基于EWB电子电路的电子仿真_实验研究本科毕业论文
毕业设计（论文）
题目电子电路的电子仿真实验研究
英文并列题目Electronic circuit electronic emulation research laboratory
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电子电路的电子仿真实验研究
摘要：本文概述了一个实用的电子电路设计与仿真软件，（ElectronicsWorkbench5.0）EWB5.0。现在，如果有一台PC计算机结合电路设计与仿真软件EWB5.0，你可以无需使用实际电路板，通过采用虚拟仪器和设备也可以完成各种复杂的电路设计，实验电路仿真和分析结果基本与实际情况相同。 EWB5.0是加拿大的互动Image Technologies最新的32位Windows版本的纯计算机辅助电子电路设计与仿真软件。它的使用安装硬盘空间大约是16M，即使是懂得一点的电路基础知识和基础计算机知识，短短几个小时内就能掌握它的使用。 EWB仿真设计节约了实验的成本，也可以更加清晰和简洁地改变参数了解更多的电路和它的原理图。
关键词：元器件模型;虚拟仪器；仿真；软件
Experimental study of electronic simulation of electronic
circuits
Abstract; This paper outlines a practical electronic circuit design and simulation software, (ElectronicsWorkbench5.0) EWB5.0. Now, if you have a PC computer combining circuit design and simulation software EWB5.0, you may need to use the actual circuit board, through the use of virtual instruments and equipment can also complete a variety of complex circuit design, circuit simulation and analysis of the experimental results of fundamental and practical same situation. EWB5.0 Interactive Image Technologies is Canada's newest 32-bit Windows version of pure computer-aided electronic circuit design and simulation software. It is about the use of hard disk space to install 16M, even know a little basic knowledge and basic circuit computer knowledge, you can master it in just a few hours of use. EWB simulation experiments designed to cost savings, but also can be more clear and concise understanding of changing the parameters of the circuit and it's more schematic
Key words: motion control, autopilot, neural , GIS
目录
第一章前言 (8)
1.1EWB简介 (8)
1.2EWB系统的组成 (9)
1.3EWB的使用 (10)
1.4EWB的基本操作 (11)
第二章EWB仿真技术在电子线路分析中的应用 (12)
2.1软件功能及特点 (12)
2.2仿真分析软件的设计过程 (13)
2.3电子电路仿真软件仿真分析实例中的实际应用 (14)
2.4电路仿真与分析 (16)
2.5设计指标测试 (17)
第三章EWB在模拟电子技术基础中的应用 (18)
3.1使用模拟电子技术EWB的必要性 (18)
3.2研究方法与内容 (18)
3.3单极共射放大器的设计与分析 (19)
3.4EWB在数字电路中的应用 (25)
3.5简化并转化研究EWB的逻辑功能 (25)
第四章MULTISIM在电子电路中的应用 (28)
4.1MULTISIM在电子技术的应用 (28)
4.2在数字电子技术中的应用 (30)
4.3EWB与MULTISIM的简单比较 (33)
结论 (34)
致谢 (35)
参考文献 (36)
第一章前言
1.1EWB简介
电子技术人员在研究产品时，从开发产品，到产品完成后期时，只有在确定实际调试达到了设计性能的要求才可以算产品研究成功。最传统的检验方法就是焊接实物电路板，或在“面包板”上按顺序连接好器件和导线，并通过仪器来多次测量调整元器件参数甚至于改变原电路的结构直至满足测试的设计要求。实际调试工作需要适当的设备和丰富各种组件进行搭配调试，如果没有这些准备工作，这将对产品的调试工作有巨大困难。因此，对于这样的产品设计，它不但生产效率低下，周期长，更加无法适应生存在这个电子产品高科技发展的信息时代。随着电子技术，电路设计规模也越来越大。所以采用传统实物设计方法来快速发展，几乎是难以成功的，更加是不现实。现在，如果有一台PC结合电路设计与仿真软件EWB5.0 （电子Workbench5.0 ），你可以在没有实物的条件下，可以通过虚拟仪器和设备来完成各种复杂的电路设计，重要的是实验分析结果和仿真结果几乎是一样的。EWB5.0是加拿大的互动Image Technologies公司最新的32位Windows版本的纯计算机辅助电子电路设计与仿真软件。标准安装它大概需要1 6M的硬盘，，对于有基础电路知识和计算机知识的人，只需要几个小时便可以了解它的使用。
今天的EDA电路设计已经发展成为自动化软件，在广播电视的设计，检查和维护方面都得到了越来越广泛的应用。然而，与其它专业比较，在从事广播电视设备的设计，测试和维护的工程技术员，他们直接使用EDA来进行工作的并不是很多。另外，由于它们的软件的特性的理解并不够全面，未能充分发挥其在广播和电视的作用，EDA使用者就针对它的使用情况介绍给广播电视的朋友，以此使用这种电脑辅助分折来提高效率，提高广播电视设备电路设计，测试和维护水平。以达到相互交流的目的。实际上EDA技术已应用到国外的各种行业，并形成主流涉及到各个方面。任何电路设计，广播电视设备，基本上都是应用在电子辅助设计软件。但毫无疑问， EWB(Electronics Workbench) 软件依然有着巨大的作用。它也是EDA设计软件之一。
利用EWB仿真设计节约了实物成本，重要的是它可以扩展到更多的电路进行分析。
1.2EWB系统的组成
EWB系统是由作为一种实用的电子实验室，主要由以下几部分组成：组件栏，电路工作空间仿真电源开关，电路描述区。如图1所示的标准工作界面。
图1: EWB的主要组成部分
用于存储各种组件和测试设备的元器件栏，用户可以调用这些器件作为所需的组件和测试设备之一。各种元器件按类别存放在不同的库中，如二极管库类的各种组件组件栏，晶体管库，模拟集成电路库。仿真设备和实物的仪表面板具有相同的调节按钮，调试方便。
工作区是电路工作界面的中心区域，它就像实验室的工作平台，可以将各种元器件和测试设备安放在这里，在工作区连接设计电路。连接并接好仿真测试仪器，单击仿真电源开关，可以模拟电路测试。打开测试设备，检测结果可以观察到;再次单击仿真电源开关，就可以停止对电路进行仿真测试。
1.3 EWB的使用
电子工作平台（简称EWB ），被称为中国的电子工程师模拟工作室。该软件是加拿大交换图像技术有限公司（交互式图像技术有限公司）在90年代初推出的EDA软件。在国内使用EWB软件，却是没有多久的事情。EWB目前比较常见的工作环境Windows95/98的电子工作（简称EWB5.12 ），该公司最近推出了新的EWB版本电子电路设计与仿真软件EWB6.0版本。
在许多应用在计算机电路仿真软件EWB中，EWB5.12软件作为一种方便的实验室。和其他的EDA仿真软件比较，它是比较小的了，只有几兆之一。且相比于单一的功能，它似乎不太可能成为主流EDA软件主流软件，但是对于模拟数字电路混合实验仿真确是有着巨大的优势。
然而，EWB5.12仿真软件的功能却十分强大，它的实际电路的模拟结果约100 ％。并且，它就像现场在实验室或在工作现场那样提供了示波器，信号发生器，扫频仪，逻辑分析仪和数字信号发生器，逻辑转换器，万用表等广播电视设备的设计，测试和维护的必备设备，仪器仪表工具。EWB5.12软件器件库包含了许多大公司在国内和国外的晶体管元器件，集成电路和数字门电路芯片。没有设备库组件，也可以从外部模块导入。
EWB5.12电路仿真软件是众多的电路中最易上手的。它的工作非常直观的界面，图表和工具都在同一个窗口，即使是未使用过它的工程技术人员，稍加学习就可以熟练应用软件。现代广播电视设备电路结构复杂，EWB5.12软件，可以使你在许多电路设计、检测与维护中无须动用电烙铁就可以知道它的结果，但如果你想更换部件或更改组件参数，只需点点鼠标。
Electronics Workbench的设计就像一个实验工作区“面包板”，在上面可以创建各种电路仿真的。电子作业平台设备库为用户提供了超过350种常用的模拟和数字设备，设计和测试可任意调用。在仿真中的虚拟设备可以被设置为一个理想的模式和实时模式，和一些虚拟设备可以可视化，如红色，可以发出发光二极管，逻辑探针可显示为一个逻辑笔作为高与低直接电路节点，继电器和开关操作可以切换接触器，熔断器可以烧断，灯泡可以烧毁，蜂鸣器可以发出不同音调的声音，电位器的触点可以按比例移动改变阻值。虚拟仪器的Electronics Workbench库存放着数显电流表，数显电压表，数字万用表，1000MHz的双通道数字存储示波器，999MHz
数字函数发生器，电路的频率响应，可直接显示波德绘图仪，16 通道数字信号逻辑分析仪，16位的数字信号发生器等，这些虚拟仪器可以随时拖放到工作区中要测试的电路上，并显示直接有关的数据或波形。电子工作台还具有强大的分析功能，可交直流工作点分析，瞬态和稳态分析，高版本的EWB还傅里叶变换分析，噪声和失真分析，零极点分析和蒙特卡洛和许多其他。
1.4EWB的基本操作
电路的输入与仿真过程包括下列步骤：电器元件的安置、对器件参数的值设定、设置元器件的符号、调整元器件的摆放位置、电路的连接、安放并接通仿真仪器、打开电路并调试仿真。通过观察窗或者使用仪器，观察仿真出来的图表结果。
1.4.1放置元器件
打开元器件库，在库中选择所需的元件，用鼠标拖至工作区。
1.4.2对元件进行赋值
双击元素或所选元素，点击图标组件属性，该组件的属性对话框出现在该对话框中可以分配到的元素，并设置标签等操作。
1.4.3调整元件在电路工作区的位置和方向
用鼠标拖动的元器件，在调整工作区元素的位置;点击旋转选择组件，水平翻转，垂直翻转图标来调整元器件的方向。
1.4.4连接电路
光标移动至某个组件的连接点，连接点会出现在一个黑色的小点，按住鼠标左键不放，移动鼠标时，光标点到连接点的连接点的另一个元素是另一个小黑点，松开鼠标，对应于连接点的两个组成部分将被连接在一起。当鼠标指向连接，按住鼠标左键，移动鼠标，就可以调整连接的位置。当鼠标指针指向一个连接端点，一个小黑点出现时，按下并按住鼠标左键不放，移动鼠标，就可以撤销连线。
1.4.5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。
1.4.6运行电路开始仿真
单击仿真电源开关，电路开始运行。
1.4.7观察仿真结果
双击该工具可以打开仪器窗口，你可以观察到实验的结果;或单击显示图表命令，可以观察到的测试数据或电路的测试波形。
第二章EWB仿真技术在电子线路分析中的应用
2.1软件功能及特点
EWB软件是一个混合模拟与数字电路EDA的仿真软件，这是十分强大的仿真，它的器件库里面包容了许多大的公司拥有的晶体管元器件，集成电路与数字门电路，该设备是并没有库组件，你还可以导入外部的模块，在众多的电路仿真试验软件里面，EWB的学习很简单，此外它的工作界面是非常直观的，原理图与工具是在同一个窗口中，从来没有学习过得人只要稍微学一下就可以熟练应用。
对于从事电子设计的人员来说，这是一个非常好用的EDA仿真工具，许多电子电路你不需要用电烙铁就可观察到它的仿真结果,但如果你想更换部件或改变元件的参数，只需电动鼠标就可改变它的参数，此外也可以用它来作为辅助电气知识的使用的教育软件，它可以让你看到直接从屏幕上观察到各种电路的输出波形。EWB 的兼容性也是不错的，它也可以导出被ORCAD或PROTEL读出的文件格式。
EWB有一个更完整的功能分析，它不仅可以完成瞬态和稳态的电路分析，时域与频域分析，线性与非线性电路的分析程序与分析装置比如电路的噪声分析，而且还具备离散傅里叶分析，零极点的电路分析，各种电路的分析和AC-DC灵敏度分析。总之虚拟平台的开发是人们在电子和电工实验研究的一大发明,为电子电路的发展做出了重大贡献。
2.2仿真分析软件的设计过程
EWB软件具有最明显的特征：一是逼真的模拟方法，对于元器件，仪器和实际情况的选择是非常相似的。它不仅具备了成千上万的电路元件库去供选择，而且还提供了各种理想的元件，如分析方面有特殊的需要，可以对选择的设备型号或特定类型进行定位。作为虚拟电子工作台的EWB软件提供了更详细的电路分析工具，不仅可以完成电路噪声线性和稳态分析，在时域与频域分析，设备与非线性分析，电路分析与常规的电路瞬态失真分析，此外还有离散傅里叶分析，电路零极点分析，敏感性分析与电容的容差分析等大概14种电路的分析，它还可以帮设计人员进行分析各种故障，例开路，短路，和不同的程度漏电情况，从而观察在不同故障条件的状态下的各种电路的状态。如图2所示。
图2仿真软件的设计过程
在模拟过程中，它也可以保存仿真的所有实验数据，列出实验的组件，测试设备与存储，显示的波形以及测量的数据。EWB仪器库中放有7台的仪器供使用，它们分别是数字万用表，函数发生器，波特图，示波器，数字信号发生器，逻辑分析仪与逻辑转换仪。当连接电路的时侯，仪器以图标形式存在。此外该软件的创建电路图所需元器件库和目前常见电子线路的分析软件的元器件库是完全兼容，两者是可以之间转换。而对于完成的电路的文件，可以直接输出到排版上，例ORCAD等印制电路板的PCB设计件，从而加快了电子产品的高速的进步，也提高工作的效率。
2.3电子电路仿真软件仿真分析实例中的实际应用
利用EWB虚拟的电子工作平台，即计算机软件的模拟方法，对电子电路仿真分析，以下是关于稳压电源的电路，详细说明他们的操作方法，并了解电路仿真分析中的方法。
主题和指标：做一个串联式稳压电源，13V的输出电压，500mA的电流是最大大输出，电源电压波动±10％，稳压的系数是SR<0.05，25?40℃的工作温度。
2.3.1编辑电路原理图
（1）首先，在Windows界面时双击该图标进入EWB的主窗口，主窗口是最大的区域性电路工作区，在这里进行线路图的编辑和调试。接着，从设备库中挑选出需要的所有组件。元件包括在组件的库栏中，单击该设备的图标，打开组件的库。然后从组件库拖放组件到电路的工作区。在图3中要寻找5.6KΩ的电阻器，点击基本元件库，发现电阻器图标，把他拖向窗口工作区。系统默认设置为1Kohm 。选择组件，单击Component PROPERIES铵钮来修改它的阻值。类似地，可调节的电容器，三级管等装置。为了将设备按照示意位置可适当旋转部件（器件被选中，按Ctrl + R ）。
（2）连接导线。点击鼠标指针组件会出现一个端点，按下鼠标左键并不放松拖动至另一个导线或者元件组至其端点。一旦连接，导线会自动的选择合适的方向，不会与其他的部件或设备发生交叉。原理图的编辑完成，如图3所示。
图3 导线连接图
2.3.2仪器表使用
组件可以从相应的仪器库从库中图标拖动到电路工作区，在仪器的图标上，有的端点是用于将仪器接到电路中。比如在这个题目中，使用了示波器。如图4所示，四个端子（A通道侧，B侧的通道，触发端，接地），你需要观察波形的时候，你可以双击该图标就可以了。
图4 示波器连接
2.3.3示波器的操作方法
展开----面板展开按钮;时基----基控制;触发----触发控制;
边缘----上（下）边沿触发;级别----触发电平;
触发信号选择按钮：自动（自动触发按钮）; A，B（A，B通道的触发按钮）;外部（外部的按钮）
X（Y）的位置---- X（Y）轴偏移;
Y / T，B / A，A / B----显示模式选择按钮（幅度/时间，B通道/ A通道，A通道/ B通道）;
交流，0，直流---- Y轴输入按钮（AC，0，DC）。（1）测试电路的频率特性曲线
2.4电路仿真与分析
（1）仿真的步骤
仿真分析仪器在仿真前先双击一下打开面板。准备进行仿真调试。按电路启动/停止开关，仿真分析开始。如果再按电路的重新启动/停止开关，仿真将暂停，电路运行时，调整仪器的时基与通道，这样才波形正常。
（2）仿真输出结果
万用表的整流滤波可以用EWB的工作台上的万用表和示波器来观察电路的输出结果。用万用表测得整流滤波的电压时18.8，在图5中中所示是滤波波形的一些结果图，图6是通过示波器观察到的电压波形图。
图2-3滤波波形脉冲
图2-5滤波电压波形
稳压电路在模拟短路的输出时，电网波动为242V时，这是很难在实物实验得到的，但用EWB却非常容易。先在输出的地方连接一个负载电阻，阻值接近ｏ，若是1?10Ω，再模拟波动，直接单击电压，将电压增加，再将电流表接在电路中。电流表的显示为1A。观察如图6所示波形图，电压均值大概为5.5。
图7 调整管波形
2.5设计指标测试
（1）输出的电压
理论可得V0=（R2 + R1）×（VZ+ VBE）/ R2=13.2V，用EWB测试，用电压表测得的输出的电压V0=13.2V。
（2）稳压系数SR，稳压系数的理论值计算
Av2=?2RC/(R1//R2)+rbe+(1+ ?2)r2=119。
Sr＝VD1／（nAv2VD0）＝0．02＜0．05，从理论上满足设计的要求。
EWB仿真电子电路，鼠标双击电网，根据要求由220至230，电压表显示的输出的压值是13.3V，从而：
SR =13.3-12.2/230-220=0.01<0.05 因此，设计满足指标。
（3）调试参数来确定最佳设计方案
如果上述电路的模拟分析不能够符合设计要求，那么我们可以从对元器件的参数或者元器件进行处理，通过不断调整最终完成要求，确定电路原理图。对于阻值更改我们只需鼠标双击阻值再输入需要值就好，然后继续仿真直到得到符合的结果。相反在实际电路研究中得到结果是很麻烦的。