天大《ewb实验指导书》考试期末大作业.docx
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天大《ewb实验指导书》考试期末大作业
第一部分电子工作台EWB
§1.1EWB简介
1.1.1概述
EWB(ElectronicsWorkbench)是一种强大的设计软件,可为设计者提供所需的各种元件及仪表,进行计算机辅助设计、模拟及布局以产生印刷板层次的电路。
由于集成电路制造技术日新月异,电子电路的设计亦日趋复杂。
为了能在电路付诸实现之前,完全掌握操作环境因素(如电源电压、温度及元件参数的变动等)对电路的影响,利用计算机辅助设计进行电路模拟与分析,并进行输入与输出信号响应的验证,不需要昂贵的实验设备,而且计算机可提供安全有效的设计环境,其电路结构及设计观念可以很容易地被修正;设计者除了可借助屏幕上的编辑外,也可很方便地更换适合电路规格需要的元件。
另外,设计者直接用计算机模拟、分析、验证,可快速地反映出所设计的电路性能。
利用计算机辅助设计的方式进行电路及系统设计,可有效地节省开发产品的成本与时间。
EWB设计软件与实验室的工作平台类似,只不过它的电路分析验证是借助计算机进行的。
EWB包含一个电路设计窗口、元件工具栏及测量仪表,在电路工作窗口中进行电路的绘制及编辑、连结虚拟测试仪表及进行模拟,最后可以将结果显示于所选择的仪表上。
1.1.2EWB基本界面
启动EWB:
直接点击ewb文件夹内的WEWB32带有红色小球的可执行文件后,将出现如图1.1.1所示的工作窗口,此窗口显示多个不同的使用区域,包括菜单(menus)、电路工具栏(circuittoolbar)、电路零件工具栏(partsbintoolbar)。
电路设计窗口(circuitwindow)、描述窗口(descriptionwindow)、虚拟仪表(instrument)及测量状态栏(statusline)等功能。
在EWB工作窗口中,可进行电路图的编辑、模拟及波形分析。
1.菜单栏(Menus)
提供电路文件的存取、SPICE文件的转入或转出、电路图的编辑、电路的模拟与分析、在线帮助等。
2.工具栏(Toolbars)
EWB有两类工具栏(见图1.1.2),一类为电路工具栏,包含设计电路所需的按钮;另一类为元件组工具栏,包括有开启各类电路元件工具栏的按钮。
电路元件工具栏含有各种电路元件及测量仪表,可用于各种电路设计及模拟分析。
电路元件
工具栏
菜单
(Menus)
电路工具栏
Circuittoolbar
元件组工具栏
Partsbintoolbar
暂停/恢复
启动/停止
仪表开启窗口
openinstrument
状态栏
statusline
描述窗口
descriptionwindows
电路设计窗口
circuitwindows
图 1.1.1EWB基本界面
3.应用窗口(Applicationwindow)
应用窗口可同时包括多项,见图 1.1.1:
(1).电路设计窗口(circuitwindow):
供使用者进行电路设计。
(2).子电路窗口(subcircuitwindow):
供使用者检测子电路图的内容。
(3).描述窗口(descriptionwindow):
供使用者键人文本以描述电路。
(4).仪表开启(openinstrument):
显示仪表的面板控制与功能选择。
(5).图形窗口(graphwindow):
显示分析的结果。
4.状态栏(statusline):
位于EWB窗口的最下方,可显示鼠标所指处元件或仪表的名称。
在模拟中,也可显示模拟中的现状以及分析所需要的模拟时间。
建立新文件
打开已有文件
文件存盘
打印文件
剪切
复制
粘贴
旋转
水平反转
垂直反转
子电路
分析图
元器件特性
缩小
放大
缩放比
帮助
自定义器件库
电源库
基本器件库
二极管库
晶体管库
模拟集成电路库
混合集成电路库
数字集成电路库
逻辑门电路库
数字组件库
指示器件库
控制器件库
其它器件库
仪器库
图 1.1.2EWB工具栏
1.1.3EWB的在线帮助
EWB5.0提供了丰富、详尽的联机帮助功能。
任何时候,对某一分析功能或操作命令没有把握时,都可以使用帮助莱单或F1键,也可以单击工具栏的帮助按钮
,去查阅各种有关的信息。
选择Help|Helplndex命令即可调用和查阅有关的帮助内容。
可以按目录或主题搜索方式进行查阅,具体操作方法和其它Windows软件基本相同,在此不再赘述。
如果对某一个元器件或仪器感兴趣,可以“选中”该对象,然后按F1键或单击工具栏的帮助按钮
,与该对象相关的内容即会自动弹出。
其中既有关于该对象的文字说明,还有相关的使用举例。
可见联机帮助内容是很重要的,建议读者充分利用。
§1.2EWB的菜单系统和工具栏
1.2.1EWB的菜单
File
Edit
Circuit
Analysis
Window
Help
New
Ctrl+N
Cut
Ctrl+X
Rotate
Ctrl+R
Activate
Ctrl+G
Arrange
Ctrl+W
Help
F1
Open
Ctrl+O
Copy
Ctrl+C
FlipHorizontal
Pause
F9
1.Circuit
HelpIndex
Save
Ctrl+S
Paste
Ctrl+V
FlipVertical
Stop
Ctrl+T
2.Description
Ctrl+D
ReleaseNotes
SaveAs
Delete
Del
ComponentProperties
AnalysisOptions
Ctrl+Y
AboutElectronicsWorkbench
ReverttoSaved
SelectAll
Ctrl+A
CreateSubcircuit
Ctrl+B
DCOperatingPoint
Import
CopyasBitmap
ZoomIn
Ctrl++
ACFrequency
Export
ShowClipboard
ZoomOut
Ctrl+-
Transient
Ctrl+P
SchematicOptions
Fourier
Printsetup
Restrictions
Ctrl+I
Noise
ProgramOptions
Distortion
Exit
Alt+F4
ParameterSweep
Install
TemperatureSweep
Pole-Zero
TransferFunction
Sensitivity
WorstCase
MonteCarlo
DisplayGraphs
1.2.2EWB的电路元件工具栏
EWB的电路元件箱工具栏如图1.2.1所示。
个人元件
电源元件
基本元件
二极管
晶体管
模拟集成电路
混合集成电路
数字集成电路
逻辑门电路
数字组件
指示器
控制器
其它元件
仪表工具
图1.2.1电路元件箱工具栏
单击电路元件工具栏中的某个按钮,即可打开该组电路元件工具栏如图1.2.2-1.2.14所示。
接地
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电源
+Vdd电源
时序发生器
调幅电源
调频电源
电压控制正弦波震荡器
电压控制三角波震荡器
电压控制方波震荡器
可控单脉冲发生器
分段线性电源
电压控制分段线性电源
频率移位键电源
多项式电源
非线性电源
图1.2.2电源元件工具栏
连接点
电阻
电容
电感
变压器
继电器
开关
延时开关
电压控制开关
电流控制开关
上拉电阻
电位器
电阻箱
电压控制模拟开关
极化电容
可变电容
可变电感
无磁芯线圈
磁性线圈
非线性变压器
图1.2.3基本元件工具栏
普通二极管
齐纳二极管
发光二极管
桥式整流器
肖特基二极管
可控硅
双向稳压管
双向可控硅
NPN晶体管
PNP晶体管
N沟道结型场效应晶体管
P沟道结型场效应晶体管
3端N沟道耗尽型MOS场效应晶体管
3端P沟道耗尽型MOS场效应晶体管
4端N沟道耗尽型MOS场效应晶体管
4端P沟道耗尽型MOS场效应晶体管
3端N沟道增强型MOS场效应晶体管
3端P沟道增强型MOS场效应晶体管
4端N沟道增强型MOS场效应晶体管
4端P沟道增强型MOS场效应晶体管
N沟道GaAs场效应晶体管
P沟道GaAs场效应晶体管
图1.2.4二极管工具栏图1.2.5晶体管工具栏
3端运算放大器
5端运算放大器
7端运算放大器
9端运算放大器
比较器
锁相回路
74XX系列
741XX系列
742XX系列
743XX系列
744XX系列
4XXX系列
模拟\数字转换器
电流式数字\模拟转换器
电压式数字\模拟转换器
单稳态触发器
555定时器
图1.2.6模拟集成电路工具栏
图1.2.7数字集成电路工具栏
图1.2.8混合集成电路工具栏
2输入与门
2输入或门
反相器
2输入或非门
2输入与非门
2输入异或门
2输入异或非门
三态缓冲器
缓冲器
史密特触发反相器
与门
或门
与非门
或非门
反相器
异或门
异或非门
缓冲器
图1.2.9逻辑门电路工具栏
半加器
全加器
RS触发器
高电平异步置位JK触发器
低电平异步置位JK触发器
D触发器
低电平异步置位D触发器
多工器
多路输出选择器
编码器
算术单元
计数器
移位寄存器
通用触发器
图1.2.10数字组件工具栏
交直流电压表
交直流电流表
灯泡
逻辑探针
7段显示器
译码式7段显示器
蜂鸣器
条码显示器
编码式条码显示器
电压微分器
电压积分器
电压增益部件
转换函数部件
乘法器
除法器
三路电压加法器
电压限幅器
电压控制限幅器
电流限幅部件
电压磁滞部件
电压回转部件
图1.2.11指示器图1.2.12控制器
万用表
函数发生器
示波器
频率特性测试仪
数字字元产生器
逻辑分析仪
逻辑转换器
保险丝
写入资料
网络表元件
损耗式传输线
无损耗式传输线
石英震荡器
直流马达
真空三极管
步进递增转换器
步进递减转换器
步进递减\递增转换器
图1.2.13仪表工具栏图1.2.14其它元件工具栏
§1.3EWB基本操作
1.3.1模拟电路的建立
1.元件的使用
1).电路元件和测试仪表的选用:
要将某一元件或仪表放入电路设计窗口,可根据所要选择的元件或仪表,单击元件箱工具栏中的按钮,打开相应的电路元件工具栏,拖动所需的元件或仪表到电路设计窗口中即可。
如要保留开启的工具栏,只需将它由原来的锁定位置移到电路设计窗口中,即可变为一可移动的工具栏。
2).元件的移动
若要移动一个或一组元件,只要选择此元件或元件组,然后将其拖动到所需的位置即可。
关闭键盘的NUMLOCK键,则可利用上、下、左、右方向键移动选中的元件或元件组,每次移动一像素点。
3).元件的复制与删除
元件的复制与删除,可利用编辑(Edit)菜单中的剪切(cut)、复制(copy)、粘贴(paste)、删除(delete)等命令或电路工具栏中的相应按钮
来实现,具体操作与Windows其它软件基本相同。
要删除元件时,也可在选中元件后,再按Delete键。
4).元件的旋转与映射
若要改变元件的放置方向,如旋转90°、水平或垂直映射,可在选中该元件后,选择电路(Circuit)菜单中的Rotate、FlipHorizontal或FlipVertical命令,或选择电路工具栏中的按钮
来完成。
2.连接导线
将鼠标指向元件的端点时,在元件的端点处会出现一个黑点,按住鼠标左键并拖动之,会有一条线出现,拖动此线到另一元件或一仪表的端点,当第二个元件或仪表的端点被反白并出现黑点时,松开鼠标左键,此时线会自动以垂直角度连线,且不会覆盖到其它元件或仪表。
如果从一个元件的端点拖动连线到另一线上,松开鼠标时,一个连接点会自动产生。
当一条线上连接多个元件时,要先选择线的两个端点把线连好,再把其它元件连接到线上。
在基本元件工具栏上,也有连接点的工具按钮,利用它可在已有的电路上插入连接点。
另外,也可在电路设计窗口中先放置一个连接点,再将其它线拖动到此连接点。
每一连接点,最多可接上四条线。
选择一条连线并按Delete键,可将该连线删除,选择一个连接点再按Delete键,可将该点删除,但若点上的连线多于两条,则会将线也一同删除。
删除一个元件,会将其相关连接也一同删除。
如果连线打折或缠在一起,可移动该线或与该线相连结的元件,即可将连线变得整齐。
按住ALT键并移动与连线相连结的元件,则会重新连线。
利用上、下、左、右方向键(需关闭键盘的NumLock键)移动元件,每次可移动一个像素点,此法可有效地将弯曲的线伸直。
3.电路的接地点
接地点是电路系统的电位参考点。
接地点作为一个电路元件包含在电源元件工具箱中。
在EWB环境下建立的电路都要有接地点,否则,将出现错误或在仪器上得不到有效的读数。
4.元件的插入
拖动一个元件将其放置在一条连线上,若此连线有足够的空间可容纳该元件,则该元件会被自动插入。
若连线空间不足以容纳该元件,则元件将无法插入线中。
5.元器件标签、编号、数值、模型参数的设置
元件具有自己的标识名称、数值及相对应的参考编号(referenceID)。
元件的预设标识名称、数值或模型已全部在预设定好的电路文件中给出,如要设定某元件的资料,可在电路窗口中双击该元件,也可选中该元件,再按下工具栏中的器件特性按钮
,或者选择菜单命令Circuit|ComponentProperties(电路/元器件特性),即会弹出相关的对话框。
器件特性对话框具有多种选项可供设置(至于有多少功能项及内容,完全由所选择的元件而定),包括Label(标识)、Models(模型)、Value(数值)、Fault(故障设置)、Display(显示)、AnalysisSetup(分析设置)等内容。
按需要进行设定,最后单击OK按钮结束设置。
下面介绍这些选项的含义和设置方法。
对话框的标题栏表示要处理的元件类型与性质。
图1.3.1Label选项对话框
图1.3.2Value选项对话框
图1.3.3Models选项对话框
Label选项用于设置元件的Label(标识)和ReferenceID(编号)。
其对话框如图1.3.1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。
当元器件比较简单时,会出现Value(数值)选项,其对话框如图1.3.2所示,可以设置元器件的数值。
当元器件比较复杂时,会出现Models(模型)选项,其对话框如图1.3.3所示。
模型的缺省设置(Default)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需要,可以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。
图1.3.4为某个电感的故障设置情况。
1、2为与故障设置有关的引脚号,图中选择了Open(开路)设置。
这时尽管该电感可能标有合理的数值,但实际上隐含了开路的故障。
这为电路的故障分析教学提供了方便。
从图中看出,这个对话框还提供了Short(短路、Leakage(漏电)、None(无故障)等设置。
Display(显示)选项用于设置Label、Models、ReferenceID的显示方式。
相关的对话框如图1.3.5所示。
该对话框的设置与Circuit/SchematicOptions(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Label、Models、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。
此外还有AnalysisSetup(分析设置)用于设置电路的工作温度等有关参数。
Node(节点)选项用于设置与节点编号等有关的参数。
6.电路图选项的设置
选择Circuit|SchematicOptions(电路|电路图选项)菜单命令可弹出如图1.3.6-1.3.8所示的对话框,用于设置与电路图显示方式有关的一些选项。
图1.3.6是关于栅格的设置。
如果选择使用栅格,则电路图中的元器件与导线均落在栅格线上,可以保持电路图横平竖直、整齐美观。
show/Hide(显示/隐藏)对话框如图1.3.7所示,用于设置标号、数值、元器件库等的显示方式。
该设置对整个电路图的显示方式有效。
如对某个元器件显示方式有特殊要求,可使用器件特性的Display(显示)选项对话框单独设置。
Fonts(字型)对话框如图1.3.8所示,用于显示和设置Label、Value和Models的字体与字号。
7.电路的描述
选择Window/Description(窗口/描述)命令可以打开电路描述窗口,在该窗口中可输入有关实验电路的描述内容。
电路描述窗口的内容将随电路文件一起存储供以后查阅。
在一般情况下可以关闭电路描述窗口,使电路工作区具有较大的面积。
8.电路的保存
选择File|Save命令,在打开的Save窗口中指定保存文件的路径和文件名,系统会自动赋予.ewb扩展名,按“保存”按钮,即可将建立的电路连同描述窗口一起保存在文件中。
1.3.2仪器仪表的使用
EWB5.0的仪器库有七台仪器可供使用:
数字多用表、函数信号发生器、示波器、波特图仪、字元发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪。
这些仪器每种只有一台,在连接电路时,仪器以图标方式存在。
需要观察测试数据与波形或者需要设置仪器参数时,可以
双击仪器图标打开仪器面板。
仪器的选用与连接与电路元件基本相同。
可以从仪器库中将相应的仪器图标拖曳至电路工作区,仪器图标上有连接端用于将仪器连人电路,拖曳仪器图标可以移动仪器的位置。
选择某个仪器并按Del键可以删除该仪器,与该仪器相连的导线也会自动消失。
双击仪器图标打开仪器面板即可设置仪器参数。
1.电压表和电流表
EWB5.0在指示元件库中提供了如图1.3.9所示的电压表和电流表,带有黑线的引出端为负极端(设置为直流模式时),通过旋转可以改变其引出线的方向。
这两种电表的数量是没有限制的,可多次选用。
双击电压表或电流表图标可以弹出参数设置对话框,与元件的参数设置对话框相似。
2.数字多用表
这是一种自动调整量程的数字多用表。
其电压档、电流档的内阻、电阻挡的电流值和分贝档标准电压值都可任意进行设置。
图1.3.10是它的图标和面板。
按SETTINGS(参数设置)按钮时,就会弹出图1.3.11的对话框,可以设置多用表内部的参数。
3.示波器
1).示波器的调整
示波器的图标和面板如图1.3.12所示,与实际的示波器基本相同,各项调整也和实际的示波器相似。
通道(A或B)衰减器(V/div)应根据被测信号的大小调节,既要使显示的波形尽量大,又不能超出显示范围。
扫描时基(Timebase)的调整,要和被测信号的周期(频率)相适应,显示波形的个数不应太多,也不能太少,一般以显示一个完整波形为宜。
若波形不够稳定,不便于观测,可随时按下O/I开关或Pause按钮,停止或暂停仿真,也可以设置图1.3.14中的Pauseaftereachscreen选项,这样,当显示波形到达屏幕右端时,会暂停仿真(单击Pause按钮,即可恢复仿真),然后按下示波器面板上的Expand按钮,将面板展开如图1.3.13所示,在此情况下,因为会产生时间的积累,所以,调节扩展面板窗口下的水平滚动条,可以观测到整个仿真阶段任意时刻的波形,包括刚接通电路或改变电路参数后瞬间的暂态过程,和电路达到稳定状态时的波形。
为了在仿真过程中(即不停止或暂停仿真)观测到稳定的波形,应对扫描触发进行仔细的调整,默认的触发信号选择为“Auto”,这样很难得到稳定的波形(波形杂乱或水平滚动),一定要指定用某一路被测信号(即选择“A”或“B”)触发,然后调节触发电平(Level),但是,在仿真过程中调节触发电平,一般不会立即起作用使波形稳定,这一点与实际的示波器不同,正确的方法是:
先调节触发电平到某一值(大约+3.00或-3.00),并按O/I开关停止仿真,然后,再次按O/I开关,重新启动仿真,一般情况
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