EWB在数字电子电路综合课程设计中的应用

1、EWB在数字电子电路综合课程设计中的应用介绍长期以来，综合课程设计一直由理论教学、课程实验和课程设计组成。在教学实践过程中，结合理论教学过程，我们利用计算机的电子设计自动化软件electronic工作台(EWB)在计算机上进行基础验证模拟实验，作为教学的补充。学生可以增强对电路的感性认识，掌握各种仪器的基本使用和电路参数的测试方法。我们在视窗2000平台上使用EWB 5.12(虚拟电子工作台)软件。实验可以由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示来完成，也可以由学生课后利用计算机查阅相关练习来完成。通过人机对话，每个人都可以手动搭接电路、连接元件和设置参数。连线，同时进行测试、修改和分析，并与

2、理论计算结果进行比较。通过EWB软件的“组件属性”，可以随时调整和修改组件参数，分析每个组件参数对电路的影响。调试和测量是最好的学习过程。在这样的实验中，实验与理论的有机结合加深了学生对理论的理解。通过一个实际的设计实例，可以展示EWB仿真软件的优越性。2基于EWB平台的交通灯电路设计2.1设计任务在主街和次街的交叉口设计一个交通灯控制器。主要街道上的绿灯是6号，黄灯是2号。二级街的绿灯是3秒，黄灯是1秒。依次。2.2分析任务当主街道灯为绿色和黄色时，次街道灯为红色(8s)，当次街道灯为绿色和黄色时，主街道灯为红色(4 s)。主街道的绿灯、黄灯和红灯分别由主街道、次街道的绿灯、黄灯和红灯指示。

3、2.3设计步骤2.3.1课程设计的常规步骤(1)根据设计要求列出的交通灯控制器真值表如表1所示。(2)用卡诺图归约法或公式归约法得到最简单的逻辑表达式。(3)根据公式直接设计整体电路；(4)将实际电路重叠在电路板上，测量相关数据，根据设计要求修改实际电路，直至满足设计要求。2 . 3 . 2 EWB仿真软件应用后的设计步骤(1)根据设计要求列出的交通灯控制器真值表如表1所示(2)用逻辑转换器获得最简单的逻辑表达式，逐个设计各单元电路，从EWB提供的元件库中选择元件。(3)进行整体连接，完成整体设计，然后进行仿真，测量相关数据，根据设计要求修改仿真电路，直至满足设计要求。(4)将实际电路搭接在电

4、路板上。2.4电路设计从组件库中拉出逻辑转换器，根据如图1所示的交通灯控制器真值表，得到最简单的逻辑表达式。类似地，得到了最简单的逻辑表达式。根据最简单的表达式，设计整个电路，然后从元件库中选择元件，从仪器库中选择逻辑分析仪，并根据预先设计的电路连接和设置仪器。电路图如图2所示，逻辑分析仪被设置为内部触发模式。2.5电路模拟实验按“开始/停止”运行模拟程序，并通过指示灯观察实验结果。模拟的另一个特点是有一个逻辑分析器。双击逻辑分析仪的图标，观察每个点的定时波形，如图3所示。其输入信号的通道顺序为：5Hz信号(CLK)、主街道绿灯信号(兆)、主街道黄灯信号(兆)、主街道红灯信号(兆)、次街道绿灯

5、信号(兆)、次街道黄灯信号(兆)、次街道红灯信号(兆)。从波形图中可以清楚地看到电路中各点之间的时序关系。设计中的模糊问题，如同步设置、异步设置、同步通过以上设计，可以看出利用EWB软件可以方便地在计算机上设计电路并进行仿真。通过改变电路参数，可以观察到不同电路参数对电路性能的影响，并且可以用虚拟仪器观察到每个实验点的波形和整个电路的实验结果。如果一个方案不成功，它可以被再次刷新，并且在重复多次之后可以选择最佳设计方案。由于软件拥有丰富的组件和仪器库，它可以充分发挥每个设计师的想象力和创造力，大胆尝试设计，而不用担心组件损坏。这样的设计可以按照你的意愿进行，并且有重叠的图案。如果电路设计错误，

6、软件将通过模拟给出警告或提示。设计方案正确后，实际电路将根据该方案重叠。利用EWB软件设计电子电路改变了传统的基于电路板的设计方法，大大缩短了设计时间，节约了开发成本，提高了效率。实践证明，EWB软件是人们设计电子电路的有效工具。第四部分电子电路模拟真实测试4.5模拟实验示例要点1.晶体管放大电路特性的研究2.四位数字寄存器内容简介4.5.1晶体管放大器电路特性的研究一、实验内容1.创建如图4.5.1所示的实验电路，并设置元件标识和参数。2.测量静态工作点Ib、ic和Vce，用示波器测量电压放大系数AV，用波特率仪测量频率特性，测量通带带宽。3.调整Rp1和Rp2，用示波器观察工作点变化引起的

7、输出波形失真。重新调整Rp1和Rp2的原始值，以消除波形失真。4.利用参数扫描功能，分析了0.1 100F范围内一氧化碳对f1的影响。二、模拟实验1.创建电路，根据图4.5.1的要求识别电路中的所有元件，设置参数，然后单击电路/原理图选项显示对话框。在“显示”选项框中，选中“显示注释”。此时，EWB将自动为每个节点编号，并将其显示在电路图上。图4.5.1研究晶体管放大电路特性的实验电路2.为虚拟仪器设置参数伏特计模式：DC电阻：100(考虑到三极管的高输入电阻，采用高内阻来减小误差)电表模式：DC电阻：默认为1信号发生器波形：正弦波频率：1千赫占空比：50%幅度：50mV偏移：0示波器时基：0

8、.50毫秒/秒“X/T x/t”显示模式通道a: 50mv/divy位置：0.00“AC”工作模式通道b: 500mv/divy位置：0.00“AC”工作模式触发：“自动”模式如果通道A输入线设置为黑色，通道B输入线设置为红色，则输入信号波形为黑色，输出信号波形为红色。波特图表工具垂直幅频特性：logf: 60db i: 0db水平：对数频率：1千兆赫1赫兹相位频率特性垂直：logf:360度I :-360度水平：对数F: 1GHz I: 1Hz3.单击“输出/输入”开关运行电路，然后单击“解析”按钮暂停操作。1.从电压表和电流表中读取静态工作点值，如下所示：IB=19.76A集成电路=2.0

9、64毫安VE=可变电容-电压=9.940伏-1.102伏=8.838伏2.双击示波器图标，打开示波器面板，点击“展开”展开面板，观察如图4.5.2所示的波形，拖动读数指针进行测量：av=VOP-P/贵宾-P=-1.3674伏/98.196毫伏=-13.9图4.5.2输入和输出电压波形3.双击波特图图标，打开波特图面板，然后单击幅度。测量的幅频特性如图4.5.3所示。拖放读数指针进行测量：带宽=13.45兆赫26.65兆赫13.45兆赫点击“相位”测量相位频率特性，如图4.5.4所示。图4.5.3振幅频率特性图4.5.4相位频率特性4.调整RP1=200 k/100%和RP2=100 k/0%，

10、打开示波器面板操作电路并暂停操作。输出波形如图4.5.5所示，波形产生截止失真。调整rp1=200 k/5%和rp2=100 k/0%，运行电路，暂停运行，观察输出波形，如图4.5.6所示，波形产生饱和失真。广告4.选择分析/参数扫描选项以打开参数扫描设置对话框，并设置以下设置：部件：C3(系统号，电路图中标识为“Co”)起始值：0.1F最终值：100F扫描类型：十年输出节点：7扫描：交流频率分析单击“设置交流选项”按钮设置分析参数：起始频率：1HZ结束频率：10千兆赫扫描类型：十年点数：100垂直刻度：对数单击“模拟”开始分析。分析结果如图4.5.7所示。从幅频特性曲线可以看出，随着钴电容的

11、增加，f l减小。整个放大器的通带变宽了。图4.5.7幅频特性参数(C3)扫描结果4.5.2 4位数字寄存器一、实验内容创建一个如图4.5.8所示的4位数字寄存器，输入16个4位二进制代码，编号为0000 1111，依次以单步或循环方式输入寄存器，观察逻辑分析仪上输入输出的逻辑波形。图4 . 5 . 8 4位数字寄存器实验电路二、模拟实验1.打开单词信号发生器编辑单词信号并设置仪器。由于本实验要求输入的数字为0000 1111的16位二进制码，所以字信号编辑应为0000000F的4位16位二进制数。单词信号发生器的其他设置有：初始：0000最终：000F触发器：内部上升沿频率：1KHZ输出模式

12、：循环或步进2.打开逻辑分析仪面板，单击时钟“设置”按钮，打开时钟设置对话框，并将内部时钟速率设置为1千赫兹。其余将使用默认值。选择默认触发方法价值。3.单击“输出/输入”开关运行电路并暂停操作。从逻辑分析仪中，观察到如图4.5.9所示的输入和输出逻辑信号波形。在存储号指令的作用下，四位数字寄存器将输入号记录在d触发器中。图4.5.9四位数字寄存器的输入和输出逻辑波形第三部分数字电路实验实验3和实验11。数字应答器的设计要点一、设计任务和要求第二，预览要求三、实验原理四、实验设备五、实验内容和方法六.实验报告七、思考问题内容简介一、设计任务和要求1.应答机用于8名选手或8支队伍同时比赛，分别由

13、8个按钮S0至S7表示。2.设置一个由主机控制的系统清零和应答控制开关S。3.应答机具有锁定和显示功能。也就是说，玩家按下按钮，锁定相应的数字，并将其显示在发光二极管数码管上。同时，扬声器发出报警声。应首先锁定参赛者的抢先回答，并保留参赛者抢先回答的号码，直到主持人清空系统。4.应答机具有定时应答功能，一次应答的时间由主机设定(如30秒)。当主机启动“start”键时，计时器将减少计时，扬声器将发出大约0.5秒的短音。5.参赛者在规定时间内争着回答。加扰的答案是有效的。计时器停止工作。参赛者的人数和加扰答案的时间显示在显示屏上，并一直保留到主持人清空系统。6.如果时间到了，没有答案，答案将无效

14、。系统会报警并禁止回答。00将显示在定时显示器上。第二，预览要求1.回顾编码器和十进制加减计数器的工作原理。2.用预设时间设计定时电路。3.分析和设计时序控制电路。4.画出定时应答机的逻辑电路图三、设计原理和参考电路1.数字应答机总体框图图11和图1是一般框图。其工作原理是：开机后，主机将开关切换到“清除”状态，应答机处于禁止状态，数字显示器关灯，计时器显示设定时间；主机设置了开关？quot“开始”状态，宣布“开始”应答机工作。计时器倒计时，扬声器发出声音提示。当参赛者在一段固定的时间内争夺答案时，应答机完成：优先判断、数字锁存、数字显示和扬声器提示。经过一轮抢夺，计时器停止，第二次抢夺是禁止

15、的，时间图11和1数字应答机的方框图2.单元电路设计(1)应答机电路参考电路如图11和2所示。该电路有两个功能：第一，它可以区分玩家的按键顺序，锁定第一个应答者的号码，并解码显示电路显示号码。第二，禁止其他玩家按键，这是无效的。工作过程：当开关s设置在“清零”端时，RS触发器端全部为0，4个触发器的输出设置为0，使74LS148=0，使其处于工作状态。当开关S设置为“开始”时，应答机处于等待工作状态。当玩家按键时(例如S5？4LS148的输出被RS锁存后，1Q=1，=1，74LS48处于工作状态，4q3q2q=101，解码为“5”。此外，1q=1使74ls148=1处于禁用状态，阻止其他键的输入。当该键被释放并被立即按下时，74LS148此时仍处于禁止状态，因为它仍然是1q=1，使得=1。这确保了当按下第二个键时不会输入信号，从而确保了应答者的优先级。如果有另一个加扰，主机是否应该重置S开关？quot清除，然后进入下一轮。74LS148是8线-3线优先级编码器，表11和表1是其功能表。图11和2数字应答机电路表10，1 74 LS148函数真值表(2)定