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模擬電路仿真實(shí)驗(yàn)信息時(shí)代的來(lái)臨,知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的來(lái)臨,以計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為主導(dǎo),使信息的存貯、傳播利用的科學(xué)技術(shù)產(chǎn)生了革命性的變革,這就帶來(lái)了兩點(diǎn)要求:一是培養(yǎng)的人才必須適應(yīng)信息時(shí)代的發(fā)展,必須教會(huì)學(xué)生掌握信息技術(shù),例如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、虛擬現(xiàn)實(shí)等先進(jìn)技術(shù)手段;二是教學(xué)過(guò)程涉及信息的存貯、傳播和利用,所以信息技術(shù)的發(fā)展就為教學(xué)提供了更加先進(jìn)的手段,例如計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)、電子教材等,利用這些手段可以使得教學(xué)工作的效率和效益進(jìn)一步提高。無(wú)論是第一個(gè)要求還是第二個(gè)要求,都需要根據(jù)信息技術(shù)的發(fā)展更新教學(xué)設(shè)備,改革教學(xué)方式方法,改善教學(xué)手段和教學(xué)設(shè)備嚴(yán)重落后的狀況。第一節(jié)電子工作平臺(tái)概述從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等工作的人員,經(jīng)常要求對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)物模擬和調(diào)試。其目的,一方面是為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的電路是否能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的技術(shù)指標(biāo),另一方面,通過(guò)改變電路中元器件的參數(shù),使整個(gè)電路性能達(dá)到最佳值。以往的電路設(shè)計(jì)模擬,常常是制作一塊模擬試驗(yàn)板,在這塊板上用實(shí)際元器件進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)試。取得數(shù)據(jù)后,再來(lái)修正原設(shè)計(jì)的電路參數(shù),直至達(dá)到設(shè)計(jì)提出的要求。但由于受工作場(chǎng)地、儀器設(shè)備和元器件品種。數(shù)量的限制,有些試驗(yàn)往往無(wú)法及時(shí)完成。這樣既影響工作的順利進(jìn)行,又束縛了設(shè)計(jì)人員的手腳。為了克服上述困難,加拿大InteractiveImageTechnologies公司于20世紀(jì)80年代末、90年代初推出了專門(mén)用于電子線路仿真的“虛擬電子工作臺(tái)”(ElectronicsWorkbench)軟件,它可以將上述不同類型的電路組合成混合電路進(jìn)行仿真。與其他的電路仿真軟件相比較,ElectronicsWorkbench具有界面直觀操作方便等優(yōu)點(diǎn),它改變了有些電路仿真軟件輸人電路采用文本方式的不便之處,創(chuàng)建電路、選用元器件和測(cè)試儀器等均可以直接從屏幕圖形中選取,而且測(cè)試儀器的圖形與實(shí)物外形基本相似。實(shí)驗(yàn)證明,具有一般電子技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的人員,只要幾個(gè)小時(shí)就可學(xué)會(huì)ElectronicsWorkbench的基本操作,從而大大提高了電子設(shè)計(jì)工作的效率。ElectronicsWorkbench還是一種非常優(yōu)秀的電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)工具,因?yàn)檎莆针娮蛹夹g(shù),不僅需要理論知識(shí),而且更重要的是通過(guò)實(shí)際操作來(lái)加深對(duì)內(nèi)容的理解。作為電子類相關(guān)課程的輔助教學(xué)和實(shí)訓(xùn)手段,它不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器、元器件缺乏帶來(lái)的不足,而且排除了原材料消耗和儀器損壞等因素,可以幫助學(xué)生更快、更好地掌握課堂講述的內(nèi)容,加深對(duì)概念、原理的理解,彌補(bǔ)課堂理論教學(xué)的不足,而且通過(guò)電路仿真,可以熟悉常用電子儀器的測(cè)量方法,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力、排除故障能力和開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新能力。ElectronicsWorkbench最明顯的特點(diǎn)是仿真的手段切合實(shí)際。選用元器件和儀器與實(shí)際情形非常相近。繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取,而且儀器的操作開(kāi)關(guān)、按鍵同實(shí)際儀器的極為相似,因此特別容易學(xué)習(xí)和使用。而且通過(guò)電路仿真,既掌握了電路的性能,又熟悉了儀器的使用方法。ElectronicsWorkbench的元器件庫(kù)不僅提供了數(shù)千種電路元器件選用,而且還提供了各種元器件的理想值,因此仿真的結(jié)果就是該電路的理論值。這對(duì)于驗(yàn)證電路的原理和電子類課程的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)極為方便。同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫(kù),而且建庫(kù)所需的元器件參數(shù)可從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊(cè)中查到,因此大大方便了使用人員。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(ElectronicDesignAutomation,簡(jiǎn)稱EDA)即是以CAA,CAD為基礎(chǔ)的電子電路設(shè)計(jì)技術(shù)。隨著集成電路和計(jì)受機(jī)的迅速發(fā)展,EDA技術(shù)已滲透到電了系統(tǒng)和專用集成電路設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)。一個(gè)能完成復(fù)雜的超大規(guī)模集成電路(VLSI)設(shè)計(jì)的EDA系統(tǒng),需要更加豐富的CAA和CAD軟件。從高層次的數(shù)字電路的自動(dòng)綜合,數(shù)字系統(tǒng)的仿真,模擬電路仿真,直到不同層次版圖級(jí)設(shè)計(jì)和校驗(yàn),各種設(shè)計(jì)軟件完成自頂向下的VLSI設(shè)計(jì)的全過(guò)程。計(jì)算機(jī)的發(fā)展促進(jìn)了大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展,大規(guī)模集成電路的發(fā)展反過(guò)來(lái)又促進(jìn)計(jì)算機(jī)的發(fā)展,相應(yīng)的EDA開(kāi)發(fā)工具更是應(yīng)運(yùn)而生。利用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件(FPGA,CPLD等)開(kāi)發(fā)工具在實(shí)驗(yàn)室里就可以設(shè)計(jì)出專用集成電路,以硬件描述語(yǔ)言(VHDL)為輸出方式的高層次數(shù)字系統(tǒng)綜合工具已廣泛用于VLSI的設(shè)計(jì)中,使電了設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度越來(lái)越高。對(duì)于從事電路設(shè)計(jì)及相關(guān)領(lǐng)域的工作人員來(lái)說(shuō),掌握并應(yīng)用EDA工具,是非常必要的。EWB窗口功能簡(jiǎn)介一、ElectronicsWorkbench軟件界面啟動(dòng)EWB,可以看到其主窗口,如圖12-1所示。從圖中可以看出,EWB模仿了一個(gè)實(shí)際的電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)。主窗口中最大的區(qū)域是電路工作區(qū),在這里可以進(jìn)行電路的連接和測(cè)試。在電路工作區(qū)的下方是闡述區(qū),可用來(lái)對(duì)電路進(jìn)行注釋和說(shuō)明。工作區(qū)的上面是菜單欄、工具欄和元器件庫(kù)欄。從菜單欄可以選擇電路連接、實(shí)驗(yàn)所需的各種命令。工具欄包含了常用的操作命令按鈕。元器件庫(kù)欄包含了電路實(shí)驗(yàn)所需的各種元器件與測(cè)試儀器。通過(guò)鼠標(biāo)器操作即可方便地使用各種命令和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。按下“啟動(dòng)/停止”開(kāi)關(guān)或“暫停/恢復(fù)”按鈕可以方便地控制實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程。圖12-1ElectronicsWorkbench軟件界面二、元件庫(kù)欄EWB零部件箱(PartsBin)提供了非常豐富的元器件庫(kù)及各種常用測(cè)試儀器,給電路仿真實(shí)驗(yàn)帶來(lái)了極大的方便。如圖12-2所示。在工作區(qū)上面,按元器件的類別,共有10個(gè)部件箱,如下圖所示。從左至右有子電路箱、電源箱、無(wú)源元件箱、二極管及整流電路、晶體管箱、模擬IC、4個(gè)數(shù)字邏輯部件箱,還有顯示元件箱、函數(shù)元件箱及機(jī)電元件箱這10個(gè)零部件箱。每個(gè)零部件箱里都有常用的同類型元器件,使用某個(gè)元器件時(shí),只要打開(kāi)相應(yīng)的零部件箱,就有各種型號(hào)的元器件IC等供選擇。一般打開(kāi)的部件箱位于工作區(qū)的左側(cè),可以滾動(dòng)、縮放。需要某個(gè)元件時(shí),用鼠標(biāo)單擊選擇,并拖至工作區(qū);若刪除這個(gè)元件,可單擊它變成高亮,然后在Edit菜單中選擇Delete或按Del鍵。圖12-2EWB的元件庫(kù)欄三、信號(hào)源庫(kù)圖12-3信號(hào)源庫(kù)分布欄四、基本元件庫(kù)圖12-4基本元件庫(kù)分布欄五、二極管庫(kù)圖12-5二極管庫(kù)分布欄六、模擬集成電路庫(kù)圖12-6模擬集成電路庫(kù)分布欄七、指示器件庫(kù)在各類指示器中,包括了各類輸出監(jiān)測(cè)顯示器、電壓表、電流表、邏輯探針、七段數(shù)碼管、蜂鳴器及條碼顯示器,以供選擇。圖12-7指示器件庫(kù)分布欄八、模擬IC、數(shù)?;旌?、IC數(shù)字ICEWB提供模擬IC主要是各種運(yùn)算放大器、比較器及鎖相環(huán)電路等。而EWB提供的數(shù)字IC主要是74系列和4系列的數(shù)字集成電路。數(shù)?;旌螴C部件包括A/D、D/A變換器、單穩(wěn)壓觸發(fā)器及555定時(shí)電路等。圖12-8模擬IC、數(shù)模混合、IC數(shù)字IC分布欄九、基本數(shù)字門(mén)和數(shù)字邏輯電路EWB提供了各類數(shù)字門(mén)、各種觸發(fā)器、多路開(kāi)關(guān)、移位寄存器、計(jì)數(shù)器及算術(shù)處理單元等。圖12-9基本數(shù)字門(mén)和數(shù)字邏輯電路十、單元電路EWB提供了各類內(nèi)建電壓、電流信號(hào)處理單元電路,如積分器、微分器、乘法器、除法器及其它功能單元電路等。圖12-10單元電路分布欄十一、其它元件EWB除了提供以上所各類元件外,按實(shí)際電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)和測(cè)試的需要,還提供了其它的一些輔助性元件,如保險(xiǎn)絲、傳輸線、直流馬達(dá)等,放在其它元件庫(kù)中。圖12-11其它元件分布欄十二、測(cè)試儀表在零部件箱的右側(cè)是測(cè)試儀表(Instrument)區(qū),如圖12-12所示。在它里面存放有7種測(cè)試儀表可供使用,它們是萬(wàn)用表(Multimater)、函數(shù)發(fā)生器(FunctionGenerator)、示波器(Oscilloscope)、頻率特性測(cè)試儀(BodePlotter)、字發(fā)生器(WordGenerator)、邏輯分析儀(LogicAnalyzer)和邏輯轉(zhuǎn)換器(logleConverter)。另外,顯示器零部件箱中還有兩種測(cè)試儀表,電壓表(Voltmeter)和電表(Ammeter)。當(dāng)需要使用某種儀表時(shí),圖12-12測(cè)試儀表分布欄只要從測(cè)試儀表區(qū)中把需要的測(cè)試儀表拖放到工作區(qū)并連接到電路上,再根據(jù)測(cè)試情況調(diào)整儀器狀態(tài),打開(kāi)電源開(kāi)關(guān),電路開(kāi)始仿真,測(cè)試儀表即可顯示測(cè)量結(jié)果。(一)數(shù)字多用表的使用電壓表和電流表從指示器件庫(kù)中,選定電壓表或電流表,用鼠標(biāo)拖拽到電路工作區(qū)中,通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作可以改變其引出線的方向。雙擊電壓表或電流表可以在彈出對(duì)話框中設(shè)置工作參數(shù)。電壓表和電流表可以多次選用。數(shù)字多用表的量程可以自動(dòng)調(diào)整。下圖是其圖標(biāo)和面板。其電壓、電流檔的內(nèi)阻,電阻檔的電流和分貝檔的標(biāo)準(zhǔn)電壓值都可以任意設(shè)置。從打開(kāi)的面板上選Setting按鈕可以設(shè)置其參數(shù)。圖12-13數(shù)字萬(wàn)用表示意圖這是一種自動(dòng)調(diào)整量程的數(shù)字多用表。其電壓檔、電流檔的內(nèi)阻、電阻檔的電流值和分貝檔標(biāo)準(zhǔn)電壓值都可任意進(jìn)行設(shè)備。1、萬(wàn)用表的調(diào)節(jié)萬(wàn)用表的選擇項(xiàng):測(cè)試類型(MeterType):A(電流)、V(電流)、(電阻)、dB(分貝)。信號(hào)方式(Signal):AC(交流)、DC(直流)設(shè)置(Setting):用于設(shè)置內(nèi)阻等。2、使用萬(wàn)用測(cè)量電流(A)選擇A,將萬(wàn)用表作安培表使用,并將安培表串聯(lián)到測(cè)量電路中。仿真后,萬(wàn)用表顯示為被測(cè)電流值。若要測(cè)量另一支路電流,需重新連接萬(wàn)用表并再次仿真。安培表的內(nèi)阻預(yù)設(shè)為lm,如果需要,可以單擊Settings按鈕重新設(shè)置。3.用萬(wàn)用表測(cè)量電壓(V)選擇V,將萬(wàn)用表作為電壓表使用。將電壓表并接在電路中需要測(cè)量的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)上,電路仿真,萬(wàn)用表顯示電路中兩節(jié)點(diǎn)之間的電壓。電壓表的內(nèi)阻設(shè)為很高的值(1M),如果需要改變,可以單擊Settings按鈕重新設(shè)置。電路仿真被激活后,可以將電壓表接到其他節(jié)點(diǎn)去測(cè)量電壓。4.用萬(wàn)用表測(cè)量電阻()選擇,將萬(wàn)用表作為歐姆表使用。此時(shí)要將萬(wàn)用表設(shè)置成DC,而且須保證被測(cè)元件或網(wǎng)絡(luò)和信號(hào)源斷開(kāi),并且不和其他元件或網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)。將萬(wàn)用表連接到被測(cè)元件或網(wǎng)絡(luò)兩端,萬(wàn)用表顯示電阻值。5.用萬(wàn)用表測(cè)量分貝損失(dB)選擇dB,用于測(cè)量電路中兩點(diǎn)之間的分貝損失。dB=20lg[(V1-V2)/分貝標(biāo)準(zhǔn)]其中V1為接到“十”端的電位。V2為接到“一”端的電位,分貝基準(zhǔn)(零分貝)預(yù)設(shè)為1V,如果需要,可以單擊Settings按鈕重新設(shè)置。6.萬(wàn)用表的交流模式(AC)選擇正弦波符號(hào)“~”,萬(wàn)用表處于交流模式。測(cè)量值為交流信號(hào)電壓或電流的有效值,此時(shí)信號(hào)中的直流成分被去掉。7.萬(wàn)用表的直流模式(DC)選擇直流符號(hào)“一’,萬(wàn)用表處于直流模式。測(cè)量電路中直流信號(hào)電壓或電流,交流成分被去掉。8.萬(wàn)用表的設(shè)置(Settings)萬(wàn)用表的Settings按鈕,用于萬(wàn)用表內(nèi)部參數(shù)設(shè)置,如電壓表和電流表的內(nèi)阻、歐姆表的內(nèi)部電流以及分貝基準(zhǔn)。這些值的預(yù)設(shè)與實(shí)際萬(wàn)用表相近。這些參數(shù)接近理想值,故對(duì)電路的影響可以忽略。注意:在低阻電路中應(yīng)避免使用非常高內(nèi)阻的電壓表,在高阻電路中應(yīng)避免使用非常低內(nèi)阻的電流表,否則在仿真過(guò)程中將引入較大的截?cái)嗾`差。(二)函數(shù)發(fā)生器函數(shù)發(fā)生器(FunctionGenerator)是一個(gè)多波形電壓源,它能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波三種電壓信號(hào)。其圖標(biāo)和面板如圖12-14所示。可調(diào)節(jié)方波和三角波的占空比。使用時(shí)可以調(diào)節(jié)信號(hào)Frequency(頻率)、Dutycycle(占空比)、Amplitude(幅度)、Offset(直流偏置)等。圖12-14函數(shù)發(fā)生器示意圖ElectronicsWorkbench提供很寬的頻率調(diào)節(jié)范圍,可覆蓋音頻至雷達(dá)信號(hào)頻率范圍。函數(shù)發(fā)生器有三個(gè)外接端子:“十”、“一”和common。1·調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器(1)波形選擇將函數(shù)發(fā)生器放大顯示,單擊上面二種波形(正弦、三角、方波)的一種即可。對(duì)三角波和方波可以調(diào)節(jié)占空比改變波形得到鋸齒波和脈沖。(2)頻率調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器的頻率調(diào)節(jié)范圍為1Hz~999MHz。調(diào)節(jié)函數(shù)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率,首先放大顯示函數(shù)發(fā)生器,然后單擊頻率調(diào)節(jié)按鈕改變輸出頻率;也可以單擊頻率數(shù)值框直接輸入所需要頻率的數(shù)值。(3)占空比調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)占空比只影響三角波和方波。占空比的調(diào)節(jié)范圍為l%~99%。調(diào)節(jié)時(shí)單擊占空比,調(diào)節(jié)按鈕改變占空比。(4)直流偏置調(diào)節(jié)信號(hào)直流偏置表示在輸出信號(hào)上疊加的直流分量。調(diào)節(jié)范圍為一999~999kV。(5)信號(hào)幅度調(diào)節(jié)信號(hào)幅度表示輸出信號(hào)從直流電平(偏置)到其峰值的電壓。如果在common和“+”或“一”之間輸出,則信號(hào)的峰一峰值為信號(hào)幅度的2倍;如果在“十”和“一”之間輸出,則信號(hào)的峰一峰值為信號(hào)幅度的4倍。2.函數(shù)發(fā)生器的連接端(l)“+”端(正端)從“+”端又上公共端,common輸出信號(hào)是以選定的幅度、占空比、偏置方向向輸出信號(hào)。(2)common端(公共端)common端提供參考電平,一般應(yīng)為“地”電平。(3)“一”端(負(fù)端)從“一”端對(duì)公共端,common輸出信號(hào)是以選定的幅度、占空比、偏置方向反向輸出信號(hào)。(三)示波器示波器共有4個(gè)對(duì)外連接端子,A(Channel)通道輸入、B(Channel)通道輸入、信號(hào)地和外觸發(fā)輸入端,即為雙蹤示波器。下圖為示波器(OsclloscoPe)的外形圖和圖標(biāo)。1、連接示波器圖12-15示波器示意圖其中:Expand----面板擴(kuò)展按鈕;Timebase----時(shí)基控制;Trigger----觸發(fā)控制;包括:①Edge----上(下)跳沿觸發(fā)②Level----觸發(fā)電平③觸發(fā)信號(hào)選擇按鈕:Auto(自動(dòng)觸發(fā)按鈕);A、B(A、B通道觸發(fā)按鈕);Ext(外觸發(fā)按鈕)X(Y)position----X(Y)軸偏置;Y/T、B/A、A/B----顯示方式選擇按鈕(幅度/時(shí)間、B通道/A通道、A通道/B通道);AC、0、DC----Y軸輸入方式按鈕(AC、0、DC)。2、調(diào)節(jié)示波器示波器的調(diào)節(jié)可以在仿真過(guò)程中進(jìn)行,也可以在仿真過(guò)程中將示波器重新連接到其它節(jié)點(diǎn)測(cè)量,示波器的顯示功能自動(dòng)刷新。要想對(duì)信號(hào)波形仔細(xì)觀察,可以在分析菜單的分析選項(xiàng)(AnalysisOptions)對(duì)話框中單擊儀表(Instruments)功能,在示波器(Oscilloscope)選項(xiàng)中選擇Pauseaftereachscreen將波形停住。(1)示波器時(shí)基掃描時(shí)基(Timebase)用于設(shè)置示波屏上的橫軸(X軸),調(diào)節(jié)范圍為0ns/Div~0.5s/Div。為了得到清晰的波形顯示,在仿真之前應(yīng)根據(jù)信號(hào)工作頻率,將示波器的時(shí)基調(diào)到合適的數(shù)值。(2)示波器X軸位移示波器X軸位移(Xposition)決定信號(hào)在X軸的起點(diǎn)位置。Xposition=0,信號(hào)起點(diǎn)為示波器屏幕的最左邊;Xposition>0,信號(hào)起點(diǎn)往右移;Xposition0,信號(hào)起點(diǎn)往左移。(3)示波器的接地點(diǎn)示波器的參考點(diǎn)設(shè)定為接地點(diǎn)(Ground),使用時(shí),接地點(diǎn)可以不接,但是電路中必須有接地點(diǎn),否則示波器不能正確顯示。若以其他點(diǎn)(電平)作為參考點(diǎn),則須將此參考點(diǎn)接示波器的接地點(diǎn)。(4)示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)(Trigger)決定何時(shí)顯示波形,如果看不到波形,可將觸發(fā)設(shè)為自動(dòng)(Auto)。示波器觸發(fā)的邊沿(Edge)按鈕決定是從上升沿開(kāi)始還是從下降沿開(kāi)始。觸發(fā)電平(Level)表示觸發(fā)器必須超過(guò)該值示波器才開(kāi)始顯示。觸發(fā)方式Auto,A,B和Exit表示使用何種觸發(fā)信號(hào)。選用Auto表示自動(dòng)觸發(fā);單擊A或B可使用一個(gè)通道的信號(hào)作觸發(fā)信號(hào);單擊Exit表示使用外觸發(fā)。(5)示波器的Y“軸衰減示波器Y軸衰減(V/Div;伏特/每格)決定示波的Y軸尺度。調(diào)節(jié)范圍為0.01mV/Div~5.0kV/Div。每個(gè)通道可單獨(dú)調(diào)節(jié)。為了顯示清楚,Y軸衰減應(yīng)與顯示信號(hào)電壓幅度相適應(yīng)。(6)示波器Y軸位移示波器Y軸位移(Yposition)控制示波器垂直方向的原點(diǎn)。Y軸位移的調(diào)圍在-3.00~3.00。Yposition=0,表示垂直原點(diǎn)在示波屏垂直方向的中點(diǎn);Yposition>0,原點(diǎn)向上移;Yposition<0原點(diǎn)向下移。A,B兩個(gè)通道的垂直原點(diǎn)可以分開(kāi)設(shè)置。(7)示波器的輸入耦合方式AC,0,DC·AC僅顯示信號(hào)的交流成分。·0顯示示波器Y軸原點(diǎn)位置,即無(wú)信號(hào)輸入示波器?!C顯示信號(hào)的交流與直流疊加信號(hào)。(8)示波器的顯示方式Y(jié)/T,A/B,B/A·Y/T表示顯示時(shí)間信號(hào),橫軸為時(shí)間軸,縱軸為信號(hào)幅度?!/A或A/B顯示兩通道信號(hào)之間的關(guān)系,這時(shí)橫軸為一通道(B或A)信號(hào)電壓,縱軸為另一通道(A或B)信號(hào)電壓,此時(shí)時(shí)基不起作用,X軸由相應(yīng)通道的衰減控制。(9)示波器擴(kuò)展顯示Expand單擊示波器面板上部的Expand按鈕,可將示波器屏幕擴(kuò)展開(kāi)來(lái)顯示。此時(shí)示波屏上的兩條十字線可用來(lái)定位,以準(zhǔn)確讀出該位置的波形數(shù)值。屏幕的下方分別顯示有兩條十字線位置的時(shí)間、變量及兩線之間的差。(四)波特圖儀的使用波特圖儀類似于實(shí)驗(yàn)室的掃頻儀,可以用來(lái)測(cè)量和顯示電路的幅度頻率特性和相位頻率特性。波特圖儀的圖標(biāo)和面板如圖12-16所示。1、波特圖儀的連接波特圖儀有IN和OUT兩對(duì)端口,分別接電路的輸入端和輸出端。每對(duì)端口從左到右分別為+V端和-V端,其中IN端口的+V端和-V端分別接電路輸入端的正端和負(fù)端,OUT端口的+V端和-V端分別接電路輸出端的正端和負(fù)端。此外在使用波特圖儀時(shí),必須在電路的輸入端接入AC(交流)信號(hào)源,但對(duì)其信號(hào)頻率的設(shè)定并無(wú)特殊要求,頻率測(cè)量的范圍由波特圖儀的參數(shù)設(shè)置決定。電路啟動(dòng)后可以修改波特圖儀的參數(shù)設(shè)置(如坐標(biāo)范圍)及其在電路中的測(cè)試點(diǎn),但修改以后建議重新啟動(dòng)電路,以確保曲線顯示的完整與準(zhǔn)確。圖12-16波特圖儀示意圖其中:Magnitude(Phase)----幅頻(相頻)特性選擇按鈕;Vertical(Horizontal)Log/Lin----垂直(水平)坐標(biāo)類型選擇按鈕(對(duì)數(shù)/線性);F(I)----坐標(biāo)終點(diǎn)(起點(diǎn))。2.調(diào)節(jié)頻率特性測(cè)試儀(1)測(cè)量模式——幅度(Magnitude)或相位(Phase)單擊Magnitude按鈕或Phase按鈕,則頻率將性測(cè)試儀顯示的就是輸出/輸入的幅頻特性或相頻特性。(2)顯示坐標(biāo)——對(duì)數(shù)(Log)或線性(Lin)選擇Log或Lin按鈕,設(shè)置頻率特性測(cè)試儀的橫軸(頻率)和縱軸(增益或相位差)是按對(duì)數(shù)坐標(biāo)還是按線性坐標(biāo)定標(biāo)。如果分析的頻率范圍較大,宜采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。對(duì)數(shù)坐標(biāo)中,增益的單位是分貝(dB)。(3)垂直顯示范圍頻率特性測(cè)試儀的垂直顯示范圍由垂直(Vertical)終點(diǎn)F和垂直(Vertical)起點(diǎn)I來(lái)調(diào)節(jié)。測(cè)量幅頻特性時(shí),垂直軸顯示輸出與輸入電壓之比(UOUT/UIN),線性坐標(biāo)時(shí)單位為比值,對(duì)數(shù)坐標(biāo)時(shí)單位為分貝(dB)。測(cè)量相頻特性時(shí),垂直軸顯示輸出與輸入電壓間的相位差,單位為度。(4)測(cè)試頻率范圍頻率特性測(cè)試儀的橫軸顯示頻率,調(diào)節(jié)水平(Horizontal)終點(diǎn)F和起點(diǎn)I來(lái)設(shè)置測(cè)試頻率范圍。(5)讀取頻率特性連接好頻率特性測(cè)試儀后激活電路,計(jì)算機(jī)將按照設(shè)置的頻率范圍進(jìn)行仿真,仿真結(jié)束將頻率特性顯示在屏幕上,如圖12-17所示。為了準(zhǔn)確讀出某頻率點(diǎn)的數(shù)值,可將十字線移到此頻率點(diǎn),這時(shí)此點(diǎn)頻率、增益或相位差將顯示在頻率特性測(cè)試儀的右偉。移動(dòng)十字線可單擊頻率特性測(cè)試儀底部的箭頭,也可以將十字線從最左邊拖動(dòng)到所需的位置。圖12-17相頻特性與幅頻特性圖在EWB中,利用分析(Analysis)菜單的ACFrequency選項(xiàng)對(duì)電路進(jìn)行交流小信號(hào)分析,其分析結(jié)果示于工作區(qū),其結(jié)果與頻率將位測(cè)量?jī)x測(cè)量結(jié)果相同。(五)字發(fā)生器字發(fā)生器(WordGenerator)可以產(chǎn)生一組二進(jìn)制16位字(Word),提供給邏輯電路。下圖分別示出了字發(fā)生器的面板圖和圖標(biāo)。在字發(fā)生器的面板上有十六進(jìn)制區(qū)(面板左邊)、二進(jìn)制區(qū)及ASCII碼區(qū)??梢允褂萌魏我粎^(qū)向發(fā)生器中輸人數(shù)字字元。字發(fā)生器還有一時(shí)鐘脈沖作同步用。圖12-18字發(fā)生器示意圖1.調(diào)節(jié)字發(fā)生器(1)輸入邏輯字首先加人邏輯字模(pattern)到字發(fā)生器中,單擊相應(yīng)的位置再鍵入1或0。邏輯字模一般直接選用真值表中的輸入。(2)激活WordGeneratorStep選擇此按鈕向電路發(fā)送高亮的邏輯字。Burst從高亮字開(kāi)始依次把16個(gè)字全部送入電路。Cycle連續(xù)地向電路送出字符串(按ctrl+T鍵停止)。(3)保存和加載字模Pattern單擊Pattern出現(xiàn)對(duì)話框,可以使用這個(gè)對(duì)話框?qū)⑤斎胱职l(fā)生器的字模保存或加載到一個(gè)文件中去。對(duì)話框中還有其他功能。2、時(shí)鐘脈沖與觸發(fā)(1)時(shí)鐘脈沖字發(fā)生器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖在時(shí)鐘端(CIK)輸出。每個(gè)時(shí)鐘周期兩個(gè)值:先1后0。(2)觸發(fā)(Trigger)字發(fā)生器有內(nèi)觸發(fā)(Internal)和外觸發(fā)(External)兩種,如果選用外觸發(fā),觸發(fā)信號(hào)從觸發(fā)端Trigger送入,且在觸發(fā)信號(hào)的每一觸發(fā)沿時(shí)輸出一個(gè)邏輯字。觸發(fā)信號(hào)的觸發(fā)沿有兩種:上升沿和下降沿,分別由兩個(gè)按鈕確定。(3)頻率(Frequency)字發(fā)生器的頻率從0.1Hz~999MHz可調(diào),每個(gè)周期送出一個(gè)邏輯字。(六)邏輯分析儀下圖分別為邏輯分析儀(LogicAnalyzer)的面板圖和圖標(biāo)顯示。這是一個(gè)8通道邏輯分析儀,以矩形波形式顯示8個(gè)通道的信號(hào),同時(shí)給出二進(jìn)制和十六進(jìn)制表示。1.邏輯分析儀的調(diào)節(jié)邏輯分析儀的調(diào)節(jié)非常簡(jiǎn)單,將其接入電路中,仿真后在其左半部分就會(huì)顯示每個(gè)通道輸入信號(hào)的狀態(tài)(高或低電平)。底部的數(shù)值對(duì)應(yīng)上邊每一行的顯示,相應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)顯示在數(shù)值框中,如圖12-19所示。圖中按鈕Reset用于對(duì)邏輯分析儀進(jìn)行圖12-19邏輯分析儀示意圖復(fù)位,時(shí)基Clock是用來(lái)設(shè)置邏輯分析儀的橫軸坐標(biāo),單位是S/Div。2.觸發(fā)邏輯分析儀設(shè)置了以下四種觸發(fā)方式:·沿觸發(fā)指定信號(hào)是用上升沿還是下降沿觸發(fā),分別設(shè)有上升沿和下降沿按鈕?!xternal外觸發(fā)。即從觸發(fā)端外接觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)?!urst使用輸入信號(hào)作為觸發(fā)源(缺省設(shè)置)?!atten使用一個(gè)指定的字模作為觸發(fā)源。字模直接接在該按鈕下方的方框中輸入1或0(如果兩個(gè)取值均可,則輸入X)。(七)邏輯轉(zhuǎn)換器邏輯轉(zhuǎn)換器(LogicConverter)用于進(jìn)行各種邏輯表示方式之間的轉(zhuǎn)換。其面板圖和圖標(biāo)顯示如下圖所示。邏輯轉(zhuǎn)換器面板右側(cè)排列著一組按鈕Conversions,用于控制所要完成的邏輯轉(zhuǎn)換類型,從上到下依次為:圖12-20邏輯轉(zhuǎn)換器示意圖1.從邏輯電路轉(zhuǎn)換為真值表邏輯轉(zhuǎn)換器能將8個(gè)輸入、一個(gè)輸出的邏輯電路的真值表表示出來(lái),步驟如下:(1)將要轉(zhuǎn)換的邏輯電路的輸入、輸出接到邏輯轉(zhuǎn)換器上。(2)單擊邏輯電路轉(zhuǎn)換為真值表按鈕,則邏輯電路的真值表將顯示在邏輯轉(zhuǎn)換器的左邊。2.從真值表轉(zhuǎn)換為邏輯表達(dá)式單擊從真值表轉(zhuǎn)換為邏輯表達(dá)式按鈕,則顯示在邏輯轉(zhuǎn)換器左邊的真值表所對(duì)應(yīng)的邏輯表達(dá)式將顯示在底部。3.從真值表轉(zhuǎn)換為最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式單擊從真值表轉(zhuǎn)換為最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式按鈕,則顯示在左邊的真值表對(duì)應(yīng)的最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式將顯示在底部。4.從邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為真值表(1)在邏輯轉(zhuǎn)換器的底部鍵入一個(gè)邏輯表達(dá)式。(2)單擊從邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為真值表按鈕,則對(duì)應(yīng)的真值表顯示在邏輯轉(zhuǎn)換器的左邊。如果要化簡(jiǎn)一個(gè)邏輯表達(dá)式,可先將它轉(zhuǎn)換為真值表,然后再化簡(jiǎn)。5.從邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為邏輯電路(1)在邏輯轉(zhuǎn)換器的底部鍵入一個(gè)邏輯表達(dá)式并化簡(jiǎn)。(2)單擊從邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為邏輯電路按鈕,則相應(yīng)的邏輯電路將顯示在工作區(qū)中。此時(shí)這個(gè)電路處于被選中狀態(tài),可以對(duì)其進(jìn)行復(fù)制、制作子電路等操作。6.從邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為與非門(mén)電路(1)在邏輯轉(zhuǎn)換器的底部鍵入一個(gè)邏輯表達(dá)式并化簡(jiǎn)。(2)單擊從邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為與非門(mén)電路按鈕,則相應(yīng)的由與非門(mén)組成的邏輯電路將顯示在工作區(qū)中。同樣這電路也處于被選中狀態(tài),可進(jìn)行復(fù)制、制作子電路等操作。十三、主菜單在整個(gè)視窗的最上層一行是主菜單(Menus),如圖12-21所示。菜單共有6項(xiàng):File(文件)、Edt(編輯)、Circut(電路)、Analysis(分析)、Window(窗口)、Help(幫助)。每一個(gè)菜單都包含若干命令,利用這些命令,可以新建、打開(kāi)、保存、打印文件,編輯文件,對(duì)電路進(jìn)行仿真等。通過(guò)Help菜單,進(jìn)入幫助目錄,查看相關(guān)幫助內(nèi)容。圖12-21EWB主菜單欲執(zhí)行菜單命令,只需用鼠標(biāo)單擊某項(xiàng)菜單,使之下拉出菜單命令,然后再單擊其中的菜單命令。也可以按Alt鍵,再按菜單項(xiàng)名中帶下劃線的字母即可打開(kāi)相應(yīng)的菜單(如先按Alt鍵,再按F鍵即可打開(kāi)文件菜單File);然后再按已打開(kāi)菜單的命令中帶下劃線的字母,即可執(zhí)行該項(xiàng)命令。(詳細(xì)命令使用請(qǐng)查閱資料)。若打開(kāi)菜單項(xiàng)中的某些命令呈現(xiàn)灰色,說(shuō)明該命令在當(dāng)前狀態(tài)下是不能使用的。十四、分析菜單ElectronicsWorkbench與PSPICE相對(duì)應(yīng)共有15種分析(Analysis)功能。除了基本的直流(DC)、交流(AC)和瞬態(tài)(Transient)分析外,還有多種進(jìn)階分析,如零點(diǎn)/極點(diǎn)分析、交流靈敏度分析、蒙特卡諾和最壞情況分析等。單擊Analysis后的下拉式菜單如圖12-22所示。1.ActivateActivate為激活電路命令。執(zhí)行此命令使電路開(kāi)始工作,相當(dāng)于將電路的電源開(kāi)關(guān)合上。執(zhí)行此命令的作用與單擊ElectronicsWorkbench視窗右上角的電源開(kāi)關(guān)等同。2.Pause/ResumePause/Resume為暫停/繼續(xù)分析命令。執(zhí)行此命令可以暫停仿真或繼續(xù)仿真。在電路仿真過(guò)程中,執(zhí)行Pause命令,則仿真暫停;Pause命令變成Resume,執(zhí)行Resume命令,仿真又繼續(xù)。3.StopStop為停止命令。執(zhí)行此命令可以使電路停止工作,相當(dāng)于將電路的電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。同樣,其作用與再次單擊ElectronicsWorkbench視窗右上角的電源開(kāi)關(guān)等同。電路仿真到穩(wěn)態(tài)時(shí)將自動(dòng)圖12-22分析菜單停止。但是諸如振蕩或開(kāi)關(guān)電路一般難以達(dá)到穩(wěn)態(tài),仿真會(huì)一直進(jìn)行下去,此時(shí)就可使用此命令使電路停止工作。圖12-22分析菜單4、AnalysisOption…AnalysisOptions為分析選項(xiàng)命令。利用此命令規(guī)定對(duì)電路仿真的方式,包括分析類型的選擇、分析精度及儀器顯示方式等。5.DCOptionPointDCOperatingPoint為直流工作點(diǎn)分析。直流工作分析用以確定電路的直流工作點(diǎn)。在進(jìn)行分析時(shí),將交流源設(shè)為零,電容開(kāi)路,電感短路。直流分析的結(jié)果可用于更進(jìn)一步的分析,例如,確定交流分析中非線性器件的小信號(hào)線性化模型,確定瞬態(tài)分析的初始條件等。在直流分析時(shí),數(shù)字元件被認(rèn)為是一個(gè)對(duì)地的大電阻。選擇DCOperatingPoint菜單命令,即可進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析。分析完成后,其結(jié)果顯示在一張圖表上,并列出各節(jié)點(diǎn)的直流電壓、支路電流等。6.DCSweep…DCSweep為直流掃描分析。其可用于對(duì)電路直流轉(zhuǎn)移特性的分析。選擇DCSweep選項(xiàng)后,顯示一對(duì)話框,在對(duì)話框中設(shè)置輸入電壓直流掃描范圍和輸出節(jié)點(diǎn)號(hào),啟動(dòng)電路,則電路的直流轉(zhuǎn)移特性曲線會(huì)顯示在工作區(qū)中。7.ACFrequency…ACFrequency為交流頻率分析,即交流小信號(hào)分析。電路中所有的非線性元件都用它們的小信號(hào)線性化模型,所以在交流頻率分析前,首先要進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析,以得到各非線性元件的小信號(hào)線性化模型參數(shù)。交流分析中了EWB建立的節(jié)點(diǎn)電路系數(shù)矩陣是復(fù)數(shù)矩陣,所以所有的直流電源均設(shè)為零,交流電源、電容和電感則由它們的交流模型來(lái)取代。分析時(shí)電路的輸入信號(hào)無(wú)論是什么波形,都會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成內(nèi)部的正弦波以進(jìn)行分析。電路中的數(shù)字元件被視為接地的大電阻。交流分析的結(jié)果是電路的響應(yīng)隨頻率變化的關(guān)系。(1)分析步驟①選擇ACFrequency命令,彈出ACFrequencyAnalysis對(duì)話框,如圖2-20所示。設(shè)定Analysis各項(xiàng)目?jī)?nèi)容(包括起始頻率、終止頻率、掃描形式、點(diǎn)數(shù)和垂直刻度),并指明觀看電路分析結(jié)果的節(jié)點(diǎn)號(hào)。②單擊對(duì)話框中的Simulate按鈕,開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)(2)觀察結(jié)果交流分析的結(jié)果可用兩種圖形顯示,即幅頻特性和相頻特性。這些圖在分析完成后顯示。由圖中滑動(dòng)標(biāo)尺線,可精確地讀出電路的3dB截止頻率f1或fH,進(jìn)而求出電路的頻帶寬度BW。如果已經(jīng)將波特圖繪圖儀連接到電路的測(cè)試點(diǎn)上,啟動(dòng)電源開(kāi)關(guān)即可進(jìn)行以上同樣的分析。8.Transient…Transient為瞬態(tài)分析,也稱為時(shí)域瞬態(tài)分析,即計(jì)算電路對(duì)時(shí)間的響應(yīng)。EWB是將每一輸入周期分割為許多時(shí)間間隔,在周期中的每個(gè)時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行一次直流分析,所以某個(gè)節(jié)點(diǎn)上電路波形是由一個(gè)周期中每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的電路值所決定。電路中貯能元件的初始條件在對(duì)話框中設(shè)定與選擇。如在對(duì)話框中選擇CalculateDCoperatingPoint,則EWB先計(jì)算電路的直流工作點(diǎn),將直流分析的結(jié)果作為瞬態(tài)分析的初始條件;假如選定SettoZero,則瞬態(tài)分析的初始條件設(shè)為零,假如選擇Userdefinedinitialcondition,則分析將由元件特性(ComponentProperties)對(duì)話框中設(shè)置的初始條件開(kāi)始。(1)分析步驟①選擇Transient菜單命令,彈出TransientAnalysis對(duì)話框。②輸入或選擇對(duì)話框中的項(xiàng)目(包括初始條件設(shè)置、瞬態(tài)分析的起始時(shí)間和終止時(shí)間、點(diǎn)數(shù)、時(shí)間步長(zhǎng)等),并確定觀察輸出結(jié)果的節(jié)點(diǎn)號(hào)。③單擊Simulate按鈕,開(kāi)始分析(按ESC健可以停止分析)。瞬態(tài)分析的精度與時(shí)間步長(zhǎng)有關(guān).若選定Generatetimestepsautomatically,則EWB將根據(jù)計(jì)算誤差自動(dòng)調(diào)整步長(zhǎng)。同時(shí)應(yīng)合理地設(shè)定最大時(shí)間步長(zhǎng)和打印時(shí)間步長(zhǎng)(PrintStep)(2)觀察結(jié)果瞬態(tài)分析的結(jié)果是電壓對(duì)時(shí)間變化的曲線??赏瑫r(shí)觀察輸入信號(hào)和輸出響應(yīng)。如果已經(jīng)將示波器連接到電路的測(cè)試點(diǎn)上,只要開(kāi)啟電源,將進(jìn)行以上同樣的分析,由示波器顯示輸出結(jié)果。9.Fourier…Fourier為傅里葉分析。傅里葉分析用以分析一個(gè)時(shí)域信號(hào)所含直流、基波及諧波的成分。此分析是對(duì)時(shí)域分析的結(jié)果執(zhí)行一離散傅里葉變換(DiscreteFourierTransform),把時(shí)域電壓波形分解為頻域中的成分。EWB會(huì)自動(dòng)執(zhí)行時(shí)域分析,以產(chǎn)生傅里葉分析結(jié)果。傅里葉分析的基頻應(yīng)該是電路中信號(hào)源的頻率,假如電路中有多個(gè)信號(hào)源,可將基頻設(shè)為各AC信號(hào)源的最小公因數(shù)。(1)分析步驟①選擇Fourier菜單命令,彈出FourierAnalysis對(duì)話框(如圖2-22所示)。②輸入或更正對(duì)話框中的項(xiàng)目(包括輸出節(jié)點(diǎn)號(hào)、基頻、諧波數(shù)、垂直刻度等)。③單擊Simulate按鈕,開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)。(2)觀察結(jié)果傅里葉分析的結(jié)果以頻譜圖的形式在分析完成后顯示出來(lái)。如果需要可列表顯示各頻率成分的大小及失真系數(shù)。10.Noise…Noise為噪聲分析。噪聲分析用以檢測(cè)電路輸出端噪聲功率的幅度。它是由電路中電阻及半導(dǎo)體器件等所產(chǎn)生噪聲的總和。每個(gè)噪聲源被假設(shè)為不相關(guān)的,所以總噪聲為每個(gè)噪聲源對(duì)于特定輸出節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的噪聲的均方根值。(1)分析步驟eq\o\ac(○,1)選擇Noise菜單命令,彈出NoiseAnalysis對(duì)話框。②輸入或更正對(duì)話框中的項(xiàng)目。③單擊Simulate按鈕,開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)。(2)觀察結(jié)果噪聲分析的結(jié)果是提供一個(gè)輸出噪聲譜、一個(gè)輸入噪聲譜或一個(gè)元件的噪聲譜,形成電路的噪聲平方隨頻率變化的曲線,分析完成時(shí)顯示。11.Distortion…Distortion為失真分析。失真分析用以測(cè)量由于電路的非線性所造成的諧波失真及電路對(duì)不同頻率的信號(hào)相移不同而產(chǎn)生的頻率失真。失真分析對(duì)于分析小的失真是非常有效的,因?yàn)樵谒矐B(tài)分析中小的失真一般分辨不出來(lái)。如果電路有一個(gè)交流頻率壩U此分析將決定電路中每一點(diǎn)的二次及二次諧波的復(fù)數(shù)值;如果電路中有兩個(gè)交流信號(hào)源壩吩析會(huì)在三個(gè)特定頻率得到電路變量的復(fù)數(shù)值:兩個(gè)頻率之和(f1十f2),兩個(gè)頻率之差(f1一f2)及較高頻率的二次諧波與較低頻率之差(2f2一f1分析步驟及觀察結(jié)果方式與其他分析類似,不再贅述。12.ParameterSweep...ParameterSweep為參數(shù)掃描。利用參數(shù)掃描分析可以對(duì)某個(gè)元件參數(shù)在取值范圍內(nèi)變化,快速地獲得電路的響應(yīng)。這個(gè)效果等同于此元件參數(shù)取值不同時(shí)的多次仿真。元件參數(shù)的取值范圍及變化增量在對(duì)話框中設(shè)置。(1)分析步驟①選擇ParameterSweep菜單命令,彈出ParameterSweep對(duì)話框,確定并輸入一個(gè)要掃描元件的參數(shù)及分析的節(jié)點(diǎn)。②選擇是DC,AC或Transient分析。若選擇SetACoptions或Settransientoptions后,會(huì)開(kāi)啟另一對(duì)話框以進(jìn)行相應(yīng)分析參數(shù)的設(shè)定。③單擊Simulate按鈕開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)。(2)觀察結(jié)果參數(shù)掃描的結(jié)果可依序繪出適當(dāng)?shù)那€。若掃描類型是線性的,則曲線數(shù)等于終止值與起始值之差除以增量;若掃描類型是10倍制,則曲線的數(shù)量將等于起始值乘以10倍的遞增,直到終止值。而8倍制的曲線數(shù)等于起始值乘以2倍的遞增直到終止值。13、TemperatureSweep…TemperatureSweep為溫度掃描。利用溫度掃描可以快速地對(duì)電路在不同溫度下的響應(yīng)進(jìn)行分析。其效果等同于對(duì)電路進(jìn)行多次仿真,每次變化一個(gè)溫度。如未設(shè)定溫度掃描,默認(rèn)溫度設(shè)定為27C;若改變預(yù)設(shè)溫度,可以分析選項(xiàng)對(duì)話框(AnalysisOptions)中的通用參數(shù)設(shè)置命令(Global)(1)分析步驟.①選擇TemperatureSweep菜單命令,彈出TemperatureSweep對(duì)話框,確定并輸入要分析的節(jié)點(diǎn)。②輸入或改變對(duì)話框中的其他項(xiàng)目(包括掃描的起始溫度、終止溫度、掃描類型及步長(zhǎng)等)。③單擊Simulate按鈕開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)。單擊SetACoptions或ettransientoptions,可確定是進(jìn)行交流或是瞬態(tài)分析,彈出另一個(gè)對(duì)話框,設(shè)定有關(guān)參數(shù)。(2)觀察結(jié)果溫度掃描分析的結(jié)果是一簇電路輸出響應(yīng)隨溫度變化的曲線,從ViewingtheResults可查閱關(guān)于曲線的相關(guān)說(shuō)明。14.Pole-Zero…Pole-zero為極點(diǎn)一零點(diǎn)分析。極點(diǎn)一零點(diǎn)分析可用來(lái)決定一個(gè)電路的交流小信號(hào)轉(zhuǎn)移函數(shù)的極點(diǎn)和零點(diǎn)。這對(duì)于決定電路的穩(wěn)定性是非常有用的。此分析首先計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn),得出所有非線性器件的小信號(hào)模型,然后分析得到電路轉(zhuǎn)移函數(shù)的極點(diǎn)和零點(diǎn)。轉(zhuǎn)移函數(shù)可以是增益、互阻和輸入、輸出阻抗等。(1)分析步驟選擇Pole-Zero菜單命令,彈出Pole-ZeroAnalysis對(duì)話框。輸入或更正對(duì)話框中的項(xiàng)目(包括分析的類型、轉(zhuǎn)移函數(shù)對(duì)應(yīng)的輸入、輸出正負(fù)節(jié)點(diǎn),以及是極點(diǎn)分析還是零點(diǎn)分析等)。③單擊Simulate按鈕開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)。(2)觀察結(jié)果極點(diǎn)一零點(diǎn)分析結(jié)果提供一張相應(yīng)轉(zhuǎn)移函數(shù)的極點(diǎn)/零點(diǎn)圖表。15.TransferFunction…TransferFunction為傳輸函數(shù)分析。傳輸函數(shù)分析是計(jì)算電路中指定的輸出節(jié)點(diǎn)電路與輸入信號(hào)源間的交流小信號(hào)傳輸函數(shù)值,同時(shí)給出電路的輸入、輸出阻抗。(1)分析步驟①選擇TransferFunction菜單命令,彈出TransferFunctionAnalysis對(duì)話框。確定輸出節(jié)點(diǎn)。參考節(jié)點(diǎn)與輸入信號(hào)源。②輸入或修正對(duì)話框中的其他項(xiàng)目。③單擊Simulate按鈕開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)。(2)觀察結(jié)果傳輸函數(shù)分析結(jié)果給出一張包括輸出/輸入傳輸函數(shù)、輸入阻抗和輸出阻抗的圖表。16.Sensitivity…Sensitivity為靈敏度分析。它包括直流靈敏度和交流靈敏度分析。直流靈敏度分析是計(jì)算電路中指定輸出節(jié)點(diǎn)電壓或電流對(duì)于所有元件參數(shù)的直流靈敏度;而交流靈敏度分析是計(jì)算電路中指定輸出節(jié)點(diǎn)電壓或電流相對(duì)于某個(gè)元件參數(shù)的交流小信號(hào)靈敏度。兩種分析都是通過(guò)單獨(dú)改變每個(gè)參數(shù)從而引起輸出電路或電流的變化,然后將結(jié)果匯總于一張表格。(1)分析步驟①選擇Sensitivity菜單命令,彈出SensitivityAnalysis對(duì)話框。②輸入或修正對(duì)話框中的項(xiàng)目。如果選擇輸出電壓,要指定輸出節(jié)點(diǎn)和參考節(jié)點(diǎn);如果選擇輸出電流則要指定相對(duì)應(yīng)的電源。③單擊Simulate按鈕開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)。(2)觀察結(jié)果靈敏度分析的結(jié)果將提供一張對(duì)相關(guān)參數(shù)的靈敏度的圖表,其靈敏度為相對(duì)靈敏度或絕對(duì)靈敏度。17.WorstCase…WorstCase為最壞情況分析。最壞情況分析也是一種統(tǒng)計(jì)分析,用以研究當(dāng)元件參數(shù)變化時(shí),電路性能可能產(chǎn)生的最壞效應(yīng)。首次分析是以常態(tài)來(lái)執(zhí)行的。然后進(jìn)行交流或交流靈敏度分析,計(jì)算出輸出相對(duì)于各參數(shù)的靈敏度。最后一次運(yùn)行提供最壞情況分析結(jié)果。最壞情況分析產(chǎn)生的資料由評(píng)比函數(shù)(Collatingfunctions)來(lái)搜集,評(píng)比函數(shù)的作用像一個(gè)高選擇性的濾波器,每次只允許收集一個(gè)數(shù)據(jù)。6個(gè)評(píng)比函數(shù)如下表所示。6個(gè)評(píng)比函數(shù)評(píng)比函數(shù)獲得MaximumvoltageY軸最大值MinimumvoltageY軸最小值FrequencyatmaximumY軸最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的X值FrequencyatminimumY軸最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的X值Risingedgefrequency當(dāng)Y軸值高于用戶指定的門(mén)限值時(shí),對(duì)應(yīng)的第一個(gè)X值Fallingedgefrequency當(dāng)Y軸值低于用戶指定的門(mén)限值時(shí),對(duì)應(yīng)的第一個(gè)X值(1)分析步驟①選擇WorstCase菜單命令,彈出WorstCaseAnalysis對(duì)話框,并確定輸出節(jié)點(diǎn)。②輸入或改變對(duì)話框的項(xiàng)目。③單擊Simulate按鈕開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)。(2)觀察結(jié)果分析完成,最壞情況分析結(jié)果將以對(duì)照?qǐng)D出現(xiàn)。18.MonteCarlo…MonteCarlo為蒙特卡羅分析。蒙特卡羅分析是一種統(tǒng)計(jì)分析,用以研究元件的特性對(duì)電路性能的影響。蒙特卡羅分析將對(duì)電路進(jìn)行多次仿真。每次仿真中的元件參數(shù)都將根據(jù)對(duì)話框中設(shè)置的概率分布類型(distributiontype)和參數(shù)容差(parametertolerance)隨機(jī)改變。第一次仿真是在元件參數(shù)為正常值的情況下進(jìn)行的,其他各次仿真則是從正常值中增加或減小一個(gè)隨機(jī)小變化量,這個(gè)變化量取決于概率分布函數(shù)。EWB提供了兩種概率分布函數(shù):·均勻(Uniform)分布函數(shù)是一線性分布函數(shù),所產(chǎn)生的變化量是在容差范圍內(nèi)均勻地產(chǎn)生。因此,任何在容差范圍內(nèi)的值都有被選中的相同概率?!じ咚梗℅aussian)分布函數(shù)是用以下概率函數(shù)產(chǎn)生的:其中:u=正常參數(shù)值=標(biāo)準(zhǔn)偏差值=X=獨(dú)立參數(shù)(1)分析步驟①選擇MonteCarlo菜單命令,彈出MonteCarloAnalysis對(duì)話框,選定輸入節(jié)點(diǎn)。②輸入或改變對(duì)話框中的項(xiàng)目(包括執(zhí)行次數(shù)、容許誤差、分布函數(shù)的類型及分析類型等)。③單擊Simulate按鈕開(kāi)始分析(按Esc鍵可以停止分析)(2)觀察結(jié)果MonteCarlo分析結(jié)果給出恰當(dāng)?shù)碾妷呵€。其曲線數(shù)目與在對(duì)話框中設(shè)置的運(yùn)行次數(shù)相同。19、DisplayGraphsDisplayGraphs為圖形窗口命令。圖形窗口是一個(gè)允許觀察、調(diào)整與保存圖形及圖表的多功能顯示工具。它以圖形或圖表的形式顯示所有EWB的分析結(jié)果。當(dāng)進(jìn)行一次分析時(shí),分析圖形窗口會(huì)自動(dòng)出現(xiàn);執(zhí)行DisplayGraphs命令,也會(huì)激活圖形窗口。第二節(jié)搭建和測(cè)試電路前面粗略地介紹了提供給我們工作的平臺(tái)概貌,后面會(huì)較詳細(xì)地介紹其功能和使用。若能很快熟悉這個(gè)工作環(huán)境,搭建和測(cè)試電路將可駕輕就熟。下面簡(jiǎn)要介紹如何搭建電路,仿真并測(cè)試電路。搭建和測(cè)試電路需要以下7個(gè)步驟:(1)根據(jù)電路需要從相應(yīng)的部件箱中拖動(dòng)元件到工作區(qū)。(2)將拖到工作區(qū)中的元器件按電路布局?jǐn)[放好。(3)按電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將元器件用導(dǎo)線連接起來(lái)。(4)按要求設(shè)置元器件參數(shù)和模型。(5)從測(cè)試儀表區(qū)中將所需測(cè)試儀表拖放到工作區(qū)并連接到電路上。(6)根據(jù)測(cè)試情況設(shè)定儀器狀態(tài)。(7)選擇分析選項(xiàng),打開(kāi)電源開(kāi)關(guān),仿真電路。一、搭建電路若完成上面前兩項(xiàng)步驟以后,就能整潔快捷地將它們連接起來(lái)。就像在實(shí)驗(yàn)室里將元器件插到了面包板上,然后用導(dǎo)線連接一樣。1.連線·連接兩個(gè)元件用鼠標(biāo)指向一個(gè)元件的一個(gè)連接端點(diǎn),就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)黑點(diǎn),此時(shí)按下鼠標(biāo)的左鍵向另一個(gè)元件的連接端點(diǎn)拖動(dòng),使連線出現(xiàn),當(dāng)該連線接好后,放開(kāi)鼠標(biāo)左鍵則在兩元件間就接上了一根導(dǎo)線,且此線會(huì)自動(dòng)地以垂直角度連接?!みB接兩條導(dǎo)線先在一條導(dǎo)線上欲接線的地方插入一個(gè)連接點(diǎn)“·”(無(wú)源元件箱中的第一個(gè)元件),然后用鼠標(biāo)指向該連接點(diǎn),再按下鼠標(biāo)左鍵向另一條導(dǎo)線拖動(dòng),當(dāng)連接到另一條導(dǎo)線處出現(xiàn)小黑點(diǎn)時(shí)放開(kāi)鼠標(biāo)左鍵,則兩導(dǎo)線之間就接上了一根導(dǎo)線。值得說(shuō)明的一點(diǎn)是,電路中連線有時(shí)會(huì)拐彎,影響電路美觀,這可能是元件排列不整齊或方向不對(duì),可重新排列或旋轉(zhuǎn)元件再拉直導(dǎo)線。2.刪除導(dǎo)線欲刪除某根導(dǎo)線,只要選擇此線(用鼠標(biāo)單擊此線),再選擇Edit中的delete命令即可。如果刪除連接在導(dǎo)線兩端的元件或儀表上的導(dǎo)線也會(huì)自動(dòng)被刪除。說(shuō)明:①連接點(diǎn)是一個(gè)小圓點(diǎn),存放在無(wú)源元件庫(kù)中,一個(gè)連接點(diǎn)最多可以連接來(lái)自四個(gè)方向的導(dǎo)線,而且連接點(diǎn)可以賦予標(biāo)識(shí);②向電路插入元器件,可直接將元器件拖曳放置在導(dǎo)線上,然后釋放即可插入電路中。3、元器件操作元件選用:打開(kāi)元件庫(kù)欄,移動(dòng)鼠標(biāo)到需要的元件圖形上,按下左鍵,將元件符號(hào)拖拽到工作區(qū)。元件的移動(dòng):用鼠標(biāo)拖拽。元件的旋轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、復(fù)制和刪除:用鼠標(biāo)單擊元件符號(hào)選定,用相應(yīng)的菜單、工具欄,或單擊右鍵激活彈出菜單,選定需要的動(dòng)作。元器件參數(shù)設(shè)置:選定該元件,從右鍵彈出菜單中選ComponentProperties可以設(shè)定元器件的標(biāo)簽(Label)、編號(hào)(ReferenceID)、數(shù)值(Value)和模型參數(shù)(Model)、故障(Fault)等特性。說(shuō)明:①元器件各種特性參數(shù)的設(shè)置可通過(guò)雙擊元器件彈出的對(duì)話框進(jìn)行。②編號(hào)(ReferenceID)通常由系統(tǒng)自動(dòng)分配,必要時(shí)可以修改,但必須保證編號(hào)的唯一性;③故障(Fault)選項(xiàng)可供人為設(shè)置元器件的隱含故障,包括開(kāi)路(Open)、短路(Short)、漏電(Leakage)、無(wú)故障(None)等設(shè)置。4、電路圖選項(xiàng)的設(shè)置Circuit/SchematicOption對(duì)話框可設(shè)置標(biāo)識(shí)、編號(hào)、數(shù)值、模型參數(shù)、節(jié)點(diǎn)號(hào)等的顯示方式及有關(guān)柵格(Grid)、顯示字體(Fonts)的設(shè)置,該設(shè)置對(duì)整個(gè)電路圖的顯示方式有效。其中節(jié)點(diǎn)號(hào)是在連接電路時(shí),EWB自動(dòng)為每個(gè)連接點(diǎn)分配的。5、元件庫(kù)中的常用元件EWB帶有豐富的元器件模型庫(kù),在電路分析軟件實(shí)驗(yàn)中要用到的元件及其參數(shù)的意義如下。(1)信號(hào)源元件名稱參數(shù)缺省設(shè)置值設(shè)置范圍電池(直流電壓源)電壓V12VuV—kV直流電流源電流I1AuA—kA交流電壓源電壓頻率相位120V60Hz0uV—kVHz—MHzDeg交流電流源電流I頻率相位1A1Hz0uA—kAHz—MHzDeg電壓控制電壓源電壓增益E1V/VmV/V—kV/V電壓控制電流源互導(dǎo)G1SmS—MS電流控制電壓源互阻H1m—M電流控制電流源電流增益F1A/AmA/A—kA/A(2)基本元件元件名稱參數(shù)缺省設(shè)置值設(shè)置范圍電阻電阻值R1k—M電容電容值CuFpF—F電感電感值L1mHuH—H線性變壓器匝數(shù)比(初級(jí)/次級(jí))N漏感LE激磁電感LM初級(jí)繞阻電阻RP次級(jí)繞阻電阻RS2001H5H00
開(kāi)關(guān)鍵SpaceA—Z,0-9,Enter,Space延遲開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間Ton斷開(kāi)時(shí)間Toff5S0SpS—SpS—S6、元器件庫(kù)和元器件的創(chuàng)建與刪除對(duì)于一些沒(méi)有包括在元器件庫(kù)內(nèi)的元器件,可以采用自己設(shè)定的方法,自建元器件庫(kù)和相應(yīng)元器件。EWB自建元器件有兩種方法:一種是將多個(gè)基本元器件組合在一起,作為一個(gè)"模塊"使用,可采用下文提到的子電路生成的方法來(lái)實(shí)現(xiàn);另一種方法是以庫(kù)中的基本元器件為模板,對(duì)它內(nèi)部參數(shù)作適當(dāng)改動(dòng)來(lái)得到,因而有其局限性。若想刪除所創(chuàng)建的庫(kù)名,可到EWB的元器件庫(kù)子目錄名"Model"下,找出所需刪除的庫(kù)名,然后將它刪除。7、子電路的生成與使用為了使電路連接簡(jiǎn)潔,可以將一部分常用電路定義為子電路。方法如下:首先選中要定義為子電路的所有器件,然后單擊工具欄上的生成子電路的按鈕或選擇Circuit/CreateSubcircuit命令,在所彈出的對(duì)話框中填入子電路名稱并根據(jù)需要單擊其中的某個(gè)命令按鈕,子電路的定義即告完成。所定義的子電路將存入自定義器件庫(kù)中。一般情況下,生成的子電路僅在本電路中有效。要應(yīng)用到其它電路中,可使用剪貼板進(jìn)行拷貝與粘貼操作,也可將其粘貼到(或直接編輯在)Default.ewb文件的自定義器件庫(kù)中。以后每次啟動(dòng)EWB,自定義器件庫(kù)中均自動(dòng)包含該子電路供隨時(shí)調(diào)用。8、幫助功能的使用EWB提供了豐富的幫助功能,選擇Help/HelpIndex命令可調(diào)用和查閱有關(guān)的幫助內(nèi)容。對(duì)于某一元器件或儀器,“選中”該對(duì)象,然后按F1鍵或單擊工具欄的幫助按鈕,即可彈出與該對(duì)象相關(guān)的內(nèi)容。建議充分利用幫助內(nèi)容。二、測(cè)試電路1.設(shè)置測(cè)試點(diǎn)使用儀表測(cè)試電路,需先將相應(yīng)的測(cè)試儀表圖標(biāo)連接到電路中去。在這之前要先設(shè)置測(cè)試點(diǎn),首先可以從無(wú)源部件箱中拖放一個(gè)連接點(diǎn)“·”放在要連儀表的導(dǎo)線上,然后再接測(cè)試儀表;也可以從測(cè)試儀表的測(cè)試端引出一根導(dǎo)線到待測(cè)試的端點(diǎn),方法如連線。2.使用測(cè)試儀表 ·先從儀表區(qū)中將要用的測(cè)試儀表圖標(biāo)拖放到工作區(qū)合適的位置?!x表連接到電路中測(cè)試點(diǎn)上?!るp擊儀表圖標(biāo)使之放大顯示,以便更清楚地觀察測(cè)試信號(hào)。·根據(jù)測(cè)量要求調(diào)整儀器量程?!螕綦娫撮_(kāi)關(guān),電路激活開(kāi)始仿真?!ぴ僬{(diào)整儀表量程旋鈕,使被測(cè)信號(hào)顯示大小合適。3、如何調(diào)鱉儀表量程各類儀表量程旋鈕的調(diào)整方法各不相同,這里僅僅是調(diào)整控制旋鈕的一般方法;·單擊欲調(diào)量程的旋鈕?!じ飺魯?shù)值或單位邊上的上、下話頭,改變數(shù)值和單位到合適的位置。4.仿真電路當(dāng)電路被激活后工WB即開(kāi)始仿真電路。仿真電路的途徑取決于電路所接信號(hào)源、測(cè)試儀表以及在Analysis中AnalysisOptions(分析選項(xiàng))對(duì)話框中的選擇。仿真結(jié)束后,所需結(jié)果顯示在接人電路儀表的顯示屏或工作區(qū)中。仿真結(jié)束,電源開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)。若改變儀表所接位置,必須重新激活電路,再次仿真。欲在中途中斷仿真,可單擊電源開(kāi)關(guān),即可關(guān)閉。若要暫停仿真,可單擊位于電源開(kāi)關(guān)下方的Pause/Resume按鈕,仿真可暫?;蚶^續(xù)。三、編輯l.滾動(dòng)工作區(qū)使用整個(gè)視窗最右上角的“放大”、“縮小”符號(hào),可以將工作區(qū)放至最大或縮小。若要觀察多于一屏的信息,可使用鼠標(biāo)指向工作區(qū)右邊和底部的滾動(dòng)塊并拖動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)。2.調(diào)整電路圖或元件的大小單擊菜單Circuit中的ZoomIn和ZoomOut按鈕即可增大或縮小電路圖或元件。3.添加文本當(dāng)需要給元件設(shè)置標(biāo)號(hào)、參數(shù)或模型和描述電路時(shí),需要輸入文本內(nèi)容。一般情況下,文本插入電路的位置是自動(dòng)設(shè)定的,若認(rèn)為不合適,可用方向健或用鼠標(biāo)單擊相應(yīng)的文本拖放至合適的位置。4.編輯鍵輸入文本時(shí)使用的編輯鍵,與其他軟件編輯文件時(shí)使用的編輯鍵類似?!ackspace:向左刪除一個(gè)字母?!EL:向右刪除一個(gè)字母?!ome:將光標(biāo)移至一行的開(kāi)始?!nd:將光標(biāo)移至一行的末尾。5、快捷鍵·某菜單命令有快捷鍵,它將顯示在該命令的右側(cè)。一般是某鍵與Ctrl鍵同按。·方向鍵可移動(dòng)選擇的元件或圖標(biāo)?!el鍵可刪除選擇的元件或文本。·Esc鍵取消當(dāng)前對(duì)話框。·Alt可鎖定元件或圖標(biāo)的端子,使選擇更容易?!в泻谶叺陌粹o為缺省選擇,按Enter鍵可選擇該按鈕。6.選擇多個(gè)元件或儀表欲移動(dòng)、復(fù)制或刪除多個(gè)元件或儀表可使用下述兩種方法之一:(1)用鼠標(biāo)左鍵選擇第一個(gè)元件或儀器后。再單擊鼠標(biāo)右鍵選擇其他元件或儀表。(2)用鼠標(biāo)指向一組元件或儀表,按下左鍵并向右下方拖動(dòng)形成一個(gè)矩形區(qū)域,放開(kāi)鼠標(biāo)鍵,則該區(qū)域中的元件和儀表都將被選中。7.電路文件存盤(pán)與打開(kāi)電路生成后可以將其存為電路文件保存,以備調(diào)用。方法是選擇File/SaveAs(文件/另存為)命令。彈出對(duì)話框后,選擇合適的路徑并輸人文件名,再按下“確定”按鈕即完成電路文件。實(shí)驗(yàn)十二模擬電路仿真實(shí)驗(yàn)范例(共射極單管放大電路)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.加深對(duì)共射極基本放大電路放大特性的理解。2.學(xué)習(xí)靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量和調(diào)整方法。3.觀察Rc和Rb對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)及交流放大特性的影響。4.學(xué)習(xí)放大器動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)AV、Ri、Ro的測(cè)量方法。【實(shí)驗(yàn)電路與內(nèi)容】圖12-23所示為共射極基本放大電路,設(shè)=100。圖12-23共射極基本放大電路原理圖1、連接電路。2.靜態(tài)工作點(diǎn)位置與輸人信號(hào)幅度對(duì)輸出波形的影響。放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的位置是否合適,直接影響放大器的動(dòng)態(tài)范圍,進(jìn)而影響放大器的電流電壓增益和輸入、輸出電阻等各項(xiàng)指標(biāo),故設(shè)計(jì)一個(gè)放大器首先要設(shè)計(jì)合適的工作點(diǎn)。對(duì)圖3-1所示的基本單管共射放大電路,采用定壓源激勵(lì)。調(diào)節(jié)偏置電阻Rb和Rc,使放大器有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。首先分析在供電電壓一定,負(fù)載電阻RC不能改變的情況下,如何調(diào)整Rb,使輸出電壓和輸出電流達(dá)到極限值。(1)手工估算設(shè)UBEQ=0.7V,則(12-1)(12-2)(12-3)根據(jù)式(12-l)~(12-3),改變RB值,可以獲得輸出電壓和輸出電流最大動(dòng)態(tài)范圍利用下的靜態(tài)工作點(diǎn)。(2)靜態(tài)工作點(diǎn)分析為了選擇合適的偏置電阻Rb值,可以使用直流參數(shù)掃描功能很方便地決定Rb值。首先選擇工作點(diǎn)電壓UCEQ對(duì)電阻RB掃描,這在EWB虛擬工作平臺(tái)上很容易實(shí)現(xiàn)。設(shè)Rb值從10k~1M變化,觀察UCEQ(U(1))隨RB的變化情況,掃描曲線示于圖12-24。由圖可以看出,當(dāng)而從10k變至約145k時(shí),UCE很小,且變化也很小,約為從0.1V變至0.3V,此時(shí)晶體管處于飽和狀態(tài)。當(dāng)RB=1k時(shí),UCE約為10V,為了使輸出電壓有最大的動(dòng)態(tài)范圍,取UCEQ=6V,使用鼠標(biāo)在圖標(biāo)讀取當(dāng)電壓UCEQ=6V時(shí)對(duì)應(yīng)的RB值為282k。近似取值為280k圖12-24工作點(diǎn)電壓對(duì)RB掃描曲線進(jìn)行直流工作點(diǎn)分析(DCOperatingPoint),激活電路仿真,得各結(jié)點(diǎn)的對(duì)地直流工作電壓值如圖12-25圖表所示。圖12-25直流工作點(diǎn)分析結(jié)果從上表可以看出:VCEQ=6.04V,VBEQ=0.80V,計(jì)算出ICQ=4.0mA,顯然這種參數(shù)的設(shè)置是合理的。2、瞬態(tài)分析:下面分析直流工作點(diǎn)位置對(duì)輸出電流、電壓動(dòng)態(tài)范圍的影響。1)當(dāng)RB=280k時(shí),在電路中加入激勵(lì)電壓源,即:選擇瞬態(tài)分析,并將示波器調(diào)到交流(AC)檔觀察輸出電壓波形,如圖12-26所示:細(xì)線代表輸入波形,粗線代表輸出波形(以下相同)。從圖中可看出輸出波形不失真,其峰值近似為1.1V。圖12-26共射極基本放大電路輸出電壓波形(A)2)當(dāng)保持RB=280k時(shí),在電路中加入激勵(lì)電壓源,即:圖11-27共射極基本放大電路輸出電壓波形(B)再選擇瞬態(tài)分析,并將示波器調(diào)到交流(AC)檔觀察輸出電壓波形,如圖12-27所示:。從圖中可看出輸出波形有失真,上禿下尖,這是晶體管輸出特性的非線性造成的非線性失真。而輸出電壓的最大峰值近似為6V。選RB=100k,加入與上相同的激勵(lì)源,再對(duì)電路進(jìn)行瞬態(tài)分析,其輸出電壓波形如圖12-28所示:可見(jiàn)輸出電壓波形出現(xiàn)了底部削平的截底失真現(xiàn)象。,說(shuō)明晶體管此時(shí)工作進(jìn)入飽和區(qū),放大器產(chǎn)生了飽和失真,這是靜態(tài)工作點(diǎn)位置太高所致。此時(shí)輸出電壓的最大動(dòng)態(tài)范圍明顯減小,所以輸出電壓波形出現(xiàn)了明顯的底部削平失真。說(shuō)明放大器產(chǎn)生了飽和失真。圖12-28共射極基本放大電路輸出電壓波形(C)4)再改變RB,令RB=560k,首先觀察圖12-24此時(shí)工作點(diǎn)的位置,從圖中可以分別讀出RB=560k時(shí),UCEQ8.7V,估算出ICQ2mA。在大信號(hào)工作情況下工作點(diǎn)較低,輸出電壓的最大動(dòng)態(tài)范圍為2(12-8.7)=6.6V。為了比較在輸出電壓幅度近似相等的情況下,工作點(diǎn)位置高低產(chǎn)生的波形失真,將激勵(lì)信號(hào)源幅度增大一倍,再對(duì)電路進(jìn)行瞬態(tài)分析,用示波器交流檔觀察到的輸出電壓波形示于圖12-29。由圖可見(jiàn),輸出電壓波形出現(xiàn)了頂部削平失真,說(shuō)明放大器產(chǎn)生了截止失真。圖12-29共射極基本放大電路輸出電壓波形(D)5)當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)合適,但輸入信信號(hào)很大時(shí),放大輸出信號(hào)既進(jìn)入了晶體三極管的飽和區(qū),又進(jìn)入了截止區(qū),固同時(shí)出現(xiàn)削平頂部和削平底部的現(xiàn)象。如圖12-30所示。由以上分析可以看出,為了使器件動(dòng)態(tài)范圍得到充分利用,保證器件既不進(jìn)入飽和區(qū),也不進(jìn)入截止區(qū),一定要選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)位置太高,管子容易進(jìn)入飽和區(qū),應(yīng)增大基極偏置電阻R。降低靜態(tài)工作點(diǎn);相反,靜態(tài)工作點(diǎn)位置太低,管子容易進(jìn)入截止區(qū),應(yīng)適當(dāng)減小基極偏置電阻R。以提高靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)決定了以后,若增大或減小負(fù)載電阻,都會(huì)影響輸出電流和電壓的動(dòng)態(tài)范圍,在激勵(lì)信號(hào)不變的情況下,會(huì)產(chǎn)生飽和、截止失真,此處不再詳述,讀者可按以上方法自行驗(yàn)證。圖12-30共射極基本放大電路輸出電壓波形(E)3、參數(shù)掃描分析選擇分析菜單中的參數(shù)掃描選項(xiàng)(Analysis/ParameterSweepAnalysis),在參數(shù)掃描設(shè)置對(duì)話框中將元件設(shè)為R1,參數(shù)為電阻,掃描起始值為100K,終值為700K,掃描方式為線性,步長(zhǎng)增長(zhǎng)為200K,輸出節(jié)點(diǎn)11,掃描用于瞬態(tài)分析,掃描結(jié)果如圖所示:由圖可以看出,當(dāng)R1為100K時(shí),靜態(tài)工作點(diǎn)升高,輸出電壓已產(chǎn)生明顯的飽和失真。當(dāng)R1增加到300K時(shí),電路正常工作。當(dāng)R1增加到500K~700K時(shí),由于靜態(tài)工作點(diǎn)下降較多,導(dǎo)致電壓放大倍數(shù)下降,輸出電壓波形幅度大減小。若要觀察到明顯的截止失真,可在加大R1阻值的同時(shí)增大輸入信號(hào)Vi的幅度。圖12-31共射極基本放大電路參數(shù)掃描輸出電壓波形四、頻率響應(yīng)分析選擇分析菜單中的交流頻率分析項(xiàng)(Analysis/ACFrequencyAnalysis),在交流頻率分析參數(shù)對(duì)話框中設(shè)定:掃描起始頻率為1Hz,終止頻率為1GHz,掃描形式為十進(jìn)制,縱向刻度為線性,節(jié)點(diǎn)11作輸出節(jié)點(diǎn)。分析結(jié)果如圖12-32所示:圖12-32共射極基本放大電路頻率響應(yīng)分析分析圖表可知,當(dāng)共射電路輸入信號(hào)電壓Vi為幅值5mV的變頻電壓時(shí),電路輸出中頻電壓幅值約為1.5V,中頻電路放大倍數(shù)約為200倍。下限頻率約為20Hz,上限頻率約為12MHz。放大器的通頻帶寬約為12MHz。
附錄資料:不需要的可以自行刪除田園臨時(shí)用電施工組織設(shè)計(jì)一、工程概況工程名稱:高青銀嶺世家19#住宅樓建筑面積:10529.7平方米層數(shù):11層結(jié)構(gòu)形式:框架剪力墻結(jié)構(gòu)建設(shè)單位:xx開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司施工單位:xx建工有限公司編制依據(jù)1、根據(jù)施工規(guī)模,按照J(rèn)GJ46-2005《施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電安全技術(shù)規(guī)范》本工程臨時(shí)用電系統(tǒng)采用1個(gè)總箱,2個(gè)分箱,11個(gè)設(shè)備箱,1個(gè)照明箱,1個(gè)移動(dòng)箱。2、施工現(xiàn)場(chǎng)的配電箱采用標(biāo)準(zhǔn)配電箱,均為省備案產(chǎn)品,整個(gè)系統(tǒng)采用“三級(jí)配電,二級(jí)保護(hù)”實(shí)行TN—S接地系統(tǒng),電纜埋地敷設(shè),總配電箱,分配電箱,設(shè)備箱均進(jìn)行可靠的接地,開(kāi)關(guān)箱實(shí)行一機(jī)一閘一保護(hù)。三、電源進(jìn)線位置1、采用3×50+1四芯電纜,由配電室引至總箱,再由總箱引至1#、2#分箱,根據(jù)工程實(shí)際情況,能滿足工程施工需要,并且能保證工程安全施工。2、總箱以在工程北側(cè),1號(hào)分箱控制塔吊、物料提升機(jī)、攪拌機(jī)、潛水泵、移動(dòng)箱;2號(hào)分箱控制彎曲機(jī)、切斷機(jī)、電焊機(jī)、電鋸、現(xiàn)場(chǎng)照明、臨舍照明。施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)以上分布情況進(jìn)行線路走向布置。四、用電設(shè)備參數(shù)表用電設(shè)備名稱型號(hào)數(shù)量功率(KW)塔機(jī)QTZ311臺(tái)25物料提升機(jī)1臺(tái)18.7振動(dòng)棒1臺(tái)2.2圓盤(pán)鋸1臺(tái)7.5切斷機(jī)1臺(tái)5.5電焊機(jī)BX1-2501臺(tái)7潛水泵1臺(tái)2.5照明1臺(tái)5攪拌機(jī)JZC3501臺(tái)7.5彎曲機(jī)1臺(tái)5五、用電負(fù)荷計(jì)算及導(dǎo)線截面選擇根據(jù)用電設(shè)備參數(shù)表:電動(dòng)機(jī)的合計(jì)功率:ΣP1=25+18.7+2.2+7.5+5.5+2.5+5+7.5+5=78.9KW施工現(xiàn)場(chǎng)的電焊機(jī)為兩臺(tái)折合功率為:ΣP2=7KW總用電量為:S=K1×K2×(K3×ΣP1÷cosω+K4×ΣP2)=1.05×1.1(0.7×78.9÷0.75+0.6×7)=89.9KVA總電流I=S/Ucosω=89.9×1000/(1.732×380×0.75)=182A根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果建設(shè)單位提供變壓器符合現(xiàn)場(chǎng)施工用電要求??倢?dǎo)線可選用3×16+1×10凱裝電纜從配電室引至總箱。2、分箱導(dǎo)線選擇①1#分箱設(shè)備功率為:S1=25+18.7+7.5+2.5+2.2=55.9KWI1=S1/Ucosω=55.9×1000/380×0.75=110根據(jù)計(jì)算結(jié)果可選用YC3×10+2×6mm2的五芯銅芯電纜從總箱引至1#分箱?,F(xiàn)場(chǎng)擬使用3×25+2×16的五芯銅芯電纜。②2#分箱設(shè)備功率為:S2=5+5.5+7.5+1.5+10=36.5KWI2=S2/Ucosω=36.5×1000/380×0.75=72根據(jù)電流計(jì)算結(jié)果可選用YC3×10+2×6mm2的五芯電纜從總箱引至2#分箱?,F(xiàn)場(chǎng)擬使用3×25+2×16的銅芯五芯電纜。3、現(xiàn)場(chǎng)照明導(dǎo)線的選擇:現(xiàn)場(chǎng)照明功率為5KW選用YC3×4+1三芯電纜從分箱引至照明箱;六、安全用電技術(shù)措施:(一)、1、接地與接地裝置:本工程臨時(shí)用電線路采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng),總配電箱、分配電箱和設(shè)備箱均作重復(fù)接地,電器設(shè)備的金屬外殼必須與專用保護(hù)零線連接,保護(hù)零線由第一級(jí)漏電保護(hù)器電源側(cè)引出,施工現(xiàn)場(chǎng)全部采用保護(hù)接零。2、保護(hù)零線單獨(dú)敷設(shè)不作他用,重復(fù)接地與保護(hù)零線相連接。保護(hù)零線截面與工作零線截面相同,采用10mm2的絕緣銅芯線。塔吊、攪拌機(jī)、電鋸等設(shè)備均設(shè)保護(hù)零線,保護(hù)零線采用統(tǒng)一標(biāo)志的黃/3、重復(fù)接地裝置的接地電阻均小于10Ω,當(dāng)接地電阻達(dá)不到要求時(shí),須增設(shè)接地體。4、每一個(gè)接地裝置的接地線采用二根以上導(dǎo)體,在不同點(diǎn)與接地裝置做電氣連接。5、電氣設(shè)備采用專用芯線做保護(hù)接零,此芯線決不通過(guò)工作電流。6、手持式用電設(shè)備的保護(hù)零線,設(shè)在絕緣良好的多股銅線橡皮電纜內(nèi),其截面1.5mm2,其芯線顏色為黃/綠雙色。I類手持式用電設(shè)備的觸頭上具備專用的保護(hù)零線觸頭。所用插頭應(yīng)能避免將導(dǎo)電觸頭誤作接地觸頭使用。7、本工程采用人工接地體,接地體長(zhǎng)2.5m,當(dāng)一根接地體接地電阻達(dá)不到要求時(shí),增設(shè)接地極,水平敷設(shè),相互間距5m。接地體的頂面高出地面5cm,并用接地符號(hào)標(biāo)明。盡量放在配電箱附近,防止機(jī)軋物碰,本工程接地體采用鍍鋅鋼管直徑25長(zhǎng)度為2.5m。8、接地體與接地體的連接采用焊接,接觸楞邊全部焊接,接地線與接地設(shè)備及接地體的連接采用螺栓連接,連接時(shí)應(yīng)設(shè)防松螺栓帽或防松墊片。9、接地裝置各部分之間均應(yīng)保證電氣連接,位于潮濕場(chǎng)所的連接處,應(yīng)采取可靠的防潮、防腐措施。10、接地裝置應(yīng)滿足短路情況下的熱穩(wěn)定要求。(二)、防雷設(shè)計(jì)1、本工程在塔吊頂裝設(shè)避雷針,用于防止雷擊。避雷針采用直徑為12mm的圓鋼,其長(zhǎng)度為1m的避雷針裝設(shè)于塔吊的最頂端。其保護(hù)范圍按滾球法計(jì)算,能夠保護(hù)其它設(shè)備,且最后退場(chǎng),則其它設(shè)備可不設(shè)防雷裝置。2、塔吊防雷裝置以塔身為引下線,各部連接緊密,確保電氣連接。塔吊所用的動(dòng)力、照明燈線路采用五芯電纜,沿塔身敷設(shè)在塔吊內(nèi),每隔1米3、施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)所有防雷裝置沖擊接地電阻值不得大于30Ω,防雷接地可與重復(fù)接地使用一個(gè)接地極,此時(shí)接地電阻應(yīng)符合重復(fù)接地要求要小于10Ω。4、接地裝置與重復(fù)接地相同,接地線為10mm2黃/(三)、配電線路敷設(shè):1、所有電纜線路均采用埋地敷設(shè),避免機(jī)械損傷和介質(zhì)腐蝕,電纜埋地深度0.7米,在電纜上下各均勻鋪設(shè)50mm2、電纜穿越建筑物及引出地面從高度2米,至地下0.23、埋地敷設(shè)的電纜接頭應(yīng)設(shè)在地面上的接線盒內(nèi),接線盒應(yīng)能防水防塵,防機(jī)械損傷,并遠(yuǎn)離易燃易爆等腐蝕場(chǎng)所。4、電纜接頭應(yīng)牢固可靠,并作絕緣爆炸,保持絕緣強(qiáng)度并能承受張力。5、室內(nèi)配線采用瓷瓶固定,距地面高度2.5米。進(jìn)戶線過(guò)墻穿管保護(hù),距地面2.5(四)、配電箱及開(kāi)關(guān)箱設(shè)置:1、動(dòng)力和照明設(shè)在同一配電箱內(nèi),動(dòng)力和照明線路分路設(shè)置。2、總配電箱設(shè)在靠近電源的地方,分配電箱設(shè)在用電設(shè)備或負(fù)荷相對(duì)集中的地方,分配電箱與開(kāi)關(guān)箱的距離不超過(guò)30米。開(kāi)關(guān)箱與其控制的固定設(shè)備的水平距離不超過(guò)33、配電箱設(shè)在樓北,干燥、通風(fēng),配電箱上設(shè)防雨防砸棚,50×5角鋼焊接成,棚寬2.5米,長(zhǎng)4米,高3米,棚上鉚接白鐵皮板,護(hù)欄空腹方鋼焊成,高1.54、配電箱使用省備案產(chǎn)品,,裝設(shè)端正,牢固,移動(dòng)箱裝設(shè)在堅(jiān)固的支架上。固定配電箱中心與地面垂直距離1.5米,移動(dòng)箱與地面的垂直距離5、配電箱內(nèi)的開(kāi)關(guān)電器位置正確,固定牢固,不歪斜和松動(dòng),工作零線和保護(hù)零線通過(guò)接線端子板連接,并與保護(hù)零線接線端子分設(shè)。箱內(nèi)的連接線采用絕緣導(dǎo)線,不得有外露導(dǎo)電部分。配電箱的箱體、安裝板、及箱內(nèi)電器不應(yīng)有帶電的金屬底座,外殼等必須作保護(hù)接零。保護(hù)接零通過(guò)接線端子板連接。6、配電箱內(nèi)電器確??煽客旰?,無(wú)破損和不合格電器,總配電箱內(nèi)裝設(shè)總隔離開(kāi)關(guān)和分路隔離開(kāi)關(guān)、總自動(dòng)開(kāi)關(guān)和分路自動(dòng)開(kāi)關(guān)以及漏電保護(hù)器。總開(kāi)關(guān)電器的額定值、動(dòng)作額定值與分路開(kāi)關(guān)電器的額定值、動(dòng)作額定值相適應(yīng)。設(shè)有電壓表、總電流表、總電度表及其他儀表
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