經(jīng)濟(jì)研究1998.02

1、EWB電子仿真基礎(chǔ)（簡易教材）廣東省云浮市郁南縣職業(yè)動(dòng)技術(shù)學(xué)校 張敏才編輯第一章 EWB入門Electronics Workbench 5.0的中文名稱為電子工作平臺，簡稱“EWB”。它是加拿大Interactive Image Technologies公司于八十年代末、九十年代初推出的電路分析和設(shè)計(jì)軟件，它具有這樣一些特點(diǎn)：（1）采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取。（2）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時(shí)顯示測量結(jié)果。（3）EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法

2、。（4）作為設(shè)計(jì)工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件交換數(shù)據(jù)。（5）EWB還是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。因此，EWB軟件仿真非常適合電子類課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)。這里，我們向大家介紹EWB軟件的初步知識和基本操作方法。第一節(jié) EWB軟件界面11打開EWB主窗口(1)雙擊Windows卓面上的“EWB32”快捷方式圖標(biāo)（如圖11所示）,即可啟動(dòng)EWB軟件的主窗口。圖11 快捷圖標(biāo)(2)如果Windows卓面上沒有“EWB32”快捷方式圖標(biāo)，可以進(jìn)入我的電腦，在裝有EWB軟件的硬

3、盤中找到“EWB50C”文件夾，打開該文件夾，會看到“EWB32.EXE”文件,再雙擊或右擊打開 “EWB32.EXE”文件，可啟動(dòng)EWB軟件的主窗口。EWB軟件界面如圖12所示。EWB軟件的主窗口主要由菜單欄、工具欄、元件庫欄、電路工作區(qū)、電路描述區(qū)和狀態(tài)欄組成。此外，還有電路仿真時(shí)使用的“啟動(dòng)/停止開關(guān)”和“暫停/恢復(fù)開關(guān)”。圖12 EWB主窗口12 菜單欄菜單欄位于標(biāo)題欄的下方，有6個(gè)菜單項(xiàng)：File（文件） Edit（編輯） Circuit（電路） Analysis（分析） Window(窗口) Help(幫助)，各菜單的下拉菜單如下：13工具欄工具欄位于菜單欄的下方，如圖13所示。圖

4、13 工具欄工具欄中各圖標(biāo)的名稱及其功能如下：刷新清除電路工作區(qū)，準(zhǔn)備生成新電路。打開打開電路文件。 存盤保存電路文件。打印打印電路文件。 剪切剪切至剪貼板。復(fù)制復(fù)制至剪貼板。 粘貼從剪貼板粘貼。旋轉(zhuǎn)將選中的元件逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度。水平反轉(zhuǎn)將選中的元件水平反轉(zhuǎn)。垂直反轉(zhuǎn)將選中的元件垂直反轉(zhuǎn)。 子電路生成子電路。分析圖調(diào)出分析圖。元件特性調(diào)出元件特性對話框?？s小將電路圖縮小一定比例。放大將電路圖放大一定比例?？s放比例顯示電路圖的當(dāng)前縮放比例，并可下拉出縮放比例選擇框。幫助調(diào)出與選中對象有關(guān)的幫助內(nèi)容。 14元器件庫欄元器件庫共有14項(xiàng)，如圖14所示：14元器件庫欄自定義庫用戶根據(jù)需要而設(shè)計(jì)的元器件

5、。信號源庫主要是各種交直流有源元件，如圖15所示。圖表 15 信號庫基本器件庫主要有電阻、電容、電感、開關(guān)、變壓器、連接點(diǎn)等，如圖16所示。圖16 基本元件庫二極管庫主要有二極管、硅橋、可控硅等，如圖17所示。圖17 二極管庫晶體管庫主要有三極管、場效應(yīng)管等。模擬集成電路庫主要有各類運(yùn)算放大器、鎖相器等，如圖18所示。圖18 模擬集成電路庫混合集成電路庫主要有數(shù)模轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、555定時(shí)器等。數(shù)字集成電路庫主要有74系列和4000系列集成電路等。邏輯門電路庫主要有各種常用的邏輯門等。數(shù)字器件庫主要有組合邏輯器件與時(shí)序邏輯器件等。指示器件庫主要有電流表、電壓表、數(shù)碼顯示器、指示燈、蜂鳴器等，如

6、圖19所示。圖19 指示器件庫控制器件庫主要有乘法器、除法器、限幅器等。儀器庫主要有數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器等，如圖110所示。儀器庫的所有儀器均只有一個(gè)可使用，且當(dāng)使用了儀器庫中的元件后，工具欄上的復(fù)制鍵功能失效。其它器件庫主要有保險(xiǎn)絲、電子管、直流電機(jī)等。圖110 儀器庫15電路工作區(qū)電路工作區(qū)是對電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的工作平臺。使用時(shí)只要在該工作區(qū)建立或輸入我們要實(shí)驗(yàn)的電路圖，打開電源開關(guān)后它就開始對電路的各項(xiàng)參數(shù)（包括各項(xiàng)電參數(shù)、失真、噪聲等）進(jìn)行仿真。使用時(shí)一般將電壓電流表、信號發(fā)生器、示波器等儀器設(shè)備引入電路，做實(shí)時(shí)觀測，就像是用實(shí)物搭成的平臺一般。16電路描述區(qū)電路描述區(qū)是專門

7、用來記錄實(shí)驗(yàn)的有關(guān)內(nèi)容。如實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論等，相當(dāng)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告。需要打開電路描述區(qū)時(shí)，可選擇“窗口（W）”菜單中的 “3描寫（Description）”命令，如圖110所示。圖110第二章 EWB基本操作第一節(jié)創(chuàng)建電路211元器件操作(1)元件的選用：打開元件庫欄，移動(dòng)鼠標(biāo)到需要的元件圖形上，按下左鍵，將元件符號拖拽到工作區(qū)，如圖21所示。圖21(2)元件的移動(dòng)：移動(dòng)鼠標(biāo)到元件圖形上，按下左鍵，可將元件符號拖拽到所需位置。(3)元件的旋轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、復(fù)制和刪除：用鼠標(biāo)單擊元件符號選定，利用菜單欄的復(fù)制和刪除按鈕，可將元件復(fù)制和刪除；利用工具欄的旋轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，可將元件旋轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)?；騿螕?/p>

8、右鍵激活彈出菜單，選定需要的動(dòng)作，也可達(dá)到上述目的。（4）元器件的參數(shù)設(shè)置：選定該元件，雙擊左鍵彈出菜單選項(xiàng)Component Properties可以設(shè)定元器件的標(biāo)簽（Label）、編號（Reference ID）、數(shù)值（Value）和模型參數(shù)（Model）、故障（Fault）等特性。圖2說明：編號（Reference ID）通常由系統(tǒng)自動(dòng)分配，必要時(shí)可以修改，但必須保證編號的唯一性；例如：標(biāo)簽（Label）的設(shè)置如圖22所示。電阻數(shù)值的設(shè)置如圖23所示（設(shè)置R1=310k）。圖2故障（Fault）選項(xiàng)可供人為設(shè)置元器件的隱含故障，包括漏電（Leakage）、短路（Short）、開路（Ope

9、n）、無故障（None）等設(shè)置，元器件故障的設(shè)置，如圖2-4所示。圖2212導(dǎo)線的操作主要包括：導(dǎo)線的連接、彎曲導(dǎo)線的調(diào)整、導(dǎo)線顏色的改變及連接點(diǎn)的使用。（1）導(dǎo)線的連接：鼠標(biāo)指向元件的一個(gè)端點(diǎn)，出現(xiàn)小園點(diǎn)后，按下左鍵并拖拽導(dǎo)線到另一個(gè)元件的一個(gè)端點(diǎn)，出現(xiàn)小園點(diǎn)后松開鼠標(biāo)左鍵。（）導(dǎo)線的刪除和改動(dòng)：選定該導(dǎo)線，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選delete，彈出對話框后確認(rèn)，可將導(dǎo)線刪除 ?；蛘哂檬髽?biāo)將導(dǎo)線的端點(diǎn)拖拽離開它與元件的連接點(diǎn)。（3）改變導(dǎo)線顏色：雙擊導(dǎo)線出現(xiàn)對話框后，可從其子菜單中選擇所需顏色。說明：連接點(diǎn)是一個(gè)小圓點(diǎn)，存放在無源元件庫中，一個(gè)連接點(diǎn)最多可以連接來自四個(gè)方向的導(dǎo)線，如圖2

10、5所示，而且連接點(diǎn)可以賦予標(biāo)識。 向電路插入元器件，可直接將元器件拖曳放置在導(dǎo)線上，然后釋放即可插入電路中。213電路圖選項(xiàng)的設(shè)置方法與元器件的參數(shù)設(shè)置相同Circuit/Schematic Option對話框可設(shè)置標(biāo)識、編號、數(shù)值、模型參數(shù)、節(jié)點(diǎn)號等的顯示方式及有關(guān)柵格（Grid）、顯示字體（Fonts）的設(shè)置，該設(shè)置對整個(gè)電路圖的顯示方式有效。其中節(jié)點(diǎn)號是在連接電路時(shí)，EWB自動(dòng)為每個(gè)連接點(diǎn)分配的。設(shè)置好參數(shù)的單管放大電路如圖26所示。圖2-6 單管放大電路第二節(jié)常用儀器的使用EWB仿真軟件中為用戶提供了很多儀器，這里只介紹電壓電流表、數(shù)字多用表、信號發(fā)生、器示波器和波特圖儀。221 電壓

11、表和電流表從指示器件庫中，選定電壓表或電流表，用鼠標(biāo)拖拽到電路工作區(qū)中，通過旋轉(zhuǎn)操作可以改變其引出線的方向。雙擊電壓表或電流表可以在彈出對話框中設(shè)置工作參數(shù)。電壓表和電流表可以選用多個(gè)，如圖27所示。圖2-7 單管放大電路工作點(diǎn)的測試222 數(shù)字多用表數(shù)字多用表的量程可以自動(dòng)調(diào)整。下圖是其圖標(biāo)和面板。數(shù)字表多用表的圖標(biāo)和面板從打開的面板上選Setting 按鈕可以設(shè)置其參數(shù)，數(shù)字多用表的參數(shù)有：電流表的內(nèi)阻、電壓表的內(nèi)阻、電阻表的工作電流和分貝表標(biāo)準(zhǔn)電壓值等，如圖28所示。圖28 223信號發(fā)生器信號發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、三角波和方波信號，雙擊圖標(biāo)便出現(xiàn)面板圖標(biāo)，并可設(shè)置其有關(guān)參數(shù)，其圖標(biāo)和面

12、板如圖29所示。圖29224示波器示波器為雙蹤模擬式，其圖標(biāo)如圖210所示。圖210 示波器圖標(biāo)雙擊示波器圖標(biāo)會出現(xiàn)其面板圖標(biāo)如圖211所示。圖211 示波器面板其中：Expand 面板擴(kuò)展按鈕， Time base 時(shí)基控制， Trigger 觸發(fā)控制，包括：Edge 上（下）跳沿觸發(fā) Level 觸發(fā)電平 觸發(fā)信號選擇按鈕：Auto（自動(dòng)觸發(fā)按鈕）；A、B（A、B通道觸發(fā)按鈕）；Ext（外觸發(fā)按鈕） X（Y）position X（Y）軸偏置；Y/T、B/A、A/B顯示方式選擇按鈕（幅度/時(shí)間、B通道/A通道、A通道/B通道）；AC、0、DC Y軸輸入方式按鈕（AC、0、DC）。如何讀取數(shù)據(jù)

13、：1我們從圖211中可粗略地讀出A、B通道的數(shù)據(jù)如下：A波的幅度為:5mv/div×1 div =5 mv ；B波的幅度為:10mv/div×1.7 div =17 mv ；A、B波的周期為T=0.5ms/div×2div=1.0ms。2從儀器上精確讀數(shù)：點(diǎn)擊圖211中的面板擴(kuò)展按鈕（Expand），可出現(xiàn)如圖212的擴(kuò)展面板。圖212分別移動(dòng)滑動(dòng)“指示針1”和“指示針2”至A波和B波的峰點(diǎn)處，圖212中，儀器上出現(xiàn)“VA1=4.9377mv，VB2=17.4125mv ”等有關(guān)數(shù)據(jù)，就是A波和B波的電壓幅值。圖213再次移動(dòng)“指示針1”和“指示針2”至A波或B波

14、的相鄰現(xiàn)兩峰點(diǎn)處，便可準(zhǔn)確讀出A波或B波的周期，如如圖213所示電路中，“T2-T1=1000.0000s=1.0ms”便是B波的周期。225波特圖儀波特圖儀類似于實(shí)驗(yàn)室的掃頻儀，可以用來測量和顯示電路的幅度頻率特性和相位頻率特性。波特圖儀的圖標(biāo)如圖214所示。圖214 波特儀圖標(biāo)波特圖儀有IN和OUT兩對端口，分別接電路的輸入端和輸出端。每對端口從左到右分別為+V端和-V端，其中IN端口的+V端和-V端分別接電路輸入端的正端和負(fù)端，OUT端口的+V端和-V端分別接電路輸出端的正端和負(fù)端 (注:這種接法與實(shí)用掃頻儀的接法不同實(shí)用掃頻儀的IN端口接電路的輸出端，而OUT端口接電路的輸入端) 。此

15、外,在使用波特圖儀時(shí)，必須在電路的輸入端接入AC（交流）信號源，但對其信號頻率的設(shè)定并無特殊要求，頻率測量的范圍由波特圖儀的參數(shù)設(shè)置決定。 雙擊波特儀的圖標(biāo)會出現(xiàn)其面板圖標(biāo)，如圖215所示。圖215 波特儀面板其中：Magnitude（Phase）- 幅頻（相頻）特性選擇按鈕；Vertical（Horizontal）Log/Lin - 垂直（水平）坐標(biāo)類型選擇按鈕（對數(shù)/線性）；F（I）- 坐標(biāo)終點(diǎn)（起點(diǎn)）。第三章 電路仿真實(shí)驗(yàn)例一: 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量1.電路仿真前的準(zhǔn)備工作：取出對應(yīng)的元器件，將電路搭接好，設(shè)置好元器件的參數(shù)等，電路搭接好的電路如圖31所示。圖 31 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)測

16、試電路2.電路仿真的啟動(dòng)、暫停和停止：啟動(dòng)：單擊工作臺右左上方的電源開關(guān)，就可啟動(dòng)電路工作，開始仿真，啟動(dòng)后各測量儀表即有數(shù)值演示，如圖32所示（圖中電流表M4的數(shù)值為負(fù)值，說明該電流表反接）。暫停與恢復(fù)：單擊電源開關(guān)下方的Pause按鈕，它立刻變?yōu)榘歼M(jìn)的Resume按鈕，則暫停仿真。如果要繼續(xù)仿真，再單擊Resume按鈕即可恢復(fù)。停止：在啟動(dòng)狀態(tài)，再單擊一次電源開關(guān)，即可停止電路仿真。圖32 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測試仿真3改變參數(shù)繼續(xù)仿真：如改變基極偏置，可雙擊Rb，會出現(xiàn)如圖33所示的對話框（Rb=50K×40%=20K），單擊確定后又開始新一輪的仿真。圖334.記錄仿真數(shù)據(jù)：將仿

17、真得出的有關(guān)數(shù)據(jù)按要求記錄在電路描述區(qū)里。電路描述區(qū)的打開：點(diǎn)擊【窗口】菜單的【3描寫】命令即可彈出電路描述區(qū),其內(nèi)容如下：項(xiàng)目名稱：放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測量項(xiàng)目要求：改變基極偏置電阻值，測量放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的變化。結(jié)論：共射極放大器靜態(tài)工作點(diǎn)： 計(jì)算公式：Rb= bQ = IcQ = VceQ =理論值： Rb= bQ = IcQ = VceQ =實(shí)測值：Rb= bQ = IcQ = VceQ =Rb=20k時(shí)，改變基極電源電壓（、），放大器工作點(diǎn)的變化：計(jì)算公式：Rb= bQ = IcQ = VceQ =理論值： Rb= bQ = IcQ = VceQ =實(shí)測值： Rb= bQ = IcQ = VceQ =例二：放大器的交流放大倍數(shù)與頻率特性