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EWB軟件的使用第一章 EWB的使用 一、 EWB概述 Electronics Work bench(簡稱EWB)，中文又稱電子工程師仿真工作室。該軟件是加拿大交換圖像技術(shù)有限公司(INTERACTIVE IMAGE TECHNOLOGIES Ltd)在90年代初推出的EDA軟件。而在國內(nèi)應(yīng)用EWB軟件，卻是近幾年的事。目前應(yīng)用較普遍的EWB軟件是在Windows95/98環(huán)境下工作的Electronics Work bench5.12(簡稱EWB5.12)，該公司近期又推出了最新電子電路設(shè)計仿真軟件EWB6.0版本。在眾多的應(yīng)用于計算機上的電路模擬EDA軟件中，EWB5.12軟件就像一個方便的實驗室。相對其它EDA軟件而言，它是一個只有幾兆的小巧EDA軟件。而且功能也較單一、似乎不太可能成為主流的EDA軟件形象，也就是用于進行模擬電路和數(shù)字電路的混合仿真。但是，EWB5.12軟件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，它就象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。EWB5.12軟件的器件庫中則包含了許多國內(nèi)外大公司的晶體管元器件，集成電路和數(shù)字門電路芯片。器件庫沒有的元器件，還可以由外部模塊導(dǎo)入。EWB5.12軟件是眾多的電路仿真軟件最易上手的。它的工作界面非常直觀、原理圖與各種工具都在同一個窗口內(nèi)，即使是未使用過它的工程技術(shù)人員，稍加學(xué)習(xí)就可以熟練地應(yīng)用該軟件?，F(xiàn)代的廣播電視設(shè)備電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而EWB5.12軟件，可以使你在許多電路設(shè)計、檢測與維護中無須動用電烙鐵就可以知道它的結(jié)果，而且若想更換元器件或改變元器件參數(shù)，只須點點鼠標(biāo)即可。 電子工作平臺的設(shè)計試驗工作區(qū)好像一塊面包板，在上面可建立各種電路進行仿真實驗。電子工作平臺的器件庫可為用戶提供350多種常用模擬和數(shù)字器件， 設(shè)計和試驗時可任意調(diào)用。虛擬器件在仿真時可設(shè)定為理想模式和實模式，有的虛擬器件還可直觀顯示，如發(fā)光二極管可以發(fā)出紅綠藍(lán)光，邏輯探頭像邏輯筆那樣可直接顯示電路節(jié)點的高低電平，繼電器和開關(guān)的觸點可以分合動作，熔斷器可以燒斷，燈泡可以燒毀，蜂鳴器可以發(fā)出不同音調(diào)的聲音，電位器的觸點可以按比例移動改變阻值。電子工作平臺的虛擬儀器庫存放著數(shù)字電流表、數(shù)字電壓表、數(shù)字萬用表、雙通道 1000MHz 數(shù)字存儲示波器、999MHz數(shù)字函數(shù)發(fā)生器、可直接顯示電路頻率響應(yīng)的波特圖儀、16路數(shù)字信號邏輯分析儀、16位數(shù)字信號發(fā)生器等，這些虛擬儀器隨時可以拖放到工作區(qū)對電路進行測試，并直接顯示有關(guān)數(shù)據(jù)或波形。電子工作平臺還具有強大的分析功能， 可進行直流工作點分析， 暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析，高版本的EWB還可以進行傅立葉變換分析、噪聲及失真度分析、零極點和蒙特卡羅等多項分析。 使用EWB對電路進行設(shè)計和實驗仿真的基本步驟是： 1. 用虛擬器件在工作區(qū)建立電路；2.選定元件的模式、參數(shù)值和標(biāo)號； 3.連接信號源等虛擬儀器； 4. 選擇分析功能和參數(shù)；5.激活電路進行仿真；6.保存電路圖和仿真結(jié)果。 二、 初識EWB 2.1 EWB5.12的安裝和啟動 EWB5.12版的安裝文件是EWB512.EXE。新建一個目錄EWB5.12作為EWB的工作目錄，將安裝文件復(fù)制到工作目錄，雙擊運行即可完成安裝。安裝成功后，可雙擊桌面圖標(biāo)運行EWB。 圖2-1 EWB的圖標(biāo) 2.2 認(rèn)識EWB的界面 1EWB的主窗口 2元件庫欄 (1)信號源庫 (2)基本器件庫 (3)二極管庫 (4)模擬集成電路庫 (5)指示器件庫 (6)儀器庫 2.3 虛擬模擬電路實驗演示 下面讓我們用EWB來做一個簡單的虛擬模擬電路實驗。 放置器件，并調(diào)整其位置和方向啟動EWB，用鼠標(biāo)單擊電源器件庫按鈕打開電源器件庫， 將電池器件拖放到工作區(qū)，此時電池符號為紅色，處于選中狀態(tài)，可用鼠標(biāo)拖動改變其位置，用旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)按鈕使其旋轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)，單擊工作區(qū)空白處可取消選擇，單擊元件符號可重新選定該元件，對選定的元件可進行剪切、復(fù)制、刪除等操作。用同樣方法在工作區(qū)中再放置接地端（電源器件）、小燈泡（指示器件）和萬用表（虛擬儀器）各一個，如圖2.3-1所示。 圖2.3-1 在工作區(qū)中放置器件 圖2.3-2 器件屬性設(shè)置對話框 設(shè)置器件屬性雙擊電池符號，會彈出電池屬性設(shè)置對話框，如圖2.3-2所示，將Value（參數(shù)值）選項卡中Voltage（電壓）項的參數(shù)改為10V，單擊確定按鈕，工作區(qū)中元件旁的標(biāo)示隨之改變，用同樣方法將小燈泡設(shè)置為1W/10V。通過器件屬性設(shè)置對話框中的其它選項卡還可以改變器件的標(biāo)簽、顯示模式，以及給器件設(shè)置故障等。 連接電路把鼠標(biāo)指向一個器件的接線端，這時會出現(xiàn)一個小黑點，拖動鼠標(biāo)（按住左鍵，移動鼠標(biāo)），使光標(biāo)指向另一器件的接線端，這時又出現(xiàn)一個黑點，放開鼠標(biāo)鍵，這兩個器件的接線端就連接起來了。 照此將工作區(qū)中的器件連成如圖2.3-3所示的電路。值得注意的是，這時如果為了排列電路而移動其中一個器件，接線是不斷開的。要斷開連接線，可用鼠標(biāo)指向有關(guān)器件的連接點，這時出現(xiàn)一個小黑點，拖動鼠標(biāo)，連線即脫離連接點。 圖2.3-3 在工作區(qū)中連接電路 觀察實驗現(xiàn)象，保存電路及仿真結(jié)果雙擊萬用表符號，會彈出萬用表面板，見圖2.3-3。 單擊仿真開關(guān)，電路即被激活，開始仿真，可以看到小燈泡亮了，萬用表顯屏中也顯示出了電壓測量結(jié)果。改變小燈泡耐壓值為1W/9V，開始仿真，會看到燈泡的燈絲被燒斷了。 單擊工具欄中的保存按鈕會彈出保存文件對話框， 選擇路徑并輸入文件名，單擊確定可將電路保存為*.EWB文件。 示例電路的仿真可以打開已有的EWB文件重新編輯或仿真，在EWB工作目錄下的CIRCUITS子文件夾下就存放有系統(tǒng)自帶的示例文件。 單擊工具欄中的打開按鈕，在彈出的打開文件對話框中選擇示例文件 2M-OSCIL.EWB，打開進行仿真，A點波形如示波器所示。我們可以嘗試改變元件參數(shù)或儀器設(shè)置，觀察不同的效果。 圖2.3-4 示例電路的仿真 u 打開文件CIRCUITSCOMPLEXADDER.EWB，運行觀察實驗現(xiàn)象，并分析電路設(shè)計原理。 第三章 EWB上的虛擬器件 3.1 EWB系統(tǒng)器件 EWB上有12個系統(tǒng)預(yù)設(shè)的器件庫，其中包括146種器件，每種器件又可被設(shè)置為不同的型號或被賦予不同的參數(shù)，若按型號來劃分， 其數(shù)量不可盛數(shù)，因此，我們只把常用器件列出，以備參考。 3.2 器件屬性的設(shè)置 雙擊工作區(qū)中的器件，便會彈出器件屬性設(shè)置對話框。前面我們已經(jīng)初步認(rèn)識了電池的屬性設(shè)置對話框，其它器件的屬性設(shè)置對話框與此相似，只不過個別項目會根據(jù)器件類別的不同而有所不同。下面我們再以三極管為例來看一下器件屬性的設(shè)置。三極管的屬性設(shè)置對話框共有 5個選項卡，其中Label選項卡用來設(shè)置器件的顯示標(biāo)簽和ID標(biāo)號，Display選項卡用來設(shè)置器件的顯示項目，Analysis Setup 選項卡用來設(shè)置器件工作的環(huán)境溫度。圖3-1所示的是Models選項卡，用于選擇器件的型號，還可以新建器件，或?qū)x定器件進行刪除、復(fù)制、重命名和參數(shù)的編輯設(shè)定。 圖3.2-1 三極管屬性設(shè)置對話框之一 如圖3.2-2所示的是Fault選項卡，用于設(shè)置器件故障。不同的器件會有不同的故障類型，對于三極管，可以設(shè)置其任意兩極為短路、開路或有一定的泄漏電阻，若選擇 None，則為沒有故障。 圖3.2-2 三極管屬性設(shè)置對話框之二 3.3 用戶器件庫的使用 我們可以把一些常用的器件或電路模塊保存在用戶器件庫中供以后使用時調(diào)用，從而可以避免重復(fù)，提高效率。要把系統(tǒng)器件庫中的器件添加到用戶器件庫，可以在該器件的圖標(biāo)上單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇右鍵菜單中的Add to favorites即可。而要把電路模塊作為器件添加到用戶器件庫中，則要通過分支電路來實現(xiàn)。下面以一個RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為例來說明用戶器件庫的建立和使用方法。首先建立如圖3.3-3(a)所示的電路，并選中R1、C1、R2、C2 以及接點B和C（方法是按住Shift鍵的同時用鼠標(biāo)單擊各個器件，或用鼠標(biāo)拖出一個包含被選器件的矩形區(qū)域即可），然后單擊工具欄中的創(chuàng)建分支電路按鈕(Create Subcricuit)，彈出創(chuàng)建分支電路對話框，如圖3.3-3(b)，輸入分支電路名稱，單擊 Move from Circuit 按鈕（其它按鈕的作用請自己體會），彈出如圖3.3-3(c)所示的分支電路窗口，此時該分支電路已添加到了用戶器件庫，我們可以像調(diào)用其它器件一樣調(diào)用它。 圖3.3-3 用戶器件庫的建立 值得注意的是，用戶自定義器件是隨著當(dāng)前文件保存的，也就是說，在這個文件中定義的用戶器件庫只有在打開這個文件時有效，在其它文件中是找不到的，盡管如此，用戶器件庫的使用已經(jīng)可以給我們帶來很大的方便了。 第四章 EWB上的虛擬儀器 虛擬儀器是一種具有虛擬面板的計算機儀器，主要由計算機和控制軟件組成。操作人員通過圖形用戶界面用鼠標(biāo)或鍵盤來控制儀器運行，以完成對電路的電壓、電流、電阻及波形等物理量的測量，用起來幾乎和真的儀器一樣。在EWB平臺上，共有7種虛擬儀器，下面分別作以介紹。 4.1 數(shù)字萬用表(Multimeter) 萬用表的虛擬面板參見圖2.3-3， 這是一種4位數(shù)字萬用表，面板上有一個數(shù)字顯示窗口和7個按鈕， 分別為電流(A)、 電壓(V)、電阻()、電平(dB)、交流()、直流()和設(shè)置(Settings) 轉(zhuǎn)換按鈕， 單擊這些按鈕便可進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。 用萬用表可測量交直流電壓、電流、電阻和電路中兩點間的分貝損失，并具有自動量程轉(zhuǎn)換功能。利用設(shè)置按鈕可調(diào)整電流表內(nèi)阻、電壓表內(nèi)阻、歐姆表電流和電平表0 dB標(biāo)準(zhǔn)電壓。虛擬萬用表的使用方法與真實的數(shù)字萬用表基本相同，其各個量程的測量范圍如下： 電流表(A)量程： 0.01A - 999kA 電壓表(V)量程： 0.01V - 999kV 歐姆表()量程： 0.001 - 999M 交流頻率范圍： 0.001Hz - 9999MHz 4.2 信號發(fā)生器(Function Generator) 信號發(fā)生器是一種能提供正弦波、三角波或方波信號的電壓源，它以方便而又不失真的方式向電路提供信號。信號發(fā)生器的電路符號和虛擬面板如圖4.2-1所示。 其面板上可調(diào)整的參數(shù)有 頻率 Frequency 圖4.2-1 信號發(fā)生器的電路符號和虛擬面板 占空比 Duty cycle 振幅 Amplitude DC偏移 Offset 虛擬信號發(fā)生器有三個輸出端：為負(fù)波形端，Common為公共（接地）端、 +為正波形端。虛擬信號發(fā)生器的使用方法與實際的信號發(fā)生器基本相同。 4.3 示波器(Oscilloscope) 示波器的電路符號和虛擬面板如圖4.3-1所示，這是一種可用黑、紅、綠、藍(lán)、青、紫6種顏色顯示波形的1000MHz雙通道數(shù)字存儲示波器。 它工作起來像真的儀器一樣，可用正邊緣或負(fù)邊緣進行內(nèi)觸發(fā)或外觸發(fā)，時基可在秒至納秒的范圍內(nèi)調(diào)整。為了提高測量精度，可卷動時間軸，用數(shù)顯游標(biāo)對電壓進行精確測量。只要單擊仿真電源開關(guān)，示波器便可馬上顯示波形，將探頭移到新的測試點時可以不關(guān)電源。 圖4.3-1 示波器的電路符號和虛擬面板 X軸可左右移動，Y軸可上下移動。當(dāng)X軸為時間軸時，時基可在0.01ns/div-1s/div的范圍調(diào)整。X軸還可以作為A通道或B通道來使用，例如，Y軸和X軸均輸入正弦電壓時，便可觀察到李沙育圖。A/B通道可分別設(shè)置，Y軸范圍為0.01mV/div-5kV/div，還可選擇AC或DC兩種耦合方式。虛擬示波器不一定要接地，只要電路中有接地元件便可。 單擊示波器面板上的 Expand按鈕，可放大屏幕顯示的波形，還可以將波形數(shù)據(jù)保存，用以在圖表窗口中打開、顯示或打印。要改變波形的顯示顏色，可雙擊電路中示波器的連線，設(shè)置連線屬性。 4.4 波特圖儀(Bode Plotter) 波特圖儀能顯示電路的頻率響應(yīng)曲線，這對分析濾波器等電路是很有用的?？捎貌ㄌ貓D儀來測量一個信號的電壓增益(單位：dB)或相移(單位：度)。使用時儀器面板上的輸入端IN接頻率源，輸出端OUT接被測電路的輸出端。波特圖儀的用法我們可以參考示例文件VIDEO.EWB 4.5 數(shù)字信號發(fā)生器(Word Generator) 數(shù)字信號發(fā)生器可將數(shù)字或二進制數(shù)字信號送入電路，用來驅(qū)動或測試電路。儀器面板的左邊為數(shù)據(jù)存儲區(qū)， 每行可存儲4位16進制數(shù)，對應(yīng)16個二進制數(shù)，激活儀器后，便可將每行數(shù)據(jù)依次送入電路。 儀器發(fā)出信號時，可在底部的引腳上顯示每一位二進制數(shù)。為了改變存儲區(qū)的數(shù)字， 可用以下三種方法之一：1 、 單擊其中一個字的某位數(shù)碼， 直接鍵入16進制數(shù) （注意一個16進制數(shù)對應(yīng)4位二進制數(shù)）； 2 、先選擇需要修改的行， 然后單擊ASC文本框，直接鍵入ASC字符（注意一個字符的ASC碼對應(yīng)8位二進制數(shù)）； 3、選擇需要修改的行，然后單擊Binary文本框，直接修改每位二進制數(shù)。數(shù)字信號發(fā)生器的電路符號和虛擬面板如圖4.5-1所示。 圖4.5-1 數(shù)字信號發(fā)生器的電路符號 和虛擬面板 儀器面板上的項目還有： Edit 編輯指針?biāo)谛刑?Current 當(dāng)前行號 Initial 起始行號 Final 結(jié)束行號 Cycle 循環(huán)輸出由起始行號和結(jié)束行號確定的數(shù)據(jù) Burst 全部輸出按鈕，單擊一次可依次輸出由起始行號和結(jié)束行號確定的數(shù)據(jù)，完成后暫停 Step 單步輸出按鈕，單擊一次可依次輸出一行數(shù)據(jù) Breakpoint 斷點設(shè)置按鈕，將當(dāng)前行設(shè)為中斷點，輸出至該行時暫停 Pattern 模板按鈕，單擊調(diào)出預(yù)設(shè)模式選項對話框，對話框中各選項含義如下： Clear buffer 清零按鈕，單擊可清除數(shù)據(jù)存儲區(qū)的全部數(shù)字字 Open 打開*.DP文件，將數(shù)據(jù)裝入數(shù)據(jù)存儲區(qū) Save 將數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)以*.DP的數(shù)據(jù)文件形式存盤，以便調(diào)用 Up counter 產(chǎn)生遞增計數(shù)數(shù)據(jù)序列 Down counter 產(chǎn)生遞減計數(shù)數(shù)據(jù)序列 Shift right 產(chǎn)生右移位數(shù)據(jù)序列 Shift left 產(chǎn)生左移位數(shù)據(jù)序列 Trigger 觸發(fā)方式設(shè)置 Frequency 時鐘頻率設(shè)置按鈕，由數(shù)值升、數(shù)值降、單位升和單位降4個按鈕組成， 單擊相應(yīng)的按鈕可將數(shù)字信號發(fā)生器的時鐘頻率設(shè)置為 lHz至999MHz 另外，數(shù)字信號發(fā)生器還有一個外觸發(fā)信號輸入端和一個同步時鐘脈沖輸出端，其中同步時鐘脈沖輸出端Data ready可在輸出數(shù)據(jù)的同時輸出方波同步脈沖，這對研究數(shù)字信號的波形是很有用的。 4.6 邏輯分析儀(Logic Analyzer) 邏輯分析儀的電路符號和虛擬面板如圖4.6-1所示，它能顯示16路數(shù)字信號的邏輯電平，用于快速記錄數(shù)字信號波形和對信號進行時間分析。儀器面板左邊的8個小圓圈可顯示每行信號的8位二進制數(shù)，像示波器那樣，我們可調(diào)整其時基和觸發(fā)方式，也可用數(shù)顯游標(biāo)對波形進行精確測量。邏輯分析儀的面板上還有停止和復(fù)位按鈕Stop和Reset，時鐘設(shè)置按鈕和觸發(fā)方式設(shè)置按鈕。另外，改變Clocks per division欄中的數(shù)據(jù)可在X方向上放大或縮小波形。 圖4.6-1 邏輯分析儀的電路符號和虛擬面板 4.7 邏輯轉(zhuǎn)換器(Logic Converter) 邏輯轉(zhuǎn)換器的虛擬面板如圖4.7-1所示。目前世界上還沒有與邏輯轉(zhuǎn)換器類似的物理儀器。在電路中加上邏輯轉(zhuǎn)換器可導(dǎo)出真值表或邏輯表達(dá)式；或者輸入邏輯表達(dá)式，電子工作平臺就會為你建立相應(yīng)的邏輯電路。在儀器面板的上方，有8個輸入端A B C D E F G H和一個輸出端OUT，單擊輸入端可在下邊的窗口中顯示出各個輸入信號的邏輯組合 (1或0)。在面板的右邊排列著6個轉(zhuǎn)換按鈕（Conversions），分別是：從邏輯電路導(dǎo)出真值表、將真值表轉(zhuǎn)換為邏輯表達(dá)式、化簡邏輯表達(dá)式、從邏輯表達(dá)式導(dǎo)出邏輯電路和將邏輯電路轉(zhuǎn)換為只用與非門的電路。 使用時，將邏輯電路的輸入端連接到邏輯轉(zhuǎn)換器的輸入端， 輸出端連接到輸出端，只要符合轉(zhuǎn)換條件，單擊按鈕即可完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。 圖4.7-1 邏輯轉(zhuǎn)換器的使用 另外，在電子工作平臺的指示器件庫中，還有虛擬電流表和電壓表。虛擬電流表是一種自動轉(zhuǎn)