毕业论文设计EWB仿真.doc

毕业论文（设计）题目：EWB仿真18EWB仿真摘要Electronics Work bench(简称EWB)中文又称电子工程师仿真工作室。EWB5.12的仿真功能十分强大，近似100%地仿真出真实电路的结果。而且，它就像在实验室桌面或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。采用EWB虚拟电子工作台，即通过计算机毕业设计仿真的方法，对电子线路分析进行模拟，下面以电子线路中设计的一个稳压电源实际电路为例，详细讲述其操作程序，以掌握电路仿真分析的应用方法。EWB毕业设计最明显的特点是：仿真手段切合实际，选用元器件、仪器与实际情形非常相近。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。各元器件选择范围广，参数修改方便，不会像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。毕业设计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。本论文主要介绍用EWB软件验证戴维南定理，叠加定理，环路定理和一阶零状态输入输出的方法。关键词： EWB，仿真，电子技术目录一、 EWB软件:Electronics Work bench(简称EWB)中文又称电子工程师仿真工作室。它由INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd（交互图像技术有限公司）推出。功能：相对其它EDA软件而言，它是个较小巧的软件，只有16M，功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真，但你绝对不可小瞧它，它的仿真功能十分强大，可以几乎100地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路芯片，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入，在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易上手的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件，对于电子设计工作者来说，它是个极好的EDA工具，许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用。特点：EWB建立在SPICE基础上，它具有以下突出的特点： （1）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； （2）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。 （3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。 （4）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。 （5）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。EWB软件运行环境使用EWB时， 系统要满足一下最低要求：操作系统：WIN 95/98/NT/2000/XPRAM:64MB及以上显示器/卡：分辨率至少在800*600像素光驱：安装必备硬盘：可用空间至少20MBEWB本身没有中文版，而且由于体积较小，一般下载的压缩包解压后即可使用，无需专门下载安装版。1.2EBW的主要组成EWB系统的组成如同一个实际的电子实验室，主要由以下几个部分组成：元器件栏、电路工作区、仿真电源开关、电路描述区等。其标准工作界面如图1-1所示。元器件栏中用于存放各种元器件和测试仪器，用户可以根据需要调用其中的元器件和测试仪器。元器件栏中的各种元器件按类别存放在不同的库中，如二极管库、晶体管库、模拟集成电路库等。测试仪器与实际的仪器具有相同的面板和调节旋钮，使用方便。电路工作区是工作界面的中心区域，它就象实验室的工作平台，可以将元器件栏中的各种元器件和测试仪器移到工作区，在工作区中搭接设计电路。连接并接好测试仪器后，单击仿真电源开关，就可以对电路进行仿真测试。打开测试仪器，可以观察测试结果；再次单击仿真电源开关，可以停止对电路的仿真测试。电路描述区元器件栏仿真电源开关 电路工 作区图 1-1 EWB的主要组成部分电路描述区是EWB系统给用户提供的一个文字区域，用户可以在电路描述区对电路的功能及仿真结果进行说明。1.3EWB的基本界面EWB与其他的应用程序一样有一个基本界面，有标题栏、菜单栏、工具栏、元器件栏、仿真开关、暂停/恢复开关、电路工作区、状态栏及滚动条组成。下面介绍其中主要栏目。1. 菜单栏菜单栏中有六个菜单项，分别是：File、Edit、Circuit、Analysis、Window、Help。每个菜单项的下拉菜单中都包含若干条命令。（1） File菜单文件菜单项如图1-2所示，其中的大部分菜单项功能与一般的WINDOWS应用程序相同如（New,Open,Save,Save As,Print,Print Setup,Exit）此处不在说明。 恢复存盘命令（File/Revert to saved） 此命令的功能是将当前的电路恢复到最后一次存盘时的形式，执行此命令以后当前对此电路所做的全部修改被取消。 输入文件命令（File/Import）用于装入SPICE（*.CIR）描述的电路文件，实现对多种电路的仿真。 输出文件命令（File/Export）此命令用于将当前的电路以指定的格式输出。 安装命令（File/Install）用于安装EWB系统的附加应用程序。图 1-2 EWB文件菜单（2） Edit菜单 Edit菜单如图1-3所示，它所包含的命令有: Cut,Copy, Paste,Delete,Select All,Copy AsBitmap,Show Clipboard. 功能与一般的WINDOWS应用程序相同,此处不再详细说明。图 1-3 EWB编辑菜单(3)Circuit(电路)菜单电路菜单项如图1-4所示，可以实现对元件的位置、属性的设置，子电路的生成，电路图大小的缩放，电路图属性的设置，分析方法的选择。图 1-4 EWB电路菜单旋转（Rotate）、水平翻转（Flip Horizontal）、垂直翻转（Flip Vertical）命令单击需要调整位置的元件，然后选择所需的命令既可实现对所选元件的90度逆时针旋转、水平翻转或垂直翻转。元件属性命令（Component Properties）每个元件都有各自的属性。根据仿真的要求，属性可以修改。选择的元件不同，其属性的多少及内容也就不同。选中某个元件后，单击此菜单项，出现该元件属性的对话框如图1-5所示。图 1-5 元件属性对话框标号（Label）设置用来对电路中的元件标号进行设置；模型（Model）设置用来对元件模型或元件的参数进行设置；故障（Fault）设置用来设置元件的两个引脚之间的故障，用来仿真实际元件和电路中出现的故障；显示（Display）设置用来选择元件的标号、模型是否显示在电路图中；分析（Analysis Setup）设置用来在分析电路的过程中，对元件特殊参数的设置，（并不是所有的元件都有分析设置）。创建子电路命令（Create Subcircuit）子电路是指用户建立的一种单元电路。可以将子电路存放在用户的器件库中，在需要时调用，供电路设计和仿真时使用。该命令用于子电路的创建。放大（Zoom In）缩小（Zoom Out）命令可以对电路进行放大或缩小显示。电路选项命令（Schematic Option）用于对电路的显示方式进行设置。单击此菜单项，即弹出如图1-6所示对话框。对话框中有三个选项卡；Grid（栅格）、Show/Hide（显示/隐藏）和Fonts（字型）。在栅格选项卡中可以设置在电路窗口显示或隐藏点状栅格。在显示/隐藏选项卡可以设置显示或不显示某些内容如图1-6所示。在字型选项卡中可以设置元件的标号、标称值的字体和字号。图 1-6 电路选项对话框 限制命令（Restrictions）利用限制命令，可以对元件和电路分析提出限制条件；其对话框如图1-7所示。其中General（一般性限制）包括电路口令和电路只读属性的限制；Components（元件限制）包括隐藏故障、锁定子电路和隐藏元件参数值的选项；Analysis（分析限制）用于对电路进行各种分析的方法的限定性选择。图 1-7 限制命令对话框（4） Analysis（分析）菜单分析菜单项如图1-8所示，这些命令可以分为四大类：启动、停止仿真命令，分析选项命令，各类分析命令，显示图表命令。图 1-8 EWB的分析菜单 激活/停止命令（Activate/Stop）在电路工作区连接电路以后，可以利用激活命令开始仿真实验，或利用停止命令停止仿真实验。 暂停或恢复命令（Pause或Resume）利用此命令可以暂停正在仿真的实验，单击恢复命令，可以继续进行电路的仿真实验。图 1-9 分析选项窗口 分析选项命令（Analysis Options）分析选项窗口如图1-9所示，可以设置各种分析的参数，以满足实际电路的仿真要求。 14种分析工具EWB提供了14种分析工具，其中包括6种基本分析工具：直流分析、交流频率分析、暂态分析、傅里叶分析、噪声分析、和失真分析；4种扫描分析工具：参数扫描分析、温度扫描分析、直流和交流灵敏度分析；2种高级分析工具：极点零点分析和传输函数分析；两种统计分析工具：最坏情况分析和蒙特卡罗分析。关于这些工具的使用将在后续章节介绍。 显示图表（Display Graphs）显示图表命令是该软件提供给用户的一种便利的工具。在完成电路的仿真实验后，单击此命令，会弹出分析图表窗口，窗口中显示分析结果的参数或分析结果的图形。（5） Window（窗口）和Help（帮助）菜单此二个菜单的功能与一般的WINDOWS应用程序功能相似此处不再说明。2. 工具栏工具栏如图1-10所示。工具栏从左至右的图标命令为：新建文件、打开文件、保存文件、打印文件，剪切、复制、粘贴，旋转、水平翻转、垂直翻转，创建子电路，显示图表，元件属性，缩小、放大，缩小或放大的比例，帮助。图 1-10 工具栏及元器件栏 3. 元器件栏 元器件栏如图1-10所示。单击其中不同的图标可以打开不同的元器件库。从元器件库中调用器件的方法是：首先单击元器件库图标，在库中选择所需的元件，将其拖至工作区即可。EWB提供的元器件库，从左至右分别是：用户器件库、各类电源库、基本器件库、二极管库、晶体管库、模拟集成电路库、数摸混合电路库、数字集成电路库、数字模块库、各类指示器库、控制器单元库、其他元件库和仪器库。1.4EWB的基本操作1 . 电路的输入与运行电路实验的输入与运行包括以下几个步骤：放置元器件、对元件进行赋值、设置元件标号、调整元件在电路工作区的位置和方向、连接电路、放置并连接测试仪器、运行电路开始仿真分析。利用仪器观察窗口或显示图表观察仿真结果。1. 放置元器件 单击元器件库，在库中选择所需的元件，用鼠标拖至工作区。2. 对元件进行赋值 用鼠标双击元件，或选中元件后单击元件属性图标，出现该元件的属性对话框，在对话框中可以对元件进行赋值和设置标号等操作。3. 调整元件在电路工作区的位置和方向 用鼠标拖动元件，调整元件在工作区中的位置；选中元件后单击旋转、水平翻转、垂直翻转图标可以调整元件的方向。4. 连接电路将光标指向一个元件的连接点时，在连接点处会出现一个小黑点，按住鼠标左键，移动鼠标，使光标指向另一个元件的连接点，在该连接点处会出现另一个小黑点，放开鼠标，这两个元件对应的连接点就会连接在一起。当鼠标指向连线时，按住鼠标左键，移动鼠标，可以调整连线的位置。当鼠标指向连线的一个端点，出现一个小黑点时，按住按住鼠标左键，移动鼠标，可以删除该连接线。5. 放置并连接测试仪器单击仪器库，在库中选择所需的仪器，用鼠标拖至工作区。将仪器与测试点相连。6. 运行电路开始仿真单击仿真电源开关，电路开始运行。7. 观察仿真结果双击仪器可以打开仪器的窗口，可以观察实验结果；或单击显示图表命令，可以观察到电路的测试数据或测试波形。 子电路的创建和使用子电路是指用户建立的一种单元电路。可以将子电路存放在用户的器件库中，在需要时调用，供电路设计和仿真时使用。子电路的创建和使用主要有以下几个步骤：根据设计要求进行子电路的输入，子电路内容的选择，子电路的创建，子电路的调用，和子电路的修改等。1. 子电路的输入根据需要将要作为子电路的电路输入到工作区；在此基础上再设置一些连接点，将输入、输出端口与这些连接点相连。2. 选择子电路的内容按住鼠标左键，拖动鼠标，选定创建子电路的内容，系统默认选择的电路部分为红色，没有被选择的电路部分为黑色。3. 创建子电路单击电路菜单中的创建子电路命令（Circuit/Create Subcircuit）或单击创建子电路图标，出现Subcircuit对话框如图1-11所示；在Subcircuit对话框中输入子电路名称，单击对话框中“Copy from circuit”按钮，被选择的电路就被赋复制到用户的器件库中；同时EWB将自动打开子电路窗口。图 1-11 子电路对话框4. 子电路的调用 单击元器件栏的最左侧的用户器件库图标，按住鼠标左键，将其拖至工作区，会出现（ChooseSUB）选择子电路窗口，选择所需的子电路名，单击Accept按钮，子电路将作为一个电路模块出现在工作区。文件格式的变换为了方便使用，EWB软件除了可以对*.EWB文件进行编辑和仿真外，还允许接收其他文件格式描述的电路，或者将电路保存为其他文件格式输出。当执行File/Import（输入文件）命令是，根据对话框的提示，EWB允许装入SPICE（*.CIR）描述的电路文件，调入该文件后，EWB将其转换为原理图形式，格式转换后，可以对该电路进行各种仿真操作。当执行File/Export（输出文件）命令时，可以将连接及仿真正确的电路以其他文件格式输出，供第三方电路软件使用。可以供选择的电路输出格式有：后缀为*.CIR，供SPICE软件使用；后缀为*.NET，供ORCAD软件、TANGO软件、RPROTEL软件使用；后缀为*.SCR，供EAGLE软件使用；后缀为*.CMP，供LAYOL软件使用；后缀为*.PLC，供ULTIMATE软件使用。一、用EWB验证戴维南定理1、目的：1.1熟悉EWB软件的使用。1.2学习测量有源二端网络的开路电压UOC和短路电流IS以及除源网络的电阻Ro的方法。1.3验证戴维南定理的正确性。2实验原理戴维南定理指出：一个含独立电源、线性电阻和受控源的一个端口，对外电路来说，可以用一个电压源和一个电流源的串联组合等效置换，在电压源的电压等于一端口的开路电压，电阻等于一端口的全部电源置零后的输入电阻。用上述的电压源和电阻串联起来就组成了戴维南等效电路。其中电压源UOC可用电压表直接测量端口之间的电压，输入电阻R0可直接用万用表测量端口之间的电阻。3 实验内容及步骤3.1按实验图1在EWB5.0软件中连接电路与电流表，特别注意的本电路中的开关（在基本器件库中），通过按A和B键使Y1和Y2开关切换可让电压源不作用（即相当于短路），按S、F和P键使K1 、K 2实验图1和K 3开关切换可让所在的支路不作用（即相当于断路）。3.2在实验图2-3-1中切换Y1、Y2和K1开关使三条支路的元件处于工作状态,K 2和K 3两条支路的元件处于不工作状态，逐渐的改变滑动变阻器R的大小，将电流表的读数填入实验表2-3-1中。实验表1R0.512.54123.3切换K1开关使K1 所在的支路断路，使K2所在支路开始工作，其他电路不变，记录下电压表的数值UOC。3.4在实验图2-3-1中切换Y1、Y2 、K1和K2开关使四条支路的元件处于不工作状态，K 3关闭使其支路元件开始工作，选择数字多用表的电阻按钮，测量出端口的输入电阻R0。3.5实验图1的戴维南定理的等效电路如图实验图2-3-2，逐渐的改变滑动变阻器R的大小，将电流表的读数填入实验表2中。实验图2实验表2R0.512.522.572.242.001.803.6比较实验表1和实验表2中的电流值， 来验证戴维南定理。3.7注意在此