EWB实验指导教程Word格式文档下载.docx
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第三章EWB分析方法--------------------------------------------------------------------------26
第四章EWB应用实例--------------------------------------------------------------------------35
实验一场效应管放大电路----------------------------------------------------------------------40
实验二共射—共集放大电路-------------------------------------------------------------------41
实验三差动放大电路----------------------------------------------------------------------------43
实验四负反馈放大电路-------------------------------------------------------------------------45
实验五低频功率放大电路设计----------------------------------------------------------------46
实验六数字电路基本实验----------------------------------------------------------------------49
实验七数字电路综合实验—数字钟设计-------------------------------------------------52
第一章
EWB概述
1.1EWB简介
EWB是一种电子电路计算机仿真设计软件，被称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室，英文全称ElectronicWorkbench。
EWB是加拿大InteractiveImageTechnologiesLtd.公司于1988年开发；
它以SPICE3F5为软件的核心，增强了其在数字及模拟混合信号方面的仿真功能；
SPICE3F5是SPICE的最新版本。
EWB建立在SPICE的基础上，具有以下的特点。
1.EWB具有集成化、一体化的设计环境
EWB具有全面集成化的设计环境，在设计环境中可以完成原理图输入、数模混合仿真以及
波形显示等工作。
当用户进行仿真时，波形图和原理图同时有效可见，当改变电路连接或元件参数时，显示的波形立即反映出相应的变化，即可以清楚地观察到具体电路元件参数的改变对电路性能的影响。
2.EWB具有专业的原理图输入工具
EWB提供了友好的操作界面，用户可以轻松的完成原理图的输入。
单击鼠标，可以方便的完成元件的选择；
拖动鼠标，就可以将元件放到原理图上。
EWB具有自动排列连线的功能，同时也允许用户调整电路连线和元件的位置。
3.EWB具有真实的仿真平台
EWB提供了齐全的虚拟电子设备，包括示波器、函数发生器、万用表、频谱仪、和逻辑分析仪等。
操作这些设备如同操作真实设备一样，非常容易。
4.EWB具有强大的分析工具
EWB提供了14种分析工具，利用这些工具，用户可以了解电路的工作状态，测量电路的稳定性和灵敏度。
5.EWB具有完整、精确的元件模型
元件及其模型在任何分析和设计中都是相当重要的。
EWB提供了相当广泛的元器件，共有8000多个器件模型；
而且在设计过程中，用户可以根据需要自己添加新的元器件。
1.2EWB的主要组成
EWB系统的组成如同一个实际的电子实验室，主要由以下几个部分组成：
元器件栏、电路工作区、仿真电源开关、电路描述区等。
其标准工作界面如图1-1所示。
元器件栏中用于存放各种元器件和测试仪器，用户可以根据需要调用其中的元器件和测试仪器。
元器件栏中的各种元器件按类别存放在不同的库中，如二极管库、晶体管库、模拟集成电路库等。
测试仪器与实际的仪器具有相同的面板和调节旋钮，使用方便。
电路工作区是工作界面的中心区域，它就象实验室的工作平台，可以将元器件栏中的各种元器件和测试仪器移到工作区，在工作区中搭接设计电路。
连接并接好测试仪器后，单击仿真电源开关，就可以对电路进行仿真测试。
打开测试仪器，可以观察测试结果；
再次单击仿真电源开关，可以停止对电路的仿真测试。
电路描述区是EWB系统给用户提供的一个文字区域，用户可以在电路描述区对电路的功能及仿真结果进行说明。
1.3EWB的基本界面
EWB与其他的应用程序一样有一个基本界面，有标题栏、菜单栏、工具栏、元器件栏、仿真开关、暂停/恢复开关、电路工作区、状态栏及滚动条组成。
下面介绍其中主要栏目。
1.菜单栏
菜单栏中有六个菜单项，分别是：
File、Edit、Circuit、Analysis、Window、Help。
每个菜单项的下拉菜单中都包含若干条命令。
（1）File菜单
文件菜单项如图1-2所示，其中的大部分菜单项功能与一般的WINDOWS应用程序相同如（New,Open,Save,SaveAs,Print,PrintSetup,Exit）此处不在说明。
1恢复存盘命令（File/Reverttosaved）
此命令的功能是将当前的电路恢复到最后一次存盘时的形式，执行此命令以后当前对此电路所做的全部修改被取消。
2输入文件命令（File/Import）
用于装入SPICE（*.CIR）描述的电路文件，实现对多种电路的仿真。
3输出文件命令（File/Export）
此命令用于将当前的电路以指定的格式输出。
4安装命令（File/Install）
用于安装EWB系统的附加应用程序。
（2）Edit菜单
Edit菜单如图1-3所示，它所包含的命令有:
Cut,Copy,Paste,Delete,SelectAll,CopyAsBitmap,ShowClipboard.功能与一般的WINDOWS应用程序相同,此处不再详细说明。
（3）Circuit（电路）菜单
电路菜单项如图1-4所示，可以实现对元件的位置、属性的设置，子电路的生成，电路图大小的缩放，电路图属性的设置，分析方法的选择。
①旋转（Rotate）、水平翻转（FlipHorizontal）、垂直翻转（FlipVertical）命令
单击需要调整位置的元件，然后选择所需的命令既可实现对所选元件的90度逆时针旋转、水平翻转或垂直翻转。
②元件属性命令（ComponentProperties）
每个元件都有各自的属性。
根据仿真的要求，属性可以修改。
选择的元件不同，其属性的多少及内容也就不同。
选中某个元件后，单击此菜单项，出现该元件属性的对话框如图1-5所示。
标号（Label）设置用来对电路中的元件标号进行设置；
模型（Model）设置用来对元件模型或元件的参数进行设置；
故障（Fault）设置用来设置元件的两个引脚之间的故障，用来仿真实际元件和电路中出现的故障；
显示（Display）设置用来选择元件的标号、模型是否显示在电路图中；
分析（AnalysisSetup）设置用来在分析电路的过程中，对元件特殊参数的设置，（并不是所有的元件都有分析设置）。
③创建子电路命令（CreateSubcircuit）
子电路是指用户建立的一种单元电路。
可以将子电路存放在用户的器件库中，在需要时调用，供电路设计和仿真时使用。
该命令用于子电路的创建。
④放大（ZoomIn）缩小（ZoomOut）命令
可以对电路进行放大或缩小显示。
⑤电路选项命令（SchematicOption）
用于对电路的显示方式进行设置。
单击此菜单项，即弹出如图1-6所示对话框。
对话框中有三个选项卡；
Grid（栅格）、Show/Hide（显示/隐藏）和Fonts（字型）。
在栅格选项卡中可以设置在电路窗口显示或隐藏点状栅格。
在显示/隐藏选项卡可以设置显示或不显示某些内容如图1-6所示。
在字型选项卡中可以设置元件的标号、标称值的字体和字号。
⑥限制命令（Restrictions）
利用限制命令，可以对元件和电路分析提出限制条件；
其对话框如图1-7所示。
其中General（一般性限制）包括电路口令和电路只读属性的限制；
Components（元件限制）包括隐藏故障、锁定子电路和隐藏元件参数值的选项；
Analysis（分析限制）用于对电路进行各种分析的方法的限定性选择。
（4）Analysis（分析）菜单
分析菜单项如图1-8所示，这些命令可以分为四大类：
启动、停止仿真命令，分析选项命令，各类分析命令，显示图表命令。
1激活/停止命令（Activate/Stop）
在电路工作区连接电路以后，可以利用激活命令开始仿真实验，或利用停止命令停止仿真实验。
2暂停或恢复命令（Pause或Resume）
利用此命令可以暂停正在仿真的实验，单击恢复命令，可以继续进行电路的仿真实验。
3分析选项命令（AnalysisOptions）
分析选项窗口如图1-9所示，可以设置各种分析的参数，以满足实际电路的仿真要求。
414种分析工具
EWB提供了14种分析工具，其中包括6种基本分析工具：
直流分析、交流频率分析、暂态分析、傅里叶分析、噪声分析、和失真分析；
4种扫描分析工具：
参数扫描分析、温度扫描分析、直流和交流灵敏度分析；
2种高级分析工具：
极点—零点分析和传输函数分析；
两种统计分析工具：
最坏情况分析和蒙特卡罗分析。
关于这些工具的使用将在后续章节介绍。
5显示图表（DisplayGraphs）
显示图表命令是该软件提供给用户的一种便利的工具。
在完成电路的仿真实验后，单击此命令，会弹出分析图表窗口，窗口中显示分析结果的参数或分析结果的图形。
（5）Window（窗口）和Help（帮助）菜单
此二个菜单的功能与一般的WINDOWS应用程序功能相似此处不再说明。
2.工具栏
工具栏如图1-10所示。
工具栏从左至右的图标命令为：
新建文件、打开文件、保存文件、打印文件，剪切、复制、粘贴，旋转、水平翻转、垂直翻转，创建子电路，显示图表，元件属性，缩小、放大，缩小或放大的比例，帮助。
3.元器件栏
元器件栏如图1-10所示。
单击其中不同的图标可以打开不同的元器件库。
从元器件库中调用器件的方法是：
首先单击元器件库图标，在库中选择所需的元件，将其拖至工作区即可。
EWB提供的元器件库，从左至右分别是：
用户器件库、各类电源库、基本器件库、二极管库、晶体管库、模拟集成电路库、数摸混合电路库、数字集成电路库、数字模块库、各类指示器库、控制器单元库、其他元件库和仪器库。
1.4EWB的基本操作
1.4.1电路的输入与运行
电路实验的输入与运行包括以下几个步骤：
放置元器件、对元件进行赋值、设置元件标号、调整元件在电路工作区的位置和方向、连接电路、放置并连接测试仪器、运行电路开始仿真分析。
利用仪器观察窗口或显示图表观察仿真结果。
1.放置元器件
单击元器件库，在库中选择所需的元件，用鼠标拖至工作区。
2.对元件进行赋值
用鼠标双击元件，或选中元件后单击元件属性图标，出现该元件的属性对话框，在对话框中可以对元件进行赋值和设置标号等操作。
3.调整元件在电路工作区的位置和方向
用鼠标拖动元件，调整元件在工作区中的位置；
选中元件后单击旋转、水平翻转、垂直翻转图标可以调整元件的方向。
4.连接电路
将光标指向一个元件的连接点时，在连接点处会出现一个小黑点，按住鼠标左键，移动鼠标，使光标指向另一个元件的连接点，在该连接点处会出现另一个小黑点，放开鼠标，这两个元件对应的连接点就会连接在一起。
当鼠标指向连线时，按住鼠标左键，移动鼠标，可以调整连线的位置。
当鼠标指向连线的一个端点，出现一个小黑点时，按住按住鼠标左键，移动鼠标，可以删除该连接线。
5.放置并连接测试仪器
单击仪器库，在库中选择所需的仪器，用鼠标拖至工作区。
将仪器与测试点相连。
6.运行电路开始仿真
单击仿真电源开关，电路开始运行。
7.观察仿真结果
双击仪器可以打开仪器的窗口，可以观察实验结果；
或单击显示图表命令，可以观察到电路的测试数据或测试波形。
1.4.2子电路的创建和使用
子电路的创建和使用主要有以下几个步骤：
根据设计要求进行子电路的输入，子电路内容的选择，子电路的创建，子电路的调用，和子电路的修改等。
1.子电路的输入
根据需要将要作为子电路的电路输入到工作区；
在此基础上再设置一些连接点，将输入、输出端口与这些连接点相连。
2.选择子电路的内容
按住鼠标左键，拖动鼠标，选定创建子电路的内容，系统默认选择的电路部分为红色，没有被选择的电路部分为黑色。
3.创建子电路
单击电路菜单中的创建子电路命令（Circuit/CreateSubcircuit）或单击创建子电路图标，出现Subcircuit对话框如图1-11所示；
在Subcircuit对话框中输入子电路名称，单击对话框中“Copyfromcircuit”按钮，被选择的电路就被赋复制到用户的器件库中；
同时EWB将自动打开子电路窗口。
4.子电路的调用
单击元器件栏的最左侧的用户器件库图标，按住鼠标左键，将其拖至工作区，会出现（ChooseSUB）选择子电路窗口，选择所需的子电路名，单击Accept按钮，子电路将作为一个电路模块出现在工作区。
1.4.3文件格式的变换
为了方便使用，EWB软件除了可以对*.EWB文件进行编辑和仿真外，还允许接收其他文件格式描述的电路，或者将电路保存为其他文件格式输出。
当执行File/Import（输入文件）命令是，根据对话框的提示，EWB允许装入SPICE（*.CIR）描述的电路文件，调入该文件后，EWB将其转换为原理图形式，格式转换后，可以对该电路进行各种仿真操作。
当执行File/Export（输出文件）命令时，可以将连接及仿真正确的电路以其他文件格式输出，供第三方电路软件使用。
可以供选择的电路输出格式有：
后缀为*.CIR，供SPICE软件使用；
后缀为*.NET，供ORCAD软件、TANGO软件、RPROTEL软件使用；
后缀为*.SCR，供EAGLE软件使用；
后缀为*.CMP，供LAYOL软件使用；
后缀为*.PLC，供ULTIMATE软件使用。
EWB为用户提供了大量的元器件，这些元器件各自存放在不同的库中。
本小节主要介绍元器件图标，了解并熟悉元器件库中的部分常用元器件的参数定义、名称、量纲、缺省值设置范围、使用方法等。
2.1.1信号源库（Sources）
EWB的信号源库提供了全部的独立电源和受控源。
其图标如图2-1所示。
第一排从左至右分别是：
接地、电池、直流电流源、交流电压源、交流电流源、电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电压源、电流控制电流源、Vcc电压源、Vdd电压源、时钟源。
第二排从左至右分别是：
调幅源、调频源、压控正弦波、压控三角波、压控方波、受控单脉冲、分段线性源、压控分段线性源、频移键控源、多项式源、非线性相关源。
接下来介绍以下常用的信号源的使用，其参数定义、名称、量纲等见表2-1。
1.地（Ground）
地是电路中各个节点的相对参考点。
“地”元件提供了这种参考，并非所有的电路都必须接地，但使用运算放大器、变压器、各种控制源、示波器、函数发生器、波特图仪时必须接地；
含模拟和数字元件的电路也必须接地。
2.电池（Battery）
电池是内阻为零的理想电压源。
3.直流电流源（DCCurrentSource）
直流电流源是内阻为无穷大的理想电流源。
4.交流电压源（ACVoltageSource）
使用交流电压源时，电压设置值为正弦波电压的有效值。
若电压u设置为100V，频率设置为1000Hz，相位设置为45度，则写成表达式为：
u=100*1.414sin（2π1000t+450）V。
5.交流电流源（ACCurrentSource）
交流电流源的参数与交流电压源相同，仅量纲不同而已。
6.压控电压源（Voltage-ControlledVoltageSource）
电压增益E表示输入端电压对输出端电压的控制因子，即E=VO/VI。
7.压控电流源（Voltage-ControlledCurrentSource）
互导增益G表示输入端电压对输出端电流的控制因子，即G=IO/VI。
8.电流控制电压源（Current-ControlledVoltageSource）
互阻增益H表示输入端电流对输出端电压的控制因子，即H=VO/II。
9.电流控制电流源（Current-ControlledCurrentSource）
电流增益F表示输入端电流对输出端电流的控制因子，即F=IO/II。
10.“VCC”直流电源
直流电源的简化符号，表示对地有+5V的电压，是TTL电路的缺省供电电压，并表示逻辑高电平。
11.“VDD”直流电源
直流电源的简化符号，表示对地有+5V的电压，是CMOS电路的缺省供电电压，并表示逻辑高电平。
12.时钟源（Clock）
时钟源是指幅度、频率、占空比均可调的方波发生器。
表2-1信号源表
元器件名称
参数
默认设置值
设置范围
电池
电压V
12V
μV～kV
直流电压源
电流I
1A
μA～kA
交流电压源
频率
相位
120V
60HZ
Hz～MHz
DEG
交流电流源
1HZ
压控电压源
电压增益E
1V/V
mV/V～kV/V
压控电流源
互导G
1mS
mS～kS
电流控制电压源
互阻H
1Ω
mΩ～kΩ
电流控制电流源
电流增益F
1A/A
mA/A～kA/A
时钟源
频率F
占空比D
1000HZ
50%
5V
0%～100%
mV～kV
若要对元器件的参数进行设置，只要将工作区中的元件用鼠标双击，系统会弹出元件属性窗口，然后即可对元器件的参数进行设置。
2.1.2基本元件库（Basic）
基本元件库图标如图2-2所示。
连接点、电阻、电容、电感、线性变压器、继电器、开关、延迟开关、压控开关、电流控制开关、上拉电阻。
电位器、排电阻、电压控制模拟开关、极性电容、可调电容、可调电感、无芯线圈、磁芯、非线性变压器。
基本元件库中部分元件的参数说明见表2-2。
表2-2基本元件库
电阻
R
1
Ω～MΩ
电容
C
pF～F
电感
L
μH～H
线性变压器
匝数比
漏感
磁感
初级绕组电阻
次级绕组电阻
2
0.001H
5H
1E-6
开关
键
Space
上拉电阻
电阻R
上拉电压V
1KΩ
V～kV
电位器
比例设置
增量
1kΩ
5%
A～Z,0-9
排电阻
极性电容
1μF
可调电容
10μF
可调电感
10mH
部分元件使用说明：
1.开关
该元件为单刀双掷开关。
通过计算机键盘可以控制它的通断状态。
使用时，先用鼠标从库中将该元件拖至工作区，双击元件，在对话框“Key”栏中键入字母作为该元件的代号。
缺省设置：
Space（空格键）。
当要改变开关的通断状态时，敲击该元件的代号字母即可。
2.电位器
在该元件的属性对话框的“Resistance（R）”选项栏中，可以设置两个固定端子之间的阻值。
“Setting”选项表示滑动点左侧电阻占总阻值的百分比。
“Key”选项用于设置控制键字母。
“Increment”表示每按一次设置的字母键，滑动点左侧的电阻减少量占总值的百分比。
当按一次“Shift+‘设定的控制字母’”时，左侧的电阻值增加一定的百分比。
3.可调电容、可调电感
此两种元件的使用方法与电位器相同。
4.排电阻
排电阻指8个并列的电阻封装在一个壳内，具有相同的阻值。
2.1.3二极管库（Diodes）
二极管的图标如图2-3所示；
从左至右分别是：
普通二极管、稳压二极管、发光二极管、桥式全波整流器、肖特基二极管、可控硅整流器、双向可控硅、三端双向可控硅。
元件的参数及缺省设置如表2-3所示。
表2-3二极管库
缺省设置值
设置、选择范围
普通二极管
理想状态
General,Motorola,National,Zetex,Philips
稳压二极管
General,Motorola,Philips
发光二极管
桥式全波整流器
General,Motor
升级会员 