畢業(yè)論文設(shè)計EWB仿真設(shè)計

1、 . PAGE16 / NUMPAGES17 . 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：EWB仿真EWB仿真摘要Electronics Work bench(簡稱EWB)中文又稱電子工程師仿真工作室。EWB5.12的仿真功能十分強大，近似100%地仿真出真實電路的結(jié)果。而且，它就像在實驗室桌面或工作現(xiàn)場那樣提供了示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器，萬用表等廣播電視設(shè)備設(shè)計、檢測與維護必備的儀器、儀表工具。采用EWB虛擬電子工作臺，即通過計算機畢業(yè)設(shè)計仿真的方法，對電子線路分析進行模擬，下面以電子線路中設(shè)計的一個穩(wěn)壓電源實際電路為例，詳細講述其操作程序，以掌握電路仿真分析的應(yīng)用方

2、法。EWB畢業(yè)設(shè)計最明顯的特點是：仿真手段切合實際，選用元器件、儀器與實際情形非常相近。用EWB進行仿真模擬實驗，實驗過程非常接近實際操作的效果。各元器件選擇圍廣，參數(shù)修改方便，不會像實際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。畢業(yè)設(shè)計不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件, 還提供了各種豐富的調(diào)試測量工具：各種電壓表、電流表、示波器、指示器分析儀等。是一個全開放性的仿真實驗和課件制作平臺,給我們提供了一個實驗器具完備的綜合性電子技術(shù)實驗室。本論文主要介紹用EWB軟件驗證戴維南定理，疊加定理，環(huán)路定理和一階零狀態(tài)輸入輸出的方法。關(guān)鍵詞： EWB，仿真，電子技術(shù)目錄EWB軟件:E

3、lectronics Work bench(簡稱EWB)中文又稱電子工程師仿真工作室。它由INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd（交互圖像技術(shù)）推出。功能：相對其它EDA軟件而言，它是個較小巧的軟件，只有16M，功能也比較單一，就是進行模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真，但你絕對不可小瞧它，它的仿真功能十分強大，可以幾乎100地仿真出真實電路的結(jié)果，而且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯轉(zhuǎn)換器等工具，它的器件庫中則包含了許多大公司的晶體管元器件、集成電路和數(shù)字門電路芯片，器件庫中沒有的元器件，還可以由外部模塊導(dǎo)入，在眾多

4、的電路仿真軟件中，EWB是最容易上手的，它的工作界面非常直觀，原理圖和各種工具都在同一個窗口，未接觸過它的人稍加學(xué)習(xí)就可以很熟練地使用該軟件，對于電子設(shè)計工作者來說，它是個極好的EDA工具，許多電路你無需動用烙鐵就可得知它的結(jié)果，而且若想更換元器件或改變元器件參數(shù)，只需點點鼠標(biāo)即可，它也可以作為電學(xué)知識的輔助教學(xué)軟件使用。特點：EWB建立在SPICE基礎(chǔ)上，它具有以下突出的特點： （1）采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取； （2）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結(jié)果。

5、 （3）EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。 （4）作為設(shè)計工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計和制板軟件交換數(shù)據(jù)。 （5）EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。EWB軟件運行環(huán)境使用EWB時， 系統(tǒng)要滿足一下最低要求：操作系統(tǒng)：WIN 95/98/NT/2000/XPRAM:64MB與以上顯示器/卡：分辨率至少在800*600像素光驅(qū)：安裝必備硬盤：可用空間至少20MBEWB本身沒有中文版，而且由于體積較小，一般下載的壓縮包解壓后即可使用，無需專門下載安裝版。1

6、.2EBW的主要組成EWB系統(tǒng)的組成如同一個實際的電子實驗室，主要由以下幾個部分組成：元器件欄、電路工作區(qū)、仿真電源開關(guān)、電路描述區(qū)等。其標(biāo)準工作界面如圖1-1所示。元器件欄中用于存放各種元器件和測試儀器，用戶可以根據(jù)需要調(diào)用其中的元器件和測試儀器。元器件欄中的各種元器件按類別存放在不同的庫中，如二極管庫、晶體管庫、模擬集成電路庫等。測試儀器與實際的儀器具有一樣的面板和調(diào)節(jié)旋鈕，使用方便。電路工作區(qū)是工作界面的中心區(qū)域，它就象實驗室的工作平臺，可以將元器件欄中的各種元器件和測試儀器移到工作區(qū)，在工作區(qū)中搭接設(shè)計電路。連接并接好測試儀器后，單擊仿真電源開關(guān)，就可以對電路進行仿真測試。打開測試儀器

7、，可以觀察測試結(jié)果；再次單擊仿真電源開關(guān)，可以停止對電路的仿真測試。電路描述區(qū)元器件欄仿真電源開關(guān) 電路工 作區(qū)圖 1-1 EWB的主要組成部分電路描述區(qū)是EWB系統(tǒng)給用戶提供的一個文字區(qū)域，用戶可以在電路描述區(qū)對電路的功能與仿真結(jié)果進行說明。1.3EWB的基本界面EWB與其他的應(yīng)用程序一樣有一個基本界面，有標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、元器件欄、仿真開關(guān)、暫停/恢復(fù)開關(guān)、電路工作區(qū)、狀態(tài)欄與滾動條組成。下面介紹其中主要欄目。菜單欄菜單欄中有六個菜單項，分別是：File、Edit、Circuit、Analysis、Window、Help。每個菜單項的下拉菜單中都包含若干條命令。File菜單文件菜單項

8、如圖1-2所示，其中的大部分菜單項功能與一般的WINDOWS應(yīng)用程序一樣如（New,Open,Save,Save As,Print,Print Setup,Exit）此處不在說明。 恢復(fù)存盤命令（File/Revert to saved） 此命令的功能是將當(dāng)前的電路恢復(fù)到最后一次存盤時的形式，執(zhí)行此命令以后當(dāng)前對此電路所做的全部修改被取消。 輸入文件命令（File/Import）用于裝入SPICE（*.CIR）描述的電路文件，實現(xiàn)對多種電路的仿真。輸出文件命令（File/Export）此命令用于將當(dāng)前的電路以指定的格式輸出。安裝命令（File/Install）用于安裝EWB系統(tǒng)的附加應(yīng)用程序。

9、圖 1-2 EWB文件菜單Edit菜單 Edit菜單如圖1-3所示，它所包含的命令有: Cut,Copy, Paste,Delete,Select All,Copy AsBitmap,Show Clipboard. 功能與一般的WINDOWS應(yīng)用程序一樣,此處不再詳細說明。圖 1-3 EWB編輯菜單(3)Circuit(電路)菜單電路菜單項如圖1-4所示，可以實現(xiàn)對元件的位置、屬性的設(shè)置，子電路的生成，電路圖大小的縮放，電路圖屬性的設(shè)置，分析方法的選擇。圖 1-4 EWB電路菜單旋轉(zhuǎn)（Rotate）、水平翻轉(zhuǎn)（FlipHorizontal）、垂直翻轉(zhuǎn)（FlipVertical）命令單擊需要調(diào)整

10、位置的元件，然后選擇所需的命令既可實現(xiàn)對所選元件的90度逆時針旋轉(zhuǎn)、水平翻轉(zhuǎn)或垂直翻轉(zhuǎn)。元件屬性命令（Component Properties）每個元件都有各自的屬性。根據(jù)仿真的要求，屬性可以修改。選擇的元件不同，其屬性的多少與容也就不同。選中某個元件后，單擊此菜單項，出現(xiàn)該元件屬性的對話框如圖1-5所示。圖 1-5 元件屬性對話框標(biāo)號（Label）設(shè)置用來對電路中的元件標(biāo)號進行設(shè)置；模型（Model）設(shè)置用來對元件模型或元件的參數(shù)進行設(shè)置；故障（Fault）設(shè)置用來設(shè)置元件的兩個引腳之間的故障，用來仿真實際元件和電路中出現(xiàn)的故障；顯示（Display）設(shè)置用來選擇元件的標(biāo)號、模型是否顯示在電

11、路圖中；分析（Analysis Setup）設(shè)置用來在分析電路的過程中，對元件特殊參數(shù)的設(shè)置，（并不是所有的元件都有分析設(shè)置）。創(chuàng)建子電路命令（Create Subcircuit）子電路是指用戶建立的一種單元電路?？梢詫⒆与娐反娣旁谟脩舻钠骷熘校谛枰獣r調(diào)用，供電路設(shè)計和仿真時使用。該命令用于子電路的創(chuàng)建。放大（Zoom In）縮?。╖oom Out）命令可以對電路進行放大或縮小顯示。電路選項命令（Schematic Option）用于對電路的顯示方式進行設(shè)置。單擊此菜單項，即彈出如圖1-6所示對話框。對話框中有三個選項卡；Grid（柵格）、Show/Hide（顯示/隱藏）和Fonts（字型

12、）。在柵格選項卡中可以設(shè)置在電路窗口顯示或隱藏點狀柵格。在顯示/隱藏選項卡可以設(shè)置顯示或不顯示某些容如圖1-6所示。在字型選項卡中可以設(shè)置元件的標(biāo)號、標(biāo)稱值的字體和字號。圖 1-6 電路選項對話框 限制命令（Restrictions）利用限制命令，可以對元件和電路分析提出限制條件；其對話框如圖1-7所示。其中General（一般性限制）包括電路口令和電路只讀屬性的限制；Components（元件限制）包括隱藏故障、鎖定子電路和隱藏元件參數(shù)值的選項；Analysis（分析限制）用于對電路進行各種分析的方法的限定性選擇。圖 1-7 限制命令對話框Analysis（分析）菜單分析菜單項如圖1-8所示

13、，這些命令可以分為四大類：啟動、停止仿真命令，分析選項命令，各類分析命令，顯示圖表命令。圖 1-8 EWB的分析菜單激活/停止命令（Activate/Stop）在電路工作區(qū)連接電路以后，可以利用激活命令開始仿真實驗，或利用停止命令停止仿真實驗。暫停或恢復(fù)命令（Pause或Resume）利用此命令可以暫停正在仿真的實驗，單擊恢復(fù)命令，可以繼續(xù)進行電路的仿真實驗。圖 1-9 分析選項窗口分析選項命令（Analysis Options）分析選項窗口如圖1-9所示，可以設(shè)置各種分析的參數(shù)，以滿足實際電路的仿真要求。14種分析工具EWB提供了14種分析工具，其中包括6種基本分析工具：直流分析、交流頻率分

14、析、暫態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、和失真分析；4種掃描分析工具：參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、直流和交流靈敏度分析；2種高級分析工具：極點零點分析和傳輸函數(shù)分析；兩種統(tǒng)計分析工具：最壞情況分析和蒙特卡羅分析。關(guān)于這些工具的使用將在后續(xù)章節(jié)介紹。顯示圖表（Display Graphs）顯示圖表命令是該軟件提供給用戶的一種便利的工具。在完成電路的仿真實驗后，單擊此命令，會彈出分析圖表窗口，窗口中顯示分析結(jié)果的參數(shù)或分析結(jié)果的圖形。Window（窗口）和Help（幫助）菜單此二個菜單的功能與一般的WINDOWS應(yīng)用程序功能相似此處不再說明。工具欄工具欄如圖1-10所示。工具欄從左至右的圖標(biāo)命令為：新

15、建文件、打開文件、保存文件、打印文件，剪切、復(fù)制、粘貼，旋轉(zhuǎn)、水平翻轉(zhuǎn)、垂直翻轉(zhuǎn)，創(chuàng)建子電路，顯示圖表，元件屬性，縮小、放大，縮小或放大的比例，幫助。圖 1-10 工具欄與元器件欄3. 元器件欄 元器件欄如圖1-10所示。單擊其中不同的圖標(biāo)可以打開不同的元器件庫。從元器件庫中調(diào)用器件的方法是：首先單擊元器件庫圖標(biāo)，在庫中選擇所需的元件，將其拖至工作區(qū)即可。EWB提供的元器件庫，從左至右分別是：用戶器件庫、各類電源庫、基本器件庫、二極管庫、晶體管庫、模擬集成電路庫、數(shù)摸混合電路庫、數(shù)字集成電路庫、數(shù)字模塊庫、各類指示器庫、控制器單元庫、其他元件庫和儀器庫。1.4EWB的基本操作1 . 電路的輸入

16、與運行電路實驗的輸入與運行包括以下幾個步驟：放置元器件、對元件進行賦值、設(shè)置元件標(biāo)號、調(diào)整元件在電路工作區(qū)的位置和方向、連接電路、放置并連接測試儀器、運行電路開始仿真分析。利用儀器觀察窗口或顯示圖表觀察仿真結(jié)果。放置元器件 單擊元器件庫，在庫中選擇所需的元件，用鼠標(biāo)拖至工作區(qū)。對元件進行賦值 用鼠標(biāo)雙擊元件，或選中元件后單擊元件屬性圖標(biāo)，出現(xiàn)該元件的屬性對話框，在對話框中可以對元件進行賦值和設(shè)置標(biāo)號等操作。調(diào)整元件在電路工作區(qū)的位置和方向 用鼠標(biāo)拖動元件，調(diào)整元件在工作區(qū)中的位置；選中元件后單擊旋轉(zhuǎn)、水平翻轉(zhuǎn)、垂直翻轉(zhuǎn)圖標(biāo)可以調(diào)整元件的方向。連接電路將光標(biāo)指向一個元件的連接點時，在連接點處會出

17、現(xiàn)一個小黑點，按住鼠標(biāo)左鍵，移動鼠標(biāo)，使光標(biāo)指向另一個元件的連接點，在該連接點處會出現(xiàn)另一個小黑點，放開鼠標(biāo)，這兩個元件對應(yīng)的連接點就會連接在一起。當(dāng)鼠標(biāo)指向連線時，按住鼠標(biāo)左鍵，移動鼠標(biāo)，可以調(diào)整連線的位置。當(dāng)鼠標(biāo)指向連線的一個端點，出現(xiàn)一個小黑點時，按住按住鼠標(biāo)左鍵，移動鼠標(biāo)，可以刪除該連接線。放置并連接測試儀器單擊儀器庫，在庫中選擇所需的儀器，用鼠標(biāo)拖至工作區(qū)。將儀器與測試點相連。運行電路開始仿真單擊仿真電源開關(guān)，電路開始運行。觀察仿真結(jié)果雙擊儀器可以打開儀器的窗口，可以觀察實驗結(jié)果；或單擊顯示圖表命令，可以觀察到電路的測試數(shù)據(jù)或測試波形。 子電路的創(chuàng)建和使用子電路是指用戶建立的一種單元

18、電路。可以將子電路存放在用戶的器件庫中，在需要時調(diào)用，供電路設(shè)計和仿真時使用。子電路的創(chuàng)建和使用主要有以下幾個步驟：根據(jù)設(shè)計要求進行子電路的輸入，子電路容的選擇，子電路的創(chuàng)建，子電路的調(diào)用，和子電路的修改等。子電路的輸入根據(jù)需要將要作為子電路的電路輸入到工作區(qū)；在此基礎(chǔ)上再設(shè)置一些連接點，將輸入、輸出端口與這些連接點相連。選擇子電路的容按住鼠標(biāo)左鍵，拖動鼠標(biāo)，選定創(chuàng)建子電路的容，系統(tǒng)默認選擇的電路部分為紅色，沒有被選擇的電路部分為黑色。創(chuàng)建子電路單擊電路菜單中的創(chuàng)建子電路命令（Circuit/Create Subcircuit）或單擊創(chuàng)建子電路圖標(biāo)，出現(xiàn)Subcircuit對話框如圖1-11所

19、示；在Subcircuit對話框中輸入子電路名稱，單擊對話框中“Copy from circuit”按鈕，被選擇的電路就被賦復(fù)制到用戶的器件庫中；同時EWB將自動打開子電路窗口。圖 1-11 子電路對話框子電路的調(diào)用 單擊元器件欄的最左側(cè)的用戶器件庫圖標(biāo)，按住鼠標(biāo)左鍵，將其拖至工作區(qū)，會出現(xiàn)（ChooseSUB）選擇子電路窗口，選擇所需的子電路名，單擊Accept按鈕，子電路將作為一個電路模塊出現(xiàn)在工作區(qū)。文件格式的變換為了方便使用，EWB軟件除了可以對*.EWB文件進行編輯和仿真外，還允許接收其他文件格式描述的電路，或者將電路保存為其他文件格式輸出。當(dāng)執(zhí)行File/Import（輸入文件）命

20、令是，根據(jù)對話框的提示，EWB允許裝入SPICE（*.CIR）描述的電路文件，調(diào)入該文件后，EWB將其轉(zhuǎn)換為原理圖形式，格式轉(zhuǎn)換后，可以對該電路進行各種仿真操作。當(dāng)執(zhí)行File/Export（輸出文件）命令時，可以將連接與仿真正確的電路以其他文件格式輸出，供第三方電路軟件使用?？梢怨┻x擇的電路輸出格式有：后綴為*.CIR，供SPICE軟件使用；后綴為*.NET，供ORCAD軟件、TANGO軟件、RPROTEL軟件使用；后綴為*.SCR，供EAGLE軟件使用；后綴為*.CMP，供LAYOL軟件使用；后綴為*.PLC，供ULTIMATE軟件使用。一、用EWB驗證戴維南定理1、目的：1.1熟悉EWB

21、軟件的使用。1.2學(xué)習(xí)測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC和短路電流IS以與除源網(wǎng)絡(luò)的電阻Ro的方法。1.3驗證戴維南定理的正確性。2實驗原理戴維南定理指出：一個含獨立電源、線性電阻和受控源的一個端口，對外電路來說，可以用一個電壓源和一個電流源的串聯(lián)組合等效置換，在電壓源的電壓等于一端口的開路電壓，電阻等于一端口的全部電源置零后的輸入電阻。用上述的電壓源和電阻串聯(lián)起來就組成了戴維南等效電路。其中電壓源UOC可用電壓表直接測量端口之間的電壓，輸入電阻R0可直接用萬用表測量端口之間的電阻。3 實驗容與步驟3.1按實驗圖1在EWB5.0軟件中連接電路與電流表，特別注意的本電路中的開關(guān)（在基本器件庫中），

22、通過按A和B鍵使Y1和Y2開關(guān)切換可讓電壓源不作用（即相當(dāng)于短路），按S、F和P鍵使K1 、K 2實驗圖1和K 3開關(guān)切換可讓所在的支路不作用（即相當(dāng)于斷路）。3.2在實驗圖2-3-1中切換Y1、Y2和K1開關(guān)使三條支路的元件處于工作狀態(tài),K 2和K 3兩條支路的元件處于不工作狀態(tài)，逐漸的改變滑動變阻器R的大小，將電流表的讀數(shù)填入實驗表2-3-1中。實驗表1R0.512.54123.3切換K1開關(guān)使K1 所在的支路斷路，使K2所在支路開始工作，其他電路不變，記錄下電壓表的數(shù)值UOC。3.4在實驗圖2-3-1中切換Y1、Y2 、K1和K2開關(guān)使四條支路的元件處于不工作狀態(tài)，K 3關(guān)閉使其支路元件開始工作，選擇數(shù)字多用表的電阻按鈕，測量出端口的輸入電阻R0。3.5實驗圖1的戴維南定理的等效電路如圖實驗圖2-3-2，逐漸的改變滑動變阻器R的大小，將電流表的讀數(shù)填入實驗表2中。實驗圖2實驗表2R0.512.522.572.242.001.803.6比較實驗表1和實驗表2中的電流值， 來驗證戴維南定理。3