 7-1 电路图
电路如图 7-2所示,t=0时,K打开,求节点 2电压波形。
图 7-2 电路图
电路如图 7-3所示,LL1=(方向向下),t=0时,K闭合,求节点 3电压波形及稳态数
值。
图 7-3 电路图
电路如图 7-4所示,试求:节点 7频率特性曲线及上限频率 fH数值;若电路中电容值增
大一倍,再求上限频率 fH数值;若电路中电容减少一倍,再求上限频率 fH数值。
图 7-4 电路图
通过 EWB测量整流滤波电路均值电压及波形;通过电路仿真实现 RLC串联谐振振荡电路、
RLC且联谐振振荡电路。
根据电子镇流器原理图在 EWB提供的工作台上仿真电路,对电路进行交流、瞬态、参数
等分析;查见在荧光灯俩端的电压的变化;对仿真结果和实际电气技术参数进行比较;验证
在荧光灯俩端的电压变化是否符合实际要求。修改电路或参数以达到最佳效果。
需测量:Va-b Va-d Vc-b Ve-d Vf-d Vg-h
Vg-h(用交流万用表)
电气技术参数:
1.电气技术参数
①电源电压:AC 100~250V。
②电源频率:50~60Hz。
③灯管类型:普通直管 40W荧光灯管。
④最低启动电压:100V。
⑤平均总消耗功率:29W。
⑥工作电流:132mA。
⑦节电效率:40%。
⑧启辉预热时间:~1秒。
⑨噪声系数:无。
⑩50Hz频闪:无。
说明:VD1~VD7选用 IN4007或理想
DB3选用双向可控硅 ECG6407(双向开关二极管)
荧光灯用电压控制开关代替
VT1\VT2选 Harris(MJE13005)
扼流电感 L 约
图 7-5 电子镇流器原理图
根据提供调幅发射机的电路原理图,需仿真分析其功率放大部分电路;
说明:调幅信号用 AM信号原产生
三极管型号用理想的
变压器一般用理想的
设计一个数字时钟
要求:需要有时,分,秒三个部分;
可用各种计数集成器完成(74160、74190等);
分模块设计,对于设计好的模块电路调试好以后,可用子电路代替,最终用各个
模块子电路来完成整个电路。
图 7-6 调幅发射机原理图
参 考 书
1、《电子电路 EDA技术》 西电科技出版社 赵世强等
2、《电子设计自动化实践和训练》 民航出版社 周政新
3、《电子电路设计·实验·测试》 华中理工大学 谢自美等编著
4、《电子高效节能荧光灯制作和维修 100例》 人民邮电出版社 陈余田等编
著