第6章 Electronics Workbench分析方法
基于Electronics Workbench的逻辑电路设计
（ Ｔ ｈ ｅ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆＱ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｎ ｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｘ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ８ １ ０ ０ ０ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
பைடு நூலகம்
路 原 理 图 连 成 实 际 的 电 路 ，实 验 过 程 中进 行 性 能 指 标 的测
信 号 分析 仪 输 出的 波 形 来 看 ， 实现 了对 输 入脉 冲信 号进 行 计 数 的 功 能 。 理 论 设 计 方案 预 期 与 仿 真 实验 结 果 基 本 一 致
关键词 ： Ｅ ＷＢ： ７ ４ １ ９ １ ：计数 器 ：设 计
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｎ ７ １ ０
文献标识码 ： Ａ
ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｓｐ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｏ ｆ ａ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｒ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｗａ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ， Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｃ ａ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ｐ ｕ ｌ ｓ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ
元件库 。
术 飞 速 发 展 推 动 了 计 算 机 日新 月 异 的变 化 ， 反之， 计 算 机 的
普 及 又 推 动 了 电子 技 术 的发 展 。 传 统 的 电子 电路 实 验 比较 复 杂、 费时， 首 先 要 将 大 量 的 电子 元 器 件 、 测 量 仪 器 和 设 备 按 电
EWB实验报告
EWB实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是通过使用 Electronics Workbench（EWB）软件，深入了解电子电路的设计、分析和仿真过程，掌握基本电子元件的特性和电路的工作原理，提高对电路理论知识的实际应用能力。
二、实验设备与软件1、计算机一台2、 Electronics Workbench（EWB）软件三、实验原理1、电阻、电容、电感等基本元件的特性电阻：阻碍电流通过，其阻值决定了电流的大小，遵循欧姆定律（U ＝ IR）。
电容：储存电荷的元件，其电容量决定了储存电荷的能力，电容的充放电过程与时间有关。
电感：储存磁能的元件，其电感量决定了对电流变化的阻碍作用，电感中的电流不能突变。
2、直流电路分析基尔霍夫定律：包括电流定律（∑I ＝0）和电压定律（∑U ＝0），用于分析电路中电流和电压的关系。
3、交流电路分析阻抗：电阻、电容和电感在交流电路中的综合表现，用复数形式表示。
相位关系：交流电路中电压和电流之间存在相位差，通过相量图可以直观地表示。
四、实验内容1、直流电路的仿真分析搭建一个简单的电阻分压电路，输入电压为 10V，两个电阻分别为2kΩ 和3kΩ，测量输出电压。
改变电阻阻值，观察输出电压的变化，验证欧姆定律和分压原理。
2、电容充放电电路的仿真分析构建一个电容充电电路，电源电压为 5V，电容值为10μF，串联一个1kΩ 的电阻，观察电容电压随时间的变化曲线。
改变电容值和电阻值，研究其对充电时间的影响。
3、交流电路的仿真分析设计一个 RLC 串联谐振电路，电阻为10Ω，电感为 10mH，电容为01μF，输入交流电压为 10V，频率可变。
改变输入电压的频率，观察电路中的电流和电压变化，找到谐振频率，并分析谐振时的电路特性。
五、实验步骤1、直流电路的仿真打开 EWB 软件，从元件库中选取电阻、电源等元件，按照电路图进行连接。
设置电源电压和电阻阻值，使用电压表测量输出电压。
运行仿真，记录输出电压的数据，并与理论计算值进行比较。
ewb使用说明
e w b使用说明-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1附录 EWB使用说明一、EWB(Electronics Workbench)简述电路设计者经常需要对所设计的电路进行实物模拟和调试。
传统的电路设计调试，一般是制作一块模拟实验板，再插接实际元件进行试验和调试，以获得数据，然后再调整原设计电路的参数，直至达到设计要求。
但由于各方面条件的限制，有些试验难以在短时间内完成。
这样既影响工作进度，又影响了设计人员创造力的发挥。
为了克服上述困难，Interactive Image Technologies公司推出了用于电路仿真的EWB软件，借助于EWB，可以很方便地对电路进行仿真。
目前，EWB已经广泛地用于电路设计、电类课程教学等领域。
与其它电路仿真软件相比，EWB具有界面友好、操作方便等优点。
在EWB 中，可以直接使用工具按钮完成创建电路、选用元件和测试仪器的工作，而且测试仪器的外观与实物基本相似。
稍具电路知识的人员，可以在很短的时间内掌握EWB的基本操作方法。
对学习电类课程而言，EWB是一种理想的计算机辅助教学软件。
因为要弄清电路的功能，不仅需要理论分析，还需要通过实践来验证并加深理解。
作为电类课程的一种辅助教学手段，它可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足，可以使学习者更快、更好地掌握课堂讲述的内容，加深对概念、原理的理解；而且通过电路仿真，可以让学习者熟悉常用仪器的使用方法，培养他们的综合分析能力、排除故障能力，激发他们的创新能力。
二、EWB的特点EWB最明显的特点是，构造仿真环境的方法与搭建实际电路的方法基本相同，仪器的面板同实际仪器极为类似，因此特别容易学习和使用。
EWB的元器件库不仅提供了数千种电路元器件供选用，而且还提供了各种元器件的理想值。
通过用理想元件进行仿真，可以获得电路性能的理想值。
此2外，EWB允许用户自定义元器件，自定义元器件时需要的参数可以直接从生产厂商的产品使用手册中查到，这样就为用户带来了极大的方便。
Electronics_Workbench基本操作
容。
Description（描述窗口）：显示描述窗 口内容。
图4.7 窗口菜单
6. 帮助菜单Help
帮助菜单主要是为了向使用者提
供帮助、指导，使使用者尽快掌握使用
方法，如图4.8所示。
有改动都将无效。
Import（输入其它电路文件）：
可以输入SPICE网表文件（Windows扩
展名为.NET或者.CIR）并形成原理图。
Export（输出文件）：可以把电
路原理图文件以件存入磁盘，以
便其它软件使用。
Print（打印）：单击Print命令，
（水平翻转元器件）、FlipVertical（垂
直翻转元器件）、ComponentProperties
图4.5 电路菜单
4.分析菜单Analysis
分析菜单用于设置电路的分析选
项，如图4.6所示。
Activate（激活电路分析）：相当
于接通了电源开关（数字电路的开关可
由字发生器接通）。
Pause（暂停分析）：仿真暂停。
地操作菜单。 ElectronicsWorkbench的常用工具按钮
如下：
刷新：清除电路工作区，准备生成新电 路。
打开：打开电路文件。 存盘：保存电路文件。 打印：打印电路文件。 剪切：剪切到剪贴板。 拷贝：复制到剪贴板。
图4.9 常用按钮
水平翻转：将选中的元件水平翻转 。
垂直翻转：将选中的元件垂直翻转 。
Show Clipboard（显示剪切板内容）。
图4.4 编辑菜单
3.电路菜单Circuit
第6章 Electronics Workbench分析方法
第6章 Electronics Workbench分析方法
对含有二极管、三极管的电路进行分析时，首先 进行直流工作点分析，为建立二极管、三极管交流小 信号模型参数奠定基础。在对电路进行直流工作点分 析时，电路中交流源将自动被置零（即交流电压源视 短路，交流电流源视开路），电容视为开路，电感视 为短路，数字器件视为高阻接地。
第6章 Electronics Workbench分析方法
6.2.2 直流分析选项（DC） “直流分析选项”卡如图6.2所示。 ITL1（Operating Point Analysis Iteration Limit）： 工作点分析迭代极限。其功能是限制牛顿—拉夫申算法 的迭代次数。缺省设置：100。若出现“直流分析时不 收敛”等情况，可在500~1000的范围内增加该值。 500~1000 GMINSTEPS （ Stepsin Gminsteppingalgorithm ） ： Gmin步进算法步长。适当选择该值，有助于直流工作 点分析时的求解。缺省设置：10。
第6章 Electronics Workbench分析方法
6.2.4 器件分析选项（Device） “器件分析选项”卡如图6.4所示。 DEFAD（MOS drain diffusion area）：MOSFET （金属氧化物场效应晶体管）漏极（drain）扩散区面 积。缺省设置：0。 DEFAS MOS DEFAS（MOS source diffusion area）：MOSFET area MOSFET 源极（Source）扩散面积。缺省设置：0。 DEFL（MOS channel length）：MOSFET沟道长度。 缺省设置：0.0001。 DEFW（MOS channel width）：MOSFET沟道宽度。 缺省设置：0.0001。
Electronics Workbench使用说明
Electronics Workbench 使用说明
EWB 软件界面：
主工具栏：
元器件、仪器工具栏：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0、自定义工具箱 1、Sources （电源）
——地 ——电池
交流电压源
——节点 ——电阻
——电容 ——电感
——开关 ——可变电阻
——电解电容
——变压器
图形显示 运行
3、Diodes（二极管）
——二极管——稳压二极管——发光二极管——整流桥肖克莱二极管——单向可控硅——双向二极管——双向可控硅4、Transistors（三极管）
——NPN型三极管——PNP型三极管
5、Analog ICs（模拟集成电路）
——3端运放——5端运放——7端运放——9端运放——比较器——锁相环
——模数转换——数模转换I ——数模转换V
——单稳态触发器——555时基电路
8、Logic Gates（逻辑门电路）
——与门——或门——非门
——与非门——或非门
9、Digital（数字，触发器、运算器等）
10、Indicators（指示器）
——电压表——灯泡——七段数码管
——电流表——电珠——编码七段数码管——蜂鸣器——条形显示器——编码条形显示器11、Controls（控制）
12、Miscellaneous（杂项）
——保险丝——晶振——直流电机——电子管
13、Instruments（仪器）
——万用表——函数发生器——示波器——频谱分析仪——字符发生器——逻辑分析仪——逻辑转换器
14、Pause（暂停）
正弦波形：。
EWB (Electronics Workbench) 软件及其应用-清华大学计算机系
清华大学计算机系
1.1 电子工作台（EWB）概述
（ EWB）是由加拿大Interactive Image Technologies 公司 20世纪90年代初推出， 专门用于电子线路仿真和设计的“虚拟电 子工作台”软件。 它提供了各种元件库、仪器库和分析 方法，可用于对模拟电子（低频和高频） 电路，数字电子电路仿真和设计；它降低 了产品开发成本、缩短了开发周期，是一 个电子工程师应该掌握的好工具。
2. EWB软件介绍
菜单栏
仿真开关
2.1 EWB软件界面
各种库 操作界面
暂停键
2.2.1 EWB软件File菜单
输入文件
输出文件Βιβλιοθήκη 2.2.2 EWB软件Edit菜单
先单击位图拷贝
鼠标左键 单击并拖 动选中整 个图形
2.2.2 EWB软件Edit菜单
单击
2.2.3 EWB软件Circuit菜单
双击，修改参数
应用实例：三极管的特性曲线测试
1、输入特性曲线测试
选择要使用的元件
点击确定
应用实例：桥式整流
1、桥式整流原理
双击，修改参数
滤波电路是直流电源的重要组成部分，它 一般是由电容等储能元件组成，用来滤除 单向脉动电压中的谐波分量，从而得到比 较平滑的直流电压。图1所示为桥式整流简 单RC滤波电路。由图可以看出，滤波电容C 并联于整流电路的输出端，即C与RL并联， 整流电路的负载为容性。
其工作原理为：设t=0时接通电源，当 由零 逐渐上升时，二极管D1、D3导通，D2、D4 截止，电流方向如图中箭头所示。电流一 路流过负载RL，一路向电容C充电，充电极 性为上正、下负。由于电源内阻及二极管 导通电阻均很小，即充电时间常数很小， 所以充电进行的很快，C两端的电压随 很快 上升到峰值。
EWB使用入门
ELECTRONICS WORKBENCH 使用入门随着计算机在国内的逐渐普及，在电子设计行业，EDA工具也越来越多地为广大电子设计工作者所使用，本文为大家介绍一种小巧但功能强大的模拟与数字电路混合仿真软件，它就是ELECTRONICS W ORKBENCH EDA5.0软件。
ELECTRONICS WORKBENCH EDA（以下简称EWB）软件是交互图像技术有限公司（INTERA CTIVE IMA GE TECHNOLOGIES Ltd）在八十年代末推出的EDA软件，其EWB5.0于96年推出，占用硬盘空间很小，只有16M，是个模拟电路和数字电路混合仿真的EDA软件，它的仿真功能十分强大，可以几乎100％地仿真出真实电路的结果，而且它在桌面上提供了各种各样的电子工具，如万用表、示波器、信号发生器、逻辑分析仪等等，它的器件库中则包含了许多大公司的晶体管元器件、集成电路和数字门电路，器件库中没有的元器件，还可以由外部模块导入，在众多的电路仿真软件中，EWB是最容易学会的，它的工作界面非常直观，原理图和各种工具都在同一个窗口内，未接触过它的人稍加学习就可以很熟练地使用该软件，对于电子设计工作者来说，它是个极好的EDA工具，许多电路你无需动用烙铁就可得知它的结果，而且若想更换元器件或改变元器件参数，只需点点鼠标即可，它也可以作为电学知识的辅助教学软件使用，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。
EW B的兼容性也较好，其文件格式可以导出成能被ORCAD或PROTEL读取的格式，它是笔者最喜欢的EDA软件之一,下面就简单介绍一下EW B的操作：1.用户介面：EWB启动后的用户介面如上图所示,其用户介面类似于WINDOWS95下的大多数应用软件的介面，最上面是标题栏，下来是菜单栏，再下来是工具栏，工具栏右边是一个启动按钮，启动按钮下面是暂停按钮，中间是工作区，工作区的下面和右面是屏幕滚动条，最下面是状态栏。
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第6章 Electronics Workbench分析方法
对含有二极管、三极管的电路进行分析时，首先 进行直流工作点分析，为建立二极管、三极管交流小 信号模型参数奠定基础。在对电路进行直流工作点分 析时，电路中交流源将自动被置零（即交流电压源视 短路，交流电流源视开路），电容视为开路，电感视 为短路，数字器件视为高阻接地。
method）：积分方法的最大阶数。一般情况采用缺省
第6章 Electronics Workbench分析方法
图6.3 “瞬态分析选项”卡
第6章 Electronics Workbench分析方法
TRTOL（Transient Error Tolerance Factor）：瞬态 误差精度因素。缺省设置：7。一般情况不需要调整。 METHOD （ Transient Analysis Integration Method ） ： 瞬 态 分 析 数 字 积 分 方 法 。 缺 省 设 置 ： TRAPEZOIDAL（梯形法）适合振荡电路模式，GEAR （变阶积分）适合诸如有理想开关的电路。 ACCT（Print statistical data）：打印数据。显示仿 真过程的有关信息。缺省设置：ON。
第6章 Electronics Workbench分析方法
（2）从“Basic”（基本元件库）库中调出电阻元件。 双击电阻元件符号，打开“Resistor Properties”对话框， 选中“Value”卡，设置电阻数值。 （3）从“Basic”库中调出电容元件并设置数值，设 置方法与电阻元件的设置方法相同。 （4）从“sources”（信号源库）库中调出地符号、 4 sources” 交流电压源、电池（直流电压源），双击交流电压源 （或直流电压源）符号，打开“AC Voltage Source Properties”（或打开“Battery Properties”）对话框，选 中“Value”卡，进行参数设置。
第6章 Electronics Workbench分析方法
6.2.2 直流分析选项（DC） “直流分析选项”卡如图6.2所示。 ITL1（Operating Point Analysis Iteration Limit）： 工作点分析迭代极限。其功能是限制牛顿—拉夫申算法 的迭代次数。缺省设置：100。若出现“直流分析时不 收敛”等情况，可在500~1000的范围内增加该值。 500~1000 GMINSTEPS （ Stepsin Gminsteppingalgorithm ） ： Gmin步进算法步长。适当选择该值，有助于直流工作 点分析时的求解。缺省设置：10。
第6章 Electronics Workbench分析方法
图6.5 “仪器分析选项”卡
第6章 Electronics Workbench分析方法
（2）Initial conditions（初始条件）用于瞬态分析。 它有3个选项：Set to Zero：初始条件为零进行瞬态分 析，缺省设置：不选用。 Userdefined：使用用户定义的初始条件进行瞬态 分析，例如电容器初始电压，电感线圈中初始电流。 缺省设置：不选用。 Calculate DC operating point：将直流工作点分析结 果作为初始条件进行分析。缺省设置：选用。
第6章 Electronics Workbench分析方法
6.1 EWB仿真的基本过程 仿真的基本过程
EWB利用计算机强大的计算功能来完成对模拟电 路、数字电路、混合电路的性能仿真和作 台电源开关或选择适当的仿真分析方法，便可从示波 器等虚拟测试仪器（或分析显示图）上看到仿真分析 结果。
第6章 Electronics Workbench分析方法
（3）Bode plotter（波特图仪） Points per cycle：波特图仪每周期分析的点数。缺 省设置：100。若点数增加，仿真时间增长。 （4）Logic analyzer（逻辑分析仪） Pretrigger samples：逻辑分析仪触发前储存的点 数。缺省设置：100。 Posttrigger samples：逻辑分析仪触发后储存的点 数。缺省设置：1000。 Threshold voltage：逻辑分析仪高、低电平的门限 电压。缺省设置：3.5V。对其它类型的电路如CMOS 和ECL可以改变此值。
第6章 Electronics Workbench分析方法
6.2.4 器件分析选项（Device） “器件分析选项”卡如图6.4所示。 DEFAD（MOS drain diffusion area）：MOSFET （金属氧化物场效应晶体管）漏极（drain）扩散区面 积。缺省设置：0。 DEFAS MOS DEFAS（MOS source diffusion area）：MOSFET area MOSFET 源极（Source）扩散面积。缺省设置：0。 DEFL（MOS channel length）：MOSFET沟道长度。 缺省设置：0.0001。 DEFW（MOS channel width）：MOSFET沟道宽度。 缺省设置：0.0001。
第6章 Electronics Workbench分析方法
6.2 分析方法的参数设置
EWB考虑到使用者对分析内容、分析精度的不同 要求，以及使用的虚拟仪器和设置MOS场效应管构造 模型不同等因素，对“Analysis”（分析）菜单中的 “AnalysisOptions”（分析任选项）的参数，可根据需 要重新进行设置。要熟练地对电路进行仿真，熟悉并 掌握上述有关内容的含义、参数设置范围是很有必要 的。下面逐一做详细介绍。
第6章 Electronics Workbench分析方法
6.3 分析方法
6.3.1 直流工作点分析（DC Operating Point Analysis） 所谓直流工作点分析，就是求解电路（或网络） 仅受电路中直流电压源或电流源作用时，每个节点上 的电压及流过电源的电流。直流工作点分析是其它性 能分析的基础，如瞬态分析。
第6章 Electronics Workbench分析方法
第6章 Electronics Workbench分析方法 章 分析方法
6.1 EWB仿真的基本过程 仿真的基本过程 6.2 分析方法的参数设置 6.3 分析方法 6.4 仿真中遇到的问题及解决办法 6.5 仿真电路、仿真结果的存储 仿真电路、
第6章 Electronics Workbench分析方法
仿真过程的实质是计算机利用EWB软件对电路的数 学表达式进行数值计算。在计算过程中对每一个元件都 建立了一个数学模型。这些数学模型都以SPICE模型为 基础。有关SPICE的知识前面已讲述，在此不再多说。 EWB对电路仿真（模拟）运行的过程有以下4个步骤：
第6章 Electronics Workbench分析方法
图6.4 “器件分析选项”卡
第6章 Electronics Workbench分析方法
TNOM（Model parameters normal temperature）： 模型参数标称温度。缺省设置：27℃。一般不需要调整。 BYPASS （ Nonlinear Model Evaluation Device Bypass）：非线性模型评估器件。缺省设置：ON。若 选OFF将增加仿真时间。一般情况不需要调整。 TRYTOCOMPACT （ Compact transmission line data）：小型传输线数据。仅用于有耗传输线的仿真。 缺省设置：OFF。
第6章 Electronics Workbench分析方法
当使用者打开“Analysis”（分析）菜单后，点击 “AnalysisOptions”（分析任选项）后，弹出相关对话 框。对话框中有5个卡：“Global”（总体分析选项）、 “DC”（直流分析选项）、“Transient”（瞬态分析选 项）、“Device”（器件分析选项）“Instruments”（仪 器分析选项），如图6.1所示。下面就每一个卡中参数 含义、参数设置要求进行详细的说明。
第6章 Electronics Workbench分析方法
直流工作点分析的步骤如下： （1）首先在电子工作台上画出待分析的电路，然 后用鼠标器点击“Circuit”（电路）菜单中的 “Schematic Options”（作图任选项），选定“Show nodes”（显示节点）把电路的节点标志显示在电路图 上。 （2）用鼠标器点击“Analysis”（分析）菜单中的 “DC Operating Point”（直流工作点）项，EWB自动 把电路中的所有节点的电压数值及流过电源支路的电 流数值，显示在“分析结果图”（Analysis Graph）中。
第6章 Electronics Workbench分析方法
图6.1 Analysis Options对话框
第6章 Electronics Workbench分析方法
6.2.1 总体分析选项（Global） “总体分析选项”卡的内容及其含义见表6.1。 表6.1 “总体分析选项”卡内容
第6章 Electronics Workbench分析方法
第6章 Electronics Workbench分析方法
例1 电路如图6.6所示,对其进行直流工作点分析， 操作步骤如下： （1）从“Transistors”（三极管库）库中拖曳NPN 三极管至电子工作台。双击三极管符号，打开“NPN Transistor Properties”对话框，在“Models”卡中的 “Library”栏，选中“2n”库，在“Model”栏选中 “2N2222A”型号，然后点击“确定”按钮。
第6章 Electronics Workbench分析方法
6.2.5 仪器分析选项（Instruments） “仪器分析选项”卡如图6.5所示。 （1）Oscilloscope（示波器）有如下设置选项： Pause after each screen：示波器显示一屏波形后暂 停（波形冻结）。缺省设置：不选用。 Generate time steps automatically：自动产生时间步 长。缺省设置：选用。缺省设置时，“Minimum number of time points”（时间点最小值）缺省设置值为 100。