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虚拟电子实验台EWB简介虚拟电子工作平台(Electronics Workbench)简称EWB是目前世界上应用最广泛的电路设计系列软件之一,由加拿大Interactive Image Technologies公司推出。它提供的设计工具可用于电路设计、对采用SPICE、VHDL和Verilog设计的模拟电路和数字电路仿真、印制版(PCB)布局和布线,还提供射频设计工具、CAM校验工具,是全世界率先推出的基于PC的电子设计工具之一。1.1EWB简介1.1.1 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,只需几个小时就可以掌握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。可以通过对电路的仿真,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,而且有的元器件还提供了实际厂家的元器件模型。 (5)具有完整的混合模拟与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,还可以存储实验数据、波形、元器件清单、工作状态等,并可打印输出。 (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)与SPICE软件兼容,可相互转换。EWB产生的电路文件还可以直接输出至常见的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。本书主要介绍EWB EWB 5.12对系统要求具体要求如下:(1)Windows 95/98的环境条件: Windows 95/98; Microsoft相容的鼠标; 486以上,至少8M RAM(建议使用16M RAM)及20M硬盘空间。(2)Windows NT的环境条件: Windows NT; Microsoft相容的鼠标; 486以上,至少12M RAM(建议使用16M RAM)及20M硬盘空间。程序运行时,将建立临时性文件,大约占硬盘空间20MB,当文件达到其最大限度的规模时,可以选择: (1)停止仿真; (2)放弃已有的数据,继续进行仿真; (3)系统要求提供更大的磁盘空间。1.2 EWB的基本界面1.2.1 EWB的主窗口 启动EWB软件图标后,启动EWB5.12可以看到如图16-1所示的主窗口,它由菜单栏、工具栏、元器件库栏、电路设计区、电路描述窗口、状态栏和暂停按钮、启动/停止开关组成。(1) 电路设计区:从图中可以看到,EWB模仿了一个实际的电子工作台,其中最大的区域是电路设计区,在这里可进行电路的创建、测试和分析。(2)菜单栏: 提供电路文件的存取、电路图的编辑、电路的模拟与分析、在线帮助等.(3)工具栏:包含常用的操作命令按钮.(4)元器件库栏:包含各种元器件及测试仪器.(5) 电路描述窗口:可键入文本以描述电路。(6) 启动/停止开关和暂停按钮:按下“O/I”(启动/停止)开关和“Pause”(暂停/恢复)按钮,可以控制电路仿真与否。(7)状态栏:显示鼠标所指处元件或仪表的名称,在仿真时,显示仿真中的现状以及分析所需的时间,此时间不是实际的CPU运行时间。图16-1 Electronics Workbench主窗口 1.2.2 EWB的菜单栏EWB 5.12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)。 File菜单文件菜单如图2,它主要用于管理Workbench所创建的电路和文件。(1)New -新建一个电路文件, 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 5.12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) Open-打开一个已经存在的电路文件。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(可以直接在文件名文本框中输入,也可以通过选择驱动器Drive、目录Directories以及文件名确定)出现在文件名文本框中后,单击“打开”按钮打开电路文件。(3) Save-保存电路文件。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,可以改变不同的目录、驱动器、文件夹、磁盘。(4)Save As-换名保存电路文件。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)Revert to Saved-恢复电路原有设置可以将刚存储的电路恢复到电路工作区内。(6)Import-输入。输入一个SPICE网表文件(后缀名为.net或.cir),并把它转换为电路原理图。(7)Export-输出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)Print-打印 。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,点击需打印项目,按“Print”键即可以打印输出。(9)Print Setup-打印设置。显示标准打印设置对话框,从对话框中可以选择另一种打印机,或设定打印方向、纸张大小、供纸方式等选项。(10)Exit-退出。快捷键:Alt+F4执行该命令将退出EWB 5.12,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)Install-安装。安装任何EWB的附加产品。提示从包含附加产品的磁盘安装。(12) Export to PCB输出PCB输出到PCB文件(13)Import from SPICE从SPICE输入输入一个SPICE网表文件,并把它转换为电路原理图(14)Export to SPICE 输出SPICE电路原理图转换为SPICE网表文件图16-2 文件菜单 Edit菜单二、Edit菜单 编辑菜单如图16-3,它主要用于电路绘制过程中,对电路元件的各种处理,编辑菜单Edit包含了移动、复制、粘贴等电路编辑命令7条(1)Cut-剪切。快捷键:Ctrl+X删除选择电路、组件或文本,并保留在剪贴板中。随后可以利用粘贴命令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,也可以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,也可以把仪器从电路中拖动到仪器库中(但不能用剪切命令)。(2)Copy-复制。快捷键:Ctrl+C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,但并不从电路工作区中移走。随后可以利用粘贴命令Paste将其从剪贴板中复制到电路工作区或描述区。(3)Paste-粘贴 .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与剪贴板内容性质相同。(4)Delete-删除。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)Select All-选择全部。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)Copy as Bitmap-复制位图。可以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。过程如下:(a) 选择Edit/Copy as Bitmap,光标变成”+”字形(b) 单击鼠标并拖曳形成一矩形框,将其包围你要复制的所有图形(c) 释放鼠标按钮(7)Show Clipboard-显示剪贴板可以查看当前剪贴板中的内容。 电路菜单Circuit 图16-3 编辑菜单 图16-4 电路菜单电路菜单如图16-4,它主要用于电路图的创建和仿真。(1)Rotate-旋转命令.快捷键:Ctrl+R为了使连接方便整齐,可以使用Rotate命令将被选择元器件组件顺时针旋转90度。(2)Flip Horizontal-垂直翻转命令。在工作区内垂直翻转被选择的元器件(3)Flip Vertical-水平翻转命令。在工作区内水平翻转被选择的元器件选。(4)Component Properties-元器件特性。执行该命令可以调出元器件特性对话框。可设置元器件的标签、编号、数值、模型参数等。(5)Create Subcircuit-创建子电路。快捷键:Ctrl+B可创建一子电路并存储(6)Zoom In-放大命令。快捷键:Ctrl+放大工作区内电路的显示尺寸。(7)Zoom Out-缩小命令。快捷键:Ctrl+“-”缩小工作区内电路的显示尺寸。(8)Schematic Options-设置电路图选项用于设置与电路图显示方式有关的一些选项,在选择设置对话框中,选择栅格、标号等是否显示。分析菜单Analysis分析菜单如图16-5,它主要用于对电路的分析方式和过程进行控制。(1)Activate- 激活.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) Pause-暂停. 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,可以将仿真电路暂时中断以作观察;执行继续命令,可以在观察以后又继续(不是重新仿真)进行仿真。(3) Stop-停止.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,可以人为停止电路的仿真。(4) Analysis Options-电路分析的选项.快捷键:Ctrl+Y (5) DC Operating Point- 直流工作点。分析显示直流工作点结果。(6) AC Frequency 交流频率分析。分析电路的频率特性。(7) Transient 瞬态分析,即时域分析。(8)Fourier 傅立叶分析。分析时域信号的直流、基波、谐波分量。(9)Monte Carlo- 蒙特卡罗分析。分析电路中元件参数在误差范围变化时对电路特性的影响。(10)Display Graphs- 显示各种分析结果。图16-5 分析菜单 Window菜单 菜单如图16-6,它主要用于屏幕上显示窗口的安排。(1)Arrange-排列命令。快捷键:Ctrl+W执行该命令,可以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。(2)Circuit-电路命令。执行该命令可以将电路工作区窗口调到前台,成为活动窗口。(3)Description-描述命令。快捷键:Ctrl+D执行该命令可以将电路描述窗口打开并将其调到前台,成为活动窗口。 图16-6 窗口菜单 图16-7 帮助菜单 Help帮助菜单帮助菜单Help如图16-7所示。(1)Help-帮助命令。快捷键:F1显示EWB5.12的帮助目录(Help Table of Contents),利用超级链接,用户可单击需要查看的目录项来阅读相关的帮助内容。(2)Help Index-帮助主题索引。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)Release Notes-注释命令。执行该命令可以显示一些EWB 5.12的注解信息。(4)About Electronics Workbench-程序版本说明。显示EWB的版本信息。1.2.3 EWB的工具栏为方便使用,EWB将一些常用的命令以图标按钮的形式组成常用工具栏,使用者直接单击按钮就可以实现相应的操作。EWB的工具栏各按钮的名称和功能如图16-8。图16-8 工具栏常用按钮 工具栏中各工具图标所对应的功能和快捷键如表1所示:表1-1 工具栏中各工具图标所对应的功能和快捷键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与选中对象有关的帮助信息F11.2.4 EWB的元器件库EWB 5.12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。设计电路时,只要单击所需元器件库的图标即可打开该库。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,可以按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还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。自建元器件有两种方法: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,该种元器件的创建可以采用“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。元器件库如图16-9。图16-9 元器件库(1) 信号源子库信号源子库如图16-10。 图16-10 信号源子库(2)基本器件子库基本器件子库如图16-11图16-11 基本器件子库(3)二极管子库 二极管子库图16-12 图16-12 二极管子库图16-13 三极管子库(4)三极管子库三极管子库图16-13图16-14 模拟集成电路子库 图16-15 混合集成电路子库 图16-16 数字集成电路子库(5)模拟集成电路子库模拟集成电路子库图16-14(6)混合集成电路子库混合集成电路子库图16-15(7)数字集成电路子库数字集成电路子库图16-16 图16-17 逻辑门电路子库 图16-18 数字器件子库(8)逻辑门电路子库逻辑门电路子库图16-17(9)数字器件子库数字器件子库图16-18(10)指示器件子库指示器件子库图16-19图16-19 指示器件子库(11) 控制器件子库控制器件子库图16-20图16-20 控制器件子库图16-21 其它器件子库 图16-22 仪器子库(12) 其它器件子库其它器件子库图16-21(13) 仪器子库仪器子库图16-21.3EWB的操作使用方法1.3.1电路的创建1.元器件的操作(1)调用:单击元器件所在的库图标,打开该元器件库,从下拉的子库中选中所需元器件拖拽到电路设计区的合适位置。在数字集成电路库、逻辑门电路库和数字功能电路库中,有些集成电路和器件它们的图形被拖拽到电路设计区后将出现一对话框,需进行模型选择。当单击接受按钮后,该模型出现在设计区内。(2)选中:单击某元器件,即可选中该器件。按住“Ctrl”键反复单击要选中的元器件,可选中一组元器件。在设计区的某位置拖拽出一矩形框,可选中矩形区域里的所有元器件。选中的元器件变为红色以示区别。(3)移动:拖拽元器件可移动该元器件。选中一组元器件,拖拽其中任意一个元器件,可移动一组元器件,元器件移动后连线会自动排列。需注意的是与其连接的导线也会重新排列。(4)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,可选中元器件,单击工具栏的相应按钮或选择相应的菜单命令,实现元器件的旋转 、翻转。(5)复制 要复制元器件有以下三种方式: 菜单方式,菜单栏中命令为:Edit / Copy (编辑 / 复制)、Edit / Paste(编辑 / 粘贴) 工具栏图标方式:复制 粘贴 热键方式:复制 Ctrl+C 粘贴 Ctrl+V(6)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。(7)元器件参数设置选中元器件后,单击工具栏的元器件属性按钮或选择菜单Circuit/Component Properties命令,或双击该元器件会弹出属性设置对话框,在此对话框中有多项设置,包括Label(标识)、 Models(模型)、 Value(数值)、 Fault(故障设置)、 Display (显示)、Analysis Setup (分析设置)等内容。这些选项的含义和设置方法如下:Label用于设置元器件Label(标识)和Reference ID(编号),编号通常由系统自动分配,用户也可以修改,但必须保证其唯一性。当选择电阻,电容等一类比较简单的元器件时,会出现Value,一设置元器件的数值Label 和Value设置对话框如图16-23和图16-24。图16-3 Label设置对话框图16-24 Value设置对话框Models选项用于较复杂元器件的模型选择,对话框如图16-25。模型的Default (缺省设置)通常为Ideal(理想),这有利于加快分析速度,多数情况下能满足分析要求。如对分析精度有特殊要求,可以选择具有具体型号的器件模型。Fault选项可供人为设置元器件的隐含故障。它提供了Open(开路),即在选定元器件的两个端子之间接上一个大阻值电阻使其开路。 Short(短路),即在选定元器件的两个端子之间接上一个小阻值电阻使其短路。Leakage(泄漏),即在选定元器件的两个端子之间接上一个电阻使电流被旁路。通过故障的设置,为电路的故障分析提供了方便。图16-25 Models设置对话框16-26 Fault设置对话框图16-27 Display 设置对话框Display 选项用于设置Label Values (Models) Reference ID 的显示方法。 Fault和Display 设置对话框如图16-26和图16-27所示。Analysis Setup用于设置电路的工作温度等有关参数。(7)可控元器件参数设置数值可调元件设置属于这部分的元件有电位器、可变电容、可调电感。以电位器为例说明。选中并双击电位器元件,打开参数设置对话框,如图4.3.4。Value 项里有四个选项: Resistance 选项设定电阻值;Setting 选项设定起始电阻值,其物理意义是电位器接入电路后由阻值的Setting 选项设定值开始变化;Increment 选项设定阻值变化一次的幅度;Key选项设定控制键的符号键。如某电位器如图16-28设置,当电路进行仿真时,电位器由阻值的50%开始变化,实验者每按动一次键盘上的“R”键,阻值减少5%,同时按“Shift+R”键,阻值增加5%。对话框中的默认值均可改变。图16-28 电位器参数设置对话框可控元件的设置属于这部分的元件有继电器、开关、延时开关、电压控制开关、电流控制开关、压控模拟开关。现以开关为例说明。选中并双击开关元件,打开参数设置对话框如图4.3.5,在Value 项里键入控制健的符号键。如某开关如图16-29设置,在电路仿真时,当我们按动一次“W”键,开关中的刀就动作一次,从而完成电路的切换。图16-29 开关参数设置对话框 (8)电路图选项的设置选择Circuit/Schematic Options菜单命令可弹出如图16-30的电路图选项设置对话框。Grid(栅格)选项可设置栅格的使用与否,如选中使用,则电路图中的元 器件与导线均落在栅格线上,可保持电路图横平坚直,美观整齐。Show/Hide(显示/隐藏)选项可设置标号、数值、元器件库的显示方式。该设置对整个电路图的显示方式有效。Fonts选项可设置 Label 、Value 和Models的字体和字号。图16-30 电路图选项设置对话框(9)导线的操作(a)导线的连接:将鼠标指向元器件 的端点使其变成一个小圆点,然后拖 拽出一根导线至另一元器件或连接点的端点,出现另一个圆点后释放鼠标左键,完成导线的连接。(b)连线的删除和改动将连线的一端拖离元器件的端点即可删除连线。如将其拖拽至另一个连接点,即可完成连线的改动。(c)连线的移动:将光标贴近该导线,按下鼠标左键,这时光标变为一双箭头,拖拽即可移动该导线。(d)导线颜色设置:双击要改变颜色的导线,可弹出Wire Properties对话框如图16-31a),选择Schematic Options选项并按下Set Wire Color按钮,然后选择合适的颜色。如图16-31b)。图16-31 导线颜色的改变双击导线弹出Wire Properties 对话框,选择Schematic Options 选项,单击“Set Wire Color”按钮,即可选择合适的颜色。(e)导线的删除。对准要删除的导线,单击鼠标右键,可得图16-32a)所示菜单,选择Delete wire即可删除导线。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。如 图16-32b)所示。图16-32 导线的删除(f)在连线中插入元器件:直接将元器件拖拽至导线上,然后释放即可插入电路中。(g)连接点的使用: 一个连接点最多可以连接来自4个方向的导线,可以直接将连接点插入连线中,还可以给连接点赋予标识。1.4虚拟仪器的使用EWB仪器库为使用者提供了数字万用表、函数信号发生器、示波器、波特图仪4种模拟仪器和字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪3种数字仪器。它们均只有一台。使用时,单击仪器库图标,拖拽所需仪器图标至电路设计区,按要求接至电路测试点,然后双击该仪器图标就可打开仪器的面板,进行设置和测试。模拟仪器(除波特图仪)在接入电路并仿真开始之后,若改变电路的测试点,则显示的数据和波形也会相应变化,而不用重新启动电路。而波特图仪和数字仪器则应重新启动电路。下面分别介绍每种仪器的使用。1.4.1数字万用表这是一种能自动调整量程的数字万用表,图标和面板如图16-33。在面板中根据测试要求,可设置为直流电压、电流档,交流电压、电流档,电阻档和分贝档。单击Settings(参数设置)可设置电流档内阻、电压档内阻、电阻档的电流值和分贝档的标准电压等内部参数,如图16-34。使用时要注意在测电阻时,必须使电子工作台“O/I”开关处于“启动”状态。在测量交流电压和电流时面板显示的值为有效值。 图16-33 数字万用表图标和面板 图16-34 数字万用表参数设置1.4.2函数信号发生器函数信号发生器是用来产生正弦波、方波、三角波信号的仪器,其图标和面板如图16-35。它能够产生0.1Hz999MHz的3种信号。信号幅度(信号峰值)可以在mV级到999kV之间设置。占空比只用于三角波和方波,设定范围为(0.199)%。偏置电压设置是指把三种波形叠加在设置的偏置电压上输出。图16-35 函数信号发生器图标和面板在仿真过程中要改变输出波形的类型、大小、占空比或偏置电压时,必须暂时关闭“O/I”开关,对上述内容改变后,重新启动,函数信号发生器才能按新设置的数据输出信号波形。1.4.3示波器EWB中的虚拟示波器外观及操作与实际的双综单扫描示波器非常相似。示波器为双踪模拟式,其图标和面板如图16-36所示。 图16-36示波器图标和面板其中:Expand - 面板扩展按钮;Time base - 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)position - X(Y)轴偏置;Y/T、B/A、A/B - 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、0、DC - Y轴输入方式按钮(AC、0、DC)其图标和面板如图4.3.9。当单击面板中Expand(扩展)按钮时,可以将面板进一步展开,如图16-37这样能够更细致地观察波形。用鼠标拖拽读数指针可进行精确测量。在扩展的面板中,单击“Reduce”按钮,可恢复面板原来大小;单击“Reverse”按钮,可改变屏幕背景颜色;单击“Save”按钮,可以以ASCLL码格式存储波形读数。示波器显示波形的颜色可以通过设置连接示波器的导线颜色确定。图16-37 扩展的示波器面板1.4.4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图16-38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。 图16-38 波特图仪的图标和面板其中:Magnitude(Phase)- 幅频(相频)特性选择按钮;Vertical(Horizontal)Log/Lin - 垂直(水平)坐标类型选择按钮(对数/线性);F(I)- 坐标终点(起点)。1.4.5 字信号发生器字信号发生器是一个能够产生16位同步逻辑信号的仪器,用于对数字逻辑电路进行测试时的测试信号或输入信号。其图标和面板如图16-39。字信号发生器图标下沿有16个输出端口。输出电压范围是低电平OV,高电平为45V。输出端口与被测电路的输入端相连。1.字信号编辑区编辑和存放以4位16进制数表示的16位字信号,可以存放1024条字信号,地址范围为03FF(十六进制数),其显示内容可以通过滚动条上下移动。用鼠标单击某一条字信号即可实现对其的编辑。正在编辑或输出的某条字信号,它被实时的以二进制数显示在“Binary”框里和十六位输出显示板上。对某条字信号的编辑也可在“Binary”框里输入二进制数来实现,系统会自动地将二进制数转换为十六进制数显示在字信号编辑区。图16-39 字信号发生器图标和面板2.字信号地址编辑区 编辑或显示与字信号地址有关的信息。Edit 显示当前正在编辑的字信号地址。Current 显示当前正在输出的字信号地址。Initial 编辑和显示输出字信号的首地址。Final 编辑和显示输出字信号的末地址。3.输出方式选择Cycle 字信号在设置的首地址和末地址之间周而复始地输出。Burst 字信号从设置的首地址逐条输出,输出到末地址自动停止。Step 字信号以单步的方式输出。即鼠标点击一次,输出一条字信号。Break Point 用于设置断点。在Cycle和Burst方式中,要想使字信号输出到某条地址后自动停止,只需预先点击该字信号,再单击“Break Point”按扭。断点可设置多个。当字信号输出到断点地址而暂停输出时,可单击Workbench主窗口上的“Pause”按钮或按“F9”键来恢复输出。清除设置的断点地址时,打开Pattern对话框,单击“Clear Buffer”按钮即可。4.触发方式选择 Internal 内触发方式。字信号的输出直接受输出方式Step、Burst和 Cycle的控制。External 外触发方式。当选择外触发方式时,需外触发脉冲信号,且需设置“上升沿触发”或“下降沿触发”,然后选择输出方式,当外触发脉冲信号到来时,才能使字信号输出。输出频率设置 控制Cycle和 Burst输出方式下字信号输出的快慢。数据准备好输出端 输出与字信号同步的时钟脉冲。1.4.6 逻辑分析仪逻辑分析仪可以同步纪录和显示16路逻辑信号,可用于对数字逻辑信号的高速采集和时序分析,其图标和面板如图16-40。图16-40 逻辑分析仪图标和面板面板左边的16个小圆圈对应16个输入端,小圆圈内实时显示各路输入逻辑信号的当前值,从上到下依次为最低位至最高位。通过修改连接导线颜色来区分显示的不同波形,波形显示的时间轴可通过Clocks per division予以设置。拖拽读数指针可读取波形的数据。1. 触发方式设置单击触发方式设置按钮,弹出触发方式设置对话框,如图16-41。在对话框中可以输入A、B、C三个触发字,三个触发字的识别方式由Trigger combinations(触发组合)选择,如图16-42。触发字的某一位设置为X时,则该位为0或1都可以,三个触发字的默认设置均为,表示只要第一个输入逻辑信号到达,不论逻辑值为0或1,逻辑分析仪均被触发开始波形采集,否则必须满足触发字的组合条件才能触发。图16-41 触发方式设置对话框 图16-42 触发组合选择Trigger qualifier (触发限定字) 对触发起控制作用。若该位为X,触发控制不起作用,触发由触发字决定;若该位设置为1 (或0),只有图标上连接的触发控制输入信号为1(或0)时,触发字才起作用;否则,即使A、B、C三个触发字的组合条件被满足也不能引起触发。2. 取样时钟设置单击取样时钟设置按钮,弹出时钟设置选择对话框,如图16-43。时钟可以选择内时钟或外时钟,上升沿或下降沿有效。如选择内时钟可以设置频率。另外对Clock qualifier(时钟限定)进行设置可以决定输入时钟的控制方式,若使用默认方式X,表示时钟总是开放,不受时钟控制信号的限制。若设置为1或0,表示时钟控制为1或0时开放时钟,逻辑分析仪可以进行取样。 图16-43 取样时钟设置对话框1.4.7 逻辑转换仪逻辑转换仪能够完成真值表、逻辑表达式和逻辑电路之间的相互转换,这一功能给数字逻辑电路的设计与仿真带来很大方便,它是EWB特有的仪器,实际工作中不存在类似的仪器。图标和面板如图16-44,使用方法如下:图16-44 逻辑转换仪图标和面板1. 由真值表得出表达式和逻辑电路首先根据输入信号的个数,单击面板上面输入小圆圈(AH)选定输入信号,此时真值表框会自动出现输入信号的所有组合,而输出全部为,根据所需的逻辑关系修改真值表。然后单击“真值表逻辑表达式”按钮,在逻辑表达式框内出现相应的逻辑表达式。再单击“真值表简化逻辑表达式”按钮,得到简化逻辑表达式。最后单击“表达式电路转换”铵钮,在EWB的电路设计区创建相应的逻辑电路。如单击“表达式与非电路转换”铵钮,则在电路设计区创建相应的与非逻辑电路。2. 由逻辑电路得出表达式和真值表首先在电路设计区创建逻辑电路,电路的输入、输出端分别连接至逻辑转换仪的输入、输出端,双击图标打开面板,单击相应的转换按钮即得到表达式或真值表。3. 由逻辑表达式得出真值表和逻辑电路在逻辑表达式框内输入逻辑表达式,单击相应的转换按钮得到真值表和逻辑电路。1.5EWB的分析功能EWB提供了十几种分析功能,使用者可根据仿真电路、仿真目的和要求选择。下面对经常使用的分析功能作一介绍,其它的分析功能可参考有关资料。1.5.1 直流工作点分析(DC Operating Point)所谓直流(静态)工作点分析就是求解电路仅受电路中直流电压源或电流源作用时,每个节点上的电压及流过电源的电流,直流工作点分析是其它性能分析的基础。进行直流工作点分析时,电路中的交流电源置零,电容开路,电感短路,数字器件视为高阻接地。下面以一道例题来做讲解。16-45 单管共射放大电路例:图16-45所示为一单管共射放大电路,求各个节点直流电压。分析步骤: (1)打开一个新文件,在电子工作区上创建如图16-45所示电路。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。图16-46 直流工作点分析(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,可看到分析结果,如图16-46所示,电路中所有节点的电压值均可看到。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。1.5.2交流频率分析(AC Frequency)交流频率分析即频率特性分析。进行交流频率分析时直流电源自动置零,输入信号被自动设定为正弦波形式。对某节点的分析, EWB自动产生该节点电压为频率函数的曲线(幅频特性曲线)和相位为频率函数的曲线(相频特性曲线),结果与波特图仪仿真相同。交流频率分析的方法与步骤如下: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:如图16-45所示,同样为一单管共射放大电路,求节点5的交流频率特性,即节点5的幅频特性和相频特性。 分析步骤:(1)创建如图16-45所示电路,确定输入信号的幅度为5mV、相位为0,选择菜单栏Analysis(分析)中的AC frequency(交流频率),则弹出图16-47所示对话框,其各参数说明如表16-1所示。图16-47频率特性分析表16-1 频率特性分析交流频率分析缺省设置含义和设置要求扫描起始频率1Hz起始频率扫描终止频率10GHz终止频率扫描形式10倍10倍/线性/8倍显示点数100对线性而言,起始至终止间的点数垂直刻度Log(对数)线性/对数/十进制被分析节点 被分析的节点(2)选择需分析的电路节点5,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16-48所示节点5的幅频特性和相频特性波形。图16-48 节点5的幅频特性和相频特性 瞬态分析(Transient Analysis)瞬态分析是对选定节点的时域分析,即观察该节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形,分析结果与示波器仿真相同。在瞬态分析时,直流电源保持常数,交流信号源幅值随时间而变,电路中的电容、电感都以储能模式出现。瞬态分析的方法步骤如下:1创建电路并显示节点。2选择Analysis/Transient,打开对话框,设置参数,选择待分析节点。瞬态分析对话框如图16-49。对话框中各参数含义如16-2: 图16-49瞬态分析对话框表16-2 瞬态分析对话框各参数含义参数缺省设置含义和设置要求设为零不选如果从零初始状态起始则选择此项用户定义不选用户定义的初始状态进行分析计算静态工作点选如果从静态工作点起始分析,则选择此项起始时间0秒瞬态分析的终止时间,必须大于起始时间,而小于终止时间终止时间0001秒瞬态分析的终止时间必须大于起始时间自动产生步进时间选自动选择一个较合理的或最大的时间步进时间最小点数100点自起始至终止之间模拟输出的点数列印的步进时间(1E-05)秒输出的时间间隔最大的步进时间(1E-05)秒模拟的最大步进时间模拟分析的节点数 观看电路分析结果的节点数图16-50所示共集电极放大电路,试分析输入信号选择正弦波时该电路输出节点24的瞬态波形。 图16-50所示共集电极放大电路分析步骤:(1)创建进行分析图16-50所示共集电极放大电路,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16-51所示节点24的瞬态波形(矩形波为输入波形)。 16-51节点24的瞬态波形注意:在对选定的

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