市场电力EWB软件教程.docx
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1、市场电力EWB软件教程一、软件简介随着电子技术与计算机技术的进展,电子产品己与计算机紧密相连,电子产品的智能化日益完善,电路的集成度越来越高,而产品的更新周期却越来越短。电子设计自动化(EDA)技术,使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。EDA是在计算机辅助设计(CAD)技术的基础上进展起来的计算机设计软件系统。与早期的CAD软件相比,EDA软件的自动化程度更高、功能更完善、运行速度更快,而且操作界面友善,有良好的数据开放性与互换性。电子工作平台EleCtroniCSWOrkbCnCh(EWB)(现称之MUItiSiIn)软
2、件是加拿大InteraCtiVeImageTechnologies公司于八十年代末、九十年代初推出的电子电路仿确实虚拟电子工作台软件,它具有这样一些特点:(1)使用直观的图形界面创建电路:在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取;(2)软件仪器的操纵面板外形与操作方式都与实物相似,能够实时显示测量结果。(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,它能够同其它流行的电路分析、设计与制板软件交换数据。(5)EWB还是一个优秀的电子技术训练工具,利用它提供的虚拟仪器能够用比实验室中更灵活的方式进行电路
3、实验,仿真电路的实际运行情况,熟悉常用电子仪器测量方法。因此非常适合电子类课程的教学与实验。这里,我们向大家介绍EWB软件的初步知识,基本操作方法,内容仅限于对含有线性RLC元件及通用运算放大器电路的直流、交流稳态与暂态分析。二、ElectronicsWorkbench软件界面LEWB的主窗口菜单栏元件库栏工具栏暂停小灰复开关启动/停止开关状态栏 电路描述框打开的检器电路工作区2.元件库栏自定义库基本元件库晶体管库 混和集成电路逻辑门电路 指示器件库 其它器件库二极管库数字集成电路库控制器件库信号源库电池接地Vdd电压源.VCC电压源电电M电电压源电压高电需.电压瞽电压源(稔电搞.六稔电压源直
4、流电基本器件库连接点电容 变压器 开关 延迟开关电阻 电感电位器极性电容I可调电感可调电容二极管库二极管稳压二极管发光二极管全波桥式整流器模拟集成电路库三湍运放七端运放比较器五端运放指示器件库0三颂章回囱口圜圜电压表灯泡电流表彩色指示灯仪器库jaaj逻辑转换仪 逻辑分析仪 字信号发生器 波特图仪 示波器 函数信号发生器 数字多用表三、ElectronicsWorkbench基本操作方法介绍1 .创建电路(1)元器件操作元件选用:打开元件库栏,移动鼠标到需要的元件图形上,按下左键,将元件符号拖拽到工作区。元件的移动:用鼠标拖拽。元件的旋转、反转、复制与删除:用鼠标单击元件符号选定,用相应的菜单、
5、工具栏,或者单击右键激活弹出菜单,选定需要的动作。元器件参数设置:选定该元件,从右键弹出菜单中选ConIPOnentPr。PerlieS能够设定元器件的标签(Label)编号(ReferenceID)、数值(ValUe)与模型参数(Model)故障(Fault)等特性。说明:元器件各类特性参数的设置可通过双击元器件弹出的对话框进行;编号(ReferenceID)通常由系统自动分配,必要时能够修改,但务必保证编号的唯一性;故障(FaUIt)选项可供人为设置元器件的隐含故障,包含开路(Open).短路(Short)、漏电(Leakage)、无故障(None)等设置。(2)导线的操作要紧包含:导线的
6、连接、弯曲导线的调整、导线颜色的改变及连接点的使用。连接:鼠标指向一元件的端点,出现小园点后,按下左键并拖拽导线到另一个元件的端点,出现小园点后松开鼠标左键。删除与改动:选定该导线,单击鼠标右键,在弹出菜单中选delete。或者者用鼠标将导线的端点拖拽离开它与元件的连接点。说明:连接点是一个小圆点,存放在无源元件库中,一个连接点最多能够连接来自四个方向的导线,而且连接点能够给予标识;向电路插入元器件,可直接将元器件拖曳放置在导线上,然后释放即可插入电路中。(3)电路图选项的设置CirCUit/SchematicOption对话框可设置标识、编号、数值、模型参数、节点号等的显示方式及有关栅格(G
7、rid).显示字体(FontS)的设置,该设置对整个电路图的显示方式有效。其中节点号是在连接电路时,EwB自动为每个连接点分配的。2 .使用仪器(1)电压表与电流表从指示器件库中,选定电压表或者电流表,用鼠标拖拽到电路工作区中,通过旋转操作能够改变其引出线的方向。双击电压表或者电流表能够在弹出对话框中设置工作参数。电压表与电流表能够多次选用。(2)数字多用表数字多用表的量程能够自动调整。下图是其图标与面板。数值显示档位选择交直流选择参数设置其电压、电流档的内阻,电阻档的电流与分贝档的标准电压值都能够任意设置。从打开的面板上选Setting按钮能够设置其参数。(3)示波器A通道 B通道显示屏时基
8、调整扩展方式触发控制/II,通道控制示波器为双踪模拟式,其图标与面板如下图所示。其中:Expand面板扩展按钮;Timebase时基操纵;Trigger触发操纵;包含:Edge一上(下)跳沿触发LeVeI触发电平触发信号选择按钮: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)positionX(Y)轴偏置;Y/T、B/A、A/B一一显示方式选择按钮(幅度/时间、B通道/A通道、A通道/B通道);AC、0、DCY轴输入方式按钮(AC、0、DC)。(4)信号发生器oool负端 COM端正端波形选择 频率 占空比 幅度 偏直信号发生器能够产生正弦、 三角波与方波
9、信号,其图标 与面板如下图所示。可调节 方波与三角波的占空比。输入端Ia 湍1幅度或相位里程设定 幅频泮目频特性选择 数据存盘 频率范围设定(5)波特图仪波特图仪类似于实验室的扫频仪,能够用来测量与显示电路的幅度频率特性与相位频率特性。波特图仪的图标与面板如下图所示。波特图仪有IN与OUT两对端口,分别接电路的输入端与输出端。每对端口从左到右分别为+V端与T端,其中IN端口的+V端与-V端分别接电路输入端的正端与负端,OUT端口的+V端与T端分别接电路输出端的正端与负端。此外在使用波特图仪时,务必在电路的输入端接入AC(交流)信号源,但对其信号频率的设定并无特殊要求,频率测量的范围由波特图仪的
10、参数设置决定。其中:Magnitude(Phase)幅频(相频)特性选择按钮;Vertical(Horizontal)Log/Lin垂直(水平)坐标类型选择按钮(对数/线性);F(I)坐标终点(起点)。3.元件库中的常用元件EWB带有丰富的元器件模型库,在电路分析软件实验中要用到的元件及其参数的意义如下。(1)信号源元件名称参数缺省设置值设置范围电池(直流电压源)电压V12VuVkV直流电流源电流IIAuAkA电压120VuVkV交流电压源频率60HzHz-MIIz相位0Deg电流IIAuAkA交流电流源频率IHZHz-MHz相位0Deg电压操纵电压源电压增益E1V/VmV/V-kV/V电压操
11、纵电流源互导GISmSMS电流操纵电压源互阻H1m一M电流操纵电流源电流增益F1A/AmA/A-kA/A(2)基本元件元件名称参数缺省设置值设置范围电阻电阻值Rlk-M电容电容值CUFpFF电感电感值LImHuHH匝数比(初级/次级)N漏2感LE0.OOlH线性变压器激磁电感LM5H初级绕阻电阻RP0次级绕阻电阻RS0开关键SpaceAZ,0-9,Enter,Space导通时间Ton0.5SpSS延迟开关断开时间ToffOSpSS4、兀器件M;件的创建与删除关于一些没有包含在元器件库内的元器件,能够使用自己设定的方法,自建元器件库与相应元器件。EwB自建元器件有两种方法:一种是将多个基本元器件
12、组合在一起,作为一个“模块使用,可使用下文提到的子电路生成的方法来实现;另一种方法是以库中的基本元器件为模板,对它内部参数作适当改动来得到,因而有其局限性。若想删除所创建的库名,可到EWB的元器件库子目录名Model下,找出所需删除的库名,然后将它删除。5、广电路的生成与使用为了使电路连接简洁,能够将一部分常用电路定义为子电路。方法如下:首先选中要定义为子电路的所有器件,然后单击工具栏上的生成子电路的按钮或者选择CirCUit/CreateSubcircuil命令,在所弹出的对话框中填入子电路名称并根据需要单击其中的某个命令按钮,子电路的定义即告完成。所定义的子电路将存入自定义器件库中。通常情
13、况下,生成的子电路仅在本电路中有效。要应用到其它电路中,可使用剪贴板进行拷贝与粘贴操作,也可将其粘贴到(或者直接编辑在)Default,ewb文件的自定义器件库中。以后每次启动EWB,自定义器件库中均自动包含该子电路供随时调用。6、帮助功能的使用EWB提供了丰富的帮助功能,选择HeIP/HelpIndeX命令可调用与查阅有关的帮助内容。关于某一元器件或者仪器,选中”该对象,然后按Fl键或者单击工具栏的帮助按钮,即可弹出与该对象有关的内容。建议充分利用帮助内容。7、基本分析方法(1)直流工作点的分析直流工作点的分析是对电路进行进一步分析的基础。在分析直流工作点之前,要选定Circuit/Sche
14、maticOPtiOrI中ShOWnodes(显示节点)项,以把电路的节点号显示在电路图上。(2)交流频率分析交流频率分析即分析电路的频率特性。需先选定被分析的电路节点,在分析时,电路的直流源将自动置零,交流信号源、电容、电感等均处于交流模式,输入信号也设定为正弦波形式。(3)瞬态分析瞬态分析即观察所选定的节点在整个显示周期中每一时刻的电压波形。在进行瞬态分析时,直流电源保持常数,交流信号源随着时间而改变,电容与电感都是能量储存模式元件。在对选定的节点作瞬态分析时,通常可先对该节点作直流工作点的分析,这样直流工作点的结果就可作为瞬态分析的初始条件。(4)傅里叶分析傅里叶分析用于分析一个时域信号
15、的直流分量、基频分量与谐波分量。通常将电路中交流激励源的频率设定为基频,若在电路中有几个交流源时,能够将基频设定在这些频率的最小公因数上。四、虚拟工作台方式电路仿真1 .用虚拟作台仿真电路的步骤由于EWB增加了虚拟测量仪器、实时交互操纵元件与多种受控信号源模型,除了能够给出以数值与曲线表示的SPlCE分析结果外,EWB还提供了特殊的虚拟电子工作台仿真方式,能够用虚拟仪器实时监测显示电路的变量值,频响曲线与波形。仿确实步骤为:(1)输入原理图,在工作区放置元件的原理图符号,连接导线,设置元件参数;(2)放置与连接测量仪器,设置测量仪器参数;(3)启动仿真开关,在仪器上观察仿真结果。2 .仿真实例
16、1:RC低通滤波器电路的仿真在电路工作区输入如下图电路。其中包含两个正弦交流电压源,一个为IV2kHz,一个为5v60Hz,另有一个周期脉冲电压源(时钟源),幅度5V,频率50Hz,占空比50%,两组电源用开关来切换。电路的输(1) .测试电路的频率特性曲线双击波特图仪图标打开其面板,然后单击仿真启动开关,在波特图仪的显示屏幕上能够观看电路的幅度频率特性与相位频率特性曲线。曲线如下两图所示。幅度频率特性相位频率特性(2) .观测电路的滤波效果按空格键将开关连接到两个正弦交流信号源上。双击连接示波器输入的导线,将两个通道的输入导线设置成不一致的眼色以便于波形的观察。打开示波器面板,启动电路仿真开
17、关,这时在示波器上能够看到两个波形(下图)。输入波形为60H正弦波与2kHz小幅度正弦波的叠加波形。输出波形中,2kHz正弦波成分已经基本上被滤除。(3) .观察电路对周期脉冲序列的瞬态响应按空格键将开关连接到周期脉冲信号源上。启动电路仿真开关,这时在示波器上能够看到两个波形(下图)。输入波形为周期方波,输出波形为按指数规律上升、下降的脉冲序列。改变输入脉冲波的频率,能够看到输出波形的形状发生变化。-2.仿真实例2:共发射极单级放大电路的仿寅.(1)电路的创建电路图如下图示。采取前文提到的方法连接电路、设置元器件参数并连接仪器,同时设置连接到示波器输入端的导线为不一致颜色,这样可区分两路不一致
18、的波形。Vcc 12V(2)电路文件的储存电路创建好以后可将其储存,以备调用。(3)电路的仿真实验双击有关仪器的图标打开其面板,准备观察被测试点的波形。按下电路启动/停止开关,仿真实验开始。假如要使实验过程暂停,可单击右上角的PaUSe(暂停)按钮,再次单击PaUSe按钮,实验恢复运行。调整示波器的时基与通道操纵,使波形显示正通常情况下,示波器连续显示并自动刷新所测量的波形。假如希望认真观察与读取波形数据,能够设置Analysis/AnalysisOPtiOnS/Instruments对话框中Pauseaftereachscreen(示波器屏幕满暂停)选项。从波特图仪的面板上观测电路的幅频特性
19、与相频特性。假如对波特图仪面板参数进行修改,修改后建议重新启动电路,以保证曲线的精确显示。(4)电路的描述选择WindOW/Description命令可打开电路描述窗口,能够在改窗口中输入有关实验电路的描述内容。(5)实验结果的输出实验结果的输出要紧指:最终测试电路的储存。输出电路图或者仪器面板(包含显示波形)到其它文字或者图形编辑软件,这要紧用于实验报告的编写。该操作可通过选择Edit/CopyasBitnIaP命令来完成,具体操作方法请参阅EWB的帮助文件。打印输出。五、SPICE方式分析电路1 .直流工作点分析在工作区构造电路,在菜单Circuit/SchematicOptions.启动
20、的对话框中选定显示节点(ShowNodes),把电路的节点标号显示在原理图上;选择菜单命令AnaIySiS/DCOperatingPoint,EWB对电路做直流2 .交流频响分析(1)创建原理图,选择菜单命令AnalySiS/ACFrequncy.(2)在弹出的对话框中,设定要分析的电路节点,分析起始频率,终点频率,扫描形式,显示点数与纵轴尺度;(3)点击SimUIate按钮,在分析完成后,在AnalySiSGraPhS窗口的ACAnlySiS栏中能够看到幅频与相频特性曲线。上面电路的交流频率分析结果如下图所/JoOooooooo 5 5 0 5 0 5 0 J J-2.2-3 (HP) 9段
21、二。Ooooo 5 O 5 O -112 ap)(SEqd3 .瞬态分析(1)输入原理图,选择菜单命令AnaIySiS/Transient.(2)在弹出的对话框中设置瞬态分析参数,参数的意义如下。初始条件选择:SettoZero:设置为零User-defined:使用用户定义的节点电压的初始值CalculateDCOperatingPoint:先计算直流工作点,取其作为初始条件。分析时间与步长:TSTART:起点时间TSTOP:终点时间步长通常能够选择自动步长(Generatetimestepsautomatically)(3)点击SinlUIate按钮开始分析,分析结果显示在AnaIySiS
22、GraPhS窗口的TranSient栏中。比如,对前面电路做瞬态分析,将图中交流电源的幅度设置为零,并将电容初始电压设为5V,方法是:双击节点标号3或者电容上端的导线,在弹出的对话框中,选Node栏,选定USeinitialConditiOnS选择项,在右侧的数字框中键入5V。在瞬态分析参数设置对话框中选择初始条件为USeLdefined,选择节点3作为分析节点,然后点击SimUlate进行分析,得到节点3电压的动态曲线如下图所示。ewbtest7.ewb0.0020.0040.0060.0080.01Time(s)4 .参数扫描分析使用参数扫描方法分析电路,能够观察某元件参数在一定范围内变化
23、时对电路特性的影响。分析步骤是:(1)确定输出节点与要扫描的元件与参数;(2)选择菜单命令AnaIySiS/ParameterSweep.在弹出的参数设置对话框中,设置要分析的元件Component,元件参数ParameIer,参数起始与终点值(StartVaIUe与EndValUe),扫描方式SWeePtyPe为线性Linear、倍程Octave或者10倍程Decade之一。线性方式时要设定变化增量InCrelnentstepsize能够设定输出节点OUtPUtnode。对每个参数取值要分析的类型,能够是直流工作点、瞬态或者交流频响分析,点击SetTranSienIOPIionS或者SetA
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