《EWB软件介绍》PPT课件

ElectronicsWorkBench入门,电子线路模拟和仿真的普及式平台,一.主要特点,形象直观的电路图和仿真分析结果。操作方便、易学。提供了多种虚拟仪器，可进行多种仿真实验。使用PSPICE内核,功能强大。具有Protel、PSPICE等常用软件的接口。具有新版本系列：MULTISIM系列,ElectronicsWorkBench界面,WorkBench启动后出现如图1所示的界面，从上倒下依次为菜单栏、工具栏、器件仪器选择栏、开关、编辑窗口、状态栏。,界面说明与基本操作,图1,界面菜单介绍File文件菜单,界面菜单如图1，它由文件、编辑、电路、分析、窗口、帮助6个菜单项组成，鼠标左键单击高亮度菜单项可激活下拉菜单。File的下级子菜单如图2，常用子菜单和其他的Windows程序相同，Import/Export命令是为了便于WorkBench和orCAD/PSPICE/Protel及图像处理程序共享文件，Install命令可以增加新的元件库。,读取SPICE网表文件,存为.net,.scr,.bmp.cir文件，供其它软件使用,安装新元件库,图1,图2,界面菜单介绍Edit编辑菜单,Edit子菜单(图1)用以对编辑窗口中的元件进行剪切、复制、粘贴、删除等操作，点击CopyasBitmap后，可在编辑窗口中划定区域并在粘贴板中存为位图。,图1,界面菜单介绍Circuit电路菜单,Circuit子菜单(图1)用以对元件进行旋转、左右/上下翻转、设定参数，选定一电路单元可定义成子电路便于识别和使用；ZoomIn/Out可改变视图尺寸；单击SchmaticOptions弹出界面如图2，可设置元件标注、节点、线条的外观等，详细内容参见编辑窗口。,图2,图1,界面菜单介绍Analysis分析菜单,图1,图2,Analysis子菜单（如图1）对电路仿真分析Active/Pause/Stop相当于开关、暂停键可对仿真过程进行控制。AnalysisOptions一般使用默认值，分析中出现问题时可对步长等参数进行修改。所有分析结果都将显示AnalysisGraphs中如图2所示。,界面菜单介绍Analysis.1,Analysis子菜单中各分析项目多数只对模拟电路才有意义，使用WorkBench必须明确各项分析的意义、目的。直流工作点分析：把电路中的交流源置零、电容视为开路、电感视为短路，计算出各节点电压、支路电流、流过电源的电流。它是其他分析的基础（如：建立晶体管小信号模型的前提）。交流频率分析：即频率响应分析。把电路中的直流源置零，交流源、电抗用交流模式表示，无论电路中采用何种激励源，分析时WorkBench自动采用正弦输入。结果和波特图仪分析相同。它可以分析任意一点的频率响应，产生幅频/相频特性曲线。瞬态分析：即时域分析。可以设置分析的初始状态，一般和示波器的结果相同。,界面菜单介绍Analysis.2,傅利叶分析求解交流激励下，某点信号的直流分量、基波分量、谐波分量的幅度和相位，可以选择是否输出相位及输出图是否采用折线图。分析的基频应设置为和交流激励源相同（或为0.5倍），这样才可以得出直观的信号频谱。对1KHz,5V的方波分析的结果如下图所示：,WorkBench不能对一般AM调制波进行傅利叶分析，（载波频率大于36倍消息信号频率时，不会有直观的分析结果）,界面菜单介绍Analysis.3,噪声分析用于检测输出信号的噪声功率幅度，分析电路中各器件在某一点M产生的噪声效果。这里使用了等效输入噪声的概念，对话框中首先要设置输入噪声源V，WorkBench将电路中各噪声源在M点单独造成的噪声根据增益等效到输入噪声源V处,从而叠加成等效输入噪声,然后将加到理想无噪声的电路中。分析结果显示了等效输入噪声、输出噪声关于频率的曲线。对话框如右图所示。,界面菜单介绍Analysis.4,失真分析失真分析用以检测电路中的谐波失真和内部调制失真.电路中有1个交流源时，失真分析检测电路中指定节点上2次/3次谐波的复数值。输出波形显示了2次/3次谐波关于频率的失真情况。,参数扫描分析WorkBench按设定的范围、间隔改变元件参数，分别进行时域/频域分析，并以图形形式输出。设计电路时为了使电路的性能达到最佳，我们对元件进行参数扫描分析，观察不同参数时电路的时域/频域响应，进行比较，确定元件参数。另外，也可对信号源进行参数扫描，观察比较不同幅度、频率信号激励下的响应。,界面菜单介绍Analysis.5,温度扫描分析研究不同温度条件下的电路特性（主要考虑电阻/半导体器件的温度特性）。在弹出的对话框中，可以设定温度范围，输出节点，扫描类型（Linear/Decade/Octave)，扫描分析类型（DC/Transient/AC）。,零/极点分析可以求解交流小信号电路中极点、零点的个数、数值，对于检测电路的稳定性十分有用（稳定电路具有负实部的极点）。在对话框中可以设定分析类型（电压增益、跨导、输出阻抗、输入阻抗），选择输出/输入节点等。,界面菜单介绍Analysis.6,传递函数分析求解在直流小信号状态下电路中一个输入源与两点间输出电压/输出电流之间的传递函数，并可计算输入、输出阻抗。在对话框中可以设定输出电压的节点和其参考点，输出电流的支路，输入源。,灵敏度分析研究某元件参数发生变化对电路节点电压、支路电流、频域性能的影响程度。设某元件参数值为x，电路节点电压（或支路电流、频域性能）视为x的函数Y(x)，则定义函数Y对参数x的灵敏度：Sxy=Y/x。在对话框中可以设定分析变量、分析类型（直流/交流灵敏度）、分析元件。,Windows子菜单改变窗口的排列，Description子菜单项用以打开描述窗口，描述窗口中可以填写，保存电路的描述信息。,WorkBench提供了丰富的帮助信息，通过Help子菜单可以方便的获取所需的帮助和关于WorkBench本身的信息。,界面菜单介绍Windows、Help,右图是开关键和暂停键，用于仿真过程中对电路的运行状态进行控制。,工具栏,器件仪器选择栏如上图所示，它包括了常用的百余种模拟、数字元器件、IC及电路模块、仪器等。点击按钮，出现下拉菜单，菜单中显示库中的选项，鼠标在某元件按钮上停留即可显示对应元件仪器的名称,如下图。WorkBench中的元器件采用国际标准符号，使用中的注意事项请参见元件仪器的使用。,器件仪器选择栏,编辑窗口是我们进行电路图输入、修改的区域，其上端的蓝色标题栏中显示编辑文件的名称(未命名时,WorkBench自动命名为Untilted)。窗口的右边和下边是滚动条，可以改变所视区域。窗口空白处单击鼠标右键出现如图1所示的快捷菜单.其中，SchematicOptions选项和菜单Circuit下的SchematicOptions功能相同,单击后出现的对话框有三个标签项，如图2。使用网格时，电路中元器件只能放在网点上，排布整齐。,编辑窗口1,图1,图2,鼠标置于某元件上时，鼠标变为手形，并在下部状态栏的中段显示该元件的序号和类型。此时可进行如下操作：1、左键单击（也可用左键拖拽框取），则该元件变为红色，再用左键拖拽可以改变元件的位置，用菜单或工具栏相关按钮可对元件进行删除、复制、旋转等操作。2、双击左键，弹出图1所示菜单，可以对选定元件进行命名型号、连接错误（某管脚短路/断路）、显示内容进行设置。3、单击右键弹出如图2快捷菜单，可进行删除、复制、剪切、旋转操作，点击ComponentPreporties则和双击左键相同。,编辑窗口2,图2,图1,当鼠标放在元器件的引脚上时，元器件相应引脚上出现黑点，此时拖拽左键可以实现连线操作，在所要连接处（元器件引脚、节点、连线）出现黑点时释放左键，即可完成连线，WorkBench会自动选择合理的走线线路。当鼠标放在连线上时，左键进行拖拽操作可以对连线进行调整（如图1），双击左键弹出对话框（如图2）可以对连线的颜色、所连接节点颜色、初始电压等进行设定。,编辑窗口3,图1,图2,状态栏位于WorkBench窗口的底部如上图，其中显示了各种状态信息，当第一项为Ready时表明前一仿真分析已完成，可以进行新的仿真分析。,AnalysisGraphs是我们观察分析结果的重要窗口，它可以打开或将结果保存为.gra后缀的文件。利用它可以方便的察看、保存分析结果，并把结果以位图形式供图形处理软件使用。,状态栏,AnalysisGraphs,信号源库介绍,WorkBench提供了较为齐全的元器件、仪器和控制模块。地、电池、直流电流源、交流电压源、交流电流源、电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电压源、电流控制电流源、Vcc电压源、Vdd电压源、脉冲源、AM源、FM源、压控正弦波、压控三角波、压控方波、分段式线性源、压控分段线性源、FSK源、非线性相关源。下面对使用时需要注意的常用元器件、仪器进行说明。,信号源库实例,图1,使用分段线性源可以产生任意要求的信号，使用前先按格式写出信号各点时间与幅度的对应关系，存为.txt文件，使用时双击该元件填入相应的文件名。实例如下：在Notepad记事本中输入：0051550输出波形如图1所示。,基本器件库电位器可以用控制键（默认为R）改变滑动头位置，实现变阻。其中百分比表示滑动头左侧电阻占总电阻的百分比，按下控制键可以增加百分比，Shift+控制键减小百分比，其总阻值、控制键、增减大小均可在对话框中设置。可变电容/电感类似。开关为单刀双置开关，可设置控制键（默认为空格）进行控制。注意区别理想变压器和非线性变压器。,基本器件库,二极管库,二极管库器件依次为：普通二极管、稳压二极管、LED发光管、桥堆、肖特基二极管、单向可控硅、双向可控硅、三端双向可控硅。每种类型都有若干种型号，如理想型、motorola、zetex、philips等，还可以自己定义。使用时,先选取类型，然后双击元件，在弹出的属性对话框中选取型号、进行相关设置。,三极管库,三极管库元件依次为：NPN型晶体三极管、PNP型晶体三极管、N沟道结型场效应管、P沟道结型场效应管、三端耗尽型N沟道场效应管、三端耗尽型P沟道场效应管、四端耗尽型N沟道场效应管、四端耗尽型P沟道场效应管、四端增强型N沟道场效应管、四端增强型P沟道场效应管、N沟道砷化钾FET、P沟道砷化钾FET。,模拟集成电路库,模拟集成电路库中元件依次为：三端运算放大器，五端运算放大器、七端运算放大器、九端运算放大器、电压比较器、锁相环。,混合集成电路库,混合集成电路库中元件依次为：8位A/D转换器、8位电流型D/A转换器、8位电压型D/A转换器、单稳态触发器、555时基电路。,数字IC库库中包括了较为完整的74XX、74XXX、4XXX系列的IC。如果已知IC型号，可直接在此选择器件，先选择所需IC所属的系列、再在弹出的对话框（如下图）中选择型号；使用该库元件时，若对该元件逻辑关系不清楚可以点击“?”按钮察看该元件的真值表。如果已知IC的逻辑功能，而不知具体型号，则必须在逻辑门库/触发器库中选择IC（下页）。,数字IC库,逻辑门元件库,逻辑门电路库中元件依次为：与门、或门、非门、或非门、与非门、异或门、异或非门(同或门)、三态缓冲器、缓冲器、施密特门、与门、或门、与非门、或非门、非门、异或门、同或门、缓冲器。（不需电源）其中第二行按钮可以根据功能来选取相应的TTL或CMOS器件。,数字器件库,数字器件库中的元器件依次为：半加器、全加器、RS触发器、JK触发器、D触发器、D触发器(带异步复位/置位端)、多路选择器电路、译码器、编码器、算术运算电路、计数器电路、移位寄存器、触发器。其中第二行按钮可以根据功能来选取相应的TTL或CMOS器件。,指示器件库,指示器件库中的元件依次为：电压表、电流表、灯泡、彩色指示器、数码显示器、带译码数码显示器、蜂鸣器、条形光柱、带译码条形光柱。指示器件库中的电压、电流指示器可以方便直观的显示节点电压、支路电流，应用广泛（使用个数无限制、在电路中双击后可以选择DC/AC)。其中有两种七段数码管，前者是基本型，后者是加过译码器的，直接输入数字对应的BCD码即可显示。蜂鸣器满足发声条件时，计算机机箱内的喇叭会发声。,控制器件库,控制器件库中元件依次为：电压微分器、电压积分器、电压增益模块、传递函数模块、乘法器、除法器、三端电压加法器、电压限幅器、电压控制限幅器、电流控制限幅器、电压滞回模块、电压变化率模块。,其它器件库,其它器件库中的元件依次为：保险丝、数据写入器、SPICE子电路、有损耗传输线、无损耗传输线、晶体、直流电机、真空电子三极管、开关电源升压模块、开关电源降压模块、开关电源升降压模块。,仪器库,仪器库中仪器依次为：数字万用表、函数信号发生器、示波器、波特图仪、码字发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪。使用时，把仪器从菜单中拖出，适当连线即可；需要调节仪器时，左键双击仪器在弹出的仪器面板中进行相关调整即可。,仪器的使用,WorkBench5.0的仪器库中有种仪器，每种仪器只有一台。连接电路时，仪器以图标的方式显示，当需要观察、测试数据或波形以及设置仪器参数时，可以双击仪器图标打开仪器面板视图。连接仪器时，只需要将输入输出端连接到相应节点即可，仪器图标的各个端口和仪器面板的端口在相对位置上是一致的,数字万用表,数字万用表同我们平常使用的万用表一样，主要完成交直流电压、电流和电阻的测量。测量电阻时，必须使电子工作台处于Activate状态。点击万用表面板中的“Settings”可对万用表的内部参数进行设置。Ammeterresistance用于设置与电流表串联的内阻。Volmeterresistance用于设置与电压表并联的内阻。Ohmmetercurrent用于设置测量电阻时的电流大小。Decibelstandard用于设置分贝的标准。,函数信号发生器,函数信号发生器用来产生正弦波、方波、三角波。函数信号发生器的“+”、“”端子输出极性相反，幅度相等的信号，“Common”端必须和公共地相连。,示波器,示波器是用来观察信号波形并可测量信号幅度、频率、周期等参数的仪器。当点击面板中的“Expand”按钮后，可以将面板转至扩展模式，进行观察和测量。同信号源一样，必须将“Common”端和公共地相连后才能显示波形和测量。,示波器的面板,示波器的扩展模式,示波器的设置,示波器的设置：“Analysis”/“AnalysisOption”/“Instruments”中关于示波器的选项：1.“Pauseaftereachscreen”：选中该项后，显示完一屏后，分析会自动暂停。如果要继续分析，可单击“Pause”或按“F9”。2.“Generaterimestepautomatically”：选中该项则仿真中自动产生时间步长，否则按照自定的“Minimumnumberoftimepoints”(最小时间点数)和“Maximumtimestep”(最大时间步长)进行仿真3.“InitialConditions”初始状态。,示波器的设置示例,最小时间点数=1000,最小时间点数=50,波特图仪,波特图仪类似于实验室的频率特性测试仪（或扫频仪），用于测试电路、系统的幅频和相频特性。使用时将IV+、IV-、OV+、OV-分别接到电路输入、输出端口的正端和负端。使用波特仪时，必须在电路的输入端口接入信号源！,字信号发生器,字信号发生器可以产生16位同步逻辑信号，通常用来对数字电路进行测试。在字信号发生器的信号编辑区最多可以编辑1024条字信号。点击“Pattern”按钮可以对信号编辑区的内容进行保存/打开/清除以及几种特殊编码的生成。,逻辑分析仪,逻辑分析仪可以同步记录和显示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。与实用的逻辑分析仪相比，主要是缺少了其状态分析功能。,逻辑转换仪,逻辑转换仪逻辑转换仪可以对简单的组合逻辑电路进行分析、设计，实际中是不存在这样的仪器的。逻辑表达式转换为电路的结果往往不是最简便、最合理的。图标如图1，面板如图2。,图2,图1,逻辑转换仪,逻辑转换仪的主要功能有：1.将逻辑电路转换成真值表；2.将真值表转换成逻辑表达式；3.将真值表转换成简化表达式；4.将逻辑表达式转换成真值表；5.将表达式转换成逻辑电路；6.将逻辑表达式转换成与非门逻辑电路。,逻辑转换仪,基本操作,Workbench的基本操作主要包括：对元器件的操作；对导线的操作；对仪器的操作；进行电路仿真分析。,元器件的操作,放置元件时，首先在元器件选取工具栏中选中元件库，然后单击该元件的图标，将该元件拖至电路工作区。即可完成该元件的放置。如果该元件包含多个元件，例如741xx元件，则还需进一步选择该器件的型号。移动元件时，将鼠标移至该元件上，待鼠标指针变成手时，即可用鼠标完成移动元器件的功能。同时可以完成旋转和翻转等功能。双击该元件的图标即可对该元件进行参数设置。,导线的操作,当需要连接导线时，首先将鼠标指向元器件的端点使其出现一个小圆点，按下鼠标左键即可拖出一根导线；拖着导线并使其指向另一个元件的端点或另一根导线上，待出现小圆点时，释放鼠标左键即可完成连接。用鼠标点击某根导线，当导线变黑后，按del键可删除这根导线。如果在某根导线上放置元件，则此元件将自动插入电路中。可以双击导线节点来设计导线节点的标识、编号以及颜色。,子电路的使用,定义子电路的方法：1.选中所要定义子电路的外延；2.单击工具栏上生成子电路的按钮；3.引出输入输出端口。调用子电路的方法：点击定义元件即可调用字电路。子电路只能在本电路中调用。变通的方法是在Workbench的根目录的Default.ewb电路中建立子电路，则以后每次新建文件，自定义元件都会自动出现。,利用Workbench进行仿真实验,利用Workbench进行电路仿真/分析时，首先要绘制电路图/连接电路。进行电路分析时，先标注好要进行分析的节点，然后进行分析。然后将所需测量仪器连接好。将电路激活，从仪器上观察和测试结果。,例一数字电路设计实例,例二模拟电路设计实例,分析菜单的使用,Workbench共有13中分析方法，我们可以根据需要进行选择。点击Analysis/AnalysisOptions菜单，可以设置Workbench进行仿真时的一些参数，参数的设置，不同的设置，得到不同的仿真结果。,交流频率分析,交流频率分析即对电路进行频率响应分析：标注好需要分析的节点；点击Analysis/ACFrequency菜单，打开相应的对话框；在Nodesforanalysis