EWB_概述ppt课件

EWB概述 随着电子技术的发展 电子元器件的种类越来越多 集成度越来越高 所设计电路的复杂程度也相应提高 而电子产品的更新周期却越来越短 再依靠传统的设计方法除了设计周期过长以外也不经济 现在 电子产品已和计算机系统紧密相连 借助EDA ElectronicDesignAutomation电子设计自动化 软件除了可以完成传统的设计外 还可进行多种常用测试 大学里传统的电工电子技术实验方法的改进已刻不容缓 为此 我们在实验内容中引人了虚拟电子技术 试图给学生建立一种全新的实验观念 以便学生毕业后可更快地与实际工作接轨 虚拟电子技术是80年代末出现的新事物 由于计算机性价比的不断提高 使得这一技术得以走进大学的实验室 随着人们对这一技术的了解与接受 它在大学电工电子实验中的地位与作用将会越来越重要 一 简介 虚拟电子实验台是一种利用在计算机上运行电路仿真软件来模拟进行硬件实验的工作平台 由于仿真软件可以逼真地模拟各种电子元器件以及仪器仪表 从而不需要任何真实的元器件与仪器 就可以进行电工电子课程中的各种实验 它具有功能全 成本低 效率高 易学易用以及便于自学 便于开展综合性或设计性实验等优点 它不仅可作为现行的各种实验的一种补充与替代手段 而且可作为复杂的电子系统的设计 仿真与验证的实用手段 可实现电工电子电路与系统的EDA 这是当今电子技术的必然发展方向 加拿大交互图像技术有限公 INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIESLtd 出品的EltronicsWorkBench 以下简称EWB 是一种典型的虚拟电子实验台 该公司自从1988年推出EWB的第一代产品后就受到广泛的欢迎 尤其是大专院校的电工电子技术类实验室 不用再担心实验仪器的损坏 元器件种类和数量的不足 购置高挡仪器经费的匮乏 如逻辑分析仪 扫频仪等 可以说EWB本身就是一个理想的电子实验室 最近十年来 该公司相继推出了EWB4 O和EWB5 0两个版本 下面我们就以它的5 0版本为例 介绍它的基本功能和用法 二 EWB5 0特点 1 EWB5 0提供了简单 直观的操作界面 绝大部分的操作通过鼠标的拖放即可完成 连接导线的走向及排列由系统自动完成 十分方便 2 EWB5 0所提供的元件种类丰富 数量众多 共计4000多种 模型超过10000个 大多数元件模型参数可设为理想值 这就给电路原理的验证带来了便利 另外 元件库结构为开放型的 根据需要可方便地新建或扩建 3 EWB5 0所提供的测量仪器具有很高的技术指标 其外观 面板布置以及操作方法与实际仪器均十分接近 便于掌握 4 EWB5 0提供了强大的分析功能 包括交流分析 瞬态分析 温度扫描分析 传递函数分析及蒙特卡洛分析等共14种 此外 还可在电路中设置人为故障 如开路 短路及不同程度的漏电等 观察电路的不同状态 以加深对基本概念的理解 5 EWB5 0提供了同其他软件的接口 例如 可输入标准SPICE网表并由系统自动将其转换为清晰易读的电路图 也可将在EWB5 0中设计好的电路图转换成其他SPICE仿真器所要求的格式 或送到像Protel OrCAD PADS等PCB绘图软件中绘制PCB 印刷电路板 图 利用剪切 粘贴功能可将电路和分析图送到文字处理软件中来制成高质量的实验报告或实现分组联合设计 EWB的基本界面 一 EWB5 0主窗口启动EWB5 0以后 可以看到如图所示的操作窗口 菜单栏用于选择电路连接 实验所需的各种命令 工具栏包含了常用的操作命令按扭 元件库栏包含了电路实验所需的各种元器件和测试仪器 电路工作区用于电路的连接与测试 分析 启动 停止开关用来运行 关闭模拟程序 只有运行了模拟程序 才能观测到实验结果 二 EWB工具栏 新建 准备生成新电路 打开 打开电路文件 存盘 保存电路文件 剪切 剪切至剪贴版 复制 复制至剪贴版 粘贴 从剪贴版粘贴 旋转 使被选择的元件逆时针旋转90 水平翻转 被选择的元件水平翻转180 垂直翻转 被选择的元件垂直翻转180 子电路 生成子电路分析图 调出分析图元件属性 调出元件特性参数对话框缩小 将电路图缩小比例放大 将电路图放大比例 新文件打开保存另存为还原输入输出打印打印设置退出安装 三 EWB5 0的命令菜单及作用 1 文件菜单 剪切复制粘贴删除全部选定复制成位图查看剪贴板 2 编辑菜单 旋转水平翻转垂直翻转元件属性创建子电路图像放大图像缩小电路图选项限制 3 电路菜单 激活恢复停止分析选项直流工作点分析交流频率分析瞬态分析傅里叶分析噪声分析失真分析参数扫描分析温度扫描分析零 极点分析传递函数分析灵敏度分析最坏情况分析蒙特卡罗分析曲线显示 4 分析菜单 四 EWB的元器件库栏 EWB5 0提供了非常丰富的元件库及各种常用测试仪器 给电路仿真实验带来了极大的方便 图中对元件与仪器库快捷工具栏给出了标注 单击元件库栏的某一个图标即可打开该元件库 下面给出每一个元件库的图标以及该库所包含的元件和含义 1 信号源库 2 基本元件库 3 二极管库 4 晶体管库 图3 21晶体管库 5 模拟集成电路库 6 混合集成电路库 7 数字集成电路库 8 逻辑门电路库 9 数字器件库 10 显示器件库 11 控制器件库 12 其他器件库 13 自定义元件库 14 仪器库 EWB的基本操作方法 一 元件的操作 1 选用元件用鼠标左键单击所需元件库图标 打开该元件库 然后从库中将所需元件拖曳到电路窗口中 对同一元件可重复拖曳 2 选中元件对于某一个元件 只需用鼠标左键单击它即可 对于多个元件 可用 CTRL 鼠标左键单击 依次选中 如果要同时选中一组相邻的元件 可用鼠标在电路窗口中的适当位置拖曳 画出一个矩形框 则该矩形框中的所有元件同时被选中 被选中的元件将会变为红色 仪器除外 以便识别 要取消某一个元件的选中状态 可在该元件上再单击一次 或用 CTRL 单击 用于取消被选中的一组元件中的某几个 若在电路窗口的空白处单击 则取消所有元件的选中状态 3 元件方位的调整若移动一个元件 只需用鼠标拖曳该元件即可 若移动一组 须用前述方法先选中这些元件 然后用鼠标左键拖曳其中的一个 则所有被选中的元件将一起移动 元件被移动后 与其相连接的导线会自动更新排列 另外 还可使用键盘上的箭头键使被选中的元件作微小的位移 关于元件的旋转 Rotate 和翻转 Flip 请参阅电路 Circuit 菜单上的相关命令 4 元件的复制与删除可使用编辑 Edit 菜单或快捷菜单中的相关命令实现元件的复制 Copy 与删除 Delete 操作 若元件库是打开的 直接将元件拖回元件库也可实现删除操作 需要将电路窗口中所有元件与仪器全部移走 只要按CTRL N键即可 5 元件标签 编号 数值 模型参数的设置 要查看 设置元件的参数可用鼠标左键双击该元件 也可用单击鼠标右键得到的快捷菜单里的ComponentProperties 元件属性 命令 也可用单击鼠标左键选中元件 再按工具栏中的器件特性按钮 上述操作会弹出元件属性对话框 如图所示在其中可设置元件的参数 元件属性对话框中有多种选项可供选择 包括Label 标识 Models 模型 Value 数值 Fault 故障 Display 显示 AnalysisSetup 分析设置 等内容 Label 标识 选项用于设置元器件的Label 标识 和ReferenceID 编号 其对话框如图所示 ReferenceID 编号 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 有些元器件没有编号 如连接点 接地 电压表 电流表等 当元件比较简单时 会出现Value 数值 选项 可以设置元器件的数值 当元件比较复杂时 会出现Models 模型 选项 其对话框如图所示 模型的缺省设置 Deault 通常为Ideal 理想 这有利于加快分析的速度 也能够满足多数情况下的分析要求 如果对分析精度有特殊的要求 可考虑选择具有具体型号的器件模型 Fault 故障 选项可供人为设置元器件的隐含故障 例如可以对元件的某个脚设置开路 漏电或短路之类的故障 其对话框如图所示 故障相关引脚 Display 显示 选项用于设置Label Modeks ReferenceID的显示方式 相关的对话框如图所示 该对话框的设置与Circuit ScnematicOption 电路 电路图选项 对话框的设置有关 如果遵循电路图选项的设置 则Labdl Modeks ReferenceID的显示方式由电路图选项的设置决定 否则可由图中对话框下面的三个选项确定 遵循电路图选项的设置 AnalysisSetup 分析设置 选项用于设置电路分析时的工作环境温度 对于有些元件可能显示另外的参数 如初始条件等 8 电路图选项 SchematicOptions 选择Circuit SchematicOptions 电路 电路图选项 弹出如下对话框 可以改变电路的所有显示 具体的选项有以下几个 网格 Crid 可选择电路窗口的背景是否使用网格 使用网格的优点是便于器件的排列和定位 显示 隐藏 Show Hide 可以选择显示或隐藏电路中元件的标识 参考编号 模型 数值 节点编号以及元件库等 字体 Fonts 用于设置标识和数值的字体 二 导线的操作 1 导线的连接在屏幕上将鼠标箭头指向某元件的引脚 在出现一个小黑点时 按住鼠标左键 即可由该引脚上拖曳出一根导线 将此线拖曳到另一元件的引脚 在出现小黑点时 松开鼠标左键 即可实现两个元件引脚之间的互连 导线的走向及排列方式由系统自动完成 注意 每个小黑点 连接点 有四个方向可以引出线 导线选择的方向不同会引起导线的走向及排列方式的差异 对于二端子元件 还可直接拖放到某根导线上实现插入连接 2 元件与仪器的连接元件引脚与仪器面板上端子的互连方法与上面完全相同 需要注意的是每种仪器端子的功能与接法 具体情况可参阅仪器的使用说明 3 导线的删除与改动在屏幕上将鼠际指向要拆除的导线某一端的小圆点处 按住鼠标左键 当该圆点活动时将该导线拖离相连的节点 再松开鼠标左键 该导线即消失 另外 也可在该导线 元件 上单击鼠标右键 在弹出的菜单上选择删除 Delete 命今来完成 4 导线颜色的设置用鼠标左键双击某根导线后可弹出一个导线属性 WireProperties 菜单 在电路图选项 SchematicOptions 中单击设置导线颜色 SetWireColor 按钮 在六种给定颜色中选择一种并单击之 然后按下 确定 按钮即可 连到示波器与逻辑分析仪的输入线的颜色 即为显示波形颜色 从而提高了显示结果的可读性 即可分辩性 5 节点 Node 的设置在复杂的电路中 可以给每个节点设置标识 参考编号以及颜色等 这样有助于对电路图的识别 方法是在需要进行设置的节点上用鼠标左键双击 在弹出的连接点属性 ConnectorProperties 菜单上的节点选项中进行设置 6 调整弯曲的导线 元件的位置与导线不在一条直线上 选中元件用四个箭头微调该元件的位置 如果导线接入端点的方向不合适 也会造成导线不必要的弯曲 如图 可以对导线接入端点的方向进行调整 三 仪器的操作 EWB5 0仪器库存放有七台仪器可供使用 分别是数字多用表 函数信号发生器 示波器 波特图仪 字信号发生器 逻辑分析仪 逻辑转换仪 这些仪器每种只有一台 连接电路时 仪器以图标方式存在 需要观察测试数据与波形或需要设置仪器参数时 可以双击仪器图标打开仪器面板 此外EWB5 0还提供了两种基本测量仪表 电压表和电流表 如图所示 显示器件库中 电压表和电流表 这两种电表的数量是没有限制的 可供多次选用 仪器的选用与连接 可以从仪器库将相应的仪器图标拖拽至电路工作区 仪器图标上有连接端用于将仪器接入电路 拖拽仪器图标可以移动仪器的位置 不使用的仪器可拖拽回仪器库 与仪器相连的导线会自动消失 模拟仪表的使用 模拟仪表主要包括数字多用表 函数信号发生器 示波器 波特图仪以及电压表和电流表 以下介绍的仪表在接入电路并打开电路启动开关后 若改变其在电路中的接入点则显示的数据和波形也相应改变 而不必重新启动电路 这给电路仿真实验带来方便 与实际工作中的情形也非常相似 1 电压表和电流表这两种表在显示器件 Indicator 库中 使用时没有数量的限制 可重复选用 在测量直流信号时 边框线为粗线的一端代表正极 双击电压表或电流表可弹出其属性对话框 在其中可以设置表的内阻 电压表为 电流表为 是用于测量直流 DC 还是交流 AC 信号 还可设置标号 Label 故障 Fault 或显示选项 Display 2 多用表 Multimeter 这是一种自动调节量程的数字多用表 用于测量交流或直流电压和电流 电阻 电平 图标和面板如图所示 它的内阻和表头电流被缺省预置为接近理想值 单击Setting 设置 按钮将弹出如图所示的对话框 其中各个参数的设置范围详见下述 多用表面板上各按钮的说明如下 A 安培表 按钮用于测量通过某节点电路的电流 像实际的安培表一样必须串联在电路中 若要测量电路中其他点的电流 则须重新连接 电路也要再次激活 如果需要测量电路中多个点的电流 建议使用显示器件库 Indicators 中的电流表 安培表的内阻非常小 缺省设置为1n 设置范围为p V 伏特表 按钮用于测量电路中两点间的电压 使用时须将多用表并联在待测元件两端 当电路被激活后 伏特表上的显示值会不断地变化 直至最终测量值 如果需要测量电路中多个点的电压 建议使用显示器件库 Indicators 中的电压表 伏特表的内阻非常大 缺省设置为1G 设置范围为 T 欧姆表 按钮用于测量电路中两个测量点间的电阻 这两个测量点之间的部分被称为元件网络 为了获得正确的测量结果 有几点需要注意 元件网络中不能含有电压 流 源或信号源 元件或元件网络已经接地 多用表须设置为DC 要断开与被测元件或元件网络的并联回路 若要测量电路中其他元件的电阻 则须重新连接 电路也要再次激活 欧姆表的表头电流较小 缺省设置为0 01 A 设置范围为 A kA dB 分贝计 按钮用于测量电路中两点间的分贝损失 计算dB的分贝标准的缺省设置为1V 设置范围为 V kV AC 交流 或DC 直流 按钮根据信号的类型进行正确地选择 若单击正弦波 AC 按钮 则测量的是交流信号的RMS 均方根 电压或电流 信号中的所有DC分量都将被去除 若单击平直波 DC 按钮 则测量的是直流信号的电压或电流值 该仪器可产生三种基本波形 即方波 三角波和正弦被 图标和面板如图所示 3 函数信号发生器 FunctionGenerator 可设置的参数有频率 Frequency 调整范围为0 1Hz 999MHz 占空比 Dutycycle 调整范围为1 99 用于改变三角波和方波正负半周的比率 对正弦波不起作用 幅值 Amplitude 调整范围为0 001uV 999kV 用于改变波形的峰值 偏置 Offset 调整范围为 999 999kV 用于给输出波形加上一个直流偏置电平 4 示波器 Oscilloscope 双通道示波器用于显示电信号大小和频率的变化 也可用于两个波形的比较 示波器图标和面板如图所示 双通道示波器 其上的4个接线端分别是接地 触发 A通道和B通道 若被测电路已经接地 那么示波器可以不再接地 但在实际应用中常利用示波器的接地点以便于观测 例如 欲测电路中a c两点间的电压波形和b c两点间的电压波形 a b c并非被测电路的接地点 则可将A通道和B通道分别接到被测电路的a b两点上 示波器的接地点接到被测电路的c点上 则仿真后在示波器面板上观测到的A通道显示的波形即是被测电路a c两点之间的电压波形 B通道显示的波形即b c两点间的电压波形 欲测任务也就完成了 鼠标双击示波器图标后得到示波器的面板如图 当点击 Expand 面板展开 后 即可看到如图所示的示波器展开面板 指针1 指针2 该扩展面板与原面板上可设置的主要参数有 1 时基 TimeBase 设置范围 0 10ns ls Div X轴刻度 时基设置用于调整示波器横坐标或X轴的数值 为了获得易观察的波形 时基的调整应与输入信号的频率成反比 即输入信号频率越高 时基就应越小 一般取输入信号频率的1 3 1 5较为合适 显示方式选择 2 X轴初始位置 X Position 设置范围 5 00 5 00该项设置可改变信号在X轴上的初始位置 当该值为0时 信号将从屏幕的左边缘开始显示 正值从起始点往右移 负值反之 3 工作方式 AxesY T A B B A Y T工作方式用于显示以时间 T 为横坐标的波形 A B和B A工作方式用于显示频率和相位差 如李沙育 Lissajous 图形 相当于真实示波器上的X Y或拉Y工作方式 也可用于显示磁滞环 HysteresisLoop 当处于A B工作方式时 波形在X轴上的数值取决于通道B的电压灵敏度 V Div 的设置 B A工作方式时反之 若要仔细分析所显示的波形 应在仪器分析选项中选中 每屏暂停 Pauseaftereachscreen 方式 要继续观察下一屏 可单击工作界面右上角的 Resume 框 或按F9键 4 电压灵敏度 VoltsperDivision 设置范围 0 01mV Div 5kV Div该设置决定了纵坐标的比例尺 当然 若在A B或B A工作方式时也可以决定横坐标的比例尺 为了使波形便于观察 电压灵敏度应调整为合适的数值 例如 当输入一个3V的交流 AC 信号时 若电压灵敏度设定为1V Div 则该信号的峰值显示在示波器屏幕的顶端 电压灵敏度的设定值增大 波形将减小 设定值减小 波形的顶部将被削去 5 纵坐标起始位置 YPosition 设置范围 3 00 3 00该设置可改变Y轴起始点的位置 相当于给信号迭加了一个直流电平 当该值设为0 00时 Y轴的起始点位于原点 该值为1 00时 则表示将Y轴的起始点向上移一格 oneDivision 其表示的电压值则取决于该通道电压灵敏度的设置 改变通道A和通道B的Y轴起始点的位置 可使两通道上的波形便于观察和比较 6 输入耦合 InputCoupling 可设置类型 AC 0 DC当置于AC耦合方式时 仅显示信号中的交流分量 AC耦合是通过在示波器的输入探头中串联电容 内置 的方式来实现的 像在真实的示波器上使用AC耦合方式一样 波形在前几个周期的显示可能是不正确的 等到计算出其直流分量并将其去除后 波形就会正确地显示 当置于DC耦合方式时 将显示信号中交流分量和直流分量之和 当置于0时 相当于将输入信号旁路 此时屏幕上会显示一条水平基准线 触发方式须选择AUTO 7 触发 Trigger 触发边沿 TriggerEdge 若要首先显示正斜率波形或上升信号 可单击上升沿触发按钮 若要首先显示负斜率波形或下降信号 可单击下降沿触发按钮 触发电平 TriggerLevel 设置范围 3 00 3 00触发电平是示波器纵坐标上的一点 它与被显示波形一定要有相交点 否则屏幕上将没有波形显示 触