实验5 应用EWB进行电路设计与仿真
ewb模电课程设计
ewb模电课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解EWB模电的基本概念，掌握电路图的绘制和仿真分析；2. 使学生掌握常用电子元件的特性及其在模拟电路中的应用；3. 帮助学生掌握放大器、滤波器等基本模拟电路的工作原理及其设计方法。
技能目标：1. 培养学生运用EWB软件进行电路设计和仿真的能力；2. 培养学生分析电路性能、解决实际问题的能力；3. 提高学生团队协作、沟通交流的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对模拟电子技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨的科学态度，养成良好的实验习惯；3. 增强学生的创新意识，鼓励敢于尝试、不断探索的精神。
课程性质：本课程为电子技术专业课程，以实践为主，理论联系实际。
学生特点：学生具备一定的电子元件知识，但对模拟电路的认识较浅，需加强实践操作能力的培养。
教学要求：结合课本内容，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，提高学生的动手能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成模拟电路的设计、仿真和分析，为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. EWB软件基本操作与电路图绘制：使学生掌握软件的基本操作，学会绘制电路图。
教材章节：第一章 模拟电子技术基础内容：EWB软件安装与界面认识，电路元件库的使用，电路图的绘制与修改。
2. 常用电子元件特性及其应用：使学生了解并掌握常用电子元件的特性及在模拟电路中的应用。
教材章节：第二章 常用电子元件内容：电阻、电容、电感、二极管、晶体管等元件的特性，应用实例。
3. 放大器电路设计与仿真：使学生掌握放大器电路的工作原理及其设计方法。
教材章节：第三章 放大器电路内容：放大器电路的分类，基本原理，静态工作点分析，交流小信号放大，性能指标。
4. 滤波器电路设计与仿真：使学生了解滤波器电路的工作原理及其设计方法。
教材章节：第四章 滤波器电路内容：滤波器的分类，传递函数，频率响应，设计方法。
EWB仿真分析方法
63第5章 EWB仿真分析方法EWB提供了14种分析工具,本章将逐一加以介绍.利用EWB提供的分析工具,可以了解电路的基本工作状态,通过虚拟仪表测量和分析电路的各种响应,比用实际仪器测量精度高,范围宽.用EWB仿真分析电子电路的过程可分为4个步骤.(1)创建电路:用户创建的待仿真电路图,输入元器件数据,选择分析方法.(2)参数设置:程序会检查电路的结构,输入数据的性质,以及电路中的阐述内容, 对分析参数进行设置.(3)电路分析:对输入信号作用下的电路进行分析,这是电路进行仿真和分析的关键一步.它将形成电路的数值解,并把所得数据送至输出级.(4)数据输出:从虚拟仪器(如示波器等)上获得仿真运行的波形,数据.也可以从"分析"栏中的"分析显示图"(Analysis Graph)中得到测量,分析的波形图和数据表.用户可以在电路仿真进行之前,根据电路分析要求,设置不同仿真参数.在菜单分析栏(Analysis)中选择"Analysis Options"后,在屏幕上出现一个分析选项对话框,如图5-1.图5-1 分析选项对话框在分析选项对话框中包括5个选择标签,每个标签含意如下.1)总体分析选择(Global)ABSTOL——电流的绝对精度.(默认设置:1.012e ,适合一般双极型晶体管和VLSI 电路)64GMIN——最小电导.该值不能设置为零,增大该值可以改善收敛性,但会影响仿真精度.(默认设置:1.012e ,一般情况不需调整)PIVREL——最大矩阵项与主元值的相对比率.该值设定在0~1之间.(默认设置: 0.001,一般情况不需调整)PIVTOL——主元矩阵项绝对最小值.(默认设置:1.013e )RELTOL——相对误差精度.改变该值会影响仿真速度和收敛性.取值在1.06e 至0.01之间.(默认设置:0.001)TEMP——仿真温度.(默认设置:27℃)VNTOL——电压绝对精度.通常小于电路中最大电压信号的6~8个数量级.(默认设置:1.06e )CHGTOL——电荷绝对精度.(默认设置:1.014e ,一般情况不需调整) RAMPTIME——斜升时间.该值是独立源,电容和电感从零至终值的变化条件.(默认设置:0)CONVSTEP——相对收敛步长限制.在求解直流工作点时,建立相对步长限制自动控制收敛.(默认设置:0.25)CONVABSSTEP——绝对收敛步长限制.在求解直流工作点时,建立绝对步长限制自动控制收敛.(默认设置:0.1)CONVLIMIT——收敛限制.用于某些元件模型内部的收敛算法.(默认设置:选用) RSHUNT——模拟节点分流电阻.在节点和地间接入电阻,该值应该较大.(默认设置:不使用)如选择该项,则电阻为1.012e在"没有直流通路至地等情况时,可以降低该数值".Mb——仿真时的临时性文件规模.当存储仿真结果的文件达到它的最大规模时,会出现对话栏,有停止仿真,使用剩余磁盘空间继续仿真和删除已有数据继续仿真三种方法供选择.(默认设置:10 MB)2)直流分析选择(DC)ITLI——工作点分析迭代极限.限制算法的迭代次数.(默认设置:100.若出现"在直流分析时不收敛"等情况,可增加该值从500~1000) GMINSTEPS——GMIN步进算法步长.适当选择该值,有助于直流工作点分析求解. (默认设置:10)SRCSTEPS——SOURCE算法步长.适当选择,有助于直流工作点分析时分解.(默认设置:10)3)瞬态分析选择(Transient)ILT4——瞬态分析每时间点迭代次数的上限.减少此值会缩短瞬态分析的时间,但过分降低该值会引起不稳定.(默认设置:10.若出现"时间步长太小"或"瞬态分析不收敛"可增大此值到15~20)MAXORD——积分方法的最大阶数.(默认设置:2,取值范围在2~6之间) TRTOL——瞬态误差精度因素.(默认设置:7,一般情况不需调整) METHOD——瞬态分析数值积分方法.(默认设置:TRAPEZOIDAL"梯形法"适合振荡电路模式,GEAR"变阶积分"适合有理想开关的电路)ACCT——打印数据.显示仿真过程的有关信息.(默认设置:无)654)器件分析选择(Device)DEFAD——MOSFET漏极扩散区面积.(默认设置:0)DEFAS——MOSFET源极扩散区面积.(默认设置:0)DEFL——MOSFET沟道长度.(默认设置:0.0001)DEFW——MOSFET沟道宽度.(默认设置:0.0001)TNOM——模型参数标称温度.(默认设置:27℃)一般情况不需调整. BYPASS——非线性模型评估器件.(默认设置:ON.若选OFF将增加仿真时间.一般情况不需调整)TRYTOCOMPACT——小型传输线数据.只用于有耗传输线的仿真.(默认设置:无) 5)仪器分析选择(Instruments)Pause after each screen——示波器每屏显示后暂停.(默认设置:不能) Generate time steps automatically——示波器自动设置时间步长.(默认设置:自动)Set to zero——设置为零.瞬态分析的初始条件.(默认设置:无)User-defined——采用用户定义的初始条件.(默认设置:无)Calculate DC operating point——计算直流工作点.(默认设置:选用) Points pre cycle ——控制波特图测试仪每周期显示的点数.减少该数能加快仿真,但精度会降低.(默认设置:100)Pre trigger samples——逻辑分析仪触发前储存的点数.(默认设置:100) Post trigger samples——逻辑分析仪触发后储存的点数.(默认设置:100) Threshold voltage——逻辑分析仪高,低电平的门限电压.(默认设置:3.5 V) 5.1 基本分析方法EWB提供6种基本分析方法,即直流工作点分析(DC Operating Point Analysis),交流频率分析(AC Frequency Analysis),瞬态分析(Transient Analysis),傅里叶分析(FourierAnalysis),失真分析(Distortion Analysis),噪声分析(Noise Analysis). 5.1.1 直流工作点分析(DC Operating Point Analysis)直流工作点分析也称静态工作点分析,电路的直流分析是在交流输入信号视为零,电路中电容视为开路,电感视为短路时,电路中数字器件视为高阻接地的情况下来计算电路的直流工作点.在电路工作时,都必须给半导体器件以正确的偏置,直流分析就是要分析半导体的偏置,分析电路在无外加交流输入信号下的静态电压和电流.了解电路的直流工作点,才能进一步分析电路在交流信号作用下电路能否正常工作.求解电路的直流工作点是电路进行交流与瞬态分析过程的基础.1)创建电路在EWB工作区构造一个单管放大电路,电路中电源电压,各电阻和电容取值如图5-2所示.如果希望修改三极管的型号或调整三极管的β值,则双击三极管,选择ComponentProperties/Models命令,修改三极管的型号.例如,将三极管型号确定为2N3904,在该栏66图5-2 直流工作点分析电路目下选择Edit/Forward Current Gain Coefficient(即β值),修改三极管的β值.2)显示节点标志(ID)选择Circuit/Schematic Options/Show/Hide栏下的Show nodes,电路中各节点标志(ID)就会显示在电路中.3)启动直流工作点分析工具启动直流工作点分析工具,即选择Analysis/DC Operating Point命令,屏幕显示出Analysis Graphs窗口,并给出DC Bias的分析结果,即所有节点电压和电源支路电流值.4)分析仿真结果直流工作点的分析结果如图5-3所示.它给出电路各个节点的电压值,并给出三极管的基极和集电极的静态电压.根据这些电压的大小,可以确定该电路的静态工作点是否合理.如果不合理,可以改变电路中的一些元件参数,例如,修改电路中某个电阻的电阻值,图5-3 直流工作点分析结果67再次进行直流工作点的分析,如此反复,直至静态工作点合理为止.利用这种方法,也可以观察电路中某个元件参数的改变对电路直流工作点的影响.5.1.2 交流频率分析(AC Frequency Analysis)交流频率分析是在交流小信号工作条件下的一种频域分析.它分析电路随交流小信号频率变化的频率响应特性,是一种线性分析方法.EWB在进行交流频率分析时,首先分析电路的直流工作点,并在直流工作点处对各个非线性元件做线性化处理,得到线性化的交流小信号等效电路;然后电路中的直流电源自动置零,使电路中的交流信号源的频率在一定范围内变化,用等效电路分析电路的交流输出信号的变化规律.在进行交流频率分析时,用户自行设置的输入信号将被忽略.也就是说,无论用户给出电路的信号源设置的是三角波还是矩形波,进行交流频率分析时,都将自动设置为正弦波信号.1)创建电路创建如图5-4所示实验电路,图中给出了电路的参数设置.图5-4 交流频率分析电路2)设置分析参数选择菜单Analysis/AC Frequency命令,屏幕显示出交流频率分析(AC Frequency Analysis)对话框,如图5-5所示.交流频率分析对话框选项内容,含意如下:Start Frequency——扫描起始频率.(默认设置:1 Hz)End Frepuency——扫描终点频率.(默认设置:10 GHz)Sweep Type——扫描形式,十进制/线性/倍频程.(默认设置:十进制)Number of Points/Points Per——显示点数.(默认设置:100)Vertical Scale ——纵向刻度,线性/对数/分贝.(默认设置:对数)68图5-5 交流频率分析对话框Nodes in circuit——电路节点.Node for Analysis——被分析的节点,为编号(ID)的节点,而不是标识(Label)的节点.首先,根据需要设置分析的起始频率,终止频率,扫描形式等内容.然后,设置分析节点(Node for analysis)——节点8,10.3)启动交流频率分析工具单击图5-5所示对话框中的Simulate按钮,则启动交流频率分析工具,屏幕显示出Analysis Graphs窗口,同时绘出AC Analysis的分析曲线如图5-6所示.图5-6 交流频率分析曲线694)分析仿真结果当采用分析对话框的默认值,图5-4所示电路的交流频率分析曲线如图5-6所示,上面曲线为幅频特性曲线,下面曲线为相频特性曲线.幅频特性和相频特性各有两条曲线:一条是电路的8号节点(电路输入端)的电压随频率变化的曲线;另一条是电路的10号节点(电路输出端)的电压随频率变化的曲线.由交流频率分析曲线可知,该电路大约在100Hz～10 MHz范围内放大电路的输出幅值不随频率变化,且相位基本恒定.在这范围之外,输出电压将会衰减,相位会改变.这样,利用仿真方法就可以知道某一放大电路正常工作的频率范围.5.1.3 瞬态分析(Transient Analysis)瞬态分析也称为暂态分析,是一种时域分析方法,是在给定输入激励情况下,分析电路中选定输出节点的瞬态响应.EWB在进行瞬态分析时,首先要计算或给出电路的初始条件,然后从初始时刻起,到某个终止时刻,计算输出各个节点在每个时间点上的输出电压.初始条件的确定方式可在分析对话框中进行选择.瞬态分析中,相邻分析采样点的时间间隔称时间步长.启动瞬态分析时,用户可以采用只定义起始时间和终止时间,而EWB在兼顾分析精度和计算所需时间的情况下自动给出合理的时间步长;用户也可以自行定义时间步长以满足一些特殊分析要求.1)创建电路创建一个单管放大器,其电路如图5-7所示.图5-7 瞬态分析电路2)设置分析参数选择Analysis/Transient命令,屏幕上显示瞬态分析(Transient Analysis)对话框,如图5-8所示.以下为对话框的设置项目及其含意.Initial conditions——初始条件,包括:Set to Zero——初始条件为零开始分析.(默认设置:不选或无)70图5-8 瞬态分析对话框User-defined——用户定义初始条件进行分析.(默认设置:不选或无) Calculate DC operating point——由直流工作点分析结果作为初始条件进行分析.(默认设置:选用)Analysis——分析,包括:Start time——进行分析的起始时间.必需大于等于0,小于终点时间.(默认设置:0秒)End time——进行分析的终点时间.必需大于起始时间.(默认设置:0.001秒) Generate time steps automatically——自动选择一个较为合理的或最大的时间步长.(默认设置:选用)Minimum number of time points——仿真输出的图上,从起始时间到终点时间的点数.(默认设置:100点)Maximum time step(TMAX)——仿真时能达到的最大时间步长.Set plotting increment——设置绘图的增量.Nodes for Analysis——被分析的节点.选择两个分析节点,如图5-8所示的5号输入节点和2号输出节点,选择合适的终止时间和对话框的其他内容.3)启动瞬态分析工具单击如图5-8所示对话框中的Simulate按钮,则启动瞬态分析工具,屏幕显示出Analysis Graphs窗口,同时绘出Transient的分析曲线如图5-9所示.71图5-9 分析曲线4)分析仿真结果瞬态分析结果的波形图,也可以通过连接在需要分析节点上的示波器(用仿真开关启动分析)进行观察,得到的结果相同.但采用瞬态分析方法(用"Simulate"按钮启动分析),可以通过设置,更仔细地观察到波形起始部分的变化情况.根据电路的积分时间常数,将起始时间设定为0 s,结束时间设定为0.001 s,其他选项采用系统的默认值,则电路瞬态分析曲线如图5-9所示.分析曲线给出输入节点5和输出节点2的电压随时间变化的波形,左侧纵轴坐标是输入电压的坐标,右侧纵轴坐标则是输出电压的坐标,横轴是时间轴. 选择Analysis Graphs窗口中工具栏的Properties命令,出现Graph Properties的对话框,在该对话框中可以调整图形中相关参数,例如各个坐标轴的单位等等.5.1.4 傅里叶分析(Fourier Analysis)傅里叶分析是分析复杂多谐波周期信号的一种数学方法.可以用来评估时间连续信号的直流,基波和各次谐波分量,把电压波形表示从时域转换到频域,得到时域信号的频谱函数.此分析是在瞬态分析结束后,对时域分析结果进行傅里叶变换.EWB进行傅里叶分析时将自动执行瞬态分析,再进行傅里叶变换,最终产生傅里叶分析结果,分析结果以直观的图形和报告形式出现.分析时必须选定输出节点,同时选择一个基频.1)创建电路用精密半波整流电路构成一个实验电路,如图5-10所示.该电路节点2的输出是一个负半波.2)设置分析参数选择Analysis/Fourier命令,屏幕显示出傅里叶分析(Fourier Analysis)对话框,如图5-11所示.72图5-10 傅里叶分析实验电路图5-11 傅里叶分析对话框对话框的设置选项及内容如下:Output node——输出变量,被分析的电路节点.(默认设置:电路中的第一个节点) Fundamental frequency——傅里叶分析的谐波基频,为交流源的频率或最小的公因数.(默认设置:1 Hz)Number of harmonics——被计算和显示的基频谐波数.(默认设置:9)Vertical scale——纵向刻度,线性/对数/分贝.(默认设置:线性)Display phase——显示相频特性曲线.(默认设置:无)Output as line graph——以连续曲线形式显示幅频特性.(默认设置:无)选择电路的输出节点2号节点电压为分析对象,再根据电路参数,设置合理的基频以及需要观察的谐波次数.本例中选择基频100 Hz,谐波次数为9.3)启动傅里叶分析工具单击如图5-11所示对话框中的Simulate按钮,则启动傅里叶分析工具,屏幕显示出73Analysis Graphs窗口,同时绘出Fourier的分析曲线,如图5-12所示.图5-12 傅里叶分析结果4)分析仿真结果图5-10所示电路的2号节点输出的波形是正弦负半波.这里给出的是该节点电压的傅里叶分析的离散幅频特性曲线,分析曲线显示出输出波形中各次谐波分量的幅值,横坐标采用的是线性坐标.傅里叶分析结果还可以给出相频特性曲线和幅频特性的连续型曲线.5.1.5 失真分析(Distortion Analysis)电路对输入信号增益的非线性会造成电路输出信号的谐波失真,电路对输入信号相移的不一致造成互调失真.如果电路有一个交流频率源,EWB的失真分析将分析电路中每一节点的二次和三次谐波的谐波失真,绘出二次和三次谐波的谐波失真曲线;如果电路有两个交流频率源(设其频率F1>F2),则失真分析将分析三个特定频率的谐波失真,这三个频率分别是:两个频率之和(F1+F2),两个频率之差(F1-F2),及较高频率的二倍与较低频率差(2F1-F2).该分析用来观察在瞬态分析中无法看到的较小失真.1)创建电路创建一个场效应分压式偏置单管放大电路,电路参数及电路结构如图5-13所示.在电路的输入端加入一个交流电压源作为输入信号,其幅度为10 V,频率为1 Hz. 2)设置分析参数选择Analysis/Distortion命令,屏幕显示出失真分析参数(Distortion Analysis)对话框,如图5-14所示.以下为失真分析参数设置内容与含意.Start frequency——扫描起始点频率.(默认设置:1 Hz)End frequency——扫描终点频率.(默认设置:10 GHz)Sweep type——扫描形式,十进制/线性/倍频程.(默认设置:十进制)Number of points/points per——在线性形式时,是频率起始至终点的点数.(默认设置:100)74图5-13 失真分析电路图5-14 失真分析参数设置对话框Vertical scale——纵坐标标度.对数/线性/分贝.(默认设置:对数)F1/F2 ratio——若信号有两个频率F1和F2,若选定该项时,在F1进行扫描时,F2被设定成该比值乘以起始频率,必需大于0,小于1.(默认设置:无)Nodes for Analysis——被分析的节点.该电路的输出节点是5号节点,选择分析节点为5号节点,其他选项用默认值.当然,也可根据需要选择其他值.3)启动失真分析工具单击如图5-14所示对话框中的Simulate按钮,则启动失真分析工具.此时,屏幕显示出Analysis Graphs窗口,同时绘出Distortion的分析曲线,如图5-15所示.75图5-15 失真分析曲线4)分析仿真结果图5-15所示为是电路图5-13的失真分析结果.由于该电路只有一个输入信号,因此,失真分析结果给出的是第二次谐波和第三次谐波失真图.5.1.6 噪声分析(Noise Analysis)在通信电路与系统中,常常需要进行噪声分析.噪声分析是定量分析电路中的电阻和半导体器件对指定输出节点噪声贡献.假设噪声源互不相关,而且这些噪声值都独立计算,输出节点总噪声等于各个噪声源对于该节点的噪声均方根之和.EWB提供的噪声分析可以检测电路输出端噪声源的大小,该分析将利用交流小信号等效电路,计算由电阻和半导体器件所产生的噪声总和.1)创建电路创建单管放大电路如图5-16所示,对这一单管放大电路进行噪声分析.图5-16 噪声分析电路762)设置分析参数选择Analysis/Noise命令,屏幕显示出Noise Analysis(噪声分析)对话框,如图5-17所示.图5-17 噪声分析对话框以下为噪声分析对话框的设置项目及内容.Input noise reference source——选择交流电压源作为输入.(默认设置:电路中的第一编号源)Output node——噪声分析的节点.(默认设置:电路第一编号节点)Reference node ——参考电压点.(默认设置:接地点)Start frequency ——扫描起始频率.(默认设置:1 Hz)End frequency ——扫描终点频率.(默认设置:10 GHz)Sweep type——扫描形式,十进制/线性/倍频程.(默认设置:十进制)Number of points——表示起始频率至终点频率的点数.(默认设置:100) Vertical scale——纵向标度,对数/线性/分贝.(默认设置:对数)Set point per summary——当选择该项时,显示被选元件噪声贡献的记录曲线.用求和的点数除以频率间隔数,会降低输出显示图的分辨率.(默认设置:无)Points per summary component——当选择该项时,选择噪声源进行求和.(默认设置:电路中的第一编号元件)本例,选择输入噪声参考源为电路中的交流电压源V1,第10节点作为噪声输出节点.为了分析电路中的电阻R1的噪声轨迹,选中Set points per summary,在该栏目下选择R1,其他设置采用对话框的默认值.3)启动噪声分析工具单击如图5-17所示对话框中的Simulate按钮,则启动噪声分析工具,屏幕显示出Analysis Graphs窗口,同时绘出Noise的分析曲线,如图5-18所示.77图5-18 噪声分析曲线4)分析仿真结果如图5-18所示,噪声分析曲线给出输入和输出噪声频谱.其横坐标是频率;左侧的纵坐标是输出噪声功率坐标;右侧的纵坐标是输入噪声功率坐标.例中,在噪声分析对话框中选择了电阻R1作为噪声源元件,噪声频谱图中除了输入和输出噪声频谱曲线外,还有第三条曲线,这是由电阻R1产生的噪声频谱曲线.5.2 扫描分析(Sweep Analysis)EWB提供了4种扫描分析,即参数扫描分析,温度扫描分析,交流灵敏度分析,直流灵敏度分析.参数扫描分析是在用户指定每个参数变化的情况下,对电路的特性进行分析;温度扫描分析是在用户指定的每个温度下对电路特性进行分析;交流灵敏度分析,直流灵敏度分析则是分析电路特性对电路参数变化的敏感程度.5.2.1 参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis)在参数扫描分析中,可以通过某元件参数在一定范围内变化来观察电路性能改变情况.即令某一元件每次取不同值,进行多次仿真.1)创建电路这里对图5-19所示的"频分复用有源滤波电路"进行参数扫描分析,该电路由3个运算放大器和一些电阻,电容组成.它的功能可以把混在一起的高,低频信号通过VOH,VOL两个输出端分别输出.进行参数分析时,可以讨论其中任何一个元件参数的变化对电路性能的影响.这里我们只讨论R9对高通输出的影响.2)分析参数设置选择Analysis /Parameter Sweep命令,屏幕显示出参数扫描设置(Parameter Sweep)对话框,如图5-20所示.78图5-19 参数扫描分析电路图5-20 参数设置对话框参数扫描分析对话框含有以下设置项目及其内容.Component——元件,即选择要扫描的元件.(默认设置:电路中的元件) Parameter——参数,即选择要扫描的元件参数.(默认设置:元件的第一参数) Start value——扫描起始值.选择扫描参数的起始值,单位依参数而定.(默认设置:所选元件的参数值)End value——扫描终止值.选择扫描参数的终止值,单位依参数而定.(默认设置: 所选元件的参数值)Sweep type——扫描类型.扫描类型可选Decade,Linear或Octav,即:十倍/线性/倍频(默认设置:十倍)Increment step size——增量步长.适合线性扫描,单位依参数而定.(默认设置:1)Output node——输出节点:选择要观察结果的节点.(默认设置:电路中的节点) 79Sweep for——扫描形式可为:直流工作点/瞬态分析/交流频率分析.(默认设置:瞬态分析)DC Operating Point——直流工作点.选中该项,进行直流工作点的参数扫描分析. Transient Analysis——瞬态分析.选中该项,进行瞬态参数扫描分析.可以按下"SetTransient Option"键,修改瞬态分析时的参数设置.AC Frequency Analysis——交流频率分析.选中该项,进行交流频率参数扫描分析,可以按下"Set AC Option"键,修改交流频率分析时的参数设置.本例确定R9为扫描元件,选择扫描参数的起始值为0.69 k ,扫描参数的终止值为69k ,扫描类型选10倍(Decade).扫描形式为:交流频率分析.输出节点VOH(23). 3)启动参数扫描分析工具单击如图5-20所示对话框中的Simulate按钮,则启动参数扫描分析工具,屏幕显示出Analysis Graphs窗口,同时绘出参数扫描分析曲线,如图5-21所示.图5-21 参数扫描分析曲线4)分析仿真结果选择电阻R9作为扫描元件,该元件的电阻值变化的起始值为0.69 k ,终止值为69 k ,选择10倍扫描.这样,EWB就会在R9分别为0.69,6.9,69 k 时进行仿真.从而得出三条频率分析曲线,如图5-21所示,上面一组为幅频特性曲线,下面一组为相频特性曲线.从曲线中可以看出R9变化对电路高通输出性能的影响,其中当R9为6.9 k 时,特性最为理想.5.2.2 温度扫描分析(Temperature Sweep Analysis)采用温度扫描分析,可以了解到不同温度下电路的特性.我们知道,电阻阻值以及晶体管的许多模型参数值都与温度有着密切关系,而温度的变化又将通过这些元件参数的变化而最终导致电路性能的变化.如果未设定温度扫描,EWB将在固定温度27℃下对电路80进行仿真分析.EWB提供的温度扫描分析工具,实际上在每次取不同温度值后,对电路进行多次仿真.1)创建电路电路如图5-22所示,该电路是单管放大器.这里讨论当温度改变时,引起的元件参数变化对电路性能的影响.图5-22 温度扫描分析电路2)设置分析参数选择Analysis/Temperature Sweep命令,屏幕显示出温度扫描分析参数设置(Temperature Sweep)对话框,如图5-23所示.图5-23 温度扫描分析参数设置对话框81温度扫描分析对话框包含以下设置项目及内容如.Analysis——分析:Start temperature——扫描起始温度.(默认设置:27℃)End temperature——扫描终值温度.(默认设置:27℃)Sweep type——扫描类型.扫描类型可选Decade,Linear或Octave即:十倍/线性/倍频(默认设置:十倍)Increment step size——增量步长.仅适用于线性扫描形式.(默认设置:1℃) Output node——输出节点,所选要观察结果的电路节点.(默认设置:电路中节点) Sweep for——扫描形式,直流工作点/瞬态分析/交流频率分析.(默认设置:直流工作点)DC Operating Point——直流工作点.选中该项,进行直流工作点的温度扫描分析. Transient Analysis——瞬态分析.选中该项,进行瞬态温度扫描分析,可以按下"SetTransient Option"键,修改瞬态分析时的参数设置.AC Frequency Analysis——交流频率分析.选中该项,进行交流温度扫描分析,可以按下"Set AC Option"键,修改交流频率分析时的参数设置.本例,确定温度扫描的变化范围为1~50℃,线性扫描形式,增量步长50℃,分析节点4的瞬态响应.。
电工学实验教学改革中EWB的应用
电工学实验教学改革中EWB的应用通过列举EWB仿真实验实例，说明EWB仿真在电工学实验教学改革中的重要作用。
实践证明，仿真技术的推广应用，极大地提高了实验效率，扩展了学生的实验内容和空间，有助于提高学生动手实践能力和培养创新型人才。
EWB仿真实验教学改革仿真实验一、引言“电工学”作为具有很强理论性、实践性和实用性的技术基础课，其实验课内容非常丰富，可达近百个实验之多。
若全部开设，相关实验设备和仪表的投入不是一般院校所能负担的，即使具备了硬件条件但电工学实验的学时却是有限的，造成不能让学生在实验室完成所有实验项目的现实。
然而，当前倡导的创新型人才培养，希望为学生提供更多的动手实践机会。
在这种形势下，将EWB仿真引入实验教学可以解决上述问题。
在我校的电工学实验教学改革中，充分利用EWB 仿真软件为学生搭建了虚拟实验平台，扩展了学生的实验内容和空间，有助于提高学生动手实践能力、分析问题和解决问题的能力，达到培养创新型人才的目的。
二、EWB在电工学实验教学改革中的应用EWB（Electronics Workbench）作为电子线路设计模拟和仿真软件，目前已在电子工程设计等领域得到了广泛地应用。
EWB具有界面直观、操作方便等优点。
作为虚拟的电子工作台，EWB提供了丰富的元器件库和仪器仪表库，能够完成各种电路的设计、测试和分析。
电工学中的基础性、综合性和设计性的硬件实验，都可以用EWB软件来实现，包含电路、模拟电子和数字电子等方面的内容。
而且EWB还可以完成硬件实验难以完成的内容，并且不用考虑安全用电的问题。
本文举其中几个典型的实例。
1.三相交流电路中照明系统故障分析三相交流电路的实验属于强电实验，要求提供220V的相电压和380V的线电压，并且其中关于照明系统故障分析中，需要元件处于开路和短路的状态研究中线的作用。
在硬件实验中如果操作不当就会发生危险。
利用EWB软件进行仿真就无需紧张强电的潜在危险了。
而且改变元件开路或短路的状态也非常简单。
EWB软件综合电路的仿真实验
实验二 EWB 软件综合电路的仿真一、 实验目的 1、进一步熟悉EWB 软件的基本操作，包括电路的创建、虚拟仪器的连接与使用以及电路参数的测量等。
2、掌握复杂电路图的绘制、虚拟仪器的测量方法。
二、 实验内容用EWB 软件进行住院病人呼叫器电路的仿真。
三、 实验步骤1、根据原理框图设计电路。
原理框图如下：图1 电路工作原理框图电路工作原理说明：住院病人可通过按动自己的床位按钮通过74ls148进行编码，按照病人的情况进行优先编码。
病重者优先。
再进入译码驱动电路跟发声传呼电路，译码驱动点路是由CD4511集成译码器组成，CD4511将74ls148传输过来信号译成相应的BCD 码。
由CD4511驱动数码管，编码器（约等于5~8V ）床头开关译码驱动电路数码管发声传呼电路直流稳压电源显示病人求助的床位号。
发声传呼电路是通过9013带动一个蜂鸣器，当病人按下自己的床位按钮，蜂鸣器就会发出报警信号提示。
2、利用EWB软件从元器件库里找到对应需要的开关、电阻、芯片等，并依次选择修改所需参数，绘制电路原理图。
其原理图如下：图2 住院病人呼叫器电路图3、连接好电路图后进行模拟仿真。
（1）按下仿真按钮后，电路的初始状态为七段数码管显示‘7’。
图3 电路接通后的初始状态（2）闭合开关[0]，则数码管显示‘0’。
图4 闭合开关[0]后的电路状态（3）依次闭合开关[1]、[2]、[3]……[7]，观察数码管是否正常显示，即电路是否能正常工作。
以下为闭合开关[1]、[2]以及[7]时的电路工作状态。
图5 闭合开关[1]后的电路状态图6 闭合开关[2]后的电路状态图7 闭合开关[7]后的电路状态通过仿真，分别闭合开关[0]到[7]，数码管显示对应开关的编码。
电路工作正常。
(4)同时闭合两个开关观察电路工作情况，观察电路是否具有优先级别的显示。
如下为同时闭合开关[2]、[3]、[4]时的电路工作情况。
图8 同时闭合开关[2]、[3]、[4]的电路工作状态电路可进行优先级别的判断，若有开关同时按下显示优先级别比较高的。
基于EWB的数字电路仿真和设计
基于EWB勺数字电路仿真和设计――编码器和译码器部分、尸■、亠前言在当今电子设计领域，EWB设计和仿真是一个十分重要的设计环节。
在众多的设计和仿真软件中，EW以其强大的仿真设计应用功能，在各高校电信类专业电子电路的仿真和设计中得到了较广泛的应用。
EWB及其相关库包的应用对提高学生的仿真设计能力，更新设计理念有较大的好处。
EWB最突出的特点是用户界面友好，各类器件和集成芯片丰富，尤其是其直观的虚拟仪表是EWB勺一大特色。
EWB包含的虚拟仪表有: 示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。
而通常一个普通实验室是无法完全提供这些设备的。
这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。
本次毕业设计主要是应用EWB软件来进行设计和仿真编码器以及译码器的工作原理、基本应用电路等，并硬件实验调试通过，通过仿真和硬件实验进行结果分析对比。
1 EWB 勺简介EWB^—种电子电路计算机仿真软件，它被称为电子设计工作平 台或虚拟电子实验室，英文全称为 Electronics Workbench 。
EW ［是 加拿大In teractiveImage Tech nologies 公司与1988年开发的，自发布以来，已经有35个国家、10种语言的人在使用。
EWBU SPICE3F5 为软件核心，增强了其在数字及模拟混合信号方面的仿真功能。
1. 1 EWB 的软件界面简介1. EWB 的主窗口菜单栏 元件库栏工具栏暂停复开关 启动f 停止开董fe® El^clr Aip.1 c £ Yorktaiuzli jr_________ _/1|血1 = 1禹也爾| QlQjb 軒I jg 釣常制专1團易匹世I 劉A iwiph flreuji to b* ]DC bi«9 p oifii宜 AC ffvrefpxt^ - lOMHi). Lhs it full cm bt a« en «1 dfihlo*i：ccrp« sod Bade pjatn. by tunnog 呦 swiuZhtr sintch^ alsa f eexi m llie Lair ■ of analysts 申比pHf wnniawr). by u~也EL !疋 me-riu c zraznandAC frrqufcnejr^irfttiJnu3 PifMttJPf fw«ef3 with R Lk —11 “ eric 勒 2K AC sweep output nod4 利2Kta状暑栏 电路描迷框打幵的仪器电路工作区吐 di* 也・J.p□3旧|劉划-團 j-LL 'I2 •元件库栏自走义库基本兀件库晶悴.管库 混和集憊电路逻辑门电路 指示器件库 其它器件库/馴毋：| MlffllT 干仪器库控制器件库2.信号源库3. 电位器圾性电容|可调电感可開电容电诱 电IgW压源电压箭电播电压曹廉sd电压源盲A|6>|询闆 4|回二极管稳压二极管发光二极管全波桥式整盍器三踹运诙［七端运啟 比L 器五端送就指示侣号源库慎拟集履电路魏字器件库数宇集成电路產7过d基本器件库逹按点 电容 变压器 开关延迟开关 | 电阻］电感/5.二极管库图61.2 EWB 的基本操作方法I.EIectro nics Workbe nch 基本操作方法介绍 其他操作方法相对简单，下面就常用的仪器举例说明：1）数字多用表数字多用表的量程可以自动调整。
EWB在电路实验课程中的应用
EWB在电路实验课程中的应用作者：陆平来源：《中国教育技术装备》2017年第12期摘要电路实验是工科院校相关专业开设的一门实践环节课程，专业认证对该课程提出较高的要求。
以一个典型的电路实验为例，利用EWB软件进行仿真，并对仿真结果加以分析。
还对EWB仿真软件在教学中的优势进行说明。
关键词电路实验；专业认证；EWB中图分类号：G642.423 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2017）12-0045-031 前言江苏南通大学电气工程学院一直注重实践环节的教学，电工电子实验中心早在2009年就被江苏省教育厅评为省级教学示范中心。
为了突出实践环节的重要性，电气工程及其自动化专业将有些课程的课内实验单独设课，电路实验就是一门单独开设的课程。
该课程一共十个实验，其中两个是软件实验，要求学生利用EWB软件进行仿真。
2015年起，为了迎接电气工程及其自动化专业认证，学院对电路实验的教学提出更高的要求。
本文结合EWB软件的特点、专业认证的要求，以及笔者多年来的教学经验，对EWB软件在电路实验中的应用进行探讨。
2 EWB软件简介EWB软件，是20世纪90年代初推出的EDA软件，用于模拟电路和数字电路的混合仿真，是一款小巧但仿真功能十分强大的软件，可以几乎100%地仿真出真实电路的结果。
在众多的电路仿真软件中，EWB是比较容易上手的，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，对于电子设计工作者来说是个极好的EDA工具。
EWB建立在SPICE基础上，具有以下突出特点：1）采用直观的图形界面创建电路；2）EWB软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果；3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法；4）作为设计工具，EWB软件可以同其他流行的电路分析、设计和制板软件交换数据；5）EWB软件是一款优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器，可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验。
毕业论文设计EWB仿真设计
毕业论文（设计）EWB仿真摘要Electronics Work bench(简称EWB)中文又称电子工程师仿真工作室。
EWB5.12的仿真功能十分强大，近似100%地仿真出真实电路的结果。
而且，它就像在实验室桌面或工作现场那样提供了示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器，万用表等广播电视设备设计、检测与维护必备的仪器、仪表工具。
采用EWB虚拟电子工作台，即通过计算机毕业设计仿真的方法，对电子线路分析进行模拟，下面以电子线路中设计的一个稳压电源实际电路为例，详细讲述其操作程序，以掌握电路仿真分析的应用方法。
EWB毕业设计最明显的特点是：仿真手段切合实际，选用元器件、仪器与实际情形非常相近。
用EWB进行仿真模拟实验，实验过程非常接近实际操作的效果。
各元器件选择围广，参数修改方便，不会像实际操作那样多次地把元件焊下而损坏器件和印刷电路板。
毕业设计不但提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件, 还提供了各种丰富的调试测量工具：各种电压表、电流表、示波器、指示器分析仪等。
是一个全开放性的仿真实验和课件制作平台,给我们提供了一个实验器具完备的综合性电子技术实验室。
本论文主要介绍用EWB软件验证戴维南定理，叠加定理，环路定理和一阶零状态输入输出的方法。
关键词： EWB，仿真，电子技术目录一、EWB软件:Electronics Work bench(简称EWB)中文又称电子工程师仿真工作室。
它由INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd（交互图像技术）推出。
功能：相对其它EDA软件而言，它是个较小巧的软件，只有16M，功能也比较单一，就是进行模拟电路和数字电路的混合仿真，但你绝对不可小瞧它，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万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器等工具，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芯片，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是最容易上手的，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，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。
EWB实验报告
EWB实验报告一、实验目的EWB（Electronics Workbench）是一款用于电子电路设计与仿真的软件。
本次实验的目的在于熟悉 EWB 软件的操作环境和基本功能，通过设计和仿真电路，深入理解电路原理，掌握电路的分析和调试方法，提高解决实际电路问题的能力。
二、实验设备与软件本次实验使用的计算机配置为：处理器_____，内存_____，操作系统_____。
实验所采用的 EWB 软件版本为_____。
三、实验原理（一）电路基础知识电路由电源、导线、开关、用电器等组成。
电路中有串联、并联和混联等连接方式，不同的连接方式会影响电路中的电流、电压和电阻等参数。
（二）欧姆定律欧姆定律是电学中的基本定律之一，它表明在一段电路中，通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，即 I ＝ U／ R 。
（三）基尔霍夫定律基尔霍夫定律包括电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。
KCL 指出在任一时刻，流入一个节点的电流之和等于流出该节点的电流之和；KVL 表明在任一闭合回路中，各段电压的代数和等于零。
四、实验内容（一）简单直流电路的仿真1、设计一个由电源、电阻和电流表组成的简单直流电路。
2、设置电源电压为 5V，电阻值为10Ω ，使用电流表测量电路中的电流。
3、观察并记录电流表的读数，与理论计算值进行比较。
（二）串联电路的仿真1、构建一个由两个电阻串联的电路，电阻值分别为20Ω 和30Ω ，电源电压为 10V 。
2、测量两个电阻两端的电压以及电路中的电流。
3、验证串联电路中电流处处相等，总电压等于各电阻两端电压之和。
（三）并联电路的仿真1、设计一个由两个电阻并联的电路，电阻值分别为15Ω和25Ω ，电源电压为 15V 。
2、测量各支路电流和干路电流，以及两个电阻两端的电压。
3、验证并联电路中各支路电压相等，总电流等于各支路电流之和。
（四）复杂电路的仿真1、构建一个包含多个电源、电阻和电容的复杂电路。
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实验五应用EWB进行电路设计与仿真
班级：学号：姓名：
实验时间：2013年月日；实验学时：2学时；实验成绩：
一、实验目的
1．熟悉EWB的使用环境和EWB使用一般步骤。
2．掌握模拟、数字电子电路的设计与仿真方法。
二、实验内容
1、虚拟仪器的使用
（1）示波器
示波器为双踪模拟式，其图标和面板如下图1所示。
图 1 虚拟示波器
其中：Expand ---- 面板扩展按钮；
Time base ---- 时基控制；
Trigger ---- 触发控制，包括：①Edge ---- 上（下）跳沿触发；
②Level ---- 触发电平；
③触发信号选择按钮：Auto（自动触发按钮）；
A、B（A、B通道触发按钮）；Ext（外触发按钮）
X（Y）position ---- X（Y）轴偏置；
Y/T、B/A、A/B ---- 显示方式选择按钮（幅度/时间、B通道/A通道、A通道/B通道）；
AC、0、DC ---- Y轴输入方式按钮（AC、0、DC）。
（2）电压表
电压表的图标：，电压表的属性设置对话框如右图2所示。
图 2 电压表的属性设置对话框
（3）电流表 电流表的图标：
，电流表的属性设置对话框如图3所示。
图 3 电流表的属性设置对话框
（4）数字信号发生器 数字信号发生器的图标：
，数字信号发生器的属性设置对话框如图4所示：
图4 虚拟数字信号发生器
面板
（5）逻辑分析仪
逻辑分析仪的图标：，逻辑分析仪输出结果图5所示：
图5 虚拟逻辑分析仪的输出结果
2、实验电路图
（1）半波整流电容滤波电路仿真实验原理如图6。
图6 半波整流电容滤波电路（2）数字全加器电路如图7
图7 数字全加器逻辑图
三、实验步骤
1、双击EWB 图标进入EWB 主窗口，创建仿真实验电路
2、绘制设计电路（如图6、7所示）：从相应库中拖拽出所需元器件和仪器仪表安放于合适的位置，
然后利用工具栏的转动按钮使元器件符合电路的安放要求；点击元件引脚端点拉出引线至另一元件引脚端点即可连线；双击元件打开元件特性对话框，给元件标识、赋值；保存。
3、设置虚拟仪器仪表：电压表、示波器（选择合适的扫描时间、垂直幅值和水平偏移量即可）、字
信号发生器（编辑输出字信号的首末地址：首地址为0000，将Initial 置为0000；末地址为0007，将Final 置为0007；设置字信号输出方式：设置为单帧输出方式，以便于输出一帧后，进行查看；只要将Burst 钮按下即可设置输出频率，可设定为 1 KHz）和设置逻辑分析仪（可采用系统默认设置，在运行后，调整水平时间刻度数值，使在波形记录区记录到适当宽度的波形信号即可）。
4、保存
5、仿真：单击运行开关、启动电路运行。
双击逻辑分析仪图标，显示其面板，适当调整时间刻度
值（如调到4），就可看到输出波形。
6、自行设计纪录表格，完成实验报告
四、思考题（任选四道回答）
1、按实验各项要求，打印仿真波形和曲线图。
2、讨论电路参数对频率特性的影响。
3、字信号发生器的触发信号有何特点，如何设置？
4、在EWB5.0软件中，提供哪些虚拟测试仪器？哪个虚拟测试仪器是EWB5.0软件中独有的？
5、EWB5.0软件中，使用节点要注意哪些方面的问题？
6、EWB5.0软件中的电压表、电流表的正负端怎么判断？。